Методика исследований и результаты автоматизированного обследования сельхозугодий

Традиционные подходы к разработке методики обследования сельскохозяйственных полей учитывают, прежде всего, следующие два фактора: предметную область и геоинформационное сопровождение.

Первый фактор является определяющим для данной методики. Например, если предметной областью является агрометеорология, то мы имеем дело с методикой агрометеорологического обследования. Если предметной областью является гидрология, то разрабатывается методика гидрологического обследования и т.д.

Второй фактор традиционно играет вспомогательную роль. Его задача заключается в том, чтобы зафиксировать местоположение точки или области, где берутся пробы или проводятся наблюдения. Обычно это сводится к формированию схемы взятия проб и районированию территории поля по определяемым в ходе исследования показателям.

Методы агрохимического обследования, например, предусматривают определенный порядок разбивки сельскохозяйственного поля на элементарные участки, характеризующиеся одной объединенной почвенной пробой. В «Методических указаниях по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий» рекомендуется, предварительно изучив историю угодья, разбивать его на участки в зависимости от количества применяемых фосфорных удобрений. Если фосфора вносится по действующему участку менее 60 кг/га, то площадь такого участка берется равной 5 га. При норме внесения 60…90 кг Р₂О₅на 1 га образец берется с участка площадью 4 га, а при норме более 90 кг – площадью 2 га.

Полевые работы проводятся при температуре не ниже +5⁰С. На тех полях, где доза внесения составляла не более 90 кг/га, отбор проб можно проводить в течение всего вегетационного сезона, а если больше – спустя 2…2,5 месяца после внесения. На полях, где интенсивно применяются пестициды, отбор проб проводится через 1,5…2 месяца после обработки. Зараженные радионуклидами территории обследуются до посева сельскохозяйственных культур или во время уборки. Внесение органических удобрений на сроки отбора образцов не влияет.

Перед началом обследования агрохимик должен изучить почвенную карту, удостовериться в однородности почвенного покрова и только после этого проводить вышеуказанную работу. На практике же чаще всего используют картографическую основу предварительных туров обследования, и если агроном (заказчик) не проявит должного внимания к этой работе, то все делается по схеме предыдущего тура. При этом размеры, местоположение элементарного участка и взятие на нем проб определяются без точной топографической привязки, приблизительно, что, естественно, и дает приблизительный результат. Это особенно сказывается на сравнении результатов анализа по разным годам, так как при очередном обследовании пробы берутся, как правило, не в этом же месте, а с погрешностью в десятки метров или более.

Подобные методы обследования сельскохозяйственных полей во всем мире считаются устаревшими и не соответствуют современным требованиям информационной технологии ТЗ. Новым в предлагаемой методике является то, что каждая взятая проба привязывается к единой системе позиционирования, что в дальнейшем позволяет более точно оценивать результаты последовательно проводимых туров обследования.

Наряду с точным фиксированием и хранением в ЭВМ координат каждой взятой пробы на обследуемой территории новая технология обеспечивает автоматическое создание электронной карты-схемы обследования с заданными размерами элементарного участка. Электронная карта определяет структуру будущей геоинформационной базы данных. Рассмотрим более подробно навигационное и геоинформационное обеспечение технологии обследования сельскохозяйственных угодий с применением автоматизированного мобильного комплекса, созданного в Агрофизическом НИИ.

Геоинформационное обеспечение обследования сельскохозяйственных угодий

Программное обеспечение и оборудование, установленное на мобильном комплексе, позволяет создавать пространственные объекты, привязанные к координатам, которые являются элементами геоинформационной базы данных для обследуемого поля. Рассмотрим порядок создания геоинформационных объектов на обследуемом поле.

Вначале в автоматическом режиме создается электронная карта поля (контура), привязанная к координатам с точностью до 0,5 м. Для этого в режиме «полигон» объезжаем поле и сохраняем в памяти бортового компьютера полученный контур. При этом автоматически рассчитывается площадь контура, что позволяет уточнить реальную площадь обследуемого поля. Также, при необходимости, можно нанести на карту особенности поля (опоры линии электропередач, деревья, неиспользуемые участки и т.д.).

Затем накладываем на полученный контур сетку, ячейкой которой является элементарный участок поля. Размер элементарного участка и его геометрическая форма (квадрат или прямоугольник) задаются оператором путем ввода конкретных значений сторон участка – в метрах, или площади участка – в гектарах. Сетка накладывается произвольно, и программа позволяет перемещать и вращать ее относительно контура поля, для того чтобы визуально определить оптимальное размещение границ элементарных участков. После этого сетка записывается в память компьютера, причем края сетки, выходящие за границу контура, обрезаются. Элементарным участкам (ячейкам сетки) автоматически присваиваются порядковые номера. При взятии проб с каждого элементарного участка образцу присваивается порядковый номер участка.

Навигационное обеспечение обследования сельскохозяйственных угодий

При отборе проб с помощью мобильного комплекса на панели бортового компьютера отображается контур поля, разбитый на элементарные участки, и местоположение мобильного комплекса в реальном времени с точностью до 0,5 м. Размер и цвет линий и точек отображаемых объектов может настраиваться ради удобства визуального наблюдения. Оператор, управляя автомобилем, выбирает маршрут движения по полю, руководствуясь визуальной оценкой местоположения комплекса. Это может быть движением к определенному элементарному участку или движением внутри участка.

При отборе проб оператор, двигаясь внутри элементарного участка, делает 10…12 уколов автоматическим пробоотборником, останавливаясь при каждом уколе. На панели бортового компьютера записывается пройденный путь, который сохраняется в памяти компьютера.

Программное обеспечение позволяет также осуществлять навигацию к отмеченной в бортовом компьютере оператором точке на поле. При этом на дисплее будет указываться направление движения и расстояние до точки. Это удобно при движении к месту последней взятой пробы для продолжения работ или к проблемному участку, где необходимо провести дополнительные исследования.