ГИС В Сельском Хозяйстве: Преимущества Для Лидеров Агросектора

Географические информационные системы (ГИС) в сельском хозяйстве позволяют оптимизировать сбор данных полевой техники, дронов и спутников. Полученные материалы можно использовать для самых разных целей: от развития точного земледелия и прогнозирования урожая до мониторинга передвижения скота. Лидеры аграрного сектора используют ГИС, чтобы увеличить краткосрочную прибыль и реализовать долгосрочные цели устойчивого развития производства. При этом развитие технологий повышает доступность геоинформационных систем для сельского хозяйства: сегодня их могут использовать, как крупные корпорации, так и небольшие фермеры.

Преимущества ГИС Для Сельского Хозяйства

ГИС — это инструмент для создания многослойных интерактивных карт, которые необходимы для визуализации сложной информации и пространственного анализа. Они подходят для сбора, систематизации и анализа полевых данных, а также удаленного мониторинга состояния культур. Для эффективного использования ГИС в сельском хозяйстве требуются современные технологии и средства: GPS, робототехника, дроны и спутники.

Визуализируя данные, фермеры могут определять тенденции и закономерности развития растений, своевременно обнаруживать изменения и устранять проблемы. В точном земледелии ГИС позволяют оптимизировать сбор и интерпретацию массива полевых данных, необходимые для принятия эффективных решений.

Аграрные корпорации могут поддерживать высокую продуктивность, используя ГИС для удаленного мониторинга больших площадей и оперативного реагирования на возникающие проблемы. Именно поэтому ГИС-решения с возможностью многофакторной оценки опасности настолько важны в современном сельском хозяйстве.

Как Собираются И Обрабатываются Данные ГИС Для Сельского Хозяйства

ГИС-технологии, применяемые в сельском хозяйстве, включают как аппаратное, так и программное обеспечение. К аппаратному может относиться любое устройство: от ноутбука и настольного компьютера до дрона и спутника. Программное обеспечение используется для создания карт, которые отображают местоположение и общее состояние культур, особенности рельефа, тип почвы, виды вносимых удобрений и т. д. Рассмотрим подробнее, как именно собираются данные ГИС в сельском хозяйстве.

Дистанционное Зондирование

Дистанционное зондирование подразумевает сканирование поверхности Земли с воздуха или из космоса. Для получения снимков среднего пространственного разрешения лучше всего подходит спутник Landsat 8, который совершает один оборот вокруг планеты каждые 16 дней и работает с девятью диапазонами видимого света, а также тепловым инфракрасным излучением (TIR)^{Quattrochi, Dale & Luvall, Jeffrey. (1998). Thermal Infrared Remote Sensing for Analysis of Landscape Ecological Processes: Methods and Applications. Landscape Ecology. 14. 10.1023/A:1008168910634.}. Landsat 8 подходит для мониторинга состояния урожая, обнаружения болезней, планирования ирригации и т. д.

Помимо Landsat 8, частные компании все чаще запускают собственные спутники. На их основе создаются приложения для конкретных задач вроде мониторинга водоснабжения или колебаний температуры. Это позволяет более точечно использовать геоинформационные системы в сельском хозяйстве.

GPS

Сочетание возможностей GPS и ГИС в сельском хозяйстве позволяет фермерам оптимизировать использование ресурсов. Так, карты на основе данных GPS помогают определять границы полей, контролировать работу ирригационных систем, мониторить развитие конкретных сортов культур и т. Д.

Сельскохозяйственная Техника

В контексте применения ГИС в сельском хозяйстве датчики аграрной техники чаще всего используются, чтобы дополнить информацию, полученную со спутников. Например, с помощью GPS-датчиков на сеялках, комбайнах и системах орошения можно в режиме реального времени анализировать различные показатели состояния урожая вроде уровня хлорофилла и влаги. Отдельная передовая техника может действовать автономно на основе собранных данных, остальная же используется как дополнительный инструмент ГИС-аналитики.

EOSDA Crop Monitoring Как Пример Программного Обеспечения ГИС В Сельском Хозяйстве

Программное обеспечение ГИС в сельском хозяйстве варьируется в зависимости от задач, поставленных производителем. Некоторые инструменты отображают типы культур, другие — уровень влажности почвы. В целом, благодаря широкому спектру возможностей ГИС, сельское хозяйство любого типа можно вывести на качественно новый уровень. Более того, программное обеспечение можно использовать и в смежных с сельским хозяйством отраслях, например для анализа экономической прибыли и расходов в процессе лесозаготовки.

Цифровая платформа EOSDA Crop Monitoring — пример универсального программного обеспечения ГИС для сельского хозяйства. Здесь доступны исторические данные о продуктивности поля, аналитика на основе вегетационных индексов, точные прогнозы погоды на 14 дней. Среди других возможностей платформы:

• инструмент скаутинга (оптимизирует управление задачами и позволяет скаутам создавать и отправлять отчеты в режиме реального времени);
• журнал работ (позволяет планировать, координировать и мониторить все полевые операции).

