Дроны для агрономов: новые возможности БПЛА в сельском хозяйстве

Добиться высокой эффективности в сельском хозяйстве можно только, владея актуальной и точной информацией о сельскохозяйственных полях, их площади, рельефе, специфике почвы. Применение беспилотных летательных аппаратов считается наиболее действенным и простым способом получения детальной информации и всех необходимых сведений. За несколько минут работы дрона можно собрать детальную информацию об изучаемом объекте, в том числе оценить густоту посевов, наличие сорной растительности, а в последнее время – и определить за счет «умных» систем видовой состав сорняков с последующим подбором гербицидов для их уничтожения.

Эксперт компании «ГЕОМИР» Илья Воронков рассказал о новом, но уже получившем популярность у агрономов направлении – применении БПЛА в качестве «умной» системы отслеживания сорной растительности на полях.

Дроны в сельском хозяйстве России – одно из самых перспективных направлений, на которое активно растет спрос. В интересах точного земледелия постоянно создаются и совершенствуются как аппараты, так и ПО, позволяющее в сжатые сроки собирать и обрабатывать полученные данные.

Для более активного развития беспилотников на рынке России были снижены регуляторные барьеры и появились специальные программы для подготовки профессиональных операторов небольших БПЛА.

Благодаря такому подходу, устройства становятся одним из востребованных инструментов у крупных российских агрохолдингов, среди которых «Мираторг» и «Степь». 

Для наблюдения за полями используют два вида БПЛА, отличающихся своей конструкцией и летными характеристиками.

Самолетного типа, или Летающее крыло – наиболее удобный вариант для облета больших территорий, характеризующийся высокими аэродинамическими показателями. БПЛА этого типа лучше всего подходит для мониторинга протяженных объектов или съемки в условиях значительного удаления. Но из-за особенностей конструкции беспилотник должен постоянно двигаться и поэтому не может работать в режиме зависания над объектом, а также осуществлять съемку на ограниченных территориях.

Технические характеристики и особенности:

• время полета 4 часа;
• производительность до 10 тыс. га в день;
• высокая эффективность в хозяйствах с посевными площадями от 5 тыс. га.

По признанию эксперта, беспилотник самолетного типа – это не дрон для агронома в привычном его понимании. Недостатком является необходимость постоянного присутствия в хозяйстве команды специалистов, которые могли бы взять на себя опцию управления БПЛА и мониторинга полей. Также к недостаткам можно отнести сложности в получении снимков высокого разрешения по причине невозможности полетов на экстремально низкой высоте – беспилотник самолетного типа сильно зависим от воздушных потоков и может при неудачном управлении «упереться» в землю при чрезмерно низком снижении.

Коптерные беспилотники, или дроны – могут оснащаться различным количеством винтов, что позволяет отлично справляться с точечной съемкой в одном месте для обследования небольшого земельного участка, трехмерного моделирования, опрыскивания. Квадрокоптеры отличаются простой конструкцией, стабильностью полета и надежностью. К недостаткам БПЛА этого вида можно отнести небольшую скорость и ограниченное время полета из-за чего радиус действия меньше, чем у самолетных дронов.

Технические характеристики и особенности:

• время полета - от 25 до 60 мин;
• производительность до 2 тыс. га в день;
• эффективен для точечных съемок полей либо для сплошных съемок для хозяйств с посевной площадью до 5 тыс. га.

Беспилотники данного типа являются наиболее распространенными в хозяйствах РФ. Особой популярностью пользуются китайские модели DJI. Это как раз те варианты дронов, которые идеально подходят агроному, отличаются компактностью, могут без проблем «зависать» на нужной высоте, позволяют организовать полет на сверхнизкой высоте и получать снимки сверхвысокого разрешения. Весь полет осуществляется на максимально низкой высоте, резкие прыжки и скачки полностью исключены, что позволяет экономить расход энергии и увеличивать производительность.

Дроны самолетного типа эффективны в использовании при организации сплошной сьемки полей, когда основная цель – увидеть все поле целиком, отдельно взятые ее точки либо провести мониторинг группы полей, находящихся на удалении друг от друга. Мультироторные беспилотники идеальны для использования на компактных полях площадью до 5 тыс. га, для проведения точечного обследования, фотосъемки отдельно взятых участков, позволяющих оценить актуальные проблемы на поле.

Сегодня дроны и БВС самолетного типа доступны не только крупным агрохолдингам и комплексам. Благодаря умеренной стоимости и распространенности обучающих курсов по управлению аппаратами, съемку БЛА могут себе позволить средние и даже мелкие фермерские хозяйства.

Кроме того, совершенно не обязательно приобретать беспилотник. Его можно арендовать или заказать услугу с применением беспилотников у профессионалов.

• Инвентаризация земель – построение электронных карт полей.
• Построение цифровых моделей поверхности.
• Оценка качества посева – подсчет количества всходов и оценка их взаимного расположения.
• Мониторинг состояния посевов – выделение проблемных зон на полях.
• Идентификация на полях.
• Оценка состояния посевов перед уборкой.
• Видеомониторинг уборочных работ.

