дроны vs спутники
  • Агротехнологии

Дроны И Спутники: Что Выбрать Для Сельского Хозяйства

Сегодня аэрофотосъемка при помощи дронов и спутников активно используется как для коммерческих, так и развлекательных целей. Находит она свое применение и в сельском хозяйстве. В данной сфере дроны и спутники подходят для разных задач: от мониторинга полей до анализа состояния урожая. Чтобы получить наиболее эффективные результаты, лучше всего использовать и спутники, и дроны. Что это дает фермерам и другим участникам аграрного сектора, читайте ниже.

Возможности Дронов И Спутников Для Мониторинга Полей

Сегодня дистанционное зондирование становится все более доступным и может применяться в самых разных областях. Востребованность данного метода растет и в сельском хозяйстве, так как мониторинг полей с помощью дронов и спутников позволяет значительно повысить продуктивность производства.

Так, с помощью спутниковых данных можно анализировать и прогнозировать изменения погоды, а также контролировать состояние урожая. Дроны, летая на небольшой высоте, могут фиксировать наличие вредителей или признаков заболеваний растений. Также на основе данных сельскохозяйственных дронов удобно составлять трехмерные интерактивные карты и модели. В то же время спутники охватывают значительно большие территории. В целом, если не требуется высокоточная информация, оптимальным вариантом будут именно снимки со спутника, так как они требуют меньших финансовых вложений. В целом, у каждого инструмента свои преимущества и недостатки, следовательно наиболее экономически выгодным является сочетание возможностей дронов и спутников.

По оценкам компании Euroconsult, в течение последующего десятилетия глобальный рынок коммерческих данных и услуг по наблюдению за Землей вырастет вырастет почти в два раза (с 4,6 млрд долларов до 8 млрд долларов). Дроны и спутники являются основными инструментами пространственной съемки, а потому крайне важно определить, какой именно способ будет оптимальным для ваших целей.

Применение Спутников И Дронов В Сельском Хозяйстве

Как отмечалось ранее, использование спутниковых снимков рентабельнее. В то же время у дронов есть свои сильные стороны. Таким образом, заменить один аппарат другим полностью не получится, однако они могут эффективно дополнять друг друга.

вид фермы со спутника

Вот ситуации, в которых оптимальным инструментом будут спутники:

  • Прогнозирование осадков для эффективного планирования ирригационных работ в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур, а также для экономии ресурсов (если ожидаются дожди) и предотвращения заболачивания.
  • Оценка развития сельскохозяйственных культур на всех стадиях роста с помощью специализированного программного обеспечения, что критически важно для точного земледелия.
  • Анализ плодородия и здоровья почвы с помощью вегетативных индексов для оптимизации внесения удобрений.
  • Мониторинг влажности почвы (верхнего слоя или корневой зоны) для своевременного обнаружения признаков увядания культур и предотвращения водного стресса.
  • Прогнозирование урожайности и дальнейшая оценка продуктивности полей на основе анализа снимков со спутника и данных вегетационных индексов.
  • Определение времени сбора урожая с помощью алгоритмов сельскохозяйственного программного обеспечения для мониторинга состояния полей и растений на основе спутниковых снимков.
  • Дистанционное зондирование структуры вегетационного покрова с целью измерения количества растительной биомассы, высоты культур, определения фенологической стадии и индекса листовой поверхности (LAI), а также планирования фертигации и внесения удобрений.
  • Дистанционное зондирование поверхности растительного полога для измерения уровня хлорофилла, выявления повреждений вследствие активности вредителей или болезней, а также обнаружения угрозы подавления растений сорняками. Более точно определить причины низкого содержания хлорофилла или продуктивности культур можно с помощью скаутов.
  • Мониторинг выпаса животных на основе архивных космических снимков для анализа продуктивности скота на разных пастбищах в определенные периоды времени, а также выбора лучших участков для выпаса.

С другой стороны, использование дронов в сельском хозяйстве предпочтительнее, если важен ракурс съемки. Несмотря на развитие технологий, изображение на снимках со спутников довольно плоское. Еще одно преимущество — возможность использовать дроны для опрыскивания полей, чтобы уничтожить вредителей и сорняки. Однако подходят для этого не все аппараты. Средняя грузоподъемность дрона варьируется от 0,3 до 2 кг, поэтому на больших полях его придется запустить несколько раз или использовать более дорогие модели БПЛА с достаточной грузоподъемностью. В любом случае это влечет за собой дополнительные расходы.

Дроны И Спутники: В Чем Разница?

Помимо общих функций спутники или дроны могут выполнять уникальные задачи. При выборе конкретного источника данных необходимо учитывать ряд аспектов.

