fbpx

Геоінформація в сільському господарстві

Сільське господарство з ентузіазмом поглинає геопросторові технології. Точні методи ведення сільського господарства (точне землеробство), зокрема, надають переваги з аналізу місця знаходження техніки.

Окрім більшої ефективності на полі, геопросторові технології також пропонують нові можливості для бізнесу та нові концепції сталості. Але прийняття галуззю геопросторових інновацій відстає від очікувань. Тоді  що дійсно актуально, а що ні? У статті видання GIM International розглядається сучасний стан геопросторових технологій в сільському господарстві Європи і зроблені спроби прогнозувати подальші тенденції у цьому напрямку.

GNSS

Найпопулярнішою технологією геоматики серед фермерів є глобальна навігаційна супутникова система (GNSS). Оскільки у багатьох аграріїв вже є допоміжні засоби управління машинами та навіть машини з повністю автоматизованим керуванням, ефективність їх польових операцій збільшилася на 10-15%. GNSS – дуже універсальна технологія; вона також допомагає фермерам зображати свої поля, геолокаційні об’єкти і відслідковувати машини або худобу. Однією зі сфер застосування, що використовує GNSS як інструмент для управління і відстеження, є маршрутизація машин в польових умовах. Першим кроком в цьому є точне вимірювання меж полів, на яких планується вирощувати врожай. Дана інформація використовується для проектування оптимальної компоновки смуг руху, беручи до уваги ширину машин, кути повороту і геометрію поля. Це дозволяє виявляти ділянки з неефективним маневруванням техніки й планувати більш оптимальні шляхи. Наступним кроком буде розрахунок маршрутизації уздовж цих шляхів, щоб оптимізувати обсяг сипучих вантажів на польових машинах. Наприклад, оптимальний план маршруту внесення добрив дозволить звести до мінімуму втрати часу на повторне завантаження добрив.

GNSS також є незамінним інструментом при диференційованому внесенні добрив: метод надання правильної дози введення в потрібному місці. Тут інновації в основному обумовлені використанням датчиків для параметрів навколишнього середовища, включаючи грунтові умови, доступність вологи, моніторинг рослинності і врожаю. Супутникове дистанційне зондування завжди було привабливим способом моніторингу великих площ сільськогосподарських угідь, але тільки недавно сектор спостереження за Землею став організований таким чином, щоб забезпечити можливість подачі оперативних даних в сільське господарство. Супутники European Sentinel, які є частиною програми Copernicus, дають привід для нового оптимізму, оскільки безперервний моніторинг і функціональність завантаження є безпрецедентними, у крайньому випадку, в громадському доступі. Єдиним недоліком є ​​те, що сільськогосподарські додатки в основному покладаються на оптичні датчики на борту Sentinel-2, і для успішної візуалізації сільськогосподарських земель потрібно ясне небо. З огляду на той факт, що 90% сільськогосподарських угідь в усьому світі зволожуються дощем, велика кількість хмар у вегетаційний період є перешкодою. Проте, оновлення даних мінімум раз на 6 днів на Sentinel-2 є значним поліпшенням у порівнянні з Landsat-8 (16 днів).

Безпілотні літальні апарати

Для регіонів з дуже великою кількістю хмарного покриву безпілотні літальні апарати (БПЛА або «дрони») є хорошим рішенням. У певному сенсі, БПЛА нарешті дозволяють фермерам використовувати майже 50 років знань та ідей в галузі дистанційного зондування. Крім того, вибухова поява нових гравців на ринку та їх різноманітність живлять інновації на кожній ланці в ланцюжку між захопленням зображень і призначеним для користувача додатком. Наприклад, програмні рішення для фотограмметрії, мозаїки зображень, калібрування відображення, обчислення індексів і пов’язаних з ними функціональних можливостей ГІС з’являються в неймовірній кількості.

Технології роботи БПЛА постійно поліпшуються, а це означає, що у певний момент часу дана технологія стане незамінною для усіх. І хоча БПЛА в даний час в основному розглядаються як платформи для датчиків, вони також можуть стати трактором наступного покоління, на якому будуть встановлені всі види інвентарю для догляду за врожаєм. Ця можливість продемонстрована в Японії, де наприклад, безпілотні вертольоти виконують обрізку сільськогосподарських культур.

З точки зору сільського господарства, щоб оптимально використовувати всі ці технології, фермер повинен мати інтегровану систему збору, зберігання, аналізу і візуалізації всіх даних і інструментів. У цій області темпи просування дуже високі: виробники машин, постачальники обладнання та постачальники сировини (наприклад, добрива, насіння і т.п.) пропонують інструменти управління даними з геопросторовим інтерфейсом.

Можливості для бізнесу

Підвищення точності сільського господарства і використання геопросторових технологій приносять все нові можливості для появи нових видів бізнесу в різних областях, включаючи сенсорні (надання даних і / або обладнання), управління технікою (і планування маршрутів), офісні додатки на основі геопросторових даних для роботи з мапами грунту, зображення дистанційного зондування, монітори продуктивності та оптимізація зростання посівів / підтримка прийняття рішень, не кажучи вже про цілий спектр сервіс і підтримку усіх цих нових технологій. У цьому контексті не можна ігнорувати The Climate Corporation, яка зараз стала частиною корпорації Bayer. Маючи дані Climate Corp, Monsanto, а тепер ще й Bayer можливо комбінувати інформацію про грунт, погоду і культуру, щоб визначити, яке насіння і які агенти найкраще підходять для кожного регіону на Землі. І оскільки вони застосовують це відносно дуже великого набору інформації про клієнтів, то з’явився абсолютно новий спосіб ведення сільського господарства, так зване «сільське господарство за рецептом» або «сільське господарство прийняття рішень». Інші можливості включають облік ринкових цін і площ сільськогосподарських культур, що дозволяють розрахувати, чи буде додатковий запас добрив або води збільшувати прибутковість в достатній мірі, щоб забезпечити окупність чи ні.