На основании спутниковой информации система может предлагать оптимальные даты и цели осмотра по каждому полю. Далее уже хозяйство самостоятельно выполняет облет полей с помощью дронов, либо заказывает соответствующую услугу по заранее подготовленному заданию. Что требуется от агронома? Прийти на поле и запустить дрон – техника самостоятельно, по заранее заданным точкам и заданной программе, облетает территорию, делает снимки.

Обработка снимков, сделанных дроном, выполняется специальным модулем по распознаванию изображений. Все параметры снимков (высота и местоположение формируются на начальном этапе) фиксируются системой в автоматическом режиме. На основании полученных данных происходит распознавание видового состава сорняков и подсчитывается густота культуры.

На основании обнаруженных сорняков для каждой культуры подбираются лучшие баковые смеси гербицидов и устанавливаются сроки обработки. По каждому полю, где были зафиксированы проблемы и сорная растительность, агроном получает подробный отчет и рекомендации, какие поля нужно обрабатывать, в какие сроки, и какие гербициды, в том числе баковые смеси, оптимально применять.

Данные спутниковых снимков, на основании которых выделяются проблемные поля либо отдельно взятые зоны, используются комплексно, далее система выстраивает маршрут лета беспилотника, который выполняет осмотр поля. Осмотр полностью детальный, с изображениями высокого разрешения, указывающие не только на наличие сорной растительности – по снимкам можно без проблем определить видовой состав сорняков.

Система «обучена» по следующим культурам: свекла, кукуруза, подсолнечник, озимая пшеница.

К примеру, по подсолнечнику можно подсчитывать густоту посева, чтобы фермер имел представление о том, что ему ожидать от уборочного процесса.

На снимках отчетливо видна густота растений – имея в наличии эти данные можно составить свой собственный прогноз урожайности.

На фазе всходов программа распознает сорняки, их семейство и отделяет их от культурных растений.

Все данные, полученные в ходе облета, могут интегрироваться в сервисе «История поля». Это требуется для того, чтобы сельхозтоваропроизводитель имел возможность визуально на карте отображать информацию по каждому полю: выделяя сильно- и слабозасоренные участки.

Каждое поле имеет свою собственную градацию. Агроном может посмотреть:

• на основании чего была проведена аналитика;
• какие виды сорняков в поле обнаружены и в каком количестве;
• какие проблемы были идентифицированы.

Далее либо принимается самостоятельное решение по баковой смеси, либо используется рекомендация, которую предлагает система.

Как происходит формирование наиболее оптимальных вариантов гербицидов для борьбы с выявленными сорняками?

По понятным причинам, закупать СЗР в разгар сезона хозяйство не будет. Однако, потенциал системы позволяет анализировать составы, имеющиеся в наличии у хозяйства, и уже на основании их составлять и подбирать оптимальные продукты для решения выявленных на поле проблем.

Маршрут полета строится автоматически по зонам и по последним безоблачным спутниковым снимкам, которые предварительно отбираются и уже на основании их – система формирует точки для будущего осмотра и зоны непосредственного выполнения фото- и видеосъемки.

Маршрут полета выстраивается максимально равномерно по всему полю, т.е. все точки ставятся равноудаленно друг от друга, таким образом дрон осматривает все поле, но не всплошную, а точечно.

Полетное задание в автоматическом режиме передается на дрон – агроному не нужно думать, как выстроить задание, какие кнопки нажимать и т.д. Задача специалиста – выехать на поле, запустить дрон, который сделает облет, далее техника в автоматическом режиме передает все данные в систему и уже исходя из этого выстраивается аналитика.

Дрон летит по рельефу на низкой высоте, с учетом любых препятствий. Важно, что все снимки выполняются на одинаковых высотах (т.е. на одинаковом удалении от поверхности земли). При этом высота съемки будет предельно низкая, сравнимая с человеческим ростом. Это позволяет получать снимки сверхвысокого разрешения, которые в дальнейшем можно в автоматическом режиме обрабатывать.

Своевременное обнаружение сорняков на полях позволит повысить среднюю урожайность на 10%. При этом выборочная обработка полей гербицидами позволит сократить их расход до 20%.

Специалисты «ГЕОМИР» подготовили примерный расчет (показатели для каждого хозяйства будут разные, но средняя цифра была выведена на основании практики):

• Стоимость обработки гербицидами – 2 тыс. руб./га
• Сокращение расхода на 20% экономит 400 руб./га
• Стоимость анализа полей на сорняки – 50 руб./га
• Экономия – до 350 руб./га

Процедура оповещения достаточно стандартная и должна предшествовать каждому вылету дрона на поля. Для того чтобы съемка полей была в рамках правового «поля» следует получить соответствующие разрешения. Для этого требуется:

1. Подать заявку на использование воздушного пространства в Зональный Центр Организации Воздушного Движения.
2. За 2 часа до полетов подтвердить готовность к началу работы по телефону.
3. После взлета оповестить о начале выполнения работ по телефону.
4. После приземления оповестить об окончании выполнения работ по телефону.

В случае нахождения полей в военных зонах, вблизи аэропортов или рядом с границей разрешение на полеты получить будет сложнее! Определить статус своих полей можно по карте зон воздушного пространства России.