Как съемки из космоса помогут контролировать севооборот, внедрять точное земледелие и поддерживать ОТГ?

14.05.2019 – Имея сделанную мультиспектральную съемку, государство может контролировать налоги, отчетность агрокомпаний и мониторить состояние и использование земли, а фермеры знать, когда и как сеять культуры. О ходе проекта дистанционного зондирования земли рассказывает координатор проекта по вопросам ГИС, IТ и кадастра Владимир Попов.

Дистанционное зондирование земли начали использовать в 1970-х для целей мониторинга сельхозтерриторий. Запуск большого количества спутников наблюдения Земли и наличие больших объемов разнородных данных дистанционных наблюдений дают возможность органам государственной власти принимать решения в сфере экологической и пищевой безопасности, мониторинга развития городов, построения единой инфраструктуры геопространственных данных.

В странах ЕС и Северной Америки ДЗЗ используют для оценки площадей посевов, состояния с/хозяйственных культур и прогноза их развития, прогнозирования урожайности, контроля над изменениями сева и тому подобное.

В Украине на государственном уровне ДЗЗ пока не использовалось, только частные компании предоставляли такие услуги отдельным агрохолдингам. В прошлом году в рамках проекта “Поддержка реформ в сельском хозяйстве и земельных отношениях” был начат проект ДЗЗ всей территории Украины. О ходе Agravery.com расспросило его координатора Владимира Попова.

— Этот проект осуществляется в рамках гранта Европейского Союза, который реализуется специалистами Всемирного Банка и субподрядными организациями по построению тематических карт классификаций культур, которые выращиваются в Украине. Плюс лесные и водные ресурсы.

Я всегда акцентирую на этих вещах, потому что, имея площадь границ сельского совета и зная, какие водные объекты там есть, сколько земель зарегистрировано, можно понять, сколько земель нужно зарегистрировать, рассчитать их стоимость, доходы и тому подобное. То же касается лесов, которые присутствуют на территориях ОТХ, но не должны приниматься во внимание при расчете земель.

Плюс, это позволяет нам видеть реальную картину. Например, реальная картина заключается в том, что есть очень много земель, которые не зарегистрированы, но используются. Возникает вопрос — а как платятся налоги и как следствие, какие средства получает ОТХ и получает ли вообще? И это также можно решать с помощью ДЗЗ. Можем показать, используя мониторинг, уровень доходности от налога на землю “к” ДЗЗ, а потом показать, что у какого — ОТХ есть территория, которая нигде не числится, но обрабатывается.

Проект был начат в июне прошлого года: сначала выбрали три области, начали обрабатывать снимки со спутника и проводить полевые работы по сбору наземных данных о том, что и где выращивается. Далее эти данные объединялись, строилась математическая модель распознавания и классификации, с которой на входе прилагались снимки, и давалась обучающая выборка. Проводился процесс распознавания, а затем результат этого распознавания проверялся с помощью тестовой выборки, которая была снята во время полевых работ.

Дальше все анализировалось нашими субподрядчиками, компанией EOS, по собственной модели, которая была построена на основе мировых подходов.

Кто участники этого проекта?

— В основном Евросоюз, который сейчас оплачивает все расходы по этому проекту. Затем Всемирный Банк, частично правительство Украины, с которым подписан меморандум. Но в данном конкретном проекте, в принципе, от министерств нам особо пока ничего не нужно. Нам сейчас нужны данные только статистики.

Договоренности со спутниками от кого?

— Спутники используются бесплатные — это Sentinel (группа спутников Европейского космического агентства для ДЗЗ), то есть эти данные в открытом доступе. Поэтому, собственно говоря, разрешение всего на 10 метров. Можно, конечно, взять 0,5 метра, но это будет совсем другой бюджет, это другие деньги. Пока нам такой оценки хватает.

Если системой будут активно пользоваться и возникнет потребность в более детальной информации, можно будет искать финансирование и покупать съемку с более подробным разрешением.

