Введение
В настоящее время цифровые технологии все активнее проникают во все сферы экономики. Базовые положения, определяющие направления цифровой трансформации для различных отраслей, заложены в национальной программе «Цифровая экономика Российской Федерации». В условиях обострения геополитической обстановки для Российской Федерации актуальной проблемой является повышение конкурентоспособности аграрной отрасли на основе цифровизации сельского хозяйства [1,2]. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации разработало концепцию цифровой трансформацию сельского хозяйства. Внедрение цифровых решений в сельское хозяйство является базисом повышения эффективности функционирования сельскохозяйственных предприятий, особенно в условиях смены технологического уклада экономической системы, основанного сегодня на цифровой трансформации бизнес-процессов [3]. Применение цифровых технологий в агрохимии представляет собой актуальное направление развития сельскохозяйственного сектора, обещающее революцию в методах и подходах к управлению земельными ресурсами. Одним из новых применений цифровых технологий для решения профессиональных задач в агрохимии может быть создание программного обеспечения для анализа состава почвы и определения оптимального уровня удобрений и гербицидов для конкретного участка земли. Это позволит сельхозпроизводителям точно определить необходимые дозы химических веществ и минимизировать излишнее использование удобрений, что приведет к увеличению урожайности и снижению затрат. Также цифровые технологии могут использоваться для мониторинга и правления поливом, обработкой растений и контроля за заболеваниями, что также повысит производительность и качество сельскохозяйственной продукции. Агрокалькуляторы могут включать в себя различные модули и функции, позволяющие рассчитывать затраты на удобрения и семена, но не учитывают особенности геоморфологии, климатические условия, а также другие факторы, влияющие на успешность сельскохозяйственного производства. Также невозможно провести анализ рисков и прогнозировать возможные убытки от неблагоприятных погодных условий или болезней растений.
Методология
Агрокалькулятор с применением ГИС-технологий представляет собой мощный инструмент, который объединяет функционал агрокалькулятора с пространственным анализом данных. Интеграция геоинформационной системы (ГИС) позволяет учитывать пространственные особенности территории, что значительно расширяет возможности проведения агрономических расчетов и принятия решений в сельском хозяйстве. В полном варианте, интегрированная агрономическая ГИС должна включать многослойную электронную карту хозяйства и атрибутивную базу данных истории полей, с учетом всех выполненных агротехнических мероприятий. Количество тематических слоев электронной карты зависит от сложности ландшафтно-экологических условий и уровня интенсификации агротехнологий. В общем случае электронная карта полей должна включать слои: - мезорельефа (мезоформ рельефа, форм склонов); - крутизны склонов; - экспозиции склонов (теплые, холодные, нейтральные); - микрорельефа (с показом контуров с преобладанием тех или иных форм микрорельефа, имеющих агрономическое значение); - почвообразующих и подстилающих пород; - микроструктур почвенного покрова (почвенная карта).
Результаты
Электронные карты полей имеют общую проекцию и единую систему координат. В результате чего производится точная географическая привязка почвенных контуров, совмещение почвенных контуров с соответствующими им формами рельефа. Привязку начинают с гидрографической сети, овражно-балочного комплекса, зачастую дополняют дорожной сетью и другими объектами, которые хорошо выделяются на почвенной карте и картографической основе [4]. По данным космических снимков осуществляется контроль наличия элементарной почвенной структуры в каждом выделенном контуре на почвенной карте. Компоненты этой структуры имеют разные оттенки на изображении и образуют определенный рисунок, по которому можно определить долевой состав компонентов. Анализ компонентного состава производится на основе принадлежности территории к различным почвенно-географическим районам и установления причины возникновения элементарной почвенной структуры (например, эрозия, солонцеватость почвы и т. д.). Для этого анализируются формы, размеры компонентов, их связь с мезорельефом, генезис почвообразующих пород и другая информация, содержащаяся в литературных источниках и отчетах предыдущих исследований. Границы элементарной почвенной структуры корректируются на основе реальных границ форм и элементов рельефа. Путем взаимного наложения тематических слоев электронной карты полей формируется комплексная карта агроэкологических групп и видов земель, то есть однородных участков агроландшафта, каждый из которых содержит информацию о всех параметрах [5].
Результаты
В результате электронная карта полей содержит всю необходимую информацию для принятия проектных решений по размещению сельскохозяйственных культур, дифференциации технологий их возделывания при различных уровнях интенсификации производства, оптимальной организации территории с учетом ландшафтных связей, то есть формирования системы земледелия и агротехнологий. После программного учета данных с агрономической ГИС, выбранного нами участка поля, вводим полученные агрохимические показатели почвы. Рисунок 1 - Агрохимические показатели Программа рассчитывает норму удобрений под каждую культуру севооборота и рекомендации по способам и срокам их внесения, с учетом особенностей рельефа поля, элементарной почвенной структуры, а также предоставленных нами агрохимических данных.
Обсуждение
Рисунок 2 - Рекомендуемая норма удобрений Такой агрокалькулятор может быть реализован с использованием языка разметки для гипертекстовых документов HTML и каскадных стилей таблиц CSS. Страницы ПО могут быть выполнены с использованием веб-ориентированного языка РНР и хранятся в базе данных MySQL. Извлечение/редактирование/удаление контента сайта в базе данных выполняется посредством рр-кода [5].
Обсуждение
Рисунок 3 – Реализация агрокалькулятора с использованием языка разметки для гипертекстовых документов HTML С помощью агрокалькулятора с ГИС-технологиями можно проводить точные расчеты дозировки удобрений, оптимальное планирование посевов с учетом почвенных и климатических особенностей конкретных участков, а также оценку рентабельности и эффективности использования земельных ресурсов. Анализ данных в ГИС формате позволяет визуализировать информацию на карте, что помогает улучшить понимание обстановки и принимать обоснованные решения на основе пространственного контекста. Этот инструмент может быть полезен как для крупных агрофирм, так и для небольших фермерских хозяйств, помогая им оптимизировать использование ресурсов, повысить урожайность и прибыльность своей деятельности [6, 7].
Выводы
Оценку эффективности цифровых инноваций целесообразно оценивать на основе усовершенствованного критерия - «разница приведенных затрат» в базовом и проектном вариантах. В отличие от традиционной, данная методика включает поправочные коэффициенты к статьям затрат, определяющие изменение данных статей при использовании цифровых технологий, и определяемые экспертно. Данные поправочные коэффициенты имеют региональный характер, так как эффекты цифровизации определяются такими факторами, как качество и механический состав почв, длина гона полей, рельеф, водный режим и других. Для получения объективных величин коэффициентов должен быть собран фактический материал об изменении величин различных видов затрат из разных регионов. После обобщения этой информации могут быть выведены и официально утверждены поправочные коэффициенты для различных регионов, которые позволят наиболее объективно определять эффективность внедрения цифровых инноваций именно в условиях данного региона [8, 9].