Пилот-проект: Комплексная Агро-ГИС с ПАНОРАМОЙ

Цель проекта:
Внедрение отечественной агро-геоинформационной системы управления, с высокоточной геодезической привязкой в региональной сети спутниковых базовых станций, с отечественными бортовыми навигационными и беспилотными аэрофотосъемочными комплексами - для обеспечения современных технологий умного земледелия в условиях Северо-Западного Нечерноземья.


Целевое назначение:

Для агрохозяйств Северо-Западного региона - еще не начинавших внедрение ГЛОНАСС-технологий и не имеющим электронных карт своих сельскохозяйственных угодий, не использующим пока в своей деятельности бортовые агронавигаторы для управления авто-тракторной техники, но желающим внедрить спутниковые технологии у себя в хозяйствах, при оптимальном варианте первичных затрат и в разумные сроки.


Пилот-проект реализуется на долгосрочных договорных условиях сотрудничества с агрохозяйствами - с комплексной поддержкой внедрения и бесплатным стартовым пакетом услуг, в рамках которого для агрохозяйств предусмотрены экономически выгодные преференции.


Данным вариантом внедренческого проекта в основу умного земледелия конкретного агрохозяйства предложена агрономическая геоинформационная система Панорама АГРО отечественной разработки.



Программная платформа Панорама АГРО является самостоятельной геоинформационной системой (ГИС), позволяющей на основе современных спутниковых технологий комплексно автоматизировать управление агрохозяйством в отрасли растениеводства в условиях Северо-Запада.


ГИС Панорама АГРО имеет две подсистемы:
 - Подсистема агрономическая - ввод, хранение, отображение и анализ информации о посевных площадях;
 - Подсистема мониторинга сельскохозяйственной техники - ввод, хранение, отображение и анализ информации о подвижных объектах мониторинга;
 

Агрономическая подсистема ГИС Панорама АГРО обеспечивает ведение паспортов полей с привязкой к электронной карте сельхозугодий, создание и редактирование границ сельхозугодий, планирование и автоматизированный учет необходимых агротехнических мероприятий, подготовку заданий водителям/механизаторам сельхозтехники оборудованной агронавигаторами, автоматический расчет показателей фактически выполненных работ, тематическое картографирование полей и обмен информацией с внешними программами.

Руководители агрохозяйств, выбравшие в качестве программной основы ГИС Панорама-АГРО, получают возможность выстраивать на ее основе концепцию умного земледелия своего агрохозяйства, интегрируя в единый технологический комплекс уже имеемое оборудование - автоматизированные рабочие места специалистов хозяйства и полевые бортовые навигационные терминалы сельхозтехники, обеспечивая тем самым внедрение специализированных технологий обработки земли, ставших реальностью благодаря спутниковым технологиям ГЛОНАСС и его наземного прикладного сегмента ГЕОСПАЙДЕР.


Иными словами, руководители агрохозяйств Северо-Запада получают практический набор инструментов для перевода своих хозяйств на технологии умного земледелия через комплексное внедрение и применение информационных и технологических возможностей, а именно
– ГИС-программы Панорама АГРО, бортового навигационного комплекса АГРОНАВИГАТОР, геодезической сети базовых станций ГЕОСПАЙДЕР, при поддержке внедрения беспилотными аэрофотосъемочными комплексами ОРЛАН и СУПЕРКАМ.


Этот перевод агрохозяйств на качественно иной технологический уровень умного земледелия происходит при квалифицированном и плотном организационно-техническом и консультационном сопровождении со стороны Спутниковой лаборатории.


Проект внедрения спутниковых технологий для конкретного агрохозяйства разрабатывается с учетом его территориального местонахождение и отраслевой специализации, на условиях полной внедренческой поддержки и последующего сервисного сопровождения на весь период применения этих технологий.



Договорные отношения Спутниковой лаборатории и агрохозяйства предусматривают следующий набор мероприятий:

  • 1. Комплексную IT поддержку агрохозяйства силами специалистов Спутниковой лаборатории - с подготовкой внутренней локальной сети и установкой в агрохозяйстве платформы Панорама-АГРО по варианту Демо или Рабочий, с настройкой серверной части, установкой и подготовкой базы данных (БД) - атрибутивной базы данных истории полей, с учетом всех выполненных агротехнических мероприятий, для ее последующего заполнения силами профильных специалистов агрохозяйства.

