Выпуск № 48 (2023)
Volume № 48 (2023)
УДК
631.674:629.75
DOI
10.53988/24136573-2023-02-05
Используйте это описание для цитирования:
Cite this article as:
БАРСУК А.В., ЗАХАРОВ А.А. БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ КАК СРЕДСТВО МОНИТОРИНГА ЗА МЕЛИОРАЦИЕЙ. – 2023. – № 2(48). – С. 47-54. – DOI 10.53988/24136573-2023-02-05. – EDN UKTHZO.
BARSUK A.V., ZAKHAROV A.A. UNMANNED AERIAL VEHICLES (UAVS) AS A MEANS OF MONITORING LAND RECLAMATION. A.V. BARSUK, A.A. ZAKHAROV // Agricultural Risk Management. – 2023. – № 2(48). – С. 47-54. – DOI 10.53988/24136573-2023-02-05. – EDN UKTHZO.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ | TECHNICAL SCIENCES
НАУКИ О ЗЕМЛЕ | EARTH SCIENCES
БАРСУК А.В., ЗАХАРОВ А.А.
БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ КАК СРЕДСТВО МОНИТОРИНГА ЗА МЕЛИОРАЦИЕЙ
Барсук Андрей Владимирович – Cтудент, РГАУ – МСХА
имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия.
Email: andr.barsuk@list.ru
Захаров Александр Алексеевич – Cтудент, РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия.
Email: alexander.zaharjv2003@yandex.ru
Аннотация
В данной статье рассматриваются цифровые решения для мониторинга мелиоративных процессов в сельском хозяйстве России. Основной акцент делается на современных методах мониторинга и контроля мелиоративных процессов при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Ключевые слова
Цифровизация сельского хозяйства, мониторинг, БПЛА, цифровые решения, цифровые технологии, мелиорация.
BARSUK A.V., ZAKHAROV A.A.
UNMANNED AERIAL VEHICLES (UAVS) AS A MEANS OF MONITORING LAND RECLAMATION
Barsuk A.V. – Student, Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
Email: andr.barsuk@list.ru
Zakharov A. A. – Student, Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
Email: alexander.zaharjv2003@yandex.ru
Annotation
This article discusses digital solutions for monitoring land reclamation processes in agriculture in Russia. The main emphasis is on modern methods of monitoring and control of reclamation processes using unmanned aerial vehicles (UAVs).
Keywords
Digitalization of agriculture, monitoring, UAVs, digital solutions, digital technologies, land reclamation.
Текст статьи
Сущность цифровой технологии БПЛА. Беспилотник – летательный аппарат без экипажа на борту, пилотируемый с земли или выполняющий программу автоматически. Используются различные сокращения: БЛА, БПЛА, «дрон», «беспилотник». Беспилотные летательные аппараты относятся к группе цифровых технологий: беспилотники, робототехника и сенсорика.
Экспертная аналитика рынка зерна: цены, логистика, урожаи, торговля. Принимайте стратегические решения на основе полных и точных данных.
Экспертная аналитика рынка зерна: цены, логистика, урожаи, торговля. Принимайте стратегические решения на основе полных и точных данных.
Разновидности беспилотников. Беспилотники делятся на 2 основные группы: с неподвижным крылом и винтокрылые. Беспилотник с неподвижным крылом внешне похож самолет и летит за счет тяги и аэродинамической подъемной силы. Винтокрылые БПЛА можно разделить на вертолетные и многороторные. Вертолетные имеют один большой пропеллер, а роторные несколько маленьких.
Причины актуальности беспилотников в сельском хозяйстве. Сельское хозяйство из-за своего стремительного развития и цифровизации является одной из перспективных сфер для применения беспилотников наряду с космосъемкой [11]. С помощью БПЛА появляется возможность добраться до труднодоступных участков поля и оценить их состояние. Такую оценку можно произвести быстро и сразу для большой территории [1]. Кроме того, БПЛА могут выступать в качестве основного или дополнительного средства сбора данных при внедрении комплексного подхода к организации умного сельского хозяйства на предприятии [8]. Аналогичный путь проходят многие аграрные хозяйства и за рубежом [9].
