CC BY
235УДК 711:004
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Мелентьев А.А. - кандидат экономических наук, доцент кафедры землеустройства, ландшафтной архитектуры и плодоводства, Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина, meientev_07@maii.ru
Затолокина Н.М. - кандидат географических наук, доцент кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, nm-zatoiokina@yandex.ru, zatoiokina.nm@bstu.ru
Аннотация: представлены результаты работы с компанией Центр Программ Систем, с помощью которой беспилотным летательным аппаратом Геоскан-201 была выполнена детальная аэрофотосъемка территории, по результатам которой сформирован ортофотоплан полей УНИЦ «Агротехнопарк» БелГАУ им. В.Я. Горина. На основании ортофотоплана составлена карта полей лаборатории по изучению систем земледелия и проблемной лаборатории селекции и промышленного семеноводства - общая площадь 191 га. Составлен векторный слой производственных полей. Внедрение такой системы в Белгородской области может быть первым шагом на пути создания региональной геоинформационной системы, которая позволит повысить эффективность муниципального управления землями сельскохозяйственного назначения в исполнительных органах государственной власти.
Ключевые слова: ГИС-технологии, сельское хозяйство, аэрофотосъемка территории, беспилотный летательный аппарат.
Введение.
Я а всех этапах эволюции человека благосостояние общества зависело от его умения использовать незаменимый земельный ресурс. В отличие от других факторов производства, земля ограничена в пространстве, неперемещаема. Земля является основой материальных благ, важнейшим компонентом природной среды. Наиболее полно общественная значимость земли раскрывается в сельском хозяйстве, где процесс производства непосредственно связан со свойствами земли. Земля служит главным средством производства и выступает в виде сельскохозяйственных угодий с различным плодородием: естественным и экономическим. Как средство труда земля характеризуется качеством почв и продуктивностью растений, как предмет труда техническими и пространственными свойствами. От правильного использования почв зависит функционирование всех отраслей народного хозяйства.
Постоянно нарастает потребность в землях для несельскохозяйственных целей. Лучшие земли освоены практически полностью или отчуждены под населенные пункты, промышленные предприятия, аэродромы, дороги, трубопроводы, линии связи, для
утилизации отходов промышленного и сельскохозяйственного производств, бытовых отходов.
Поэтому важнейшей задачей государственного управления в сфере охраны окружающей среды и рационального природопользования в целом и земельными ресурсами, в частности, является организация мониторинга земельных ресурсов (земель), как комплексной системы наблюдений за состоянием земельных ресурсов, оценки и прогноза изменений их состояния под воздействием антропогенных и природных факторов.
Многолетнее применение на сельскохозяйственных землях экстенсивных методов земледелия привело к катастрофическому снижению плодородия почв. Общий упадок в сельском хозяйстве повлек образование большого количества залежных земель. Возрождение сельского хозяйства, привлечение инвестиций в сельское хозяйство, формирование конкурентоспособных, высокоэффективных агропредприятий должно основываться на современных прогрессивных технологиях земледелия.
Цифровая картографическая продукция все чаще находит применение в молодых интенсивно развивающихся хозяйствах.
На ранних стадиях освоения сельскохозяйственных угодий цифровые высокоточные ортофотопланы служат для сравнения реальных границ полей с юридическими, ревизии и инвентаризации, оценки химического состава и влажности почв с точной координатной привязкой к рельефу местности.
Для функционирования геоинформационной системы (ГИС) "ЦПС: АгроУправле-ние" необходимо было провести комплекс работ, связанных со сбором информации и вводом ее в электронную оболочку. В связи с этим первоначально нами, совместно с компанией Центр Программ Систем, с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА) Геоскан-201 была выполнена детальная аэрофотосъемка территории, по результатам которой сформирован ортофото-план полей УНИЦ «Агротехнопарк» Бел-ГАУ им. В.Я. Горина (рис. 1).
Рис. 1. Выполнение аэрофотосъемки с применением БПЛА «Геоскан-201»
Исходные изображения в расширении RAW, которые получены в результате проведения аэрозалета с БПЛА, обрабатывались в фотограммтерических программных комплексах. Принципом сборки является поиск одних и тех же участков местности на разных кадрах.
Маршрут беспилотного аппарата закладывался таким образом, чтобы перекрытие снимков составляло 60 % по вертикали и 80 % по горизонтали. Другими словами один и тот же участок земли фиксируется сразу на нескольких снимках и в дальнейшем по совпадающим признакам склеивается в единый файл. Это необходимо для того, чтобы исключить эффект параллакса. Было получено около 8000 снимков (рис. 2).
На основании ортофотоплана (рис. 3) составлена карта полей лаборатории по изучению систем земледелия и проблемной лаборатории селекции и промышленного семеноводства - общая площадь 191 га (рис. 4).
Составлен векторный слой производственных полей. «Векторизация» подразумевает процесс преобразования растрового вида информации в векторный формат, который воспринимают программы автоматизированного проектирования. При этом, векторный формат более точно передает графическую информацию и более компактен, чем растровый, а также любое редактирование растровых файлов крайне затруднительно и требует больших затрат компьютерных ресурсов и времени оператора (рис. 5).
Рис. 2. Построение полётного задания БАС с указанием места взлёта и посадки
Рис. 3. Готовый ортофотоплан полей УНИЦ «Агротехнопарк»
Рис. 4. Карта полей УНИЦ «Агротехнопарк»
Рис. 5. Управление векторными полями
Рельеф является решающим фактором в значение. В целях полного и всестороннего
развитии эрозионных процессов. Учет релье- учета рельефа были составлены карта высот
фа при землеустройстве и ведении сельско- и карта крутизны склонов (рис. 6, 7). хозяйственного производства имеет большое
Рис. 6. Карта высот территории полей УНИЦ «Агротехнопарк»
Рис. 7. Карта уклонов территории полей УНИЦ «Агротехнопарк»
Прямое производственно хозяйственное значение рельефа разнообразно. От рельефа в значительной степени зависит:
- производительность работы сельскохозяйственных машин, орудий и транспорта;
- им обусловливается характер мероприятий по борьбе с эрозией почв;
- он имеет важнейшее значение при проектировании и освоении оросительных и осушительных мелиоративных систем;
- влияет на сроки проведения сельскохозяйственных работ.
Поэтому при территориальных почвенных исследованиях рельеф должен изучаться и учитываться с достаточной полнотой и детальностью, соответственно установленному масштабу почвенной съемки.
Кроме этого, следует отметить, что карта высот в дальнейшем может использоваться для создания полетного задания для дронов, где можно будет выявить некоторые недо-
статки в использовании земель (рис. 8...10).
ООО «ЦентрПрограммСистем» и «УНИЦ Агротехнопарк» ведут работы по созданию сквозной технологии создания и использования агрономической ГИС. В процессе работ отлаживаются процессы наполнения системы картографическими материала м и, заполнения базы данных сведениями о показателях почв, фитосанитарном состоянии посевов, ввода сведений о предлагаемых агротехнологиях, выработки предложений по использованию ГИС в хозяйствах, обучения специалистов хозяйств, учебных и проектных организаций разработке и использованию ГИС в растениеводстве.
Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности управления аграрным производством является разработка информационных систем управления на базе геоинформационных технологий.
Рис. 8. Выявление участков с пониженной продуктив-
Рис. 9. Выявление участков с технологическими огрехами
Системы подобного рода были разработаны с использованием Геоаналитической системы мониторинга земель с/х назначения «АгроУправление».
Внедрение такой системы в Белгородской области может быть первым шагом на пути создания региональной геоинформационной системы, которая позволит повысить эффективность муниципального управления землями сельскохозяйственного назначения в исполнительных органах государственной власти, поможет в реализации мер, направленных на развитие агропромышленного комплекса на территории региона, а также:
1. повышение урожайности и увеличение валового производства сельскохозяйственных культур;
2. обеспечение внедрения высокоэффективных энергосберегающих технологий производства растениеводческой продукции
в сельскохозяйственных предприятиях региона;
3. внедрение биологической системы земледелия на территории региона, использованию биотехнологий в агропромышленном комплексе, обеспечению сохранности и повышению плодородия почв;
4. реализация региональных программ и проектов по эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Жаренков Н.П., Ломакин С.В. Применение гис-технологий для создания электронных карт и учёта земель в Острогожском районе Воронежской области // Актуальные проблемы природообустрой-ства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч.1. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 65-71.
Построение карт-схемы водотоков Рис. 10. Обнаружение эрозии почв с помощью БПЛА
2. Затолокина Н.М., Мелентьев А.А. Учет данных дистанционного зондирования застроенных территорий г. Белгорода при планировке и застройке новых микрорайонов // Актуальные проблемы природообу-стройства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвя-щённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч.1. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 76-82.
3. Польшакова Н.В. Навигационные системы для сельскохозяйственной техники // Молодой ученый. 2014. № 4. С. 432-434.
4. Берлянт А.М. Теория геоизображений. М.: ГЕОС, 2006. 262 с.
5. Ишбулатов М.Г., Галеев Э.И. Использование БЛА при геодезической съемке
населенных пунктов // Актуальные проблемы природообустройства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч.1. Вор о неж : Воронежский ГАУ, 2016. С. 103-107.
6. Каримов Д.А., Кильсенбаев А.С., Кутлияров А.Н. Дистанционное зондирование земли: преимущества и недостатки // Актуальные проблемы природообустрой-ства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч.1. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 113-117.
7. Курячая Е.А. Геоинформационные системы при создании карт и планов // Актуальные проблемы природообустройства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 4.I. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 146-152.
8. Курячая Е.А., Романова М.А. Применение геоинформационных систем в землеустройстве и кадастре // Актуальные проблемы природообустройства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч. I. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 152- 155.
9. Стыценко Е.А. Опыт дешифрирования растительного покрова земной поверхности с использованием разносезонных зональных космических изображений // Актуальные проблемы природообустройства, кадастра и землепользования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой 95-летию факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. Ч. I. Воронеж: Воронежский ГАУ, 2016. С. 245-251.
10. Ломазов В.А., Петросов Д.А., Оганова И.Б. Информационное моделирование на основе применения геоинформационных технологий при оценке земель сельскохозяйственного назначения // Наука и образование в XXI веке: сб. науч. тр. по матер. Международ. науч.-практ. конф. 2013. С. 43-45.
11. Сарычева О.А., Войнов А.С., Поль-шакова Н.В. Использование ГИС в мониторинге земель сельскохозяйственного назначения в нечерноземных зонах // в сб.: Аграрный сектор экономики России: пути к эффективности. 2015. С. 235-239.
REFERENCES
1. Zharenkov N.P., Lomakin S.V. Prime-nenie gis-tekhnologij dlya sozdaniya ehlektronnyh kart i uchyota zemel' v Ostrogozh-skom rajone Voronezhskoj oblasti // Aktual'nye problemy prirodoobustrojstva, kadastra i zem-lepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zemleustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 65-71.
2. Zatolokina N.M., Melent'ev A.A. Uchet dannyh distancionnogo zondirovaniya zastroen-nyh territory g. Belgoroda pri planirovke i zastrojke novyh mikrorajonov // Aktual'nye problemy prirodoobustrojstva, kadastra i zem-lepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zemleustrojstva i kadastrov VGAU. CHI. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 76-82.
3. Pol'shakova N.V. Navigacionnye sistemy dlya sel'skohozyajstvennoj tekhniki // Molodoj uchenyj. 2014. № 4. S. 432-434.
4. Berlyant A.M. Teoriya geoizobrazhenij. M.: GEOS, 2006. 262 s.
5 . Ishbulatov M.G., Galeev Eh.I. Ispol'zovanie BLA pri geodezicheskoj s"emke naselennyh punktov // Aktual'nye problemy prirodoobustrojstva, kadastra i zemlepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zem-leustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 103-107.
6. Karimov D.A., Kil'senbaev A.S., Kutliyarov A.N. Distancionnoe zondirovanie zemli: preimushchestva i nedostatki // Aktual'nye problemy prirodoobustrojstva, kadastra i zemlepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zemleustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 113-117.
7. Kuryachaya E.A. Geoinformacionnye sistemy pri sozdanii kart i planov // Aktual'nye problemy prirodoobustrojstva, kadastra i zemlepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zemleustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 146-152.
8. Kuryachaya E.A., Romanova M.A. Primenenie geoinformacionnyh sistem v zem-leustrojstve i kadastre // Aktual'nye problemy p riro d o obustrojstva, kadastra i zemlepol'zovaniya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zemleustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 152- 155.
9. Stycenko E.A. Opyt deshifrirovaniya ras-titel'nogo pokrova zemnoj poverhnosti s ispol'zovaniem raznosezonnyh zonal'nyh kos-micheskih izobrazhenij // Aktual'nye problemy
prirodoobustrojstva, kadastra i zemlepol'zovani-ya: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyashchyonnoj 95-letiyu fakul'teta zem-leustrojstva i kadastrov VGAU. V.I. Voronezh: Voronezhskij GAU, 2016. S. 245-251.
10. Lomazov V.A., Petrosov D.A., Oganova I.B. Informacionnoe modelirovanie naosnove primeneniya geoinformacionnyh tekhnologij pri ocenke zemel' sel'skohozyajstvennogo
naznacheniya // Nauka i obrazovanie v XXI veke: sb. nauch. tr. po mater. Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. 2013. S. 43-45.
11. Sarycheva O.A., Vojnov A.S., Pol'shakova N.V. Ispol'zovanie GIS v monitoringe zemel' sel'skohozyajstvennogo naznacheniya v nechernozemnyh zonah // v sb.: Agrarnyj sektor ehkonomiki Rossii: puti k ehffektivnosti. 2015. S. 235-239.
THE USE OF GIS -TECHNOLOGY IN AGRICULTURE
MelentyevA.A., Zatolokina N.M.
Annotation: the article presents the results of work with the company Center programs Systems, with which the unmanned aerial vehicle GEOSCAN-201 was performed detailed aerial photography of the territory, the results of which formed orthophotoplan fields UNITS "Agrotechnopark" Belgau them. V. Ya. Gorin. On the basis of the orthophotomap a map of the field laboratory for the study of farming systems and the laboratory of breeding and seed production - total area of 191 ha. Composed of vector layer production fields. The introduction of such a system in the Belgorod region can be the first step towards the creation of a regional geographic information system, which will improve the efficiency of municipal management of agricultural lands in the Executive bodies of state power.
Key words: GIS-technology, agriculture, aerial photography, unmanned aerial vehicle.
© Мелентьев А.А., Затолокина Н.М., 2018
Мелентьев А.А., Затолокина Н.М. Применение ГИС-технологий в сельском хозяйстве // Вектор ГеоНаук. 2018. Т.1. №2. С. 79-86.
Melentyev A.A., Zatolokina N.M., 2018. The use of GIS-technology in agriculture. Vector of Geosciences. 1(2): 79-86.