Автономность

Для управления БПЛА требуются операторы. Более того, некоторые страны, например США, обязывают таких специалистов работать с устройствами в пределах видимости. Спутники же, достигнув орбиты, работают автономно, собирая и передавая данные на наземную станцию.

наземная станция получает данные со спутника

Доступность

В таких горных или лесных регионах использование дронов чревато потерей оборудования либо просто невозможно. Более того, они должны находиться недалеко от пункта управления, а дальность маршрута ограничена емкостью аккумулятора. Работа космических аппаратов не зависит от особенностей ландшафта, поэтому они подходят для анализа удаленных и труднодоступных регионов.

Масштабируемость

В сравнении с БПЛА спутники охватывают значительно большие территории. Вместо того, чтобы многократно запускать дрон для мониторинга разных участков поля, эффективнее использовать онлайн-платформы со всеми необходимыми спутниковыми данными. Например, выделив в приложении контуры поля, вы получите целый стек изображений.

Юридические Ограничения

Многие страны вводят различные ограничения на использование дронов в сельском хозяйстве. Поэтому прежде чем использовать устройство, фермеры должны убедиться, что не нарушают закон и все последующие поправки. В первую очередь запреты касаются полетов БПЛА вблизи стратегических объектов вроде военных баз или аэропортов. Более того, для использования дронов во многих государствах требуется лицензия. На спутники же подобные ограничения не распространяются. Также мала вероятность юридических запретов на использование снимков, предоставляемых спутниковыми онлайн-платформами.

Стоимость Эксплуатации

Эксплуатация сельскохозяйственных дронов включает не только их стоимость и арендные расходы, но также оплату работы оператора. Таким образом, чем больше площадь поля, тем выше затраты. Расшифровкой полученных изображений занимаются специалисты ГИС в сельском хозяйстве, услуги которых тоже не бесплатны.

Для доступа к снимкам со спутников зачастую достаточно оформить подписку на использование специализированного программного обеспечения вроде EOSDA Crop Monitoring. Удобный интерфейс позволяет пользователям работать самостоятельно, не привлекая сторонних специалистов. Кроме того, такие платформы предлагают целый ряд полезных для мониторинга посевов функций. Например, в EOSDA Crop Monitoring вы найдете карты вегетации и продуктивности, прогнозы погоды, исторические данные, а также получите возможность назначать задачи скаутам и отслеживать полевые работы.

С каждым годом стоимость спутниковых снимков для коммерческого использования снижается. Это связано с уменьшением расходов на запуск спутников и ростом конкуренции среди поставщиков данных услуг.

В настоящее время EOS Data Analytics готовит к запуску собственное созвездие спутников EOS SAT, созданную специально для нужд агробизнеса. Таким образом, компания сможет предоставлять еще более точные данные для мониторинга полей, особенно небольших угодий.

точное земледелие на основе спутниковых снимков

Зависимость От Погодных Условий

В отличие от низколетящих БПЛА спутники чувствительны к облачности, хотя радиолокационные датчики спутников SAR проникают сквозь облака, а потому могут получать изображения даже в пасмурные дни. В то же время сельскохозяйственные дроны нельзя использовать во время проливных дождей и в ветренную погоду. Также качество изображения ухудшает облачность с разрывами, поэтому БПЛА лучше использовать, когда небо полностью чистое или пасмурное.

EOSDA Crop Monitoring

Управляйте полями с помощью спутниковых снимков с высоким разрешением – выявляйте изменения точно и оперативно!

Особенности Обработки Данных

Снимки с дронов — всего лишь исходные данные, которые в дальнейшем требуют профессиональной интерпретации. Для этого пользователям необходимо научиться обрабатывать их самостоятельно с помощью внешнего программного обеспечения или нанять ГИС-специалистов. Сельскохозяйственные онлайн-платформы содержат готовые инструменты для анализа снимков со спутников и предлагают пользователям обработанные данные в удобном формате. В частности, в EOSDA Crop Monitoring есть карты вегетации и продуктивности, актуальные и исторические данные об уровне влажности почвы, осадках, температуре и т. д. Таким образом, обработка снимков с дронов требует дополнительных затрат, в отличие от расшифровки изображений со спутника, расходы на которую уже включены в подписку.

