ТУСУР совместно с промышленным партнёром разрабатывает технологии для точного земледелия

Учёные ТУСУРа занимаются разработкой программного обеспечения для обработки аэрофотоснимков посевных полей, полученных с беспилотных летательных аппаратов, разработанных в компании ООО «Новые технологии».

«Наша компания занимается производством беспилотных летательных аппаратов. Один из наших продуктов – самолёты НТ3 – идеально подходит для аэрофотосъёмки полей. В отличие от квадрокоптера, который за час может отснять 50 Га, беспилотный самолёт за это время может провести аэрофотосъёмку площади в 1 000 Га, – рассказывает Евгений Макаров, коммерческий директор ООО «Новые технологии». – Однако мало собрать данные, с ними важно грамотно работать. Когда аэросъёмка (изображение полей с высоким пространственным разрешением – 1 – 5 см на пиксель) впервые стала доступна, агропредприятия нередко её заказывали. Но в том виде, в котором они получали результат, он был практически бесполезен. Мы идём по другому пути, благодаря сотрудничеству с ТУСУРом показываем, что именно на полях нужно изменить, чтобы сделать их использование эффективнее».

Центр космического мониторинга Земли ТУСУРа проводит разработку программного комплекса для точного земледелия. Оно подразумевает ряд мероприятий, которые позволяют повысить эффективность проводимых работ. Традиционно для этих целей использовались съёмки со спутника. Но в отличие от южных регионов в Сибири часто встречаются хаотично расположенные в полях участки леса, среди которых – зелёные поля с переменным состоянием посевов. Обрабатывая спутниковые снимки, детализировать такую информацию крайне проблематично ввиду низкого пространственного разрешения (10 – 30 метров на пиксель). Беспилотники позволяют пролететь довольно низко и с высоким пространственным разрешением провести съёмку.

«Если поля большие, то первое, что нужно сделать перед началом работ по точному земледелию, – актуализировать границы. Многим хозяйствам поля достались от совхозов и колхозов, и информация о границах часто неактуальна – там, где рос кустарник, уже – молодой лес, – рассказывает Евгений Макаров. – Сейчас мы проводим аэрофотосъёмку для одного из крупных агропредприятий региона, сшиваем результаты, готовим ортофотоплан. Дальше с помощью специальных программных продуктов, разработанных ТУСУРом, проводим выделение границ полей и околков, высчитываем чистые площади и выдаём заказчику результаты: сколько же реально у него пашни, которую он может использовать. Это очень важно для планирования необходимого количество семенного материала, удобрений, работы техники».

Один из этапов, крайне полезных для агропроизводителей, – оценка всхожести культур и составление карты урожайности.

«Сколько взошло пшеницы? А почему в отдельном месте её меньше? Сколько можно ожидать урожая в будущем? Если хозяйство большое, и площадь полей измеряется десятками и сотнями тысяч гектар, ни один агроном не сможет точно ответить на эти вопросы. Нужна программа обработки данных с беспилотника или со спутника. И мы такие программы разрабатываем, – рассказывает профессор кафедры АСУ, руководитель Центра космического мониторинга Земли ТУСУРа Михаил Катаев. – К слову, сегодня этим занимаются во многих странах, и пока борьба – с переменным успехом. Отмечу, что мы находимся на передовых рубежах».

Кроме того, такую съёмку можно применять при подготовке к диверсифицированной обработке сорняков, для определения состояния оросительной системы, оценки степени созревания культур при планировании уборочных работ и многих других задач. В их числе – диверсифицированное внесение удобрений.

«В этом случае удобрения распределяются на поле в соответствии со всхожестью. За счёт этого выравнивается урожайность, экономятся удобрения и топливо. Но далеко не у всех есть такая техника, которая может обеспечить диверсифицированное внесение удобрений. Совместно с СибНИИ сельского хозяйства и торфа и ТУСУРом в рамках проекта «Тестовый полигон для отработки технологий точного земледелия» мы хотим разработать комплекты модернизации сельскохозяйственной техники для диверсифицированного внесения удобрений на основе составленных по аэрофотосъёмке карт. Это позволит модернизировать имеющуюся у хозяйств технику без куда более существенных затрат на новые машины».

Ещё одна проблема, с которой сталкиваются агропредприятия, – коммуникация механизаторов. Это может привести к некачественной обработке поля. Как отмечает Евгений Макаров, в планах компании – совместно с ТУСУРом создать систему, которая позволяла бы механизаторам видеть, где находятся другие машины в режиме реального времени. Это позволит существенно улучшить координацию агроработ, особенно в ночное время.

Системы GPS и ГЛОНАСС, которые применяются сегодня на агротехнике, в условиях поля могут давать погрешность до 10 метров. Разрабатываемые в ТУСУРе устройства дают точность до 5 см.

https://youtu.be/kWdX0BcbcIg

Несмотря на определённый консерватизм агропромышленной отрасли, интерес к технологии точного земледелия, развиваемой учёными ТУСУРа, проявляют не только в Томской области. Так, работы проводились на виноградниках предприятия «Золотая балка» в Крыму, а недавно в Центр космического мониторинга Земли поступил запрос от агронома из Ставропольского края: с помощью точного земледелия он планирует решить задачу вдвое увеличить урожай гороха.

«Мы уделяем большое внимание развитию прикладных применений беспилотных авиационных систем. ТУСУРом накоплен значительный опыт в создании навигационного и другого оборудования, а также программного обеспечения для БАС различного предназначения. Этот опыт стал определяющим при принятии решения о включении университета в работу над федеральным проектом «Тайга», который предполагает создание опытного района доставки грузов и выполнения других задач с применением беспилотных авиационных систем, – отмечает проректор на научной работе и инновациям ТУСУРа Антон Лощилов. – Но это лишь одна из задач, над решением которой работают наши учёные и разработчики. БАС могут быть успешно использованы в сельском хозяйстве. Задача мониторинга посевов, их дифференцированной обработки уже сейчас достаточно успешно решается некоторыми западными компаниями. К настоящему времени в Томской области сложились благоприятные условия для старта такого тестового полигона, имеются заинтересованности со стороны академической и прикладной науки, инженерных школ, власти и представителей бизнеса. В такой связке, уверен, успех обеспечен».