Выпуск № 48 (2023)
Volume № 48 (2023)
УДК
631.372:629.7
DOI
10.53988/24136573-2023-02-08
Используйте это описание для цитирования:
Cite this article as:
ПИВАЗЯН А.А. МОНИТОРИНГ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ С ПОМОЩЬЮ БПЛА. – 2023. – № 2(48). – С. 70-75. – DOI 10.53988/24136573-2023-02-08. – EDN UKTHZO.
PIVAZYAN A.A. MONITORING OF AGRICULTURAL LAND WITH THE HELP OF UAVS / A. A. PIVAZYAN // Agricultural Risk Management . – 2023. – № 2(48). – С. 70-75. – DOI 10.53988/24136573-2023-02-08. – EDN UKTHZO.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ | TECHNICAL SCIENCES
НАУКИ О ЗЕМЛЕ | EARTH SCIENCES
ПИВАЗЯН А.А.
МОНИТОРИНГ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ С ПОМОЩЬЮ БПЛА
Пивазян Анри Арменович – Cтудент, РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия.
Email: pivazyan.03@yandex.ru
Аннотация
В данной статье рассматриваются цифровые решения для мониторинга сельскохозяйственных земель с помощью БПЛА в сельксом хозяйстве России. Основной акцент делается на повышении эффективности работы предприятий с помощью испоользования БПЛА.
Ключевые слова
БПЛА, актуализация границ, мультиспектральная съёмка, карты рельефа местности.
PIVAZYAN A.A.
MONITORING OF AGRICULTURAL LAND WITH THE HELP OF UAVS
Pivazyan A. A. – Student, Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
Email: pivazyan.03@yandex.ru
Annotation
This article discusses digital solutions for monitoring agricultural land using UAVs in the agricultural economy of Russia. The main emphasis is on improving the efficiency of enterprises through the use of UAVs.
Keywords
UAV, border actualization, multispectral survey, terrain maps
Текст статьи
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].
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.
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.
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].
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].
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.
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.
Источники:
1. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве / Ю. Н. Зубарев [и др.] // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. № 2. С. 47-51.
2. Куличкова, Е. М. Беспилотные летательные аппараты (БпЛА): проблемы и направления использования в сельском хозяйстве / Е. М. Куличкова // Экономико-математические методы анализа деятельности предприятий АПК: Материалы V Международной научно-практической конференции. Саратов, 2021. С. 140-145.
3. Официальный сайт ГеосАэро. URL: https://geosaero.ru/ (дата обращения: 19.02.2023).
4. Официальный сайт Геоскан. URL: https://www.geoscan.aero/ru (дата обращения: 19.02.2023).
5. Официальный сайт ГЕОМИР. URL: https://www.geomir.ru/ (дата обращения: 19.02.2023).
6. Горбачев, М. И. Развитие умного сельского хозяйства России и за рубежом / М. И. Горбачев, О. А. Моторин, Г. А. Суворов // Управление рисками в АПК. – 2020. – № 2(36). – С. 63-73. – DOI 10.53988/24136573-2020-02-08. – EDN MVUIFG.
7. Зарубежный опыт цифровизации сельского хозяйства: Аналитический обзор / Н. П. Мишуров, О. В. Кондратьева, В. Я. Гольтяпин [и др.]. – Москва: Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса, 2022. – 224 с. – ISBN 978-5-7367-1708-8. – EDN TVVAIV.
8. Моторин, О. А. Мониторинг сельскохозяйственных земель в развитии аграрной политики и управления земельным фондом России / О. А. Моторин // Управление рисками в АПК. – 2015. – № 2. – С. 40-57. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-04. – EDN VUYECD.
9. Кива, Р. Е. Развитие государственных информационных ресурсов как средство минимизации рисков неэффективного использования сельскохозяйственного земельного фонда / Р. Е. Кива, О. А. Моторин // Управление рисками в АПК. – 2015. – № 2. – С. 59-70. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-05. – EDN VUYECN.
10. Вершинин, В. В. Цели государства в управлении земельными ресурсами АПК / В. В. Вершинин, И. С. Козубенко, О. А. Моторин // Управление рисками в АПК. – 2021. – № 3(41). – С. 114-125. – DOI 10.53988/24136573-2021-03-10. – EDN BTZDEQ.
References:
1. The use of unmanned aerial vehicles in agriculture / Y. N. Zubarev [and others] // Bulletin of the Perm Federal Research Center. 2019. № 2. S. 47-51.
2. Kulichkova, E. M. Unmanned aerial vehicles (UAVs): problems and directions of use in agriculture / E. M. Kulichkova // Economic and mathematical methods for analyzing the activities of agricultural enterprises: Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference. Saratov, 2021. S. 140-145.
3. Official website of GeosAero. URL: https://geosaero.ru/
4. Official website of Geoscan. URL: https://www.geoscan.aero/ru
5. Official website of GEOMIR. URL: https://www.geomir.ru
6. Gorbachev, M. I. Development of smart agriculture in Russia and abroad / M. I. Gorbachev, O. A. Motorin, G. A. Suvorov // Agricultural Risk Management. – 2020. – № 2(36). – P. 63-73. – DOI 10.53988/24136573-2020-02-08. – EDN MVUIFG.
7. Foreign experience in the digitalization of agriculture: Analytical review / N. P. Mishurov, O. V. Kondratyeva, V. Ya. Goltyapin [etc.]. – Moscow: Russian Research Institute of Information and Technical and Economic Research on Engineering and Technical Support of the Agro-Industrial Complex, 2022. – 224 p. – ISBN 978-5-7367-1708-8. – EDN TVVAIV.
8. Motorin, O. A. Monitoring of agricultural lands in the development of agricultural policy and management of the land fund of Russia / O. A. Motorin // Agricultural Risk Management. – 2015. – № 2. – P. 40-57. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-04. – EDN VUYECD.
9. Kiva, R. E. Development of state information resources as a means of minimizing the risks of ineffective use of the agricultural land fund / R. E. Kiva, O. A. Motorin // Agricultural Risk Management. – 2015. – № 2. – P. 59-70. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-05. – EDN VUYECN.
10. Vershinin, V.V. Goals of the state in managing land resources of the agro-industrial complex / V.V. Vershinin, I.S. Kozubenko, O.A. Motorin // Agricultural Risk Management. – 2021. – № 3(41). – pp. 114-125. – DOI 10.53988/24136573-2021-03-10. – EDN BTZDEQ.
Все иллюстрации статьи | All visuals of paper