EOSDA Crop Monitoring может работать с данными ГИС для сельского хозяйства из внешних источников. Например, инструмент Data Manager позволяет интегрировать в базу платформы информацию с датчиков сельскохозяйственной техники. При этом система совместима с SHP и ISO-XML, двумя наиболее распространенными форматами файлов, а набор данных может содержать несколько метрик. На основе полученной информации вы можете оценить урожайность конкретной культуры, проанализировать эффективность использования удобрений и разработать стратегию долгосрочного производства.

Таким образом, возможности EOSDA Crop Monitoring наглядно демонстрируют важность использования геоинформационных систем в сельском хозяйстве. Рассмотрим основные области их применения.

Основные Направления Применения ГИС В Сельском Хозяйстве

В последние годы благодаря развитию технологий количество приложений для использования ГИС в сельском хозяйстве резко возросло. Вот несколько основных направлений применения данных систем.

Точное Земледелие

Программное обеспечение ГИС позволяет создавать подробные карты вегетации и продуктивности, что помогает оптимизировать решения. С помощью инструментов ГИС для сельского хозяйства можно определять уровень растительности на всем поле или конкретном участке. В дальнейшем эта информация используется для корректировки внесения семян, питательных веществ, гербицидов и удобрений.

В EOSDA Crop Monitoring вы можете создавать карты продуктивности полей, используя данные за предыдущие годы. Они помогут определить наименее продуктивные участки, которые нуждаются в дополнительной обработке.

Картографирование

Использование ГИС в сельском хозяйстве значительно облегчает анализ состояния почвы и культур. В частности, вы можете создавать карты продуктивности и вегетации на основе индексов растительности вроде NDVI. Более того, картографирование помогает оптимизировать полевой мониторинг и управление производством в целом.

Сравнение состояния культур в конкретные дни помогает определить влияние различных факторов на урожайность. В EOSDA Crop Monitoring есть функция разделенного экрана, которая позволяет сравнивать текущее состояние поля с данными за прошедшую неделю, месяц или даже год. Также можно проверять производительность поля в определенный день на основе двух разных индексов.

Согласно данным NDVI на карте выше некоторые поля могут нуждаться в повторном посеве, так как проросли не все семена. Однако разработанный специально для мониторинга всходов индекс MSAVI показывает равномерное распределение растительности по всему полю.

Мониторинг Здоровья Растений

Проверка вручную — медленный и трудоемкий метод контроля состояния посевов на большой площади. Дистанционное зондирование и технологии ГИС для сельского хозяйства позволяют решить эту проблему.

Точное земледелие на основе ГИС позволяет определить, какие культуры нуждаются в особом уходе. Например, с помощью датчиков на спутниках и самолетах можно мониторить температуру растений. Аномально высокие показатели скорее всего указывают на наличие болезни, заражение вредителями или обезвоживание.

Мониторинг Выпаса Домашнего Скота

ГИС подходят и для отслеживания передвижения животных. Так, с помощью инструментов геоинформационных систем для сельского хозяйства фермеры могут контролировать выпас скота и следить за его здоровьем, развитием, плодовитостью и питанием. Для использования соответствующего приложения требуются трекеры, установленные на животных, и портативное устройство, получающее и отображающее данные трекера.

Борьба С Насекомыми И Вредителями

Проверка больших полей на наличие вредителей требует значительных ресурсов. Технологии ГИС для сельского хозяйства на основе спутниковых данных в сочетании с алгоритмами глубокого обучения значительно облегчают процесс.

Используя вегетационные индексы EOSDA Crop Monitoring, вы можете обнаруживать любые угрозы: от сорняков до болезней растений. На индексной карте отмечаются конкретные участки с низкой вегетацией, благодаря чему скауту уже не нужно исследовать все поле. Проанализировав выбранную область, он может быстро отправить снимки с типами угроз через мобильное приложение EOSDA Crop Monitoring.

Управление Ирригацией

Длительная засуха и ливни в равной степени снижают урожайность. Благодаря ГИС-технологим, применяемых в сельском хозяйстве, фермеры могут оценить уровень водного стресса каждой культуры и визуализировать признаки избытка или дефицита влаги для дальнейшего регулирования орошения.

Обычно водный стресс идентифицируют с помощью индексов NDWI и NDMI. Последний доступен в EOSDA Crop Monitoring по умолчанию. Он работает в диапазоне от -1 до 1, благодаря чему процесс интерпретации данных интуитивно понятен. Отрицательные показания (около -1) свидетельствуют о нехватке воды, а положительные (около 1) — о ее переизбытке.

Распределение Питательных Веществ

Также ГИС в сельском хозяйстве можно использовать, чтобы выяснить, какие именно питательные вещества и в каком объеме содержатся в почве. В случае дефицита питательных веществ фермеры могут своевременно внести дополнительные удобрения.

