doi: 10.24412/0044-3913-2021-8-8-12

УДК 004.9:331.43

Н. В. АБРАМОВ¹, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой (e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

C. А. СЕМИЗОРОВ¹, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

С. В. ШЕРСТОБИТОВ¹, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

М. В. ГУНГЕР¹, аспирант

Д. А. ПЕТУХОВ², кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

¹Государственный аграрный университет Северного Зауралья, ул. Республики, 7, Тюмень, 625003, Российская Федерация

²Новокубанский филиал «Росинфорагротех», ул. Красная, 15, Новокубанск, Новокубанский р-н, Краснодарский край, 352243, Российская Федерация

*Работа выполнена в соответствии с Госзаданием АААА-А20-120042990037-3

Исследования проводили с целью сравнительной оценки практического использования беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с методами объезда и дешифрирования космоснимков при мониторинге сельскохозяйственных угодий. Обследовали 20286 га сельскохозяйственных угодий в Тюменской и Свердловской областях, в том числе 206 полей в севооборотах площадью 5552 га. Создание электронных карт полей при пилотировании БПЛА Геоскан 201 Агро оказалось более точным и оперативным в сравнении с использованием методов объезда и дешифрирования космоснимков. Временной диапазон проведения работ (144 дня в год) по формированию карт сельскохозяйственных угодий с географической привязкой к координатам при использовании беспилотного летательного аппарата на 18…26 % шире, по сравнению с возможностями применения других методов. Обследованные БПЛА и методом объезда поля различались по площади незначительно – на 0,1…0,3 га (0,3…1,2 %). При этом на оцифровку сельскохозяйственных угодий с использованием Геоскан 201 в расчете на 100 га затрачивается 8,6 минут, а при объезде в зависимости от конфигурации полей, состояния их границ, погодных условий, наличия искусственных и естественных внутрипольных объектов – до 24…35 минут, или в 3…4 раза больше. Дистанционное зондирование Земли спутниковыми системами имело ограничения из-за облачности в приземных слоях и искажения изображения объекта из-за наклона оптической оси. Высокое качество ортофотопланов полей достигалось при высоте съемки 700 м и пространственном разрешении 10 см/пиксель. Анализ индекса NDVI в листьях яровой пшеницы продемонстрировал высокую пространственную вариабельность почвенного плодородия. Обследованные посевы были хорошо обеспеченны азотом только на 1,7 % площади, удовлетворительно – на 22,2 %, неудовлетворительно – на 51,7 %, на 25,2 % площади растения находились в депрессивном состоянии.

Ключевые слова: оцифровка сельскохозяйственных угодий, полей, беспилотный летательный аппарат, искусственные спутники Земли, формирование ортофотопланов.

Для цитирования: Использование беспилотного летательного аппарата для мониторинга за состоянием агроценозов и составления электронных карт полей / Н. В. Абрамов, C. А. Семизоров, С. В. Шерстобитов и др. // Земледелие. 2021. № 8. С. 8–12. doi: 10.24412/0044-3913- 2021-8-8-12 .

Use of unmanned aerial vehicles for monitoring the condition of agricultural lands for making electronic field maps

N. V. Abramov¹, C. A. Semizorov¹, S. V. Sherstobitov¹, M. V.Gunger¹, D. A. Petukhov²

¹State Agrarian University of the Northern Trans-Urals, ul. Respubliki, 7, Tyumen’, 625003, Russian Federation

²Novokubansk branch of «Rosinformagrotekh», ul. Krasnaya, 15, Novokubansk, Novokubanskii r-n, Krasnodarskii krai, 352243, Russian Federation

Abstract. The research was carried out to assess comparatively the practical use of an unmanned aerial vehicle (UAV) with the methods of bypassing and interpreting space images when monitoring agricultural land. We examined 20286 hectares of agricultural land in the Tyumen and Sverdlovsk regions, including 206 fields in crop rotations with an area of 5552 hectares. The creation of electronic maps of fields when piloting the UAV Geoscan 201 Agro turned out to be more accurate and efficient in comparison with the use of bypass methods and deciphering satellite images. The time range of work (144 days per year) on the formation of maps of agricultural land with geographic reference to coordinates when using an unmanned aerial vehicle is 18–26% wider in comparison with the possibilities of using other methods. The fields, surveyed by UAVs and bypass method, differed insignificantly in the area – by 0.1–0.3 hectares (0.3–1.2%). At the same time, it takes 8.6 minutes to digitize agricultural land using Geoscan 201 per 100 hectares, and when driving around, depending on the configuration of fields, the state of their borders, weather conditions, the presence of artificial and natural indoor objects, it takes up to 24–35 minutes or 3–4 times more. Remote sensing of the Earth by satellite systems had limitations due to cloudiness in the surface layers and distortion of the object's image due to the tilt of the optical axis. High quality of field orthophotomaps was achieved at a survey height of 700 m and a spatial resolution of 10 cm/pixel. Analysis of the NDVI index in spring wheat leaves demonstrated a high spatial variability of soil fertility. The examined crops were well supplied with nitrogen only on 1.7% of the area, satisfactory – on 22.2%, unsatisfactory – on 51.7% of the area; on 25.2% of the area the plants were depressed.

Keywords: digitization of agricultural land, fields; unmanned aerial vehicle; artificial Earth satellites; formation of orthophotoplanes.

Author Details: N. V. Abramov, D. Sc. (Agr.), head of department (e-mail: vip. Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.); C. A. Semizorov, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof.; S. V. Sherstobitov, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof. (e-mail: sv5888857@ yandex.ru); M. V. Gunger, post graduate student; D. A. Petukhov, Cand. Sc. (Tech.), leading research fellow.

For citation: Abramov NV, Semizorov CA, Sherstobitov SV, et al. [Use of unmanned aerial vehicles for monitoring the condition of agricultural lands for making electronic field maps]. Zemledelie. 2021(8):8-12. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2021-8-8-12 .