На примере агрохолдинга «Малино»
Применение senseFly eBee SQ в точном земледелии
В 2019 году нам удалось оцифровать порядка 7 тыс. га по всем предприятиям, в результате чего ввели в оборот 800 га
Сейчас Россия занимает 15-е место в мире по уровню цифровизации сельского хозяйства, а рынок информационно-компьютерных технологий в отрасли оценивается в 360 млрд рублей.
По подсчетам Ernst & Young, цифровизация отечественного сельского хозяйства может увеличить урожайность на 10−30%, снизить затраты на 5−15%, без учета амортизации закупленного оборудования рентабельность может быть увеличена в два-три раза.

Точное земледелие — это новая концепция земледелия, в основе которой лежит представление о неоднородности условий произрастания растений внутри сельскохозяйственного угодья и необходимости дифференцированной обработки посевов для получения продукции высокого качества. При этом для выполнения конкретных сельскохозяйственных операций используются современные технологии: глобальные спутниковые системы позиционирования, дистанционное зондирование, сенсоры и т. д. Раньше фермеры пахали, сеяли, удобряли почву «на глаз», а сегодня могут рассчитать количество семян, удобрений и других агроресурсов для каждого участка поля с точностью до 2,5 сантиметра. Цель точного земледелия — добиться высокой урожайности и при этом нанести меньший вред окружающей среде.
Точное земледелие состоит из трех компонентов:
  • Точная координатная привязка каждого участка поля при помощи спутниковой системы глобального позиционирования. Это нужно для обеспечения точного выполнения агротехнических работ.

  • Использование сканеров и сенсоров для оценки состояния посевов. На основе этих данных проводится уход за растениями (дифференцированное внесение удобрений или средств защиты, когда на участки поля вносится рассчитанное программой количество удобрений).

  • Оценка состояния почвы каждого конкретного участка поля. Это наиболее трудоемкий и сложный компонент точного земледелия.
Сейчас многие фермеры прибегают к использованию беспилотников. С их помощью фиксируют показатели плотности всходов, определяют площадь погибших культур и пр. Прогнозируется, что в 2021 году во всем мире будет работать уже не менее 29 млн дронов. Применение беспилотников в точном земледелии и в сельском хозяйстве в целом — одно из наиболее перспективных и экономически целесообразных направлений применения этой технологии.
  • Беспилотники можно использовать для планирования и контроля этапов сельскохозяйственного производства.

  • Беспилотники позволяют создать картографическую основу с точными координатами всех объектов, чтобы после провести визуальный анализ объектов с разрешением до нескольких см на пиксель и рассчитывать точные площади, расстояния, потребности в ресурсах и т. п. Удобно определять объективную площадь пашни, сенокосов, пастбищ, залежей, паров, зяби, сева, недосевов и присевов.

  • Результаты аэрофотосъемки позволяют ставить участки на кадастровый учет.

  • Можно оперативно получать актуальную информацию о состоянии растений, а накопленные за несколько лет данные о вегетации можно использовать для оценки продуктивности полей.

Группа компаний «Малино»
С 1998 года занимается бизнесом в аграрной сфере. Основной вид деятельности — производство картофеля и овощей, зерна и подсолнечника, сахарной свеклы, рапса, льна, молока, молокопродуктов, кормов; семеноводство (зерновые культуры, картофель, лук), а также производство чипсов. В состав холдинга также входят сервисные предприятия. Компания широко применяет компьютеризацию и системы глобального позиционирования GPS для контроля полевых операций: посева и посадки, внесения удобрений и средств защиты растений, уборки урожая.
Группа компаний «Малино» внедряет инновационные технологии не только на этапе выращивания, но и хранения продукции.
9 предприятий
в Московской и Тульской областях
~ 50 тыс. га земли
2,5 тыс. коров
общее поголовье дойного стада
> 400 тыс. тонн
в год совокупный объем производства сельскохозяйственной продукции
Я познакомился с беспилотной технологией в Центре точного земледелия при РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, где своими глазами увидел, как и где можно использовать дистанционное зондирование в сельскохозяйственном производстве и даже в строительстве. После этого я решил попробовать внедрить беспилотники на предприятиях, входящих в группу компаний «Малино».
Егор Губин
Агроном
В Центре точного земледелия, созданном на базе полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, проводят селекционные опыты, выявляют новые сорта, смотрят за урожайностью. На территории 6 га находится четыре участка, где выращивают викоовсяная смесь, озимая пшеница, картофель и яровой ячмень. Каждый участок делится на две части: на одной культура возделывается по технологии классического земледелия, а на другой — точного. Ученые наблюдают за посевами и сравнивают урожайность на каждом из участков.

Как правило, среди специалистов много скептиков, которые считают, что космоснимков и датчиков на технике достаточно для решения их задач. Некоторые по-прежнему предпочитают доверять данным, собранным в советское время, чем материалам аэрофотосъемки, полученным с помощью беспилотников. Например, наш опыт показывает, что на большинстве предприятий в Московской области агротехнологи просто не знают о существовании дистанционного мониторинга или не видят смысла в его использовании. Им никто не сказал, как правильно пользоваться этой технологией и чем она может быть полезна в их работе, какие возможности перед ними открывают снимки, полученные с помощью беспилотников.
После посещения Центра точного земледелия при РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева мы задумались о покупке беспилотника. Выбор между квадрокоптером и крылатым дроном определяет то, для чего будет использоваться технология. Нам беспилотник нужен был в первую очередь для использования в сфере точного земледелия. Квадрокоптеры для этого не очень подходят из-за низкой производительности: заряда хватает для облета примерно на 5−10 га земли. Компании-производители дронов предлагают и более мощные модели, но их имеет смысл приобретать, если требуется опрыскивать или вносить удобрения с воздуха. В данном случае мощность нужна для того, чтобы брать большие веса, поднимать их в воздух и переносить на поля, так делают за границей, например. Но нам не нужно вносить удобрения, и у нас другой масштаб угодий: средняя площадь поля — более 20 га, если они не разделены на более мелкие участки и секции. В наших условиях даже мощные квадрокоптеры использовать было бы нецелесообразно.

Среди крылатых дронов мы рассматривали разные варианты, в том числе от отечественных производителей. Для нас основной недостаток отечественный беспилотников состоит в том, что для их запуска требуется как минимум два человека и катапульта с резинками, подготовка к старту занимает 20−30 минут. Кроме того, при сильном ветре беспилотник может довольно далеко отнести от места посадки, откуда его трудно достать (например, парашют может зацепиться за ветку, тогда беспилотник повиснет на дереве).

Мы обсудили это с руководством и решили рискнуть — сразу приобрести более дорогое и профессиональное оборудование. Остановились на беспилотнике швейцарского производства. senseFLy eBee SQ, который для нас был оптимальным решением, потому что решает две важные задачи точного земледелия: позволяет проводить мультиспектральную съемку и работать с цифровыми моделями местности и рельефа.
Выбор senseFly

В 2018 году, предприятие приобрело беспилотник eBee SQ с камерой Parrot Sequoia, и дилер — компания GPS COM — организовала обучение полетам и обработке данных. Курс состоял из трех модулей. В первый день — теоретическая часть: знакомство с устройством БПЛА и полезной нагрузкой, планирование полетов и способы получения различных данных. Второй день — практика: полеты с использованием планов, созданных в рамках первого модуля. Весь третий день мы обучались обработке данных, полученных мультиспектральными и оптическими камерами: строили индексные карты и делали фотограмметрическую обработку для получения ортофотопланов и моделей рельефа.
В начале мы использовали беспилотник для того, чтобы провести инвентаризацию земель агрохолдинга отснять всю местность и предоставить точные данные о площади и всех активах на территории предприятий. Это было нашей приоритетной задачей. После появился интерес использовать беспилотник для решения внутренних задач — осмотреть состояние складских помещений, облететь непригодные для земледелия участки, определить площадь под посевную или обмерить полезную площадь, которую запланировано ввести в оборот. На машине все поля не объехать — площади огромные. Позже мы научились рассчитывать и применять вегетационные индексы — например, для определения очагов заражения растений грибком или бактериями.
Основные задачи, которые мы решали при помощи аэросъемки в первые два года использования беспилотника senseFly:
  • уточнение границ посевных площадей,
  • планирование строительства сооружений,
  • получение индексов NDVI и SAVI,
  • уточнение площади под введение в севооборот.
Весь процессинг мы делим на три этапа: облет, обработка полученных снимков, доработка и применение полученных снимков на практике. Бывает, что первые два этапа проходят сразу на предприятии или даже на поле. Сейчас в команде пять человека, которые, по сути, занимаются всем — съемкой, обработкой и применением результатов аэрофотосъемки на практике. В частности, наш отдел программирования создал платформу «Робополе» для визуализации всех снимков, оцифровки всех бумажных данных и их систематизации. После обработки снимков мы передаем их нашим программистам, которые оперативно добавляют их на платформу и выполняют необходимую работу по ним (выделение полезной площади, прогнозирование, расчет экономики, др.) Таким образом мы можем сортировать снимки по нужным нам категориям, а также показать при необходимости каждому предприятию. Благодаря платформе «Робополе», мы планируем полностью перевести все предприятия на онлайн мониторинг своих угодий и оперативно решать задачи экономического, агрономического и административного характера.

Не все агротехнологи знают точную площадь посевной, площадь участков, неудобных для пахоты, или механизированной обработки почвы, общую уборочную площадь, потому что объехать поля на машине невозможно и требует больше времени. Если поля покупаются или продаются, то данные также нужно обновлять, и это удобнее и быстрее делать, когда вся информация оцифрована. С помощью беспилотника мы можем оперативно предоставлять актуальные данные, это экономит и силы, и время на обмеры, обновление данных о площади и активах предприятия, а также о засоренных полях или участках с неудобьями, где просто невозможно что-то посадить или посеять.
В результате у многих предприятий 30−40% земли не засеяно и не используется, потому что они просто не знают, в каком состоянии находятся их поля и какие активы есть в их распоряжении. Мы решаем эту проблему. Для этого мы создаем полную базу снимков, оцифровываем и систематизируем имеющиеся данные. Например, в 2019 году нам удалось оцифровать порядка 7 тыс. га по всем предприятиям, в результате чего ввели в оборот 800 га. А все потому что мы смогли выделить полезную площадь и рассчитать экономику введения в оборот новых участков.
Решающие факторы для выбора senseFly
Высокая производительность
Общая площадь земель агрохолдинга — более 50 тыс. га. При таком масштабе нужен дрон с высокой производительностью. Беспилотник senseFly eBee SQ может летать один час без перезарядки.
Удобство запуска и управления
Запускается с рук, можно запускать даже в одиночку. При необходимости можно скорректировать полет в реальном времени.
Широкий спектр возможностей мультиспектральной камеры
Специализированная мультиспектральная камера Parrot Sequoia дает калиброванные данные, полностью интегрирована в технологический процесс с программой обработки Pix4D Fields, поэтому ее достаточно, чтобы получать карты вегетационных индексов и составлять задания для дифференцированного внесения. Это многоканальная камера покрывает нашу потребность в большинстве вегетационных индексов, которые используют агрономы.
Планы на будущее
Мы внедрили базовые процессы воздушной съемки для инвентаризации земель и построения NDVI-карт полей, следующий шаг — применение полученных данных для дальнейшего повышения эффективности производства: экономии удобрений и пестицидов за счет дифференцированного использования.
Для обработки снимков мы используем рекомендованное программное обеспечение — Pix4D. Благодаря П О мы узнаем о новых возможностях использования беспилотника, хотя пока далеко не всеми этими возможностями мы пользуемся. Одно из ограничений для отечественных предприятий — это недостаточное знание английского языка. Из-за этого требуется больше времени — на перевод и на то, чтобы разобраться в технологии. Кроме того, в штате пока не хватает квалифицированных кадров для обработки снимков, мы находимся на своего рода плато. Для того, чтобы пробить «крышу» возможностей нам нужен специалист, который сможет заниматься обработкой снимков и анализировать биометрические показатели растений.

В 2020 году мы планируем расширить спектр возможных индексов, которые будут максимально полезны агрономам, а также начать использовать беспилотник на Тульских предприятиях. А в будущем — перейти на расширенную версию для агрономов — Pix4D fields.