Обзор "ИТ в национальных проектах" подготовлен

Космические информационные системы и битва за урожай

Сельское хозяйство относится к числу важнейших отраслей экономики, имеющих приоритетное значение для развития страны. На территории Российской Федерации более 400 млн. га составляют земли сельскохозяйственного назначения и 221 млн. га из них  сельхозугодия. На этих землях трудятся 22 млн. человек.

Динамичное развитие аграрного производства требует внедрения высокоэффективной системы земледелия, современных технологий  сбора и обработки информации, необходимой для решения многочисленных производственных и управленческих задач.

В настоящее время в мировом сельскохозяйственном производстве широко применяются космические информационные технологии такие, как дистанционное зондирование, спутниковая навигация (системы ГЛОНАСС/GPS). Они обеспечивают потребителей не только данными наблюдений о состоянии сельхозугодий выращиваемых культур, необходимых для оценки почв, тепловлагообеспеченности и так далее, но и высокоточными координатами местоположения обрабатывающих агрегатов и участков поля, нуждающихся в специальной обработке. Все это позволяет применять методы прецезионного (точного) земледелия. Развитие сети интернет предоставляет широчайшие возможности для передачи информации. Развертываются работы по оказанию информационных услуг сельхозпроизводителям и населению сельских местностей на базе информационно-телекоммуникационных технологий. Таким образом, сегодня имеются все необходимые предпосылки для внедрения самых передовых технологий в сельскохозяйственное производство и его информационное обеспечение.

Практически вся информация в сельском хозяйстве имеет пространственную привязку, поэтому географические информационные системы (ГИС) являются наиболее эффективным средством сбора и обработки информации в отрасли. В современных ГИС сосредоточены последние достижения в области пространственных баз данных. Они содержат мощные средства пространственного анализа, играющие ключевую роль в принятии обоснованных решений, эффективные средства представления данных в форме карт, трехмерных моделей и др.

Такие системы, включающие в себя методы дистанционного зондирования, широко используются во многих странах мира (в Канаде, США, странах ЕС, Индии, Японии, Китае и др.). Более чем 10-летний зарубежный опыт убедительно подтверждает, что съемки из космоса не только дают возможность улучшить качество сельскохозяйственной статистики, повышая точность, однородность, объективность и частоту наблюдений, но и позволяют существенно усовершенствовать методы оперативного контроля состояния посевов и прогноза урожая как в глобальном, так и локальном масштабе. В частности, система MARS (Monitoring Agriculture by Remote Sensing), обслуживающая страны Европейского сообщества, позволяет определять площади посевов и урожайность сельскохозяйственных культур, начиная с государственного уровня и вплоть до отдельных ферм.

Важно отметить, что чем больше территория государства, тем больший экономический эффект имеет применение дистанционных методов. Использование современных методов геоинформационных технологий в сельском  хозяйстве позволит оценивать точные размеры пахотных земель в зонах интенсивного и рискованного земледелия, в том числе площади земель, используемых под озимые и яровые посевы. Оценивать динамику сокращения сельскохозяйственных земель и вывода их из разряда сельхозугодий, продуктивность пахотных земель, выявлять негативные почвенные процессы, такие как: изменение механического и химического состава; засоление; снижение содержания гумуса; распространение засух, опустынивания; обнаруживать признаки поражения культур и ареалов распространения вредителей; проводить мониторинги чрезвычайных ситуаций (пожаров, паводков, заморозков).

ГИС в сельском хозяйстве России

Работы по использованию ГИС в сельскохозяйственной отрасли России начаты  Минсельхозом России в 1999 году. Сейчас Главный вычислительный центр Минсельхоза России ведет работы по заказу Министерства на постоянной основе.

К настоящему времени разработана общая структура модели Федеральной отраслевой ГИС, состоящей из двух основных частей – блока геоинформационной системы и блока спутникового мониторинга земель сельхозназначения. Создан рабочий макет отраслевой системы спутникового мониторинга, который обеспечивает получение первичных спутниковых данных и производных цифровых материалов.