Ще одна сфера застосування ГІС – логістика постачання продовольства. Ця тенденція вже проявляється в садівництві, де роздрібні торговці (зокрема, харчові компанії) створюють більш надійні ланцюги постачання.

Найважливіше питання полягає у тому, чи окупляться ці інвестиції і переваги? Або аграрії вкладають кошти, а їх постачальники і клієнти пожинають плоди? Попри те, що для постачальників машин, добрив, насіння, агрохімікатів і тп., а також для клієнтів в ланцюжку агропродовольчої діяльності, включаючи роздрібних торговців і підприємства харчової промисловості, легко зробити чіткий бізнес-план, у самих фермерів є труднощі з бізнес-обгрунтуванням для вкладень в точне землеробство. Є кілька досліджень, присвячених даній проблемі, які показують явні переваги для аграріїв при застосуванні технологій точного землеробства – не тільки в галузі ефективності використання ресурсів (зменшення витрат), але і в підвищенні якості та збільшення врожайності. Однак, попри ці позитивні дослідження, вплив на агробізнес є змінним. Зокрема, невеликі ферми можуть неохоче інвестувати, коли термін окупності складає від 10 до 15 років і більше. Технологічна структура дуже широка і складна. Нелегко контролювати наслідки вибору обладнання або операційного методу. Безумовно, поганий зв’язок у багатьох сільських районах створює проблеми в отриманні та спільному використанні даних, необхідних для точного землеробства. Прагнення «володіти» платформою даних, щоб не упустити можливість виходу на наступний рівень фермерства, також призводить до відсутності взаємодії між підприємствами на всіх рівнях. Ще одна важлива проблема тут – освіта, як на академічному, так і на професійному рівні. Нові покоління аграріїв тільки зараз (нарешті) починають вчитися і відчувати переваги точного землеробства. Отже, це ще одна можливість для нових підприємств: формування партнерських відносин з іншими сільськогосподарськими підприємствами може створити ефект масштабу, необхідний для отримання переваг від точного землеробства. У сільському господарстві вже є традиція цього, наприклад, кооперативи млинів або схеми обміну машинами.

Сталість

Незважаючи на зростаючі вимоги суспільства до фермерських господарств у сталому забезпеченні найкращою можливою їжею, повільне впровадження точного землеробства стримує поліпшення стійкості. Технології прецизійного землеробства можуть значно знизити екологічний слід виробництва харчових продуктів: на 10-15% менше споживання енергії (паливо) і на 10-20% менше ресурсів (наприклад, засоби захисту рослин, добрива та вода) для того ж рівня виробництва, або ж збільшення продуктивності на кілограм добрива, літр палива, літр води або людино-годину. Тому урядам слід було б стимулювати прийняття точного землеробства, оскільки воно буде сприяти вирішенню екологічних проблем, а також пом’якшенню вкладу сільського господарства у викиди парникових газів. Це вже призводить до появи нових правил. Європейська комісія вивчає можливості розширити свою концепцію «озеленення» з метою забезпечення точного землеробства. Це буде означати, що прийняття цих нових технологій збільшить «ліцензію на експлуатацію»; іншими словами, ця технологія допоможе фермерам краще враховувати вплив своєї діяльності на сусідів, персонал, клієнтів і суспільство в цілому. Зрозуміло, геоінформація буде грати ключову роль в досягненні і моніторингу цієї концепції озеленення.

Тенденції

Сільське господарство виграє від революції в галузі інформаційно-комунікаційних технологій, що відбувається в усіх галузях: роботизація, сенсорне сприйняття, більш інтелектуальні системи підтримки прийняття рішень, аналітика даних і т.п. Для геопросторової галузі роботизація польових робіт є особливо важливим завданням. Це величезна операція з управління роботами – на колесах або у повітрі – з використанням навігаційних систем і датчиків, для зберігання всіх даних та їх інтеграції у відповідні додатки. Але роботи в кінцевому підсумку візьмуть на себе примітивну, небезпечну, брудну і, можливо, навіть важку роботу, якої достатньо в сільському господарстві.

Більш того, зміни в суспільстві приведуть до все більшого зсуву в бік більш цілеспрямованих ланцюжків постачання, які потребують подальшої інтеграції бізнес-процесів між фермером і його постачальниками з одного боку, а також між фермером і його клієнтами – з іншого. Така інтеграція повинна привести до підвищення продуктивності ланцюга і більш оптимальному виробництві харчових продуктів.

У цій статті основна увага приділяється застосуванню геопросторових даних, інструментів і знань про саме фермерство. Очевидно, що геоінформація грає важливу роль і в інших областях виробництва харчових продуктів, таких як глобальний моніторинг продовольчої безпеки, логістика, заходи щодо стримування захворювань, способи адміністрування і контролю субсидій і контрактів і т.п. У цьому сенсі сільське господарство нічим не відрізняється від інших галузей, за винятком того, що «заводи» знаходяться на відкритому повітрі, а обладнання є мобільним.