ГІС у агротехнології

Моніторинг сільськогосподарських  угідь

Електронна карта полів дає можливість вести строгий облік і контроль всіх сільськогосподарських операцій, оскільки опирається на точні знання площ полів, довжини доріг, інформації про поля й ін. На підставі карти полів проводиться повний аналіз умов, що впливають на ріст рослин на даному конкретному полі (або навіть на ділянках 100х100 м або 10х10 м). Карти полів становлять основу для одержання структури сівозміни й служать оптимізації виробництва з метою одержання максимального прибутку, а також раціонального використання всіх ресурсів, що беруть участь у виробництві. Електронні карти полів дають можливість точно вести планування, облік і контроль всіх сільськогосподарських операцій, оскільки опираються на об'єктивні розміри площ полів, довжину доріг й інших об'єктів, нанесених на неї в процесі створення.

Способи нанесення границь робочих ділянок полів:

• векторизація границь полів по знімку високої просторової роздільної здатності;
• об'їзд границь полів з використанням GPS устаткування й спеціального програмного забезпечення;
• комбінований спосіб - розумне сполучення перших двох.

У рамках комплексної системи керування сільськогосподарським підприємством електронні карти полів застосовуються для обліку сівозміни, для моніторингу рухливих об'єктів, для організації перевезень, для складання карт врожайності, для дослідження ґрунтів, для статистичного й тематичного аналізу даних, для планування виробничого процесу та ін.

Моніторинг робочих ділянок полів

Обстеження територій виконується з використанням супутникової системи глобального позиціювання (GPS). По даним GPS приймача визначаються фактичні границі полів. Точність вимірів визначається типом GPS приймача, що застосовується, й додатковим устаткуванням.

Розрізняються наступні класи точності:

- навігаційний - 5-7 метрів;

- автономний режим системи точного водіння - 1- 3 метри;

- з диференціальним сервісом EGNOS - 15-30 сантиметрів;

- з диференціальним сервісом Omnistar VBS - 15-20 сантиметрів;

- з диференціальним сервісом Omnistar HP/XP - 5-10 сантиметрів;

- застосування базових станцій RTK - 1-3 сантиметра.

Диференціальний сервіс європейської системи EGNOS є безкоштовним. Його сигнал може приймати простий GPS-приймач із відповідною функцією. Однак зараз EGNOS працює в тестовому режимі, тому може діяти з перебоями.

Гарантований диференціальний сервіс - платна послуга. Є можливість використовувати європейський Omnistar. Залежно від типу підписки Omnistar забезпечує кілька рівнів точності: VBS і НР/ХР. Підписка на VBS коштує до 1 тис. євро в рік, або 3 євро в годину (при замовленні не менш 150 годин. НР/ХР забезпечує точність в 5-10 см. Річна підписка на НР/ХР коштує на порядок дорожче. Щоб скористатися сервісом VBS й HP/XP, треба мати GPS-приймач, що підтримує такі послуги, або модернізувати GPS-приймач початкового рівня, додавши до нього спеціальну антену й програмне забезпечення.

Найвищий рівень точності, 1-3 см, досягається за допомогою режиму RTK (Real-Time Kinematics - кінематика в реальному часі). Для забезпечення цього режиму необхідно придбання й розгортання базових станцій.

 

Виміри полів можуть бути виконані мобільними системами - ноутбук з підключеним GPS приймачем і спеціальним програмним забезпеченням або дистанційно. Для дистанційних вимірів можна використати розгорнуту систему моніторингу техніки. Вибір варіанта визначається вимогами до точності вимірів й оперативності їхнього виконання.

Функціональні можливості підсистеми моніторингу полів: створення користувальницьких карт полів у векторному форматі, коректування поточних карт полів з уточненням їхніх границь, розбивкою або об'єднанням; введення GPS даних з контролем якості по кількості використовуваних у роботі супутників і геометрії їхнього положення, що впливає на точність визначення місця розташування; відображення на карті в реальному часі одержуваних від GPS даних; вимір на карті відстаней і площ; визначення за спрощеною технологією частини поля, обробленого сільгосптехнікою; коректування супровідної інформації з кожного поля.

По кожному полю ведуться паспортні дані, що включають відомості про площу, оброблювану культуру, попередника, механічний склад ґрунтів, поздовжні і поперечні ухили, ступінь еродованості ґрунтів й ін. Крім того, до кожної робочої ділянки можна прив'язати відомості про результати агрохімічного обстеження.

Агрохімічний моніторинг полів

Дані агрохімічного аналізу ґрунтів по кожній робочій ділянці поля можуть бути отримані двома способами:

- у результаті агрохімічних обстежень, виконаних спеціалізованою організацією;
- у результаті власних вишукувань із застосуванням пробовідбірників і лабораторій по аналізу проб.

У першому випадку дані вже рознесені по ділянках і необхідно їх ввести у відповідні позиції. Відновлення відомостей агрохімічного стану ґрунтів повинне проводитися не рідше 1 разу в 5 років.

У другому випадку по точкових вимірах програма формує поверхню, яка характеризує розподіл живильних елементів по всій території. Даний метод дозволяє виявити локальні особливості на кожній робочій ділянці, оскільки показує розподіл даних, а не їхнє усереднене значення. Однак для ряду розрахунків необхідно оперувати єдиними показниками рівня змісту живильних речовин у ґрунті в межах ділянки. Програма дозволяє розрахувати по розподіленому показнику одне значення різними методами. Другий спосіб агрохімічного моніторингу є більш перспективним, оскільки готує дані для диференційованого внесення добрив.

виходячи з оптимізації витрат і витягання максимального прибутку, приймається рішення про диференційовану обробку полів. Можлива постановка протилежного завдання - зниження витрат відповідно до потенціалу врожаю на бідних землях. За бажанням, у будь-який момент систему комп'ютерного моніторингу врожайності можна легко перетворити в систему картографування врожайності.

Аналіз різних умов місцевості

На підставі топографічних даних про розташування робочих ділянок полів і паспортів полів система дозволяє визначати наступні показники:

- ухили місцевості (усереднений, поздовжній і поперечний);

- експозиції (напрямок) схилів (на північ, на південь, на схід, на захід);

- ступінь еродованості;

- механічний склад ґрунтів.

Комбінуючи ці відомості з даними агрохімічного стану, картами врожайності, рівнем опадів, поверхневим стоком й ін., можна визначати локальні ділянки, що характеризуються деякою оцінкою: вимиванням або наносом добрив і ЗЗР, заболочуванням або недоліком вологи аж до прогнозування врожайності.

  

Технологія аналізу даних забезпечується засобами просторового аналізу ГІС Карта 2005. Користувачу надається широкий спектр потужних функцій просторового моделювання й аналізу. В основі аналізу лежать функції побудови й перетворення векторних даних у матричні (растрові) і назад. Просторовий аналіз включає:

- перетворення векторних даних у матричні;

- створення буферних зон по відстані й близькості об'єктів;

- створення карт щільності об'єктів;

- створення безперервних поверхонь по точках;

- побудова ізоліній (інтерполяція), розрахунок кутів нахилу, експозиції схилів, відмивання рельєфу;

- проведення аналізу по матричній карті;

- виконання алгебраїчних операцій і логічних запитів до серії карт і матриць;

- виконання оверлейних операцій (входження, перетинання, близькість).