Наиболее рентабельным и действенным в данном случае является осуществление аэрофото- и видеосъемки с помощью беспилотных летательных аппаратов участков сельского хозяйства, агропродовольства и растительных покровов [7].
Операции, выполняемые беспилотниками. Технологично оснащенные беспилотники в сельском хозяйстве способны выполнять разнообразные операции:
1. Аэрофотосъемка
2. Видеосъемка
3. 3D моделирование
4. Тепловизионная съёмка
5. Лазерное сканирование
6. Опрыскивание
Задачи в сельском хозяйстве, решаемые беспилотниками. Современные беспилотные системы решают следующие задачи [2]:
1. Мониторинг за качеством посевов
2. Мониторинг за качеством мелиорации
3. Анализ рельефа и создание карты вегетационных индексов
4. Аудит и инвентаризация земель, необходимые для совершения сделок;
5. Анализ рельефа и создание карты вегетационных индексов PVI, NDVI;
6. Сбор информации для службы безопасности, в том числе с выявлением факта незаконного выпаса скота на полях;
7. Создание карт для дифференцированного удобрения и опрыскивания полей.
БПЛА, как способ мониторинга за качеством мелиорации. Мониторинг – это один из универсальных и важных методов во многих областях деятельности. В сельском хозяйстве мониторинг необходим для получения информации о состоянии угодий и посевов.
Фермеры или специалисты могут по результатам мониторинга понять, нормально ли всходят культуры, есть ли угроза со стороны сорняков и/или насекомых – вредителей, какова степень увлажненности отдельных участков или целых площадей и многое другое. Результаты мониторинга важны для принятия адекватных и своевременных решений [3].
Мелиорация земель — это комплекс технических мероприятий по улучшению гидрологических, почвенных и агроклиматических условий направленных на повышение показателей экономической эффективности использования земельных и водных ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Причины экономической эффективности применения БПЛА при мелиорации сельскохозяйственных земель:
1. Оптимизация расходов по уточнению границ сельскохозяйственных земель и получение точных геопространственных данных с точность от 3 см на пиксель;
2. Сокращение расходов на привлечение специалистов геодезического профиля;
3. Снижение риска допущения ошибок за счет получения актуальных и предельно достоверных трехмерных данных о сельскохозяйственных полях;
4. Возможность проведения комплекса мониторинговых мероприятий по анализу состояния до и после строительства объектов мелиорации, сдачи реализации программы мелиорации земель и запуска всех систем в эксплуатацию;
5. Возможность для крупных агропромышленных холдингов реализовывать программы управления мелиорации своих сельскохозяйственных земель по всей России.
Потребители цифровой технологии БПЛА. Беспилотные системы могут быть полезными для всех уровней сельскохозяйственного бизнеса: от малых фермерских хозяйств до крупных агрохолдингов.
При использовании беспилотников для мониторинга мелиорации основным внутренним заказчиком и потребителем будет являться мелиоратор. Беспилотники помогают им решить проблему ограниченного обзора, позволяя оценивать участки с высоты. Благодаря БПЛА мелиоратор может обозреть всё поле за короткое время, зафиксировать состояние локальных фаций почв и найти решение возникших проблем [6].
Примеры реализации технологии в производстве. Примером реализации технологии беспилостников в сельском хозяйстве может служить продукция группы компаний Geoskan. Компания впервые в мире решила задачу в одной из областей искусственного интеллекта – автоматическое создание 3D-модели объекта по серии разноракурсных фотографий, это ПО используется в различных областях, в том числе в мониторинге качества мелиорации; в настоящее время это ПО поставляется в 131 страну мира [4].
