Космический агроном. Что дает эксперимент со спутниковой съемкой сельхозугодий
26 марта 2015
Можно ли разглядеть «геном урожая» из космоса? Эту фантастическую, казалось бы, идею сумели воплотить в жизнь изобретатели-компьютерщики из ЮУрГУ.
Созданная ими «космическая» система оценки генетического потенциала сельхозкультур и прогнозирования урожайности в чем‑то даже превосходит западные аналоги.
Не случайно этот пилотный проект произвел фурор на прошедшем в ЧГАА областном агрономическом совещании. Этой умной системой, позволяющей взглянуть на поле с орбиты и получить совет, где и что сеять, хотят обзавестись аграрии из многих регионов России.
Напомним, что геоинформационные системы (ГИС) — это компьютерное моделирование реальности, позволяющее лучше ориентироваться в окружающем мире. Но не только… Авторы южноуральской системы пошли дальше — решили поставить ее на службу сельскому хозяйству. Ведь от того, насколько грамотно используется земля, во многом зависит, будем мы ли с урожаем.
К «стыковке» ГИС-технологий и космоса подтолкнуло принятое 2 года назад решение Роскосмоса — органы исполнительной власти РФ теперь могут бесплатно пользоваться услугами космической съемки отечественных спутниковых систем. Космосу можно найти практическое применение для решения самых разных задач, в том числе и аграрного профиля. В прошлом году у министерства информационных технологий Челябинской области созрела идея — в виде эксперимента реализовать пилотный проект по созданию информационной системы космического мониторинга полей области. На эти цели из областного бюджета было выделено 1,5 млн рублей.
К решению этой задачи подключились аспиранты ЮУрГУ Максим Хитрин, Михаил Бегашев и Александр Кузьмин. Ученые сумели совместить традиционные геопортальные (картографические) системы с геоаналитическими, так сказать, «умными», чтобы космос и в этой сфере работал на человека.
Наши программисты не просто копировали американцев, а создали свою, «думающую» модель. По словам Максима Хитрина, они усовершенствовали программу, которая на основе снимков из космоса сама распознает, какая культура растет на поле, в какой стадии созревания. И — прогнозирует виды на урожай. Мало того, если в нее внести данные агрохимслужбы, эта система даст рекомендации, какие сельхозкультуры здесь лучше выращивать, и какие удобрения вносить. То есть появилась возможность составить единую технологическую карту полей. А если заложить данные метеорологов, то можно будет даже составлять прогноз урожайности на целый год, предугадывать засуху, затяжные дожди… На основе «космического прогноза» аграрии смогут подстраховаться от ударов стихии. Сегодня у науки появились возможности, о которых еще вчера можно было только мечтать…
Один из весомых плюсов новой системы — ее экологическая составляющая. Если поля загублены гербицидами или заросли кустарником, она бьет тревогу, советует, как возродить плодородие.
За прошлый год айтишники ЮУрГУ обколесили на передвижной лаборатории весь Октябрьский район. Получив подробные снимки из космоса, они сумели оцифровать его земли, выявить «неучтенку» и дать селянам свои рекомендации. Во многом это помогло, например, СХП «Подовинное», несмотря на прошлогоднюю засуху, вырастить неплохой урожай. В 2015 году команда создателей «космического глаза» планирует участвовать в электронном аукционе на продолжение этого проекта. Аграрии предлагают распространить его и на другие районы области.
— В нашем вузе за последние годы разработаны интереснейшие модели беспилотых летательных аппаратов, которыми заинтересовались военные, пограничники — говорит Валентина Максимова. — Но это пока стендовые образцы, до выхода «в серию» пока дело не дошло. Мы нашли выход в сотрудничестве с ижевским предприятием «Zala-аэро». Они разработали для нас стабилизацию съемки в нужном режиме, а наши компьютерщики «сшили» фотографии и создали трехмерные модели объектов.
Пока беспилотники приходится покупать в Ижевске, но в скором будущем, как надеются программисты, их начнут производить в промышленных масштабах и в ЮУрГУ: у вуза для этого есть и производственная, и научно-технологическая база. Причем угрозы безопасности полетов авиации нет: получено разрешение ФСБ, Уральского центра управления полетами, аэропортов Баландино и Шагол.
— Сегодня ГИС-технологии становятся доступнее, — считает Валентина Максимова.— Космическая и «беспилотная» съемка может стать незаменимой при составлении генпланов, схем территориального планирования. У нее новые возможности открылись и с принятием в 2014 году федерального закона об единой адресной системе. Для ее создания нужен «взгляд с высоты», умение видеть перспективу. А этот урок мы уже извлекли для себя при обкатке аграрного проекта.
Не случайно этот пилотный проект произвел фурор на прошедшем в ЧГАА областном агрономическом совещании. Этой умной системой, позволяющей взглянуть на поле с орбиты и получить совет, где и что сеять, хотят обзавестись аграрии из многих регионов России.
Моделируем урожай
Все началось со знакомства с американскими IT-моделями, — говорит Валентина Максимова, директор научно-образовательного центра «Геоинформационные системы» ЮУрГУ. — Первый урок заокеанского опыта нам преподнесла побывавшая в ЮУрГУ доктор географических наук из университета Кларка штата Массачусетс Елена Огнева-Химмельбергер. Наши программисты и сами ездили в Америку, изучали в университете Кларка особенности геоинформационных систем. Взяв там лучшее, они пошли своим путем…Напомним, что геоинформационные системы (ГИС) — это компьютерное моделирование реальности, позволяющее лучше ориентироваться в окружающем мире. Но не только… Авторы южноуральской системы пошли дальше — решили поставить ее на службу сельскому хозяйству. Ведь от того, насколько грамотно используется земля, во многом зависит, будем мы ли с урожаем.
К «стыковке» ГИС-технологий и космоса подтолкнуло принятое 2 года назад решение Роскосмоса — органы исполнительной власти РФ теперь могут бесплатно пользоваться услугами космической съемки отечественных спутниковых систем. Космосу можно найти практическое применение для решения самых разных задач, в том числе и аграрного профиля. В прошлом году у министерства информационных технологий Челябинской области созрела идея — в виде эксперимента реализовать пилотный проект по созданию информационной системы космического мониторинга полей области. На эти цели из областного бюджета было выделено 1,5 млн рублей.
К решению этой задачи подключились аспиранты ЮУрГУ Максим Хитрин, Михаил Бегашев и Александр Кузьмин. Ученые сумели совместить традиционные геопортальные (картографические) системы с геоаналитическими, так сказать, «умными», чтобы космос и в этой сфере работал на человека.
«Орбитальный» прогноз
— Я в сентябре 2014 года прошел стажировку в США, в университете Кларка, и хорошо знаю плюсы и минусы американской технологии, — поясняет Максим Хитрин. — Эту модель уже используют и в России — в Ставропольском, Краснодарском краях и Белгородской области. Но космическая съемка там, как и за рубежом, в основном применяется для инвентаризации земель сельхозназначения, составления кадастрового плана. Но мы, не ограничившись этим, задумали научить систему анализировать ситуацию, составлять «модели плодородия» почв. И многое уже удалось сделать.Наши программисты не просто копировали американцев, а создали свою, «думающую» модель. По словам Максима Хитрина, они усовершенствовали программу, которая на основе снимков из космоса сама распознает, какая культура растет на поле, в какой стадии созревания. И — прогнозирует виды на урожай. Мало того, если в нее внести данные агрохимслужбы, эта система даст рекомендации, какие сельхозкультуры здесь лучше выращивать, и какие удобрения вносить. То есть появилась возможность составить единую технологическую карту полей. А если заложить данные метеорологов, то можно будет даже составлять прогноз урожайности на целый год, предугадывать засуху, затяжные дожди… На основе «космического прогноза» аграрии смогут подстраховаться от ударов стихии. Сегодня у науки появились возможности, о которых еще вчера можно было только мечтать…
Один из весомых плюсов новой системы — ее экологическая составляющая. Если поля загублены гербицидами или заросли кустарником, она бьет тревогу, советует, как возродить плодородие.
За прошлый год айтишники ЮУрГУ обколесили на передвижной лаборатории весь Октябрьский район. Получив подробные снимки из космоса, они сумели оцифровать его земли, выявить «неучтенку» и дать селянам свои рекомендации. Во многом это помогло, например, СХП «Подовинное», несмотря на прошлогоднюю засуху, вырастить неплохой урожай. В 2015 году команда создателей «космического глаза» планирует участвовать в электронном аукционе на продолжение этого проекта. Аграрии предлагают распространить его и на другие районы области.
Беспилотник в помощь
Впрочем, по мнению программистов, для мониторинга состояния «отдельно взятых» полей вовсе не обязательно привлекать космос. Для агрохолдингов и сельхозпредприятий сейчас достаточно применять более доступные беспилотники.— В нашем вузе за последние годы разработаны интереснейшие модели беспилотых летательных аппаратов, которыми заинтересовались военные, пограничники — говорит Валентина Максимова. — Но это пока стендовые образцы, до выхода «в серию» пока дело не дошло. Мы нашли выход в сотрудничестве с ижевским предприятием «Zala-аэро». Они разработали для нас стабилизацию съемки в нужном режиме, а наши компьютерщики «сшили» фотографии и создали трехмерные модели объектов.
Пока беспилотники приходится покупать в Ижевске, но в скором будущем, как надеются программисты, их начнут производить в промышленных масштабах и в ЮУрГУ: у вуза для этого есть и производственная, и научно-технологическая база. Причем угрозы безопасности полетов авиации нет: получено разрешение ФСБ, Уральского центра управления полетами, аэропортов Баландино и Шагол.
Взгляд с высоты
По мнению авторов ноу-хау, сельское хозяйство — не единственная сфера применения ГИС-технологий. Сфера их продвижения практически безгранична: это энергетика, машиностроение, архитектура и градостроительство, экология, ЖКХ … Новое направление — создание 3D-моделей, например, инженерной инфраструктуры, чтобы знать, где проходят трубы? и кого вызывать в случае аварии. А мультиспектральный анализ снимков из космоса, наряду с состоянием почв, позволит определить, чем загрязняют воздух, и насколько эти выбросы опасны для человека.— Сегодня ГИС-технологии становятся доступнее, — считает Валентина Максимова.— Космическая и «беспилотная» съемка может стать незаменимой при составлении генпланов, схем территориального планирования. У нее новые возможности открылись и с принятием в 2014 году федерального закона об единой адресной системе. Для ее создания нужен «взгляд с высоты», умение видеть перспективу. А этот урок мы уже извлекли для себя при обкатке аграрного проекта.
Поделиться
