Введение
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) открыли новую эру развития во многих областях человеческой деятельности. Они дали возможность повышения эффективности, экономичности, безопасности и дальнейшего усовершенствования ведения аграрных работ с применением точного земледелия. Во многих странах БПЛА являются неотъемлемой частью архитектуры цифрового сельского хозяйства [6].
Материалы и методы
Первой страной, начавшей разработку беспилотников сельскохозяйственного направления, является Япония [1]. В 80-х годах 20 века японцы заменили традиционную сельскохозяйственную авиацию на радиоуправляемые вертолеты, и использовали их для мониторинга посевов, обработки полей, садов и виноградников. И вот, начиная с 2010-х годов, в России на аграрных предприятиях тоже начали внедряться БПЛА. Для анализа цифровых решений была проведена комплексная литературная обзорная работа, включающая в себя изучение различных научных исследований, отчетов, статей и публикаций, в том числе зарубежный опыт [7]. Методы сравнительного анализа и систематизации использовались для определения наиболее перспективных и эффективных решений в области использования БПЛА в сельском хозяйстве.
Результаты
Мониторинг сельскохозяйственных земель с помощью БПЛА – это технологический процесс фотографирования земной поверхности с летательного аппарата с целью учёта и контроля сельскохозяйственных угодий [1]. Изучив литературу, было выделено три основных направления в сельском хозяйстве, где БПЛА оказывают положительный эффект на выполнение задач: 1. Актуализация границ; 2. Мультиспектральная съёмка; 3. Карты рельефа местности.
Результаты
К основные группам пользователей БПЛА в АПК России относят: 1. Сельхозпроизводителей и агрономов; 2. Научно-исследовательские институты; 3. Продавцов - дилеров сельхозоборудования, семян, удобрений; 4. Страховые компании; 5. Сервисные компании агросопровождающии хозяйства. Основными игроками на рынке БПЛА в сельском хозяйстве в России являются компания «Геомир», выпускающая БПЛА Альбатрос М5 [4], и компания «Геоскан», которая производит БПЛА Геоскан 201 [4]. Стоимость БПЛА Геоскан 201 составляет 3 250 000 рублей, а его месячная аренда обходится в 246 000 рублей. Также, есть услуга по исследованию сельскохозяйственных земель самой компанией Геоскан, стоимость которой доходит до 100 рублей за гектар [4].
Обсуждение
Погрешность определения площадей полей в большинстве хозяйств составляет 5-10% в сравнении c публичной кадастровой картой, 1-3% в сравнении с границей, полученной с техники. При проведении обследования из общей площади исключаются необрабатываемые участки внутри полей: овраги, древесная растительность, опоры линий электропередачи т.п. Актуализация границ помогает наиболее точно рассчитывать количество необходимых ресурсов: семенной материал, средства защиты растений, минеральные удобрения и др. Без фактических границ невозможно получение корректной информации об урожайности и выносе элементов питания растениями за вегетационный период, что приводит к выбору неправильных культур севооборота [1].
Обсуждение
Также, знание реально обрабатываемой площади позволяет правильно рассчитывать величину зарплаты механизаторам, и даёт возможность экономии на аренде земли и налогах за счёт вывода неиспользуемых кадастровых участков или их частей из аренды. В масштабе всех посевных площадей в стране, которых насчитывается около 80 млн гектар, применение БПЛА может играть важнейшую роль в реализации государственной политики в области управления земельными ресурсами России [10]. Проводится съёмка территории в различных спектрах электромагнитного излучения, с дальнейшим анализом полученных изображении, что позволяет выявлять процессы и явления, не определяемые в видимом спектре. Для анализа используется индекс NDVI [1] (Нормализованный индекс биомассы – Normalized Difference Vegetation Index). Благодаря индексу возможно качественно и количественно оценивать объём биомассы и интенсивность вегетации растений, что позволяет проводить более глубокую аналитику данных [9]: выявлять места, требующие дополнительного питания азотными удобрениями или внесения регуляторов роста, очаги сорной растительности, контролировать созревание и управлять десикацией культур и т.д. При проведении обследований создается полная 3D модель местности. Это позволяет создать карту рельефа с нанесением на неё горизонталей, позволяющая создать и актуализировать карты высот и уклонов [1]. Например, это даёт нам визуализацию водостоков, которая помогает понять направление склона, а бессточные области указывают на места, где возможны вымочки, последствием чего является гибель всходов. Это позволяет обнаружить поля или участки полей с уклоном, выше заданного. На таких участках рекомендуется изменить направление обработки либо использовать их для возделывания многолетних трав.
Выводы
Внедрение БПЛА как инструмента мониторинга сельского хозяйства и прежде всего пашни в нашей стране является таким образом крайне актуальной задачей, так как, благодаря использованию БПЛА, повышается общая эффективность производств, предприятия экономят большие денежные ресурсы на излишнюю закупку сырьём, а также улучшается качество конечной продукции [8]. Для более широкого распространения БПЛА в сельском хозяйстве нужно увеличить серийное производство аппаратов, а также понизить цены, чтобы покупка таких устройств была по силам для малых и средних предприятий.