Группа Геоскан – единственная в мире владеет всеми компонентами технологии беспилотных летательных аппаратов для аэрофотосъемки и геологоразведки.
Решения проблемы на рынке. В настоящий момент рынок «сельскохозяйственных» БПЛА находится на начальной стадии развития. Однако эксперты полагают, что в будущем сельское хозяйство станет одним из самых крупных сегментов рынка для беспилотников, поскольку имеет ряд преимуществ перед космической съемкой и несет ряд дополнительных возможностей по выполнению агротехнологических мероприятий, таких как внесение удобрений и применение средств защиты растений, особенно в труднодоступных для человека или тракторной техники местах [12].
Среди крупнейших игроков мирового рынка БПЛА, которые ориентируются на сельское хозяйство, можно выделить таких представителей, как AeroVironment Inc, AgEagle, DJI, Yamaha и др.
Среди наиболее активных участников отечественного рынка можно выделить таких игроков, как «Беспилотные технологии» (г. Новосибирск), «Геоскан» (г. Санкт-Петербург), «Автономные аэрокосмические системы — «ГеоСервис» (г. Красноярск) и ZALA AERO (г. Ижевск).
Стоимость реализации технологии БПЛА. В стоимость реализации входит закупка оборудования, обучение персонала, получение лицензии по использованию информационную систему или создание своей собственной, эксплуатация БПЛА и Софта [5].
В целом новый беспилотник стоит от 750000 – 1500000 рублей, однако цена всегда зависит от размера дрона, ёмкости аккумулятра, длительности полёта и функционала датчиков. В заключение отметим, что для стимулирования использования БПЛА в мелиоративном комплексе, наряжу с популяризацией информации об экономических выгодах использования такой техники, следует включить требования о сборе агроданных с помощью БПЛА. Для этого можно включить подходящий показатель в индекс цифровой зрелости сельского хозяйства или мелиоративного комплекса региона на основе существующих [10] или новых моделей оценки уровня цифровизации АПК.
Источники:
1. Глаголева Г.И. Преимущества применения БПЛА и их использование для нужд сельского хозяйства. // Наука и молодежь: сборник научных трудов. Новочерскасск, 2018. С. 104-108.
2. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве / Зубарев Ю.Н. [и др.] // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. № 2. С. 47-50.
3. Корнев А.С., Костенко А.А. Мировой опыт использования БПЛА в сельском хозяйстве // Новые технологии и технические средства для эффективного развития АПК: материалы национальной научно-практической конференции Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра. Воронеж, 2019. С. 175-180.
4. БПЛА Geoskan Официальный сайт. URL: https://www.geoscan.aero/ru/about
5. Геомир. Беспилотники в Сельском хозяйстве. URL: https://www.geomir.ru/publikatsii/bespilotniki-v-selskom-khozyaystve/
6. Применение БПЛА для управления мелиорации сельскохозяйственных земель - «Авиационные Роботы». URL: http://aviarobots.ru/service/bespilotnik-v-selskom-hozyajstve/67-ispolzovanie-bespilotnikov-dlya-upravleniya-melioracii-selskohozyaystvennyh-zemel.html
7. Российские беспилотники. БПЛА как основа земледелия ближайшего будущего. URL: https://russiandrone.ru/publications/bpla-kak-osnova-zemledeliya-blizhayshego-budushchego/
8. Горбачев, М. И. Развитие умного сельского хозяйства России и за рубежом / М. И. Горбачев, О. А. Моторин, Г. А. Суворов // Управление рисками в АПК. – 2020. – № 2(36). – С. 63-73. – DOI 10.53988/24136573-2020-02-08. – EDN MVUIFG.
9. Зарубежный опыт цифровизации сельского хозяйства: Аналитический обзор / Н. П. Мишуров, О. В. Кондратьева, В. Я. Гольтяпин [и др.]. – Москва: Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса, 2022. – 224 с. – ISBN 978-5-7367-1708-8. – EDN TVVAIV.
