Практический опыт применения технологий спутникового мониторинга земель сельскохозяйственного назначения НИИСХ в целях оптимизации управления сельскохозяйственным производством (мастер-класс)

Современное сельское хозяйство нацелено на повышение урожайности сельскохозяйственных культур без расширения посевных площадей. Важнейшим аспектом является рациональное использование ресурсов при минимальном воздействии на окружающую среду. Для задач эффективного использованию сельскохозяйственных земель широко используются цифровые сервисы, одним из которых является разработка ИКИ РАН – «ВЕГА» (Лупян и др., 2011).
В ФГБУН «НИИСХ Крыма» использование сервиса позволило получить как дополнительные навыки работы со спутниковыми данными, их обработки и интерпретации, так и аналитические данные (оперативные, текущие и ретроспективные) для принятия управленческих решений при выполнения основных технологических мероприятий. На первоначальном этапе интерес к использованию спутниковых данных заключался в идентификации посевов озимых и яровых культур и оценке их состояния (Дунаева, Попович, 2016; Дунаева и др., 2018). Дальнейшие работы и углубление в возможности геопортала позволили перейти к анализу разновременных снимков различного пространственного разрешения для работ по идентификации полевых участков, оценке неоднородности посевов, доли неиспользуемых земель, а также, что немаловажно, совместному анализу данных развития растительной биомассы с метеорологическими данными, включая данные по влажности почвы (Плотников и др., 2020; Трошко и др., 2023; Трошко и др., 2024). Наличие графической информации с табличной позволяет визуализировать состояние растительности от поля, севооборота до уровня района и региона в целом и получить оценку прогнозной урожайности. Институт для верификации подхода по прогнозированию урожайности зерновых культур (Денисов и др.,2021) постоянно расширяет базу данных (2015 – 2024 гг.) по урожайности посевов и ее взаимосвязи с динамикой NDVI, что позволяет с использованием значений NDVImax проводить оценку биопродуктивности культур за интересующий период с погрешностью ± 2 ц/га. При составлении рекомендаций ФГБУН «НИИСХ Крыма» для сельскохозяйственных товаропроизводителей по проведению посевных и уборочных работ используются данные сервиса «ВЕГА»: количество выпавших осадков за вегетационный период, интенсивность их выпадения, влажность почвы в метровом слое, температура воздуха и ее динамика в период роста биомассы сельскохозяйственных культур. Одним из важных аспектов использования данных дистанционного зондирования Земли для сельского хозяйства является мониторинг посевов в сравнении с многолетней нормой их развития, что является возможным при использовании геопортала «ВЕГА», что особенно важно для оценки состояния озимых после перезимовки. Огромным преимуществом является возможность донесения регионального опыта и запросов потенциальных потребителей информации спутниковых данных для их учета разработчиками при совершенствовании системы «ВЕГА».
Работа выполнена с использованием возможностей Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019),развиваемого и поддерживаемого в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8), включая УНУ "Вега - Science" (Лупян и др., 2021). Работы выполнены в рамках ГЗ ФГБУН «Научно-исследовательского института сельского хозяйства Крыма» № 122101300031-4.

В рамках совместного выступления СПбГУ и СПбГАУ на тему «Кластеризация данных ретроспективного анализа спутниковых снимков сельскохозяйственных полей» приводится описание математического аппарата, используемого при обработке данных ретроспективного анализа доступных спутниковых снимков за несколько предшествующих лет и выявление на их основе различных по плодородию участков. Приведены результаты кластеризации данных на примере пространственно-ориентированных карт продуктивности, полученных с помощью ретроспективного анализа снимков сельскохозяйственного поля в Краснодарском крае, Усть-Лабинский район.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда №24-16-00203 (https://rscf.ru/project/24-16-00203/).