Партнерский материал. Ежедневные спутниковые снимки — эффективный инструмент контроля вегетации

Farmers Edge

Ежедневные спутниковые снимки — основной источник информации о ходе вегетации полевых культур. Спутниковый мониторинг позволяет своевременно выявлять аномалии в росте и развитии растений, определять причины и принимать оперативные решения по их устранению

Мониторинг полей традиционными методами требует значительных затрат сил и времени.  Агроном должен систематически выезжать и осматривать посевы культур, но всегда ли на это достаточно времени? Если в начале вегетации культур представляется возможным пройти вглубь поля, то в середине вегетации это уже проблематично.  При повреждении вредителями или появлении заболевания на участках, удаленных от края поля, возникает риск выявления проблемы тогда, когда время для ее устранения уже упущено. Традиционное обследование полей позволяет получить лишь усредненную картину поля. Оно не дает возможности проводить точечные обследования поля там, где они действительно необходимы, не позволяет уделить внимание отдельным зонам, участкам с даже незначительными отличиями, пока они не вылились в ту проблему, которая видна невооруженным глазом. 

Сегодня существуют различные способы мониторинга полей, и один из самых распространённых из них — спутниковый.

Спутниковый мониторинг

Суть такого мониторинга — анализ состояния культур на основании снимков со спутника. Наибольшей популярностью среди аграриев пользуется NDVI-индекс — «Нормализованный относительный индекс растительности», то есть показатель количества фотосинтетически активной биомассы на поле. Для растительности индекс может принимать значения от 0.2 до 0.95. Чем выше значение NDVI, тем лучше развита биомасса. Главные инструменты для агрария — карты вегетации, рассчитанные на основании NDVI. Это один из элементов для получения информации о статусе развития культуры в поле.

За последние 20 лет на орбиту Земли было выведено большое количество спутников. Они различаются по многим параметрам. Главными характеристиками, о которых нужно знать сельхозпроизводителю при выборе сервисов спутникового мониторинга, являются пространственное разрешение и периодичность съемки.

Значительным преимуществом использования спутниковых систем мониторинга является возможность получения архивных снимков. Если интересующий вас участок находится в «поле зрения» спутника, то можно получить его архивные снимки за последние несколько лет. Такой анализ позволит сравнить в динамике наиболее и наименее продуктивные поля, развитие вегетации, наличие проблемных зон. Если на одном и том же участке поля проблема повторяется год от года — аграриям будет проще установить причину, и принять меры по ее устранению.

Плюсы спутниковой съемки:

- расчет вегетационных индексов и формирование графиков вегетации культур;

- автоматическая обработка данных, исключающая субъективное вмешательство;

- анализ как отдельных полей, так и массивов;

- возможность получения архивных снимков.

Преимущества спутниковой съемки перед дронами:

- стабильное и частое предоставление снимков. Большое количество спутников на орбите обеспечивает бесперебойную спутниковую съемку с высокой частотой (в отличие от съемки дроном, которая требует выезда на поле);

- автоматический сбор и обработка данных исключают субъективное вмешательство;

- снимки со спутника уже интегрированы в платформу обработки данных в удобном для анализа формате, в то время как съемка с дрона требует их самостоятельной интеграции пользователем в программные решения;

- масштабируемость съемки на любое количество полей: нужно лишь задать их координаты, в то время как суточный охват территории дроном ограничен;

- нет необходимости в покупке дрона и его обслуживании.

Разрешение снимка со спутника

Вряд ли у вас получится точно отслеживать вегетацию культур при пространственном разрешении снимка 250 м на пиксель, но это легко сделать при более высоком разрешении — 3 м. Большинство доступных пользователю интернет-ресурсов предоставляют бесплатные спутниковые снимки с разрешением от 30 до 1000 м на пиксель. При использовании спутниковых снимков низкого разрешения довольно трудно увидеть какие-либо отличия в развитии культур. Соответственно, возможности полезного применения таких снимков тоже ограничены. Кроме того, аграриям будет крайне сложно самостоятельно «использовать» спутниковые снимки. Для удобного просмотра и анализа они должны быть интегрированы в программные решения.

Второй важный показатель при выборе спутникового мониторинга — периодичность съемки. Она может варьироваться от 1 до 15 дней. Использование снимков с периодичностью раз в 10 или 14 дней означает потерю контроля над ситуацией на поле. Ведь весной растения развиваются быстро, и за это время на поле могут произойти значительные изменения.

При формировании своих сервисов компания Farmers Edge^тм учитывала данные спутниковой съемки, создавая их таким образом, чтобы аграрии извлекали из снимков максимум полезной информации. Сотрудничество с лидерами в области спутниковой съемки позволяет Farmers Edge предоставлять своим клиентам ежедневные спутниковые снимки с высоким пространственным разрешением 3 м на пиксель. Это преимущество дает сельхозпроизводителям возможность точно и оперативно оценивать обстановку на поле, принимать своевременные решения в случае обнаружения какой-либо проблемы.

Используя спутниковые снимки, Farmers Edge предлагает своим клиентам такие инструменты мониторинга, как:

- карты вегетации;

- карты скаутинга;

- карты полевой неоднородности;

- графики вегетации;

- автоматические уведомления об изменения вегетации культуры.

Итак, обо всем по порядку.

Карты вегетации. Многие компании предлагают карты вегетации в качестве инструмента мониторинга посевов. Однако не все из них одинаково «полезны». Разберемся подробнее, что важно для точной диагностики состояния посевов по картам NDVI. Здесь мы снова возвращаемся к вопросу важности разрешения снимка. Чем больше разрешение снимка, тем точнее он отображает информацию по каждому участку поля, тем более достоверны эти данные. Разберем это на конкретном примере.

Перед вами карты NDVI одного и того же поля на одну и ту же дату, но с разным разрешением снимка. На рис. 1 — 3 метра на пиксель, на рис. 2 — 30 м на пиксель. Невооруженным глазом видно, что на карте справа не видно расположения проблемных зон, отмеченных красным. Далее рассмотрим показатели NDVI по каждому снимку.

На снимке с разрешением 30 м некорректно подсчитано значение NDVI, значение показателя завышено. Это ведет к неверному определению и моделированию стадий развития культуры и некорректному прогнозу урожайности. Использование ежедневных снимков с высоким разрешением (3 м) позволит избежать этих проблем, так как в вашем распоряжении всегда точные данные.

Еще одна полезная функция в платформе FarmCommand от Farmers Edge - график вегетации, который наглядно показывает тренд развития вегетации конкретного поля и сравнивает его с развитием других полей на ту же самую дату.

Карты скаутинга. Для определения изменений в пределах поля карта скаутинга использует вариацию индекса вегетации по сравнению со средним значением по всему полю. Изменения на снимке отображаются контрастными цветами, определить их пользователю не составит труда.

Карты неоднородности - уникальная разработка Farmers Edge, эксклюзивно предоставляемая клиентам компании в комплексной цифровой платформе FarmCommand^тм. По сравнению с традиционными методами мониторинга состояния поля, основанном на анализе индекса NDVI, карты неоднородности позволяют увидеть изменения состояния поля на более ранних этапах. Эффективность этих карт кроется в большем количестве исследуемых спектров и запатентованных алгоритмах обработки информации со спутниковых снимков.

На рисунках 6 и 7 отчетливо видна разница между картами вегетации и полевой неоднородности на одну и ту же дату. Развитие культуры на поле еще незначительно. На карте вегетации слева это отображено практически сплошным красным цветом без возможности идентифицировать какие-либо изменения. На карте неоднородности справа уже хорошо видны различия. Причины, вызвавшие изменения, могут быть различны (неравномерные всходы, наличие сорной растительности, повреждение вредителями и т. д.). Но сельхозпроизводитель уже предупрежден, и он понимает, на какие конкретные поля и их участки ему нужно обратить пристальное внимание. Если же ждать, когда изменения отразятся на карте вегетации, то драгоценное время уже будет упущено. Ранняя идентификация проблем и их устранение позволит сохранить потенциал поля, а также сэкономить время и деньги.

Инструмент автоматической идентификации изменения вегетации культур разработан Farmers Edge с целью сокращения времени реакции и принятия оперативных решений. Запатентованные алгоритмы собственной разработки автоматически сравнивают снимки, определяют любые произошедшие на них изменения и отправляют уведомления на электронную почту сельхозпроизводителя в виде списка полей с обнаруженными изменениями, их характер (позитивные или негативные) и площадь. Сельхозпроизводители могут настраивать параметры уведомлений и добавлять пользователей в качестве их получателей, что ускорит обмен важной информацией между участниками агрономической службы.

Спутниковый мониторинг озимых культур

Итак, мы разобрались, как спутниковый мониторинг помогает контролировать развитие посевов в течение вегетационного сезона. Однако сейчас, когда в большинстве регионов России посеяны озимые, спутниковый мониторинг будет не менее полезен для оценки состояния ваших посевов перед уходом в зиму. Почему это важно сделать сейчас?

Для успешной перезимовки крайне важно удостовериться, что посевы озимых культур сформировали мощную корневую систему, раскустились и подготовились к перезимовке до наступления холодного периода. Ежедневный спутниковый мониторинг позволит вам отслеживать развитие культур и их состояние. Ведь своевременное выявление проблем на первоначальном этапе развития (нарушение регламента выполнения технологических операций, наличие болезней, повреждение вредителями) и их оперативное устранение поможет уберечь урожай от потерь. А оценка перезимовки весной поможет определить потребность во внесении удобрений, чтобы дать ресурсы для роста будущему урожаю.

Итак, расширенные возможности спутникового мониторинга от Farmers Edge - эффективное средство оценки состояния культур в течение всего вегетационного периода. Уже на ранних этапах развития культур аграрии могут отслеживать равномерность появления всходов. В течение периода вегетации важной информацией является наличие аномалий — таких, как появление на поле сорной растительности, болезней или вредителей. Инструмент автоматической идентификации изменений вегетации культур поможет не пропустить ни одного значительного изменения в поле.

Использование цифровых технологий в сельском хозяйстве становится все более привычным и распространенным, принося аграриям бесценную пользу. Подобрать наилучшее решение, которое оптимально подходит для потребностей вашего агропроизводства, помогут специалисты Farmers Edge.