ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Научная статья Original article УДК 69

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

USE OF UNMANNED AIRCRAFT IN AGRICULTURE

Ариан Сергеевич Далбараев, ассистент, Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова

Arian Sergeevich Dalbaraev, assistant, North-Eastern Federal University. M.K. Ammosova

Аннотация: В статье рассмотрены особенности использования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в сельском хозяйстве. Автор считает, что поддерживая точное земледелие, БПЛА также помогают анализировать здоровье почвы таким же образом, как он контролирует здоровье сельскохозяйственных культур, помогает в планировании графиков орошения, оценке данных об урожайности, внесении удобрений и предоставляет ценные данные для анализа погоды. Соответственно, пространственные данные, собранные с помощью дронов, в сочетании с другими источниками данных и аналитическими решениями предоставляют полезную информацию для специалистов сельского хозяйства. Abstract: The article discusses the features of the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) in agriculture. The author believes that by supporting precision farming,

UAVs also help to analyze soil health in the same way as it monitors crop health, helps in planning irrigation schedules, evaluating yield data, fertilizing, and provides valuable data for weather analysis. Accordingly, the spatial data collected by drones, in combination with other data sources and analytical solutions, provide useful information for agricultural specialists.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, контроль

сельскохозяйственных культур, анализ погодных условий.

Keywords: unmanned aerial vehicles, crop control, analysis of weather conditions.

Без сомнения, сельское хозяйство является одним из важнейших факторов устойчивости любой экономики. Оно играет ключевую роль в долгосрочном экономическом росте и структурных преобразованиях, хотя может значительно варьироваться в зависимости от страны. В прошлом сельскохозяйственная деятельность ограничивалась производством продуктов питания и растениеводства. Тем не менее, в нескольких странах она превратились в маркетинг и распространение сельскохозяйственных культур и продуктов животноводства. В настоящее время сельскохозяйственная деятельность является первым источником средств к существованию, повышающим ВВП, выступая источником национальной торговли, сокращая безработицу, обеспечивая сырьем для производства в других отраслях, и в целом развивая экономику[3].

Дистанционное зондирование широко используется

сельскохозяйственными предприятиями для картирования свойств почвы, классификации типов сельскохозяйственных культур, обнаружения водного стресса сельскохозяйственных культур, мониторинга заболеваний сельскохозяйственных культур и составления карт урожайности сельскохозяйственных культур. Такая технология, которая включает использование датчиков в сочетании с инструментами геопространственного анализа, позволяет получать данные из нескольких источников для поддержки решений, связанных с культурами.

Данные могут быть получены с помощью беспилотных авиационных систем (БПЛА), известных как дроны, с более гибким пространственным и спектральным разрешением по сравнению с другими платформами дистанционного зондирования. Кроме того, классификация земного покрова на основе изображений дистанционного зондирования использовалась в мониторинге обнаружения изменений, управлении сельским хозяйством, классификации зеленой растительности, землепользовании и городском планировании [2].

Рост популярности БПЛА связан с простотой в эксплуатации, универсальностью и безрисковым пилотированием. Основная область применения БПЛА расширилась от рекреационных и военных полетов до научных исследований и сельского хозяйства. Популярность БПЛА для сбора научных данных и приложений, особенно при использовании небольших многороторных БПЛА, довольно широко распространена. Эти портативные многороторные БЛА портативны, недороги, маневренны и просты в обращении. Такие особенности делают такие БПЛА привлекательными для ученых и исследователей во всем мире.

На современном этапе стремительно развивается использование БПЛА в нишевых областях, таких как сельское хозяйство. Сельхозпроизводители предпочитают проводить полевые операции с использованием БПЛА и дистанционное зондирование проверенным временем спутниковым, особенно для локального масштаба и высокого пространственно-временного разрешения. Существуют различные типы БПЛА, технологий зондирования, архитектур БПЛА и их применимости в точном земледелии.

В условиях, когда мировые цены на сырье находятся на рекордно низком уровне, а предложение на рекордно высоком уровне из-за увеличения потребления продуктов питания и производственных потребностей, современное сельское хозяйство переживает поворотный момент. Сейчас, чем когда-либо прежде, агрономы и фермеры во всем мире нуждаются в улучшении управления ресурсами в связи с ограниченными и хрупкими

бюджетами и растущим давлением в сторону повышения качества продукции.

Рассмотрим особенности использования дрона Trimble UX5 HP UAS в сельском хозяйстве. Подобный дрон - это простое в использовании, полностью автоматизированное устройство с высоким разрешением, способное делать аэрофотоснимки с разрешением до одного сантиметра. Он также обеспечивает интуитивно понятный рабочий процесс, который быстро создает ортофотоплан высочайшего качества и трехмерные модели для картирования сельского хозяйства, выравнивания полей, мониторинга прогресса и картирования объектов.

Мультиспектральные изображения с дронов, полученные полевой командой, помогают создавать карты , которые позволяют отделить почву от леса или травы, различать культуры на разных стадиях выращивания и обнаруживать растения, которые находятся в стрессовом состоянии. Данная функция БПЛА очень важна, так как отслеживание роста урожая на решающих этапах помогает обеспечить точную оценку урожайности и позволяет решать проблемы на ранней стадии [1].

Подобный дрон оснащен фотограмметрическим и навигационным оборудованием с разрешением местности до трех сантиметров. Он запрограммирован на обнаружение таких деталей, как водный стресс и недостаток определенных питательных веществ в сельскохозяйственных культурах.

Миссия аэрофотосъемки очень важна, поскольку дрон летает в реальном воздушном пространстве вместе с гражданскими самолетами, коммерческими рейсами, VIP-вертолетами, частными вертолетами и т. д.

Перед планированием любой миссии некоторые из наиболее важных требований - предоставить доказательства безопасной эксплуатации. максимальная координация и четкое общение между операторами рейсов. Первый шаг состоит из подготовки плана полета, показывающего дальность полета, тип миссии, настройки перекрытия и прогнозируемое

рабочее место. После этого, исходя из плана и географических границ площади, которую необходимо покрыть, рассчитывается адекватное количество требуемых наземных контрольных точек (GCP). Наконец, разрабатывается подробный документ об оценке рисков и план обеспечения безопасности, который предоставляется операторам беспилотных летательных аппаратов.

Работа дрона включает четыре этапа: предварительная фотограмметрическая обработка, обнаружение объектов с использованием алгоритмов глубокого обучения, анализ данных и оценка результатов. Первым шагом была предварительная обработка изображений, полученных с помощью БПЛА, с использованием цифровой фотограмметрии. Во-вторых, применяются алгоритмы глубокого обучения для обнаружения растительного покрова и выявления связанных заболеваний, после выполняется сопоставление шаблонов для сегментации площади, покрытой основной культурой, и обнаружения отдельных культур, соответственно, на ортофотомозаике. После анализ данных проводится с использованием передовых инструментов геообработки. И в финале определяется порог точности обнаружения и проводится оценка влияния на урожай вредителей полевых культуры и анализируются полевые пробы [3].

Важно также отметить, что топографические карты имеют решающее значение для картирования сельского хозяйства и растительности. Например, некоторые виды растительности могут расти только на участках с высотой выше определенного уровня. Поэтому важно использовать дроны для сбора данных, выровненных с помощью аэротриангуляции, а затем их ортотрансформировать и привязать к местности с использованием информации опорных точек.

Отслеживание роста урожая на критических этапах поможет дать точную оценку урожайности и решить проблемы на ранней стадии. Мультиспектральные изображения с дронов, полученные во время полевых миссий, являются одним из лучших и наиболее эффективных

методов, используемых для обнаружения растений, находящихся в состоянии стресса, и различения культур и стадий выращивания. Дроны, оснащенные мультиспектральными, инфракрасными и гиперспектральными датчиками, могут точно анализировать состояние почвы и состояние сельскохозяйственных культур. Карты полей в сочетании с другими индексами, такими как индекс водного стресса сельскохозяйственных культур (CWSI) и индекс содержания хлорофилла в растительности (CCCI) в сельскохозяйственных картах, предоставляют ценную информацию о здоровье сельскохозяйственных культур.

Таким образом, поддерживая точное земледелие, БЛА также помогают анализировать здоровье почвы таким же образом, как он контролирует здоровье сельскохозяйственных культур, помогает в планировании графиков орошения, оценке данных об урожайности, внесении удобрений и предоставляет ценные данные для анализа погоды. Соответственно, пространственные данные, собранные с помощью дронов, в сочетании с другими источниками данных и аналитическими решениями предоставляют полезную информацию для специалистов сельского хозяйства.

Список литературы

1. Мальчиков Н.О., Пискорская С.Ю. Продвижение беспилотных летательных аппаратов для нужд сельского хозяйства // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2019. №.

2. Хабарина Д.С., Тишанинов И.А. Анализ применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) различного типа в сельском хозяйстве // Наука без границ. 2021. №4 (56).

3. Садов А.А., Гладков А.В., Байвердиев А.А., Шорохов П.Н. Возможность использования беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве для проведения анализов полей // НТВТСвАПК. 2019. №3 (3).

List of literature

1. Boys N.O., Piskorskaya S.Yu. Promotion of unmanned aerial vehicles for the needs of agriculture // Actual problems of aviation and cosmonautics. 2019. no.

2. Habarana D. S., Tishaninova I. A. analysis of the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for various types of agricultural // Science without borders. 2021. №4 (56).

3. Gardens A. A., Gladkov A. V., Riverdeep A. A., Shorokhov P. N. The possibility of using unmanned aerial vehicles in agriculture for analysis fields // of Tutsak. 2019. №3 (3).

© А.С. Далбараев, 2021 Международный журнал прикладных наук и технологий "'Integral" №4/2021

Для цитирования: А.С. Далбараев Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве // Международный журнал прикладных наук и технологий "Integral" №4/2021