Схема отраслевой системы мониторинга агроресурсов

^* Приведенные данные можно найти на сайте Министерства сельского хозяйства РФ.

Результаты обработки космической съемки интегрированы на базе геоинформационных технологий с картографическими данными для территорий основных сельскохозяйственных регионов, что позволяет проводить оценку посевных площадей, урожайности, объемов производства, плодородия почв, а также использования земельных ресурсов.

Компоненты создаваемой системы мониторинга агроресурсов

^* Приведенные данные можно найти на сайте Министерства сельского хозяйства РФ.

Отделения региональных ГИС будут создаваться по всей территории страны. Такая система  позволит Министерству сельского хозяйства России и его структурам создать независимую информационную среду, содержащую объективные, оперативно обновляемые данные, прежде всего в основных зерносеющих регионах. 

В создании геоинформационных систем принимает участие целый ряд ведомств и организаций. Совместно с Главным вычислительным центром Минсельхоза, работы ведутся Институтом космических исследований Российской академии наук, Почвенным институтом Российской академии сельскохозяйственных наук, организациями Росгидромета, Роснедвижимости и Росстата.

В результате хозяйствующие субъекты и органы управления АПК всех уровней будут получать с федеральных серверов нового поколения полномасштабную, оперативную информацию о состоянии сельхозугодий и динамике созревания зерновых и иных культур, что позволит повысить эффективность производственной деятельности и качество принимаемых управленческих решений.

Эта информация без сомнения будет использована при определении  финансово-экономических показателей (оценке состояния и стоимости земель, оценке урожаев и прогнозировании импорта/экспорта зерна и др.) и окажет существенную помощь при страховании сельскохозяйственного производства, в первую очередь, для обоснованного принятия решений по объемам страховых взносов и выплат пострадавшим хозяйствам.

От карт к спутниковому мониторингу

Создание системы спутникового мониторинга с использованием геоинформационных технологий  осуществлялось по двум основным направлениям.

Основная задача первого из них состояла в получении базового картографического материала и создании банка картографической информации. Основу банка картографической информации составили цифровые модели местности различных масштабов. Такой подход был обусловлен тем, что позволял представлять картографическую информацию в сочетании с другими информационными технологиями и системами обработки данных, а также использовать информационные продукты одного семейства на самых разных уровнях управления.

Базовый картографический материал (Ростовская область)

^* Приведенные данные можно найти на сайте Министерства сельского хозяйства РФ.

Картографическую цифровую информацию можно считать интегрирующей подложкой ГИС, на которую накладываются статистические и спутниковые данные, климатические и тематические карты, табличная и фактографическая информация.

Тематические карты сельскохозяйственного назначения

^* Приведенные данные можно найти на сайте Министерства сельского хозяйства РФ.

Такая информация служит основой поддержки различных проектов сельскохозяйственного назначения, в том числе, например, такого, как проведение сельскохозяйственной переписи.

Ведутся работы по расширению состава и уточнению содержания информации.  Её обновление осуществляется в соответствии с установленным регламентом. В состав модели федеральной ГИС введен блок подекадно обновляемой климатический информации, детализированной до районного уровня. Проводится мониторинг фитосанитарного состояния посевов и ареалов распространения вредителей, основанный на постоянных наземных наблюдениях.

ГИС-технологии и статистические данные

^* Приведенные данные можно найти на сайте Министерства сельского хозяйства РФ.

Совместно с Росстатом проведены работы по интеграции статистических данных за предыдущие годы с цифровыми картами административно-территориального деления РФ. В результате разработаны базы данных, пригодные для наглядного представления в ГИС. На основе этого опыта определены массивы ежегодных и оперативных статистических данных, отражающих ход посевной и уборки урожая.

Юрий Акаткин, Владислав Темников¹

¹ Материал предоставлен Министерством сельского хозяйства РФ.

Темников В.Н. — директор главного вычислительного центра МСХ РФ