Почему спутники лучше дронов? Если сопоставить все дополнительные затраты и получаемые возможности, использование спутников более рентабельно.
Особенности Дроны Спутники
Автономность Управляются оператором Работают автономно
Доступность Подходят только для ровных и легкодоступных территорий Не зависят от особенностей рельефа
Масштабируемость В пределах небольших полей Охватывают территории любого размера
Юридические ограничения Запрещены в отдельных регионах Отсутствуют*
Зависимость от погодных условий Невозможно использовать в дождливую и ветренную погоду Возможна частичная потеря данных из-за облачности
Стоимость эксплуатации Зависит от времени работы Зависит от масштабов территории
Особенности обработки данных Требуется дополнительный анализ ГИС-специалистом Обычно обрабатываются автоматически на сельскохозяйственных онлайн-платформах

* Если анализируемая зона находится в непосредственной близости от военных или других стратегических объектов, доступ к спутниковым данным может быть ограничен из соображений безопасности.

Изображения С Дронов И Спутников: Различия

Для мониторинга состояния полей подходят оба метода сбора данных, но у каждого своя специфика. В качестве основных можно выделить следующие отличия:

  • сопутствующие расходы;
  • анализируемые спектральные диапазоны;
  • пространственное разрешение;
  • типы датчиков дронов и спутников для сельского хозяйства;
  • возможность получения качественных изображений в плохую погоду;
  • наличие архива данных.
использование спутников и дронов в сельском хозяйстве

Как правило, БПЛА оснащены камерами, которые делают снимки на основе RGB-модели. Усовершенствованные сельскохозяйственные дроны оснащены тепловыми датчиками. Данный тип изображений позволяет выявить поврежденные или погибшие культуры, которые теплее из-за низкого уровня эвапотранспирации. Также есть специальные модели дронов, которые позволяют переключаться между тепловым и RGB-режимом, но они намного дороже.

Снимки со спутника обычно имеют более низкое разрешение, которого, однако, достаточно для мониторинга урожая. В первую очередь речь о больших полях, где необходимо контролировать состояние всего урожая, а не отдельных растений. Однако, если детализация и точность данных все же важны, пользователи могут воспользоваться спутниковыми изображениями высокого разрешения.

В некоторых случаях снимки сельскохозяйственных дронов и спутников могут дополнять друг друга. Например, когда спутники обнаруживают проблемную область, ее можно также обследовать с помощью БПЛА, чтобы получить более детализированные изображения. В то же время стоит отметить, что обработка и хранение значительного массива данных, полученных с дронов, является сложной задачей.

Возможности EOSDA Crop Monitoring Для Агропромышленного Сектора

Аналитические инструменты EOSDA Crop Monitoring могут использовать не только фермеры, но и страховые компании, банки, поставщики IT-технологий и другие предприятия аграрной отрасли. Так они получат исчерпывающую информацию о состоянии поля, как в настоящее время, так и за прошлые годы.

Например, анализируя исторические данные со спутников, страховые компании могут контролировать своевременное выполнение сельскохозяйственных работ, включая ирригацию или фертигацию для устранения дефицита влаги или питательных веществ. Отслеживать операции можно в журнале работ непосредственно в EOSDA Crop Monitoring. Если потери урожая происходят по вине фермера, возмещение ущерба можно оспорить.

журнал работ в EOSDA Crop Monitoring
Согласно журналу работ, обработка Поля 3 и Поля 4 началась на один день позже, чем планировалось.

Предоставляя клиентам доступ к платформе, страховщики могут структурировать и отслеживать полевые операции. В учетных записях отображаются все застрахованные угодья, поэтому пользователи всегда будут осведомлены о текущем прогрессе или наличии проблем на конкретном участке. При этом фермеры получают доступ исключительно к информации о своих полях.

Сельскохозяйственные дроны не могут предоставить подобных возможностей. Более того, они дороже в эксплуатации, имеют меньший цикл работы и требуют дополнительной обработки данных. Также дронам требуется много времени для сбора той информации, которую спутники могут предоставить в течение несколько минут.

Такие базы данных полезны и в сфере агроконсалтинга. В частности, EOSDA Crop Monitoring подходит для привлечения клиентов, если поля находятся в труднодоступных регионах. Например, это могут быть ситуации, когда консультанты не могут физически попасть на поле или его осмотр требует дополнительных расходов.

При наличии координат для анализа можно выбрать любое поле на планете: EOSDA Crop Monitoring поможет определить, как наиболее эффективно повысить его продуктивность. Например, консультанты могут отслеживать изменения состояния вегетации урожая за определенный период, сравнивая значения NDVI за разные даты в режиме Split View.

Карта NDVI для разных дат в режиме Split View в EOSDA Crop Monitoring
Отрицательная динамика индекса NDVI на поле, на основе данных от 3 и 23 сентября.

При этом возможности EOSDA Crop Monitoring не ограничиваются анализом этого показателя. По умолчанию пользователи могут использовать и другие вегетационные индексы, в том числе MSAVI, NDRE, ReCl и NDMI. Таким образом, у них всегда будет оптимальный инструмент для достижения поставленных целей.