Прогноз Урожайности

Оценка урожайности необходима как правительствам, так и частным компаниям для обеспечения надежных поставок продовольствия, а также прогнозирования прибыли и составления бюджета. Благодаря развитию технологий ГИС для сельского хозяйства, связанных со спутниковой аналитикой, дистанционным зондированием, большими данными и искусственным интеллектом, этот процесс становится все эффективнее. В продуктах EOSDA прогнозы урожайности основаны на исторических и актуальных спутниковых данных, а точность результатов составляет более 90%.

Сельское хозяйство — лишь одна из многих отраслей, где могут применяться ГИС-технологии. Также данные системы используются для охраны окружающей среды, управления обезлесением и лесовосстановлением, городского планирования, ликвидации последствий стихийных бедствий и т. д.

Как Лидеры Аграрной Отрасли Могут Использовать ГИС?

Сегодня ГИС в сельском хозяйстве используют все основные участники отрасли. Рассмотрим преимущества внедрения данных технологий для некоторых областей подробнее.

Страховые Компании

Геоинформационные системы для сельского хозяйства облегчают анализ состояния полей, позволяя страховым компаниям собрать достаточный пул показателей для определения сроков и размеров выплат по полису. В дальнейшем инструменты ГИС можно использовать для мониторинга развития сельскохозяйственных культур и оценки потерь урожая.

Банки

С помощью ГИС-технологий, применяемых в сельском хозяйстве, банки могут лучше понять потребности местных производителей, чтобы выйти на локальный рынок и повысить рентабельность инвестиций. Также инструменты геоинформационных систем подходят для оценки рисков и перспективности аграрного проекта при кредитовании.

Поставщики Средств Агропроизводства

Решения ГИС для сельского хозяйства могут оптимизировать работу поставщиков ресурсов. Так, они позволяют анализировать качество работы своей продукции в полевых условиях. Благодаря этому можно сравнить влияние удобрений и других добавок на урожайность, проанализировав результаты до и после обработки.

IT И Телекоммуникационные Компании

ГИС-технологии для сельского хозяйства позволяет IT- и телекоммуникационным компаниям расширять аудиторию за счет оптимизации предложений, а также создавать инфраструктуру в ранее недоступных местах. Также геоинформационные системы помогают улучшить позиции на рынке, предоставляя клиентам доступ к инструментам точного земледелия.

Сельскохозяйственные Агентства

Государственные службы, занимающиеся аграрными и смежными вопросами, могут использовать технологии ГИС для сельского хозяйства для самых разных целей. Например, они подходят для контроля соблюдения законов, регулирующих качество пестицидов и пищевых продуктов, анализа политических и экономических последствий неурожая, защиты окружающей среды, разрешения конфликтов в области землепользования, а также сбора и регистрации данных^{Brown, Molly. (2015). Satellite Remote Sensing in Agriculture and Food Security Assessment. Procedia Environmental Sciences. 29. 307. 10.1016/j.proenv.2015.07.278.}.

Правительства и НПО

Правительства и НПО часто используют инструменты ГИС для сельского хозяйства в сфере охраны окружающей среды. В частности, геоинформационные системы помогают мониторить изменение климата, выбросы парниковых газов в результате аграрного и промышленного производства и т. д.

Аграрные Консультанты

Решения ГИС для сельского хозяйства могут оказаться крайне полезными для агроконсультантов, так как позволяют им изучать исторические данные и отслеживать состояние урожая клиентов независимо от местоположения. Используя вегетационные индексы, они могут составлять рекомендации по управлению полями и отслеживать эффективность их реализации.

Таким образом, внедрение технологий ГИС в аграрное хозяйство повышает устойчивость и эффективность управления сельскохозяйственными угодьями.

Применение ГИС В Устойчивом Сельском Хозяйстве

В связи с постоянным ростом населения Земли одной из главных задач мирового сельского хозяйства является обеспечение продовольственной безопасности. С помощью технологий ГИС для сельского хозяйства правительства, активисты, ученые и производители аграрной продукции могут изучать и разрабатывать методы продовольственных поставок. Например, Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) уже более 30 лет использует ГИС и другие геопространственные технологии для создания устойчивых продовольственных систем по всему миру^{Geospatial information for sustainable food systems. Food and Agriculture Organization of the United Nations.}.

Технологии ГИС для сельского хозяйства активно используются в развитии органического земледелия. В частности, с их помощью можно определить наиболее продуктивные и экологически чистые места для посадки культур, а также выбрать угодья для бесперебойного производства продуктов питания в будущем. Сегодня организации, занимающиеся вопросами устойчивого развития, используют ГИС в сельском хозяйстве, чтобы:

• контролировать водоснабжение и прогнозировать засухи;
• оценивать урожайность;
• анализировать экономические и экологические последствия природных катаклизмов и деятельности человека;
• объединять и изучать сельскохозяйственные данные из нескольких источников;
• обмениваться информацией и картами с внутренними отделами и сторонними организациями;
• заниматься просветительской работой среди местного населения.

Способствуя развитию устойчивого сельского хозяйства, геоинформационные системы помогают аграрной отрасли оставаться жизнеспособной для будущих поколений. По мере развития технологий возможности ГИС для сельского хозяйства будут только возрастать.