Методология обработки данных дистанционного зондирования получаемых при мульти- и гиперспектральной съёмке посевов зерновых культур и сопряженных полевых измерений

Исследование выполняется за счет гранта Российского научного фонда № 24-16-00203, https://rscf.ru/project/24-16-00203

Проект направлен на развитие дистанционных методов оценки состояния сельскохозяйственных посевов и методов математической обработки больших массивов (гиперкуба) данных на основе дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), получаемых с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и космических аппаратов (КА), оснащенных мульти- и гиперспектральными камерами, а также сопряженных с ними наземных агрофизических, агрохимических и биологических измерений. 

Это направление актуально для перехода сельского хозяйства на новый технологический уклад, важной составляющей которого является “точное земледелие” (ТЗ). Актуальность этого направления подтверждается поручениями Президента РФ в результате состоявшегося в 2023 году форума “Сильные идеи для нового времени”. “Цифровые платформы позволят развивать.. беспилотные системы и начать широкое применение точного земледелия” (В.В. Путин). Актуальность этого направления для сельского хозяйства подтверждается ПФНИ до 2030 года, в которой отмечена важность: “создания адаптивных систем земледелия и агротехнологий нового поколения на основе цифровизации”. Там же отмечена актуальность применения математического моделирования, методов статистического моделирования и анализа данных в медицине и сельском хозяйстве. 

Принципиальное отличие точного земледелия заключается в дифференциации технологических воздействий в соответствии с внутриполевой изменчивостью условий формирования урожая. Фундаментальной проблемой перехода к ТЗ является необходимость разработки теории и современных методов обнаружения и количественной оценки степени интенсивности внутриполевой неоднородности и ее пространственного распределения по заданному
сельскохозяйственному полю. Перспективным методом сплошной оценки состояния посевов и среды их обитания объективно становится дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). Космические снимки позволяют получать информацию с одновременным охватом значительных площадей, что практически невозможно осуществить при проведении наземных исследований.
Особое значение для решения данной проблемы имеют гиперспектральные данные ДЗЗ, отличительной особенностью которых является большое количество регистрируемых каналов. Это существенно увеличивает объём данных и как следствие сложность их хранения, обработки и анализа. 

Будет разработана методология получения и обработки ДДЗ на основе методов статистического анализа данных, вариограммного анализа и комплексной оценки динамики изменения оптических показателей различных индексов отражения, характеризующих физиологическое состояние посевов в оптимальных и стрессовых условиях, а также закладки полевых опытов для получения сопряженных с ДДЗ наземных измерений. Научная новизна и значимость такого междисциплинарного подхода в интерпретации ДДЗ характеризуется развитием математического аппарата для количественной оценки внутриполевой неоднородности для точного земледелия. 

Исследование выполняется за счет гранта Российского научного фонда № 24-16-00203, https://rscf.ru/project/24-16-00203

Партнеры

Публикации по проекту

“Перспективы использования гиперспектральной информации в задачах управления азотным режимом посевов зерновых культур”, Якушев В.П., Якушев В.В., Блохина С.Ю., Блохин Ю.И., Петрушин А.Ф., Матвеенко Д.А., Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 3. С. 188-203.
Посмотреть статью в PDF

“Масштабируемый потенциал информационного обеспечения современного земледелия”, В. П. Якушев, В. В. Якушев, А. Ф. Петрушин и др. // Земледелие. 2024. № 8.
Посмотреть статью в PDF

IV Международная конференция по цифровизации сельского хозяйства и органическому производству (ADOP 2024)
5-8 июня 2024 г., Минск, Республика Беларусь. Доклад “Масштабируемый потенциал информационного обеспечения современного земледелия” Якушев В.П., Якушев В.В.
Посмотреть на RuTube

Двадцать вторая международная конференция “СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА”, 11-15 ноября 2024 года, г. Москва. В рамках Мастер-класса “Практический опыт применения технологий спутникового мониторинга земель сельскохо­зяйственного назначения в управлении сельскохо­зяйственным производством” сделан доклад “Кластеризация данных ретроспективного анализа спутниковых снимков сельскохозяйственных полей” (Панкратова Я.Б., Буре В.М., Якушев В.В.)
Посмотреть на RuTube

 

Участники

Якушев Виктор Петрович

Академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, кандидат технических наук

Петрушин Алексей Федорович

Научный сотрудник, кандидат технических наук

Панкратова Ярославна Борисовна

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математической теории игр и статистических решений СПбГУ, факультет ПМ-ПУ

Другие проекты

Разработка прототипов твердых и жидких форм кормовых добавок на основе компонентов торфа

Разработка кормовых добавок на основе компонентов торфа для снижения использования кормовых антибиотиков в животноводстве и птицеводстве

Разработка новых методов мониторинга состояния осушительных мелиоративных систем с помощью данных дистанционного зондирования

Разработка новых методов мониторинга состояния осушительных мелиоративных систем с помощью данных дистанционного зондирования.

Разработка теоретических основ дистанционной и наземной количественной оценки внутриполевой изменчивости для точного земледелия

Разработка теоретических основ дистанционной и наземной количественной оценки внутриполевой изменчивости для точного земледелия