  • 2. Полевую геодезическую съемку инфраструктуры агрохозяйства силами Спутниковой лаборатории - в интересах создания электронных карт земель хозяйства:
     - Геодезическая съемка границ земельных участков сельскохозяйственного назначения;
     - Геодезическая привязка всех естественных неоднородностей и объектов обнаруживаемых в пределах границ участков сельхозназначения – водоемы, затопленные участки, дренажные канавы, колодцы, кустарниковые пятна и так далее;
     - Геодезическая съемка дорожной сети агрохозяйства - с указанием и назначением санкционированных въездов авто-тракторной техники на земельные участки сельхозназначения, площадок стоянки и так далее;
     - Геодезическая съемка иных объектов агрохозяйства при необходимости.

  • 3. Топографическую аэрофотосъемку территории агрохозяйства беспилотными комплексами - в согласованном радиусе от центральной усадьбы или линейно в зависимости от географической конфигурации территории хозяйства.
    Аэрофотосъемка осуществляется беспилотными аэрофотосъемочными комплексами ОРЛАН и СУПЕРКАМ.
    В результате аэрофотосъемки создаются цифровые модели местности (ЦМР) и высот (ЦМВ) земель сельскохозяйственного назначения, земли поселения и иные участки.

  • 4. Агрохимическое обследование земельных участков, сформированных под конкретные агрокультуры и выделенных на электронной карте - с высокоточной привязкой заданной глубины проб и отражением их на отдельном тематическом слое электронной карты агрохозяйства.
    Обследование проводится мобильным пробоотборником на шасси автомобиля повышенной проходимости, самим агрохозяйством или по субподряду со специализированной организацией.
    Результаты агрохимического анализа станут затем основой при принятии решения руководством агрохозяйства по программе дифференцированного внесения удобрений и составлению карты внесения удобрений для бортовых АГРОНАВИГАТОРОВ.

  • 5. Агрофизическое обследование выделенных на электронной карте земельных участков, с определением их физической плотности и высокоточной привязкой для объективного выявления проблемных участков и отражением их на отдельном тематическом слое электронной карты.
    Обследование проводится датчиками плотности почвы самим агрохозяйством или по субподряду со специализированной организацией.

  • 6. Создание других тематических слоев электронной карты сельскохозяйственных угодий агрохозяйства - требующих высокоточной геодезической привязки отдельных объектов.
    Высокоточная привязка осуществляется силами Спутниковой лаборатории, с обработкой материалов геодезической съемки и подготовки тематического слоя для включения в электронную карту.
    Количество тематических слоев электронной карты определяется ландшафтно-экологическими условиями и уровнем интенсификации агротехнологий, в зависимости от урожайности и количеству приходимых затрат на отдельный гектар сельхозугодий.

  • 7. Создание многослойной электронной карты сельскохозяйственных угодий агрохозяйства – с включением в нее всех подготовленных тематических слоев по результатам произведенных полевых съемок и обследований с высокоточной геодезической привязкой объектов на территории хозяйства, и затем ее переноса в ГИС программу агрохозяйства Панорама-АГРО, для практического применения специалистами хозяйства.

    Все тематические слои электронной карты агрохозяйства будут иметь общую проекцию и единую систему координат.
    Будет произведена точная геодезическая привязка выделенных по материалам беспилотной аэрофотосъемки почвенных контуров, совмещение этих контуров с соответствующими им формами рельефа.


    В основе электронной карты агрохозяйства лежит топографическая карта местности. Поверх этой карты накладываются пользовательские карты различного назначения. Таким образом, электронная карта представляет собой слоенный пирог из различных данных, а именно:

     - Топографическая основа - карта местности;
     - Карта сельскохозяйственных угодий - с границами рабочих участков полей;
     - Тематические карты рабочих участков полей;
     - Карта отображения перемещений техники - геозоны, маршруты;
     - Карта кадастровая;
     - другие картографические данные необходимые агрохозяйству.