Помимо базовых вегетационных индексов по запросу пользователя также доступны и другие варианты. С полным списком можно ознакомиться здесь. Для получения подробной информации свяжитесь с нашим отделом продаж по адресу sales@eosda.com.

Обнаружив отклонения в состоянии урожая, вы можете детальнее рассмотреть проблему с помощью дронов. Или дайте соответствующее задание скаутам: в EOSDA Crop Monitoring сделать это можно всего за несколько секунд, достаточно отметить участок и выбрать специалиста.

Используя исторические данные, пользователи могут без дополнительных затрат сравнивать изменения состояния поля в течение прошедших десятилетий. С помощью карт вегетации EOSDA Crop Monitoring фермеры могут сочетать VRT-приложения с дронами и другой техникой для точного земледелия. Такой подход снижает расходы, повышает урожайность и предотвращает загрязнение природы, что способствует развитию устойчивого сельского хозяйства.

Могут Ли Сельскохозяйственные Дроны Заменить Спутники?

Нет, не могут, особенно когда речь идет о мониторинге больших территорий. Использование дронов в этом случае просто не рентабельно, так как данные, полученные со спутников, намного дешевле, особенно при использовании онлайн-платформ вроде EOSDA Crop Monitoring. Также крупным фермерским хозяйствам необходим доступ к историческим данным. Анализ обработки полей в предыдущие сезоны помогает выбрать оптимальную последовательность севооборота и мероприятий для повышения плодородия почвы в ближайшие годы.

Комбинирование спутников и дронов позволит исключить слабые стороны каждого метода и получить максимум полезной информации. Например, БПЛА лучше подходят для мониторинга полей в облачную погоду. В такой ситуации сочетание данных спутников и дронов поможет составить объективное представление о состоянии посевов. С другой стороны, в ясную погоду и при наличии соответствующих спутниковых снимков в использовании БПЛА нет необходимости.

Еще одно преимущество спутников заключается в том, что с каждым годом они становятся доступнее и дешевле, в отличие от дронов, эксплуатация которых требуют регулярных серьезных вложений. Этот фактор не только упрощает внедрение спутниковой аналитики в агропромышленный комплекс, но и позволяет эффективнее управлять рисками, сохраняя здоровье сельскохозяйственных культур.

Об авторе:

Петр Когут Научный сотрудник EOSDA

Петр Когут имеет степень доктора физико-математических наук (1998). Он успешно защитил две диссертации: "Устойчивость и оптимальная стабилизация нейтральных интегро-дифференциальных уравнений" (1989) и "Устойчивость и оптимальная стабилизация нейтральных интегро-дифференциальных уравнений, гомогенизация задач оптимального управления для систем с распределенными параметрами" (1998).

Он является автором многочисленных научных публикаций, в том числе "Вариационная модель с нестандартными условиями роста для восстановления спутниковых оптических изображений путем их совместной регистрации с радаром с синтезированной апертурой".

Доктор Когут получил два гранта: Международный фонд фундаментальных исследований – "Возрождение" (1996) и Украинский фонд фундаментальных исследований (1997).

В 1996 году он стал Ассоциированным профессором Сороса. Годом позже он получил Первую премию Национальной академии наук Украины за исследования в области теории гомогенизации задач оптимального управления.

Доктор Когут награжден почетным знаком "Отличник образования Украины" (2014) и медалью А. М. Макарова "За значительные заслуги" (2019).

С 2014 года Петр является заведующим кафедрой дифференциальных уравнений в Днепровском национальном университете имени Олеся Гончара.

Среди увлечений доктора Когута - рыбалка и деревообработка.

Доктор Когут предоставляет научные консультации компании EOS Data Analytics.

Последние cтатьи

Эвапотранспирация И Ее Применение В Сельском Хозяйстве
  • Сельскохозяйственные практики

Эвапотранспирация И Ее Применение В Сельском Хозяйстве

Эвапотранспирация — количество влаги, перешедшей в атмосферу вследствие испарения и транспирации. Учет данного показателя при планировании полевых работ позволяет повысить продуктивность культур.

Изменение Климата И Сельское Хозяйство: Пути Адаптации
  • Сельскохозяйственные практики

Изменение Климата И Сельское Хозяйство: Пути Адаптации

В условиях взаимного влияния изменения климата и ведения сельского хозяйства фермерам необходимо адаптировать производство для устранения негативных последствий.

Искусственные Спутники: Их Типы И Применение
  • Дистанционное зондирование

Искусственные Спутники: Их Типы И Применение

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) используются в системах коммуникаций, навигации, научных исследованиях и других отраслях. Понимание специфики типов ИСЗ способствует их оптимальному применению.