Больш за сто гадоў таму, летам 1922 года, з Хадынскага сталічнага аэрадрома ўзняўся ў паветра самалёт з абсталяваннем для правядзення авіяхімработ метадам апырсквання супраць шкоднікаў і хвароб. Паспяховыя выпрабавальныя палёты паклалі пачатак развіццю сельскагаспадарчай авіяцыі.
Сёння выкарыстанне розных авіяцыйных сродкаў для аховы раслін мае важнае народнагаспадарчае значэнне, бо забяспечвае магчымасць правядзення:
- маштабнага дыстанцыйнага маніторынгу сельскагаспадарчых пасеваў;
- ахоўных мерапрыемстваў у сціснутыя агратэрміны і ў цяжкадаступных месцах супраць асабліва небяспечных шкоднікаў (саранчовыя, лугавы матылёк, мышападобныя грызуны, каларадскі жук, шкодная чарапашка) і хвароб (бурая іржа, фітафтароз, альтэрнарыёз);
- апрацовак пры моцным увільгатненні глебы, калі наземная тэхніка не можа заехаць у поле, асабліва пры барацьбе з пустазельнай расліннасцю;
- апрацовак высокасцябленых культур (кукуруза, сланечнік) і пасеваў насенных культур;
- апрацовак рысавых чэкаў;
- Дэсікацыі;
- апрацовак пасеваў на схілах з ухілам больш за 7 градусаў, дзе не можа працаваць наземная апырсквальная тэхніка.
У Савецкім Саюзе аснову парка сельскагаспадарчай авіяцыі складалі АН-2. Цяпер развіццё сельскагаспадарчай авіяцыі ідзе па шляху значнага пашырэння выкарыстання звышлёгкіх лятальных апаратаў (СЛА) і беспілотных паветраных суднаў (БВС), якія значна таннейшыя за велікагрузныя самалёты. У адпаведнасці з Федэральнымі авіяцыйнымі правіламі і Паветраным кодэксам РФ звышлёгкім называецца апарат (паветранае судна), які мае:
- Максімальную ўзлётную масу не больш за 495 кг (без уліку авіяцыйных сродкаў выратавання);
- Максімальную калібравальную хуткасць звальвання (мінімальную хуткасць палёту) не больш за 65 км/г.
Да беспілотных паветраных суднаў (БВС) ставяцца апараты, палётамі якіх кіруюць пілоты, змешчаныя па-за бортам (вонкавыя пілоты).
Асаблівасці правага рэжыму прымянення БВС вызначаюцца яго максімальнай узлётнай масай:
- да 250 г - не падлягаюць дзяржаўнай рэгістрацыі або ўліку;
- ад 250 г да 30 кг - падлягаюць абавязковаму дзяржаўнаму ўліку;
- ад 30 кг і больш - падлягаюць дзяржаўнай рэгістрацыі.
Важнымі перавагамі прымянення БВС і СЛА з'яўляюцца:
- Адсутнасць страт ад пашкоджанняў пасеваў коламі або неабходнасці выкарыстання тэхналагічнай каляіны (у параўнанні з наземнай тэхнікай);
- Высокая эфектыўнасць пры зніжэнні эксплуатацыйных выдаткаў (у параўнанні з вялікагрузнымі самалётамі, так як для дадзеных авіяцыйных сродкаў не трэба мець абсталяваныя аэрадромы).
Выкарыстанне беспілотных паветраных суднаў дапамагае ў рашэнні наступных задач:
- атрыманне дэталізаванай інфармацыі па стварэнні картаграфічнай асновы сельскагаспадарчых угоддзяў і размяшчэння сельскагаспадарчых аб'ектаў з дакладнымі іх каардынатамі для планавання і кантролю тэхналагічных працэсаў сельскагаспадарчай вытворчасці;
- правядзенне дыстанцыйнага маніторынгу на аснове мультыспектральнай здымкі падсцілаючай паверхні сельскагаспадарчых угоддзяў для вызначэння стану і развіцця пасеваў, прагназавання ўраджайнасці на аснове вылічэння па выніках спектральнай здымкі індэкса вегетацыі і да т.п.;
- аператыўны кантроль у рэальным часе за працай наземнай тэхнікі і якасцю выканання агратэхнічных работ;
- Геакадзіраваны фітасанітарны маніторынг сельскагаспадарчых угоддзяў па вызначэнні ўзроўню засмечанасці пасеваў, наяўнасці шкоднікаў і праяў хвароб на ранняй стадыі развіцця, у тым ліку і ў латэнтнай форме;
Ужыванне БВС для аэрафотаздымкі сельскагаспадарчых угоддзяў забяспечвае, у параўнанні з касмічнымі здымкамі, атрыманне малюнкаў з больш высокім дазволам (да аднаго сантыметра на кропку) і самае галоўнае, дае магчымасць вырабляць гэтыя працы пры наяўнасці шчыльнай воблачнасці (здымка пры дапамозе касмічных апаратаў у такія перыяды немагчымая ).
Спынімся падрабязней на фітасанітарным маніторынгу пасеваў. У апошні час аб'ёмы прымянення сродкаў аховы раслін у Расіі ўстойліва растуць: па статыстыцы, кожныя пяць гадоў, пачынаючы з 2010 года, яны падвойваліся і ў 2020 годзе дасягнулі паказчыка ў 221 тыс. тон. З ростам аб'ёмаў прымянення сродкаў аховы раслін гаспадаркам неабходна забяспечыць аператыўны збор і апрацоўку інфармацыі па фітасанітарным стане сельскагаспадарчых палёў. Без гэтых звестак немагчыма рашэнне задач па тэхналагічным забеспячэнні рацыянальнага і бяспечнага прымянення СЗР у сціснутыя агратэрміны. Існыя метады наземнага маршрутнага абследавання палёў не дазваляюць атрымліваць неабходныя звесткі хутка і ў належных аб'ёмах. У сувязі з гэтым за мяжой і ў нашай краіне актыўна вядуцца работы па распрацоўцы высокапрадукцыйных дыстанцыйных метадаў здыму інфармацыі для планавання і правядзення мерапрыемстваў па абароне раслін. Для аператыўнага дыстанцыйнага фітасанітарнага маніторынгу найбольш шырокае прымяненне знаходзяць беспілотныя паветраныя судны, якія забяспечваюць атрыманне геокадаванага відэа, мультыспектральных і гіперспектральных здымкаў падсцілаючай паверхні Зямлі.
Варта адзначыць, што пытанні па выкарыстанні дыстанцыйных метадаў здыму інфармацыі ў вобласці дужання з пустазельнымі раслінамі (вызначэнне размяшчэння пустазелляў на ўчастках поля, ацэнка страт ураджая, карціраванне зон шкоднаснасці) часткова ўжо вырашаныя. Па дадзеным кірунку ў рамках пагаднення аб навукова-тэхнічным супрацоўніцтве праводзіліся даследаванні з удзелам спецыялістаў ВІЗР, Універсітэта аэракасмічнага прыборабудавання (г. Санкт-Пецярбург), Самарскай аграрнай акадэміі і ТАА "Птэра" (г. Масква). Атрыманы станоўчыя вынікі выкарыстання БВС для дыстанцыйных метадаў здымання інфармацыі на аснове спектраметрыі па ацэнцы засмечанасці пасеваў збожжавых культур і пасадак бульбы больш як па 20 відах пустазелля, у тым ліку па такому шкоднаснаму як баршчэўнік Сасноўскага. Дадзеныя атрыманы на аснове вызначэння і аналізу спектральных характарыстык адлюстравання ад культурных раслін і пустазельнай расліннасці ў дыяпазоне даўжынь хваль 300-1100 нм.
Такім чынам, у ходзе праведзеных даследаванняў па выяўленні вызначальных прыкмет на аснове спектральнай яркасці адлюстравання ад культурных і пустазельных раслін устаноўлены найбольш інфарматыўныя спектральныя паддыяпазоны даўжынь хваляў электрамагнітнага выпраменьвання для выкарыстання мультыспектральнай здымкі падсцілаючай паверхні сельскагаспадарчых угоддзяў з дапамогай сучасных сістэм ДЗЗ. Аналіз спектральных выяў пустазельных і культурных раслін паказвае, што характэрныя адрозненні атрыманых крывых спектральнай яркасці ў поддиапазонах сіняга, зялёнага, чырвонага і блізкага інфрачырвонага электрамагнітнага выпраменьвання мы назіраем у блізкім інфрачырвоным поддиапазоне даўжынь хваль.
Больш складанай задачай для шырокага прымянення метадаў дыстанцыйнага зандавання сельскагаспадарчых угоддзяў з'яўляецца вызначэнне інфарматыўных прыкмет хвароб раслін і перш за ўсё ў латэнтнай форме. Гэта выклікана тым, што многія інфарматыўныя прыкметы хвароб па спектральнай яркасці падобныя з прыкметамі неінфекцыйнай паталогіі доследных раслін.
Атрыманы станоўчыя вынікі па вызначэнні хвароб бульбы і пашкоджанні раслін бульбы каларадскім жуком з дапамогай спектрарадыёметрыі. Пры выкарыстанні дадзенага метаду было ўстаноўлена, што пры паразе пасадак бульбы фітафтарