Агро ГІС

Призначення системи "Агро ГІС"

Система автоматизованого оцінювання стану культур і прогнозування врожайності за даними космічної зйомки (Агро ГІС) створена для:

  • Контролю використання земель сільськогосподарського призначення.
  • Автоматичного визначення стану культур в фазах росту і розвитку.
  • Виявлення полів, що мають відхилення від норм розвитку, їх оцінки, систематизація.
  • Визначення необхідності азотних підгодівлі і коригування їх доз.
  • Визначення динаміки наземної біомаси основних сільськогосподарських культур.
  • Прогнозування врожайності.

Завантажити презентацію - геоінформаційна система для аграрного бізнесу або система автоматизованого оцінювання стану культур і прогнозування врожайності.

Про можливі інші функції, які не ввійшли в цю систему можна прочитати тут.

Функціонування системи автоматизованого оцінювання стану культур (САОСК) засновано на застосуванні мультиспектральних космічних знімків*. В основу всіх досліджень з використанням матеріалів космічної зйомки покладено принцип поглинання і відображення електромагнітного спектра випромінювання. Для кожної фази вегетації рослин і їх стану існують чіткі закономірності між поглиненою і відбитою енергією електромагнітного спектра випромінювання. Використовуючи спеціальне програмне забезпечення, і математичні алгоритми, ми інтерпретуємо отримані розрахункові дані в вигляді загальної оцінки стану кожного окремого поля, формуємо карту азотного підживлення, а також прогнозуємо врожайність поля за 1.5 - 2 місяці до початку збору врожаю.

 *Мультиспектральні знімки - знімки, що дозволяють проводити різні спектральні розрахунки і перетворення спектрів, з метою отримання тематичних продуктів.

Необхідними вихідними даними для формування системи є:

Контури полів - інформація про межі кожного окремого поля, яке буде відслідковуватися в системі. Як правило, таку інформацію надає замовник у вигляді геопросторових даних (наприклад: векторні файли у вигляді контурів полів; kml / kmz файли, сформовані за допомогою Google Earth; плани, схеми; карти і ін.). Така інформація необхідна, перш за все, для визначення меж космічної зйомки і формування відповідності отриманих розрахунків для кожного окремо взятого поля.

Інформація про культури - кожна оброблювана культура має свої характерні особливості. Шкали оцінок стану тієї чи іншої культури, а також математичні алгоритми прогнозування врожайності для кожної культури індивідуальні. Це пов'язано, перш за все, з різницею в термінах посівів, збирання врожаю і різних вегетаційних фазах культур.

Фактичний минулорічний збір врожаю - ця інформація необхідна для формування статистичної матриці розрахунку врожайності - введення в систему коригувальних параметрів для «поточного» сезону моніторингу. Дані надаються по «торішнім» полям, які були засіяні «прогнозною» культурою. Основна вимога - щоб «торішні» і «поточні» поля знаходилися в єдиній кліматичній зоні в межах оброблюваних площ.

Космічні знімки - необхідний елемент в складі системи. Залежно від переліку культур, які будуть піддаватися моніторингу, планується графік космічної зйомки. Це обумовлено різними вегетаційними фазами для різних культур.

Можна виділити наступні типи космічних знімків:

Оглядовий моніторинг - знімки цього класу використовуються для моніторингу великих площ (понад 10000 км2). Просторова роздільна здатність* - 22-30 м/піксель.

Базовий моніторинг - просторова роздільна здатність для таких знімків - 10 м/піксель. Мінімальна площа можливого моніторингу з використанням даних цього типу - 400 км2.

Покращений моніторинг - просторова роздільна здатність для таких знімків - 5 метрів / піксель. Мінімальна площа можливого моніторингу з використанням даних цього типу - 400 км2.

Детальний моніторинг - використовує космічні знімки надвисокої і середньої роздільної здатності (50 сантиметрів / піксель - 2,5 м/піксель). Використання цього типу моніторингу обговорюється індивідуально.

Комбінації різного типу даних - замовник сам визначає для себе детальність використовуваних в системі космічних знімків або їх комбінації. Чим нижче просторова роздільна здатність - тим дешевше знімок, відповідно нижче детальність всіх одержуваних і розрахункових даних.

Для якісної оцінки стану полів, складання карт азотних підживлень і прогнозування врожайності необхідно не менше 4 знімків за весь період моніторингу.

* Просторова роздільна здатність - одна з основних характеристик космічного знімка. Визначає мінімальний розмір об'єкта на місцевості, який може бути помітний на космічному знімку у вигляді окремого пікселя.

Система побудована за принципом «клієнт-сервер». Всі результати розрахунків, аналітичні описи, таблиці і звіти, космічні знімки і результати їх обробки знаходяться на сервері. Сервер може бути встановлений як на сервісі організації виконавця робіт, так і безпосередньо у замовника. Найбільш оптимальним є установка сервера у провайдера, з організацією захищених каналів обміну інформацією з сервером. Клієнт отримує доступ до цієї інформації через web посилання без необхідності інсталяцій у себе будь-яких програмних продуктів або додатків. Вся робота відбувається в браузері за допомогою мережі Internet. В системі передбачена можливість авторизації - видачі логінів і паролів для різних користувачів. Залежно від рівня доступу того чи іншого користувача (визначається індивідуальним логіном / паролем), користувач отримує відповідний функціонал, аж до неможливості перегляду «закритих» об'єктів в складі загальної території робіт.

Система надає можливість індивідуального додавання власних даних (документів, коментарів, геопросторових даних) на сервер за допомогою спеціального web інтерфейсу за допомогою мережі Internet.

Аналітика та типи інформації, які надає система.

Космічні знімки - користувач отримує можливість візуалізації всіх космічних знімків, які застосовані в системі, спектральних розрахункових індексів ** для кожного з них, перемикання між датами космічних зйомок для візуального аналізу динаміки розвитку (контролю збирання врожаю). Всі надані замовником геопросторові файли (контури полів) відображаються в системі зі знімками одночасно.

Карта азотних підживлень *** - формується у вигляді геопросторового файлу з космічного знімку і відображається в системі. Залежно від схеми внесення даного типу добрив, визначається період формування наступної карти. Складається звітний документ з рекомендованими нормами внесення добрива.

  • Кінець березня - перша декада квітня (мерзло-талий грунт);
  • Кінець квітня - початок травня (кінець кущення - початок виходу в трубку);
  • Середина травня - вихід в трубку.

Контури полів - виводяться в системі у вигляді активної таблиці. Крім коду поля в даній таблиці виводиться площа, автоматична оцінка стану поля за п'ятибальною шкалою, результат розрахунку врожайності для конкретного поля. Передбачена можливість сортування колонок і її відключення. По кліку по полю в таблиці, система автоматично візуалізує це поле по центру екрану на космічному знімку (і навпаки - при натисканні по контуру поля на знімку система виділяє поле в таблиці), з'являється короткий аналітичний опис поля для обраної дати знімка.

Короткий аналітичний опис - системою передбачена можливість виведення текстової інформації по полю у вигляді окремого вікна. Аналітичний опис формується оператором аналітиком за результатами дешифрування космічних знімків і математичних розрахунків.

09_agrogis

Загальна звітність - вся текстова аналітична інформація може бути виведена користувачем у вигляді загального табличного документа (Excel файл) при натисканні однієї клавіші. При цьому можна формувати як загальний звіт по всім датам і всім культурам, так і формувати звіти на конкретну дату за обраною культурою (або по всім на обрану дату).

 ** Спектральний розрахунковий індекс - геопросторовий файл (тематичний матеріал), отриманий в результаті застосування алгоритмів спектральної обробки знімка.

 *** Карта азотних підживлень - мається на увазі складання картипідживлення озимих зернових.

За результатами комерційних впроваджень системи в 2012 році точність прогнозування врожаю склала 96% (для озимої пшениці).

Дана інформація підтверджена документально замовниками системи. Калібрування системи проходила 5 сезонів поспіль на спеціалізованих дослідних станціях. Система відкалібрована для наступних культур:

  • озима пшениця;
  • кукурудза;
  • соняшник;
  • ріпак;
  • яра пшениця;
  • ярий ячмінь;
  • соя.