Цифровое управление растениеводческим предприятием: технологические основы

Технологии

Цифровое управление растениеводческим предприятием: технологические основы

Юрий Куликов, эксперт-аналитик цифровой платформы «АгроСигнал»

Для работы цифровых алгоритмов при управлении производственным циклом агропредприятия, важное значение имеют сбор и хранение информации о свойствах технологических объектов и производственных ресурсов. Так земельные угодья и их основные свойства представляются в виде электронной карты полей, где каждое отдельное поле является цифровым двойником реального земельного участка – отражает его характеристики, хранит историю ротации культур, историю технологических операций.

Пример отображения цифрового паспорта поля в системе управления агропредприятием

Аналогичным образом создаются цифровые двойники прочих объектов, участвующих в производственном процессе. В настоящее время наиболее часто электронный эквивалент имеет самоходная сельскохозяйственная техника, прицепные и навесные орудия, весовые пункты, склады, зернохранилища и прочие объекты инфраструктуры.

В качестве источников данных о состоянии производственных объектов используются сенсорные сети для автоматизированного измерения, а также оцифровка записей, делаемых человеком. Сельскохозяйственная техника оснащается оборудованием для передачи телеметрических сведений и данных о местоположении. На основе этой информации в цифровой двойник каждой единицы техники записывается история всех производственных активностей.

Пример отображения цифрового паспорта самоходной сельскохозяйственной машины в цифровой системе

Электронная карта полей: пространственные характеристики и свойства земельных угодий.
Типы электронных карт.

Электронная карта полей без преувеличения фундамент «цифровизации» сельскохозяйственного производства. Земельные ресурсы — это основа, позволяющая производить продукцию растениеводства в промышленном масштабе. В связи с этим, информация о свойствах земельных участков представляет высокую ценность для организации эффективного управления производственным процессом.

В минимальном варианте цифровая карта полей, это схема местности, отображающая пространственное расположение, форму и размеры земельных участков. К этой схеме в дальнейшем добавляются семантические характеристики каждого поля, представляющие собой информацию о свойствах почвенного покрова, геоморфологических особенностях, производственной истории. На основе систематизированной информации о свойствах полей создаются цифровые тематические карты, дающие представление о пространственном распределении того или иного признака.

Пример отображения тематической карты полей в цифровой системе

Для получения наглядного представления о территории, на которой расположено сельскохозяйственное предприятие, используются различные картографические основы – это может быть физическая карта, общегеографическая карта, карта-основа из спутниковых снимков, топографическая карта, кадастровая карта.

Пример отображения метеорологической карты с указанием направления и скорости ветра в цифровой системе

Создание цифровой карты полей предприятия важный и ответственным этап. От того насколько точно записаны границы поля будет зависеть корректность работы автоматизированных механизмов расчета в цифровой системе. На данный момент существует несколько способов оцифровки границ поля:

  • Наземное измерение и запись координат контура поля с помощью, специализированных GPS/ГЛОНАСС приборов. Точность измерения в данном случае определяется техническими характеристиками применяемого оборудования и способом обработки первичных данных. При использовании приборов геодезического класса, использующих дифференциальную коррекцию координат, точность измерения может составлять несколько сантиметров в плане.

  • Создание границы поля по трекам технологических операций. В данном случае используются цифровые следы движения с/х техники при выполнении работы, покрывающей всю площадь поля. Границы выполнения обработки в данном случае соответствуют границам поля. Ошибка определения границ при таком способе составляет в среднем 3-5 метров.

  • Отрисовка границ по материалам геопривязанных космоснимков или аэрофотоснимков. На сегодняшний день является наиболее распространенным способом создания цифровой карты. Точность определения границ поля определяется качеством и пространственным разрешением снимков. На практике отклонение от истинного расположения границ поля составляет не более 1-2 метров, а при наличии снимков высокого разрешения – приближается к точности наземных измерений.

Средства актуализации границ обрабатываемых земельных участков и сверки с кадастровыми данными

Сопоставление производственных границ поля с юридическими (кадастровыми) границами земельных участков, находящихся в использовании у агропредприятия, это необходимая и обязательная процедура в современных условиях. Производственное планирование и учет опираются на сведения о площади земельного банка. Если учетная площадь земли расходится с реально обрабатываемой площадью, то возникают риски искажения производственной информации. Расхождения между кадастровыми и фактическими границами полей также несут риски штрафных санкций со стороны надзорных органов как вследствие пользования землей за пределами кадастровых границ, так и в случае образования залежи на участках, которые по тем или иным причинам оказываются не обрабатываемыми.

Пример несоответствия производственной и кадастровой границы земельного участка

Существует несколько способов сверки кадастровых и фактически обрабатываемых границ полей. Цифровые системы управления предприятием позволяют накладывать различные картографические слои и находить несоответствия при визуальной оценке видимых границ участков. Но данный метод применим в основном при не больших площадях, когда земельный банк не превышает несколько тысяч гектаров. Для больших земельных массивов целесообразно использовать механизмы автоматизированного сравнения, которые позволяют сопоставить векторные границы полей и кадастровых участков с последующей выдачей результатов о пересечениях, расхождениях и их величине.

Актуализация границ полей в соответствии с кадастровыми данными значительно облегчает и упрощает процесс формирования официальной отчетности о работе предприятия, передаваемой в государственные информационные системы (например, ЕФГИС ЗСН, ФГИС «Сатурн» или ФГИС «Зерно»).