В ТУСУРе разрабатывают программу для анализа отклонений в развитии растений на сельскохозяйственных полях

Проект предлагает использовать снимки с беспилотных летательных аппаратов и информацию со спутника, чтобы вовремя обнаруживать отклонения в росте растений от нормального состояния.

Главная цель разработки – создание специального программного обеспечения, предназначенного для сельскохозяйственных работников, которым необходимо получить проанализированные данные с их территорий от момента вспашки до уборки урожая. Проект уже имеет четырёхлетние технические наработки, в частности, учёные ТУСУРа – Мария Дадонова, Максим Крылов и Кирилл Ёлгин – ранее занимались съёмкой полей и обработкой снимков. «Теперь, – поясняет руководитель команды Мария Дадонова, – необходимо собрать научные исследования в инновационную услугу, которая будет понятна агрономам и работникам сельскохозяйственных предприятий».

Весь процесс происходит следующим образом: каждую неделю магистранты приезжают на нужное поле, запускают беспилотник, который пролетает над территорией и получает набор из множества изображений. Далее из них формируется композитный снимок, так называемый ортофотоплан – план местности на точной геодезической основе, который даёт возможность воссоздать земную поверхность без искажений. После обработки снимков на сервере начинается анализ сельскохозяйственного поля, выявляющий особенности роста растений, а также участки, где находятся зоны поражения сорняками.

Слева: снимок поля с беспилотного летательного аппарата. Справа: обработанный снимок

«По снимкам заказчик может увидеть, какой процент всхожести у посевов, где начинается очаг заболевания, а также зоны распространения сорняков. И уже, исходя из снимков, он едет на конкретное поле, где необходимо предпринять какие-то действия», – рассказывает Мария Дадонова.

Проект предлагает решения, позволяющие сельскохозяйственным работникам (например, агроному) выходить в поле на те участки, которые являются «болевыми», знать их площадь и временные рамки их появления. Сейчас эта информация, утверждает Мария, недоступна для большинства хозяйств как в Томской области, так и во многих других регионах страны.

«Наша разработка исключает проход по всей территории сельскохозяйственного поля. Сейчас это происходит так: собирается бригада из десяти – пятнадцати человек, и все гектары обходятся пешком. Это неудобно и долго. В рамках нашего проекта площадь облетает беспилотник», – поясняет разработчик Мария Дадонова.

Также в проекте задействованы данные спутника Landsat-8, с помощью которых учёные получают информацию о температуре, влажности и других значимых для растений показателях. Более того, спутник позволит разработчикам уточнить, каково было состояние поля до начала работы: собираются метаданные за предыдущие годы и составляется статистика динамики той или иной территории.

С помощью программного обеспечения, которое будет разработано в рамках дальнейшей работы Марии Дадоновой и её коллег по проекту, пользователь (сельскохозяйственный работник) сможет зарегистрироваться в личном кабинете, получить лицензию на один сезон, вести статистику, планировать выезды и делать запросы на получение информации: например, карты засорённости полей, температуры, влажности, погоды, солнечной активности и так далее. Затем он получает результаты в виде готового отчёта или ортофотоплана.

Разработка уже имеет промежуточные результаты. Так, разные сельскохозяйственные предприятия Томска поддержали разработку, такие как «Станция агрохимической службы «Томская», агрохолдинг «Томский» и другие. «Сотрудничество с ними сейчас имеет более исследовательский характер, – рассказывает Дадонова, – так как Томская область относится к рискованной зоне земледелия. Каждый год по своим агрометеорологическим составляющим уникален, поэтому, чтобы получить достоверные конечные результаты, все условия должны учитываться на программно-алгоритмическом и методическом уровнях».

Группа авторов проекта занимается исследованиями уже четвёртый год под научным руководством профессора кафедры автоматизированных систем управления Михаила Катаева. От разрозненных тем каждого студента за это время вырос единый научно-исследовательский проект PSC Lab. В августе 2018 года Мария Дадонова вместе с другими молодыми учёными проводила эксперименты на поле хозяйства в Кисловке, под Томском, с использованием разрабатываемой системы мониторинга выращивания пшеницы и овса с помощью анализа снимков с беспилотника. Тогда разработка проводилась при поддержке гранта программы «УМНИК».

Программа «Старт – Цифровые технологии» направлена на создание новых инновационных предприятий, стремящихся разработать производство нового товара, технологии или услуги и использующих результаты собственных научно-технических и технологических исследований. Для успешного завершения первого этапа программы проект Марии Дадоновой должен быть внедрён в нескольких сельскохозяйственных предприятиях.