10. Индекс развития цифровых технологий в агропромышленном комплексе Российской Федерации / А. П. Петренко, М. И. Горбачев, О. А. Моторин, Г. А. Суворов // Управление рисками в АПК. – 2021. – № 2(40). – С. 56-67. – DOI 10.53988/24136573-2021-02-05. – EDN UYKTZA.
11. Моторин, О. А. Мониторинг сельскохозяйственных земель в развитии аграрной политики и управления земельным фондом России / О. А. Моторин // Управление рисками в АПК. – 2015. – № 2. – С. 40-57. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-04. – EDN VUYECD.
12. Цифровая трансформация агропромышленного комплекса / Т. И. Ашмарина, Т. В. Бирюкова, В. Т. Водянников [и др.]. – Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Мегаполис», 2022. – 160 с. – ISBN 978-5-6049097-8-2. – EDN NQIZTT.
References:
1. Glagoleva G.I. Advantages of using UAVs and their use for the needs of agriculture. Science and youth: a collection of scientific papers. Novocherskansk, 2018. Pp. 104-108.
2. The use of unmanned aerial vehicles in agriculture / Zubarev Yu.N. [and others] // Bulletin of the Perm Federal Research Center. 2019. № 2. Pp. 47-50.
3. Kornev A.S., Kostenko A.A. World experience in the use of UAVs in agriculture // New technologies and technical means for the effective development of the agro-industrial complex: materials of the national scientific and practical conference of the Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter. Voronezh, 2019. Pp. 175-180.
4. UAV Geoskan Official site. URL: https://www.geoscan.aero/ru/about
5. Geoworld. Drones in Agriculture. URL: https://www.geomir.ru/publikatsii/bespilotniki-v-selskom-khozyaystve/
6. The use of UAVs for the management of land reclamation - «Aviation Robots». URL: http://aviarobots.ru/service/bespilotnik-v-selskom-hozyajstve/67-ispolzovanie-bespilotnikov-dlya-upravleniya-melioracii-selskohozyaystvennyh-zemel.html
7. Russian drones. UAVs as the basis of agriculture in the near future. URL: https://russiandrone.ru/publications/bpla-kak-osnova-zemledeliya-blizhayshego-budushchego/
8. Gorbachev, M. I. Development of smart agriculture in Russia and abroad / M. I. Gorbachev, O. A. Motorin, G. A. Suvorov // Agricultural Risk Management. – 2020. – № 2(36). – P. 63-73. – DOI 10.53988/24136573-2020-02-08. – EDN MVUIFG.
9. Foreign experience in the digitalization of agriculture: Analytical review / N. P. Mishurov, O. V. Kondratyeva, V. Ya. Goltyapin [etc.]. – Moscow: Russian Research Institute of Information and Technical and Economic Research on Engineering and Technical Support of the Agro-Industrial Complex, 2022. – 224 p. – ISBN 978-5-7367-1708-8. – EDN TVVAIV.
10. Index of development of digital technologies in the agro-industrial complex of the Russian Federation / A. P. Petrenko, M. I. Gorbachev, O. A. Motorin, G. A. Suvorov // Agricultural Risk Management. – 2021. – № 2(40). – pp. 56-67. – DOI 10.53988/24136573-2021-02-05. – EDN UYKTZA.
11. Motorin, O. A. Monitoring of agricultural lands in the development of agricultural policy and management of the land fund of Russia / O. A. Motorin // Agricultural Risk Management. – 2015. – № 2. – P. 40-57. – DOI 10.53988/24136573-2015-02-04. – EDN VUYECD.
12. Digital transformation of the agro-industrial complex / T. I. Ashmarina, T. V. Biryukova, V. T. Vodyannikov [etc.]. – Moscow: Limited Liability Company “Megapolis”, 2022. – 160 p. – ISBN 978-5-6049097-8-2. – EDN NQIZTT.
Все иллюстрации статьи | All visuals of paper