Современное сельское хозяйство стоит перед необходимостью перехода к более эффективным и экологически устойчивым технологиям производства. В предлагаемом докладе показываются возможные подходы к интеграции ландшафтно адаптивных систем земледелия и технологиями дистанционного зондирования Земли (ДДЗ) на различных пространственных масштабах.
Подход базируется на применении рядов данных дистанционного зондирования среднего разрешения и полевых обследований для создания пространственных моделей агроэкологических групп почв. Основной тезис – в данных дистанционного зондирования с большой продолжительностью ряда так и или иначе содержаться пространственные инварианты отражательной способности поверхности в различных каналах мультиспектральной сьемки, которые в свою очередь маркируют почвенные разности.
Такой подход применим на различных масштабных уровнях - от областного до отдельного хозяйства Применение векторной модели данных позволило осуществить агроэкологическую группировку в автоматизированном режиме, существенно ускорив процесс распознавания и повысив объективность результатов - картографирование агроэкологических групп с точностью выше 75%.
Фундаментальным принципом разработанного подхода является концепция агроэкологических групп как сегментация по ведущим процессам почвообразования. Агроэкологические группы представляют собой территории, однородные по условиям возделывания сельскохозяйственных культур, сформированные путем объединения элементарных ареалов агроландшафта со сходными почвенно-экологическими характеристиками. Моделирование отдельных характеристик почв (таких как механический состав, содержание гумуса, кислотность и др.) в рамках агроэкологических групп позволило значимо увеличить качество распознания этих характеристик на 15-20%, т.е. сегментация на функционально подобные территории ожидаемо приводит к улучшению качеств локальных моделей свойств, что в свою очередь подтверждает результативность сегментации территории на агрогруппы.
На основе полученных результатов создана технология, обеспечивающая синтез агроэкологического подхода и численного моделирования с применением больших данных. Платформа интегрирует многоуровневые данные: спутниковые изображения, метеорологические параметры, геоморфометрические характеристики рельефа, результаты лабораторных анализов почв и агрохимических показателей.
Применение больших данных позволяет повысить урожайность на 15-30% и сократить затраты на 10-20% за счет оптимизации использования ресурсов - воды, удобрений, энергии.
Разработанная технология успешно апробирована на различных масштабных уровнях - от крупных административных единиц до отдельных фермерских хозяйств. Система адаптивного управления обеспечивает дифференцированное применение агротехнологий в зависимости от локальных почвенно-экологических условий.
Особенностью подхода является его масштабируемость - от точного земледелия на уровне отдельного поля до регионального планирования землепользования. Это достигается за счет иерархической структуры агроэкологических групп и применения мультимасштабных данных ДДЗ.