Аэрофотосъёмка успешно используется для разведки, картографии, экологического мониторинга и других целей. Она нашла применение и в сельском хозяйстве. В данной статье вы познакомитесь с успешными примерами подобного её использования в США и ее перспективами в России
Сельское хозяйство может предстать в новом свете, если взглянуть на него с высоты птичьего полёта. Часто с самолёта можно легко разглядеть то, что трудно увидеть с поверхности Земли. Например, аэрофотоснимки позволяют обнаружить неравномерность посевов и нехватку тех или иных веществ для растений, оценить эффективность орошения, применения удобрений и ядохимикатов и даже определить состояние почв. Если же урожай пострадал от болезней, вредителей или стихийных бедствий, то оценке ущерба также может помочь взгляд с воздуха. В США использование аэрофотосъёмки в сельском хозяйстве получает все большее распространение.
Опыт работы с ГИС аграриев в США
Том Освальд, фермер из Айовы уже несколько лет использует в своей работе аэрофотоснимки. «Я не помню такого, – говорит он,– чтобы эти снимки не заставляли меня глубже задуматься о выращивании сельскохозяйственных культур. Они позволяют заметить то, что без них не было бы замечено. Вспоминается старая поговорка о том, что за деревьями можно не увидеть леса».
С ним согласна Розалинда Лик из Соевого Альянса Индианы. Она долго работала с группой фермеров из графства Джаспер, которые используют аэрофотоснимки для оценки обеспеченности растений азотом, и убеждена, что взгляд с высоты позволяет производителям более эффективно организовывать свою работу. В частности, многие недочёты в работе техники гораздо проще обнаружить с воздуха – пропущенные сажалками ряды, нарушение работы дождевальных установок и т.д. Так, например, фермер Джейсон Эббринг даже не подозревал, что часть ножей его аппликатора для внесения аммиачных удобрений засорилась, до тех пор пока не увидел аэрофотоснимки своего кукурузного поля, сделанные в рамках программы, проводимой под эгидой Департамента сельского хозяйства Индианы. Как рассказывает Дэн Перкинс, сотрудник Управления охраны почвы и водных ресурсов графства Джаспер, на этих снимках были хорошо заметны светлые и тёмные полосы на поле. Светлые полосы, по словам Перкинса, состояли из растений, испытывающих недостаток азота. Используя инструменты ГИС, Перкинс измерил расстояние между полосами, и нашёл, что оно коррелирует с расстоянием между ножами аппликатора Эббринга. Также Перкинс использовал снимки при отборе образцов для определения содержания нитратов, которое помогает определить эффективность азотной подкормки растений. «Благодаря аэрофотоснимкам» - говорит он – «мы можем брать пробы не случайным образом, а именно на проблемных участках поля».
Аналогичный случай имел место с Крейгом Хейнеманом из Айовы. Он наблюдал на своем кукурузном поля таинственные «волны» более высоких растений, не совпадающие с рядами. Лишь взглянув на аэрофотоснимок, он понял, что «волны» идут диагонально относительно рядов – именно так, как он вносил аммиачные удобрения. Выяснилось, что одна из сторон его аппликатора не работала в полную силу, хотя, согласно приборам агрегата, всё было в порядке.
На орошаемых пахотных землях аэрофотоснимки позволяют лучше организовать распределение влаги. «Если сопла дождевальных установок неправильно откалиброваны или направлены, а также если они засорились, то вода распределяется неравномерно. Зачастую с земли это можно обнаружить лишь случайно, а вот на аэрофотоснимках полей видны характерные концентрические круги, – говорит Дейв Варнер, сотрудник Университета Небраски. – Пока что аэрофотосъёмка в сельском хозяйстве используется недостаточно, – считает Варнер, – но сейчас всё больше фермеров начинает использовать для своих нужд её результаты».
Джерри Малликен, агроном и пилот из Небраски, фотографирует с воздуха поля кукурузы и сои уже в течение 25 лет, по 200–300 полей за сезон. Его «Цессна 172» оборудована цветными и инфракрасными цифровыми фотокамерами. Оба типа снимков используются в первую очередь для определения степени обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом. Клиенты Малликена вносят на некоторых участках поля больше азотных удобрений, чем на остальных, а затем Малликен еженедельно снимает поля с воздуха. Если растения на опытных участках имеют более тёмный оттенок, чем на остальной части поля, значит можно и на остальных участках вносить больше азотных удобрений.
Джейсон Вебстер, директор Бековского опытного хозяйства по изучения гибридов в Даунсе, штат Иллинойс, считает аэрофотосъёмку самым лучшим и простым способом мониторинга обеспеченности посевов азотом. По его словам, она позволяет предсказать урожайность с высокой точностью. «Аэрофотосъёмка, разумеется, не отменяет традиционных способов мониторинга, – говорит Вебстер, – но прекрасно их дополняет!».
Всё большее количество фермеров заключает с пилотами контракт на аэрофотосъёмку. Помимо этого, результаты аэрофотосъёмки для многих штатов доступны в Интернете благодаря Национальной Программе Сельскохозяйственной Аэрофотосъёмки при Министерстве Сельского Хозяйства США. Эти снимки обычно делаются в конце лета, а выкладываются для скачивания в ноябре, так что они не могут быть использованы в текущем сельскохозяйственном сезоне, однако могут оказаться полезными при подготовке к сезону следующему.
ГИС в России
Аэрофотосъемка постепенно находит свое применение и у российских аграриев. Но если в США распространена съемка с управляемых пилотом самолетов, то в России, где услуги такого рода стоят значительно дороже, предпочитают использовать беспилотную технику.
Она компактна, имеет вес до десяти килограммов, и требует несравнимо меньших ресурсов, в том числе отпадает нужда во взлетно-посадочной полосе. Важное преимущество беспилотных технологий – возможность маловысотной съемки, на высотах от 10 до 500 метров, съемки под углом к горизонту, и детальной съемки небольших площадок и объектов. Аэрофотосъемка с беспилотников не требует сложной процедуры разрешений и согласования полетов.
Управление беспилотным аппаратом происходит с поверхности земли с помощью мобильной станции. На борту беспилотника – цифровой зеркальный фотоаппарат и навигационное устройство. В воздухе такой самолет, в зависимости от модели и типа двигателя, может проводить до двух часов. В разобранном виде он помещается в багажник легкового автомобиля, а вместе с управляющей станцией и необходимым персоналом – в микроавтобус. Весь цикл, от выезда на съемку до получения конечных результатов, занимает несколько часов.
До 2011 года ГИС использовались в Министерстве обороны, в работе МЧС, МВД. В России услугами беспилотной аэрофотосъемки первой воспользовалась компания ОАО «Газпром космические системы», и это было в 2009 году.
Летом прошлого года в Белогородской области, на посевных полях «Борисовской зерновой компании», тестировалась технология беспилотной аэрофотосъемки для нужд сельского хозяйства. Целью тестирования было проверить пригодность аэрофотосъемки с беспилотных самолетов для детального мониторинга состояния сельхозугодий и произрастающих на них культур.
Технологии аэрофотосъемки одинаковы для пилотируемого и беспилотного варианта почти во всех сферах использования, и сводятся к регулярному мониторингу площадей и анализу полученных сведений. Беспилотные аппараты производят «сетчатую» аэрофотосъемку участков земли, летая над заданным квадратом сначала в продольном направлении, а затем в поперечном, чтобы получить более верную картину участка. Каждый кадр привязан к карте географическими координатами с помощью GPS или GLONASS.
Затем из череды снимков формируется единое изображение, причем учитывается искажение перспективы кадров, снятых в местах, где самолет разворачивался для захода на следующий круг. Изображение накладывают на карту заданного участка с помощью таких картографических программ как «Mapinfo», и после этого аэрофотоснимки можно анализировать. Геоинформационные системы позволяют нам получить информацию о происходящих в поле биологических и физических процессах, о масштабах этих процессов. Составленная и, что крайне важно, верно проанализированная карта помогает оперативно реагировать на изменения состояния культур, принимать своевременные решения. Это повышает эффективность земледелия.
Уже сейчас специалисты предприятий, имеющих в распоряжении беспилотные самолеты и вертолеты, – такие как компания «Кречет», сотрудничающая с МИИГАиК и с ОАО «Газпром космические системы» или «Uav-Aero» готовы сотрудничать с аграриями и проводить аэрофотосъемку для сельскохозяйственных целей.
Евгений Шпинев,
Людмила Старостина