    В общем случае электронная карта полей агрохозяйства, ставящего целью освоение технологий умного земледелия, должна включать следующие слои:

     - мезорельефа - с показом мезоформ рельефа, форм склонов, крутизны склонов и экспозиции склонов - теплые, холодные, нейтральные;
     - микрорельефа - с показом контуров с преобладанием тех или иных форм микрорельефа, имеющих агрономическое значение;
     - микроклимата;
     - уровня грунтовых вод, их минерализации и состава;
     - почвообразующих и подстилающих пород;
     - микроструктур почвенного покрова - почвенная карта;
     - содержания гумуса в почве;
     - обеспеченности подвижными формами элементов минерального питания растений и микроэлементами;
     - значения рН почв;
     - физических свойств почв;
     - загрязнения тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсикантами;
     - эродированности почв, эрозионной опасности и другим видам физической деградации;
     - переувлажнения и заболоченности почв, в том числе вторичного гидроморфизма, подтопления, мочарообразования и др.
     - засоленности почв - типов и степени засоления;
     - солонцеватости почв;
     - растительного покрова с оценкой состояния естественных кормовых угодий;
     - лесной растительности с оценкой состояния природных лесов и лесных насаждений;
     - распределения полезных видов животных, птиц, полезных энтомофагов, оценкой их территориального влияния;
     - фитосанитарного состояния посевов.


    Вся вышеперечисленная информация является агрономически важной и пренебрежение ею ведет к непроизводительным затратам, снижению урожайности и качества продукции, неэффективному применению сельскохозяйственной техники.



    В результате учета всех агрофакторов и их высокоточной геодезической привязки электронная карта полей агрохозяйства будет содержать всю необходимую информацию для принятия руководством агрохозяйства грамотного управленческого решения по размещению сельскохозяйственных культур, дифференциации технологий их возделывания при различных уровнях интенсификации производства, оптимальной организации территории с учетом ландшафтных связей, то есть формированию системы умного земледелия и применению современных агротехнологий обработки земли.


    Электронная карта агрохозяйства создается один раз и дальше она будет только уточняться и изменяться, дополняться новыми объектами и информацией по ним. Но первичное её создание является трудоемким и ответственным делом.


    Особенно это касается подготовки карты Сельскохозяйственных угодий - которая должна точно отображать контуры границ посевных площадей. Оцифровка этих контуров производится на основе данных дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) - технологии малой точности и малопригодной для Северо-Запада, на основе данных беспилотной аэрофотосъемки - высокоточной и наиболее подходящей технологии для местных условий, а также существующих бумажных планов внутрихозяйственного обустройства и на основе полевой геодезической съемки контуров границ сельхозугодий.


    В настоящее время качественных картографических материалов агрохозяйства практически не имеют, как прямой результат либерального периода – целенаправленного разрушения сельскохозяйственного комплекса страны, происходивший последние двадцать пять лет. Эта ситуация отягощена параллельно происходившим разрушением геодезической и топографической отраслей – актуализация всех карт осталась на уровне семидесятых- восьмидесятых годов прошлого века.


    Таким образом, если в отдельных агрохозяйствах и имеются какие-либо картографические материалы, то в значительной степени они уже являются устаревшими и не отвечают современным требованиям интенсивных агротехнологий к картографической основе.


    Картографические материалы для целей сельхозпроизводства обычно разделяются на три группы - землеустроительные, почвенные и агрохимические.

     А. Землеустроительные материалы могут быть представлены либо планами внутрихозяйственного землеустройства, возможно еще и советского периода, либо современными кадастровыми планами.


     Б. Почвенные материалы, скорее всего, представлены почвенными картами советского периода и картограммами агропроизводственных группировок почв. Однако, вероятнее всего их отсутствие в большинстве агрохозяйств.


     В. Агрохимические материалы могут быть представлены агрохимическими картограммами - содержания гумуса, подвижного фосфора, подвижного калия и рН также различной давности и укрупненно, без высокоточной геодезической привязки.




    Без достоверной информации о состоянии полей, невозможно принятие грамотных управленческих решений и ни о каких технологиях умного земледелия говорить в принципе невозможно. А без технологий умного земледелия и возрождения тем самым сельского хозяйства страны на принципиально новой основе - продовольственную безопасность России не обеспечить!



    Вот почему, вопрос внедрения высокоточных ГЛОНАСС-технологий в отечественное агропроизводство перестает быть просто техническим, а приобретает важнейшее политическое значение.


    Эффективный набор инструментов, необходимых и достаточных для построения компьютерной модели агрохозяйства, с геопривязанной информацией по всем направлениям его деятельности, и тем самым решения задачи продовольственной безопасности в условиях Северо-Запада - уже реально имеется.


    Вот - эти семь ключевых компонентов:


    1. Отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС – полностью в суверенной собственности России, практически функционирующие космическая группировка и её наземный сегмент управления.

    2. Отечественная сеть базовых спутниковых станций дифференциальной коррекции ГЕОСПАЙДЕР - наземный сегмент прикладного применения ГЛОНАСС на территории Северо-Западной части России.

    3. Отечественная программно-информационная платформа ГИС ПАНОРАМА АГРО - для управления агрохозяйством.

    4. Отечественный бортовой навигационный комплекс АГРОНАВИГАТОР - для управления сельскохозяйственной техникой.

    5. Отечественная беспилотная аэрофотосъемочная система БПЛА АФС ОРЛАН - для топографической съемки сельскохозяйственных земель.

    6. Отечественная беспилотная аэрофотосъемочная система БПЛА АФС СУПЕРКАМ - для топографической съемки сельскохозяйственных земель.

    ... и последний - объединяющий их компонент:

    7. Комплексный интегратор геодезических решений в прикладных проектах применения спутниковых технологий
    Некоммерческое Партнерство ГЕОСПАЙДЕРА Спутниковая лаборатория, как профессиональное сообщество специалистов космической геодезии, картографии и информационных технологий для их внедрения и практической помощи агрохозяйствам.



    Кроме выше перечисленного, договорные отношения предусматривают взаимодействие между агрохозяйством и Спутниковой лабораторией при выполнении следующих мероприятий и технологических операций:

    1. Установка на агротехнику бортовых комплексов спутниковой высокоточной навигации АГРОНАВИГАТОР, с разработкой и отладкой монтажных схем для различных типов сельскохозяйственной техники.

    2. Установка на агротехнику механических систем автопилотирования и управления навесным оборудованием в зависимости от применяемой агротехнологии.

    3. Тестовые полевые испытания навигационных высокоточных комплексов по различным технологиям обработки земли с обучением персонала агрохозяйства.


    Отдельным мероприятием выделяется создание пункта дифференциальной коррекции геодезической сети базовых станций ГЕОСПАЙДЕР на территории конкретного агрохозяйства - с созданием геодезического пункта спутниковой сети и установкой антенно-мачтового комплекса приема-передачи дифференциальных поправок в УКВ канале в радиусе до 20-30 километров от места установки. Этот вариант принимается к рассмотрению и реализации при необходимости.



    Преференции предоставляемые Спутниковой лабораторией
    при заключении агрохозяйством договора внедрения российских ГЛОНАСС-технологий
    - в виде бесплатного стартового пакета внедрения:


    1. Бесплатная аэрофотосъемка всех сельскохозяйственных угодий хозяйства беспилотными аэрофотосъемочными комплексами ОРЛАН или СУПЕРКАМ, для последующего создания электронных карт отдельных участков сельхозугодий - разработанных полей, покосов, залежей, залесеных и заболоченных участков, по мере потребности и необходимости их ввода в производственный оборот.

    2. Бесплатное создание электронной карты отдельно взятого поля выбранного самим хозяйством, в качестве тестового образца для наглядности – с геодезической топосъемкой границ и рельефа выбранного поля.

    3. Бесплатное предоставление хозяйству тестового образца электронной карты поля в качестве примера и основы для создаваемой геоинформационной системы (ГИС) хозяйства, которая будет создаваться на платформе Панорама АГРО – программного продукта российской разработки.

    4. Бесплатная консультационная помощь в расчете необходимых управленческих ресурсов и физических затрат на поэтапное создание ГИС агрохозяйства и электронных карт всех его сельскохозяйственных угодий.


    Это вклад Спутниковой лаборатории ГЕОСПАЙДЕРА в общее дело государственной важности - внедрение в сельское хозяйство России современных ГЛОНАСС-технологий..



    На этих условиях в сентябре 2017 года начнет формироваться первая группа агрохозяйств Ленинградской области из числа выразивших желание. Этот отбор планируется производить совместно с руководством Комитета по АПК Ленинградской области, с учетом их мнений и рекомендаций.


    Желающим участвовать в проекте направлять заявки на электронную почту: gnss.spb@mail.ru