Вы говорили о трех областях. По какому принципу было выбрано, что уже было сделано?

— Мы выбрали Киевскую, Львовскую и Николаевскую область, так как они очень сильно отличаются по перечню культур, структурой полей. Николаевская область — больше орошения, большие площади, степь. В Киевской области много городов, мало орошения. В Львовской области абсолютно другие производственные культуры, другой климат в принципе. Это в принципе три области, которые были выбраны для других пилотных проектов Всемирного Банка, в том числе касающихся инвентаризации земли.

Мы получили данные, которые верифицируем сейчас с областными администрациями, чтобы посмотреть, насколько правильно произошла обработка. Потому что со спутника все идет в совсем другом виде, чем необходимо в итоге. Это был первый пробный шаг — откатать технологию в глобальном смысле, получить результаты, наладить взаимоотношения, в том числе и с потребителями. В этом году мы расширяем на всю Украину.

Значит, можно сказать, что система уже отработана?

— Не совсем, ведь в каждой области своя специфика и мы будем дорабатывать под нее. Но в целом система построена. Есть моменты, которые сейчас на стадии обсуждения: например, возможно, мы не будем разделять рожь с пшеницей, изменим, классификатор и близкие классы сольем в один, скажем “зерновые”.

Сейчас нам нужна помощь аграриев — получить информацию снизу, чтобы нам максимально упростить и автоматизировать процесс распознавания культур. Мы будем договариваться с конкретными аграриями, которые будут нам передавать данные о том, что именно выращивается в таких-то координатах. Это не обязательно должно быть все поле — размеры этого учебного семпла должны быть хотя бы размером 300*300 метров или 500*500. Для того чтобы можно было хорошо идентифицировать.

А дальше, со временем, мы планируем набрать такую выборку, построить систему таким образом, чтобы мы могли без проблем и ошибок все распознавать.

Информационная прозрачность

Какую информацию об участках можно будет увидеть, когда проект ДЗЗ будет реализован? 

— Во-первых, можно будет четко увидеть границы участков (с учетом того, что разрешающая способность — 10 метров), обрабатываются они или нет, какие культуры там растут, увлажненность почвы, индекс вегетации культур на момент съемки и прочее. Если это будет съемка весной или осенью, когда нет травы и листьев, то можно будет оценить состояние почв, эрозию и тому подобное. Это будет грубая оценка, ведь точно можно будет измерить только вместе с полевыми исследованиями со спектрометром. Но она будет.

Можно сказать, что ДЗЗ с разрешением 10 метров покажет Украину на ладони: вот вам поля, водные ресурсы, лесные ресурсы. И это не просто снимок, это уже результат классификации. Потому что если вы получаете на снимках воду, то она везде разная – глубина, загрязненность, цветения. На наших снимках будет виден результат обработки данных. То же самое с лесами.

Подчеркну, что это не проект, который мы один раз сделали и забыли. Это процесс, который мы настраиваем, который будет использоваться постоянно. В идеале снимать каждое поле надо раз в две недели, но, учитывая, что мы используем бесплатные спутники, они позволяют над одной точкой быть раз в два месяца. Но есть облачность, есть еще какие-то ограничения, поэтому “окна” могут быть большими.

Несмотря на все, можно будет построить математическую модель, которая будет описывать, как меняется индекс вегетации на каждом поле и каким он должен быть в зависимости от периода созревания. И можно будет спрогнозировать урожайность. Можно будет дать сравнительную статистику, где будет видно, севооборот на каждом участке в течение определенного времени. Так можно будет контролировать культуры, которые нельзя выращивать на одном месте долго. Потому что часто, когда земли кто-то арендует, он действует не всегда в щадящем режиме.

Например, рапс, подсолнечник, кукуруза – очень тяжелые культуры для почвы, их нельзя несколько лет подряд выращивать на одном месте, потому что истощается земля. А земля — это наше богатство, соответственно мы должны ее беречь, должны как-то контролировать.

Более того, мы хотим, чтобы органы государственной власти использовали наши данные, в том числе для верификации поступающих им данных по отчетности.

В итоге, когда вся система будет работать, условно говоря, можно будет прикинуть, сколько у нас и где посажено, например, подсолнечника? Потому, я думаю, вы слышали и не один раз, что у нас масла получается значительно больше, чем задекларировано посадок подсолнечника.

— Там очень много игр возникает, да. У нас основной из девизов — это полная прозрачность. Мы можем прикинуть, сколько выросло, сколько было переработано и экспортировано. И искать разницу. Кроме того, по каждому ОТХ можно прикинуть: обрабатывается столько, а налогов столько. Значит, или деньги не доплачивают, или арендатор не справляется со своими обязанностями.

А сейчас с развитием движения по децентрализации ОТХ начинают быть центрами аккумуляции бюджета, и ко многим приходит осознание, что, в принципе, они могут развиваться за собственные деньги. ДЗЗ еще может показать, как именно используются поля. Потому что не все объедешь, не везде побываешь, а вдруг кто-то где-то по-тихому стал рыть карьер или что-то строить.

Глава ОТХ и, собственно говоря, жители сами, которые являются владельцами этой земли, хоть она и передана кому-то в аренду, должны знать, что на ней происходит, потому что это их деньги, а по большому счету, их собственность.

Кстати, можно и отследить вкрапления в посевы — иногда, любят смешивать несколько культур.

Например, сажать коноплю среди кукурузы.

— Это также оказывается не сложно. Для этого используются другие методы, другая съемка. Или спутником с другим разрешением, более подробным (но он, соответственно, дороже). Или же есть другие технологии, позволяющие это делать. В структурах МВД этим вопросом довольно успешно занимались еще в начале 2000-х. Иногда находили засеянные гектарами поля кукурузой на Юге Украины.

Как ДЗЗ смогут пользоваться аграрии?

— Например, имея карту увлажнения: где, сколько снега лежало, насколько почва достаточно увлажнена — все это будет видно на мультиспектральной съемке, они смогут лучше внедрять точное земледелие — класть удобрения туда, где они нужны, и в достаточном количестве. Или, если видно, что влаги недостаточно в течение определенного периода, понимать, где ставить системы орошения.

В идеальном варианте можно прогнозировать урожайность, что, кстати, важно и для государства. К примеру, в Германии государство следит за тем, чтобы не было перепроизводства определенных культур. Потому что если на рынке появляется избыток какой-либо продукции, производитель вынужден ее продавать часто дешевле себестоимости. Это часто приводит к просадкам на рынке и проблемам аграриев. Поэтому нужно внести некую регуляторную политику, давать рекомендации, что стоит выращивать в этом году, а что не стоит.

Как именно это можно будет спрогнозировать и в какой именно момент, чтобы аграрии могли скорректировать посадки? 

— Методик прогнозирования урожайности существует множество в мире. И их принцип работы базируется на данных о температуре, влажности и других параметрах, которые можно получить в результате ультраспектральной съемки в течение какого-то промежутка времени. Это все анализируется: когда что-то прорастает, когда пошли первые всходы и так далее. По тому, какой спектр они дают по индексу вегетации, можно определить, насколько хорошо все взошло.

Обычно это делается в течение года с определенной периодичностью. Даже зимой. Потому что от толщины снега, в том числе зависит увлажнение. Низкие температуры на почве без снега приводят к вымерзанию культур. От этого зависит, какие будут результаты всходов озимых и так далее.

Есть математическая модель, описывающая идеальную ситуацию. Она показывает, в какой точке какое состояние должно быть. Любые отклонения говорят: ага, здесь у нас засуха, урожай высохнет и так далее. Или же, наоборот, все будет хорошо ибо достаточное увлажнение и нормальный температурный режим, главное вовремя собрать. Тут же тоже важный метеопрогноз и так далее и так далее. В любом случае, это прогнозируемая оценка.

На широкий круг 

Где будет размещена вся эта информация?

— Это будет доступно публично на геопортале. На геопортале будут представлены, собственно говоря, результаты обработки. Причем необязательно в растре, это может быть и векторный формат. Туда же мы планируем подключить публичную кадастровую карту, и возможно, еще какие-то слои, на которые мы получим разрешение для публикации. Есть нюансы.

Какие?

— Например, то, с чем пришлось столкнуться Всемирному банку, и что является очень серьезной проблемой. Хотя Всемирный банк или Евросоюз приходят с серьезным финансированием, открывают серьезные проекты, но мы ограничены законодательно в получении государственных данных. Потому что в списке организаций, которые могут получить, нет ни одной международной организации, это не предусмотрено.

Например, мы не можем официально получить ортофотопланы, которые были сделаны в течение 2008 по 2012 годы, кстати, на деньги Всемирного банка, который инициировал проект аэрофотосъемки всей Украины и создание ортофотопланов. Ортофотоплан — это снимок, сделанный из самолета, который определенным образом преобразован и привязан к местности. Имея его, можно проводить некоторые измерения, не выходя в поле. Там точность около 1 метра, лежит точно на поверхности, он полностью моделирует все. На основе таких планов строятся топографические карты, планы.

Если бы эта фотосъемка была сделана до того, как у нас было распаевание земель, то у нас бы не было столько проблем в кадастре. Почему? Потому что сейчас это все лежит в одной координатной плоскости. Одна единая координатная система, и если сейчас делается какая-то съемка участка, она четко ложится на ортофотоплан, вы видите границы этого участка, у вас она не налаживается ни на лес, ни на дороги.

Есть и другие данные, к которым мы не имеем доступа. Например, к векторным данным по участкам, хранящимся в кадастре. Все, что мы можем видеть, — это публичная кадастровая карта, которая по сути своей является просто картинкой, то есть это не векторные данные, которые можно анализировать, какие прописаны с атрибутикой. И это связано с законодательными ограничениями. Мы не можем зайти в картфонд или Геокадастр, потому что мы не государственная организация.

Мы предложили Геокадастру разместить эти данные у себя, привязать к картам самостоятельно. Но поскольку данные только по трем областям, они не имеют права это разместить, пока мы не сделаем все по Украине. Поэтому пока все будет на отдельном портале. В принципе, планы Всемирного банка следующие: мы сейчас разворачиваем эту технологию, строим под нее методологию, смотрим, кто может это дело использовать и, как, учим, учим как конечных пользователей, так и иных потребителей этих данных.

Несколько лет мы это дело финансируем, а дальше мы хотим передать все это правительству, чтобы дальше финансировалось это из бюджета.

Сейчас идет война. Насколько безопасно давать такую подробную карту Украины в публичном доступе?

— После появления спутников и GPS отпала необходимость прятать координаты. Нет, можно под землей что-то делать. Что является секретным и может нести опасность? Военные объекты, коммуникации. Это правильно. Линии прокладки связи, линии прокладки газопроводов, какие-то узловые вещи, то, что чувствительно также то, что находится под землей. А все остальное… Поверьте, у них она есть.

Поэтому нам не надо бояться этой точности. Особенно в сельхозземлях, где должна быть стопроцентная прозрачность. Что противнику дадут координаты сельхоз участков даже с сантиметровой точностью?

Земля это один из самых ценных наших сокровищ. Далеко не все страны имеют такие плодородные земли. Давайте их беречь и контролировать их использование, чтобы она давала нам богатые урожаи, и было что передать потомкам. Земледелие – это одно из основных направлений, которое может поднять экономику Украины.

Автор: Наталья Гузенко

Источник: Agravery.com

Перевод: BusinessForecast.by

При использовании любых материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт BusinessForecast.by обязательна.

Читайте по теме:

Оставить комментарий