27 мая 2021

Полезные полеты

Полезные полеты

Материал подготовлен специалистами Skymec, ООО «Небесная механика»

Развитие аграрной отрасли всегда являлось стратегической задачей для большинства стран мира, ведь от ее состояния напрямую зависит их благополучие и обеспеченность населения продуктами питания. По этой причине сейчас активно внедряются новые технологии и способы выращивания сельскохозяйственных культур.

Современные тенденции стимулируют сельское хозяйство переходить на цифровую модель ведения бизнеса. Одним из подобных направлений является точное земледелие. Данная система активно развивается в США, Канаде, странах Европы и постепенно набирает популярность в России. Основные ее элементы — дифференцированное внесение минеральных удобрений, средств защиты растений и мониторинг сельскохозяйственных площадей.

ВСЕВИДЯЩЕЕ ОКО

Все чаще в рамках точного земледелия используются беспилотные летательные аппараты. Современные модели этих устройств способны не только совершать облет территории для составления электронных карт полей, но и стать полезными помощниками в ведении аграрного бизнеса. Сейчас на рынке присутствуют квадрокоптеры с мультиспектральными камерами, которые либо интегрируются в устройство, либо устанавливаются на него. За счет этого можно получить детальную карту полей в высоком разрешении с выделенными на ней неоднородными участками по биомассе растений, а также зонами с негативными факторами, которые оказывают угнетающее воздействие на выращиваемую культуру. C помощью этих данных существует возможность оценить состояние посевов, в частности плотность растительности и фотосинтетическую активность листовых пластин, определить участки замедленного роста, то есть с выпреванием, обезвоживанием, нехваткой элементов питания, присутствием сорных включений, наличием грибковых заболеваний и вредителей, а также спрогнозировать потенциальную урожайность культуры. Кроме того, аграрии могут оценить эффективность обработки посевов химическими средствами защиты и внесения минеральных удобрений.

технология объезда и обхода сельскохозяйственных угодий.png

Принцип работы беспилотных летательных аппаратов с мультиспектральными камерами достаточно прост. В зависимости от состояния растения пигмент хлорофилла, входящий в состав листовой пластины, по-разному поглощает и отражает спектры солнечного света. Данные процессы улавливает мультиспектральная камера. На основе этих сведений строятся необходимые вегетационные индексы, из которых популярным считается NDVI, позволяющие агрономам и руководителям хозяйств отмечать проблемные участки и оперативно принимать решения по выполнению той или иной технологической операции. Установленный на борту дрона высокоточный приемник GNSS дает возможность получать данные позиционирования с сантиметровой точностью, а система TimeSync пересчитывает в реальном времени взаимное смещение между фазовым центром антенны и фокусом матрицы, записывает уточненные координаты и параметры внешнего ориентирования камеры в метаданные каждого снимка. Данный комплекс, объединяющий современные технологии, позволяет получать очень четкие карты как в видимом диапазоне, так и в различных других интервалах.

КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЙ

Как известно, сегодня существуют три основных способа анализа и мониторинга сельскохозяйственных угодий: традиционный, предполагающий объезд, обход и осмотр возделанных территорий, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), подразумевающее анализ спутниковых снимков сельскохозяйственных угодий, и облет посредством БПЛА с мультиспектральной системой и последующей обработкой снимков. Каждый из данных подходов имеет собственные преимущества и недостатки, однако использование именно дронов позволяет сократить недочеты до минимума. В последние годы многие компании стали предлагать услуги по созданию электронных карт полей и предписаний для дифференцированного внесения минеральных удобрений и средств защиты растений. Обычно стоимость их работы начинается от 60 руб/га. Однако приобретение собственного беспилотного летательного аппарата со специальным программным обеспечением позволит сократить данные расходы и составлять задания для площади в 100 га лишь за 40 минут.

Технология спутникового мониторинга.png

Как уже отмечалось, квадрокоптеры с мультиспектральными камерами — отличный инструмент получения карт предписаний для дифференцированного внесения минеральных удобрений и средств защиты растений. Однако осуществлять данную процедуру можно с помощью не только традиционной самоходной и прицепной техники, но и специальных дронов-опрыскивателей, причем такой комплексный подход поможет значительно снизить затраты на закупку туков и пестицидов. Осуществление этой операции с помощью беспилотного летательного аппарата имеет ряд преимуществ. Среди них — простота и доступность использования, поскольку подготовка оборудования к работе осуществляется за считаные минуты, возможность обработки с предельно малых высот, благодаря чему удобрения не расходуются впустую, и в ночное время суток, когда влажность оказывается выше, а температура уменьшается. Последняя возможность реализовывается посредством автоматического режима облета по заданному маршруту и оснащения дронов радарным модулем и светодиодными прожекторами. Кроме того, при работе малого летательного аппарата реализуется технология принудительного вдувания, то есть седиментация, за счет которой поток воздуха от пропеллеров буквально вдувает раствор в культуру.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ

Среди известных недостатков традиционной обработки с помощью навесных и самоходных опрыскивателей — частые прокаты агрегатов по полю, по причине чего происходит полегание культуры от колесной базы и создается техническая колея. Проблема является особенно острой для сельхозпредприятий, использующих дорогой посевной материал, например для семеноводческих и селекционных центров. Дроны-опрыскиватели выполняют эту операцию на высоте от 1,5 до 5 м, что исключает полегание выращиваемых культур и образование технической колеи. Кроме того, для многих компаний представляет сложность обработка посевов в труднодоступных зонах: вокруг столбов электросетей, на крутых склонах, рисовых чеках и прочих, где невозможна работа традиционных машин. Технология опрыскивания сельхозкультур посредством беспилотных летательных аппаратов помогает решить данную проблему. Другой значимый недостаток обработки посевов с помощью самоходной и прицепной техники — нахождение оператора в контакте с токсичным рабочим раствором, который может нанести непоправимый вред его здоровью. При работе с дронами этот фактор исключается.

Мониторинг посредством БПЛА .png

Некоторые сельхозпроизводители предпочитают вместо традиционных аграрных машин пользоваться услугами малой авиации для опрыскивания полей, однако такой способ не может стать универсальным и повсеместным решением. Прежде всего, парк подобных самолетов в нашей стране недостаточно широк и находится, как правило, в ненадлежащем состоянии. Квалифицированных специалистов, работающих на таком оборудовании, также не хватает. Кроме того, качество обработки полей с помощью малой авиации не столь высокое, как при использовании обычной техники или дронов. При авиационном внесении рабочий раствор сносит, нередко отмечается мор пчел и ожоги культур на соседних участках, а некоторые зоны могут пропускаться и оставаться без обработки. Данный факт также подтверждает преимущество применения квадрокоптеров. Безусловно, стоимость готового промышленного решения на базе беспилотного летательного аппарата может показаться высокой, однако при сравнении с потерями урожая от неправильной обработки она оказывается не столь впечатляющей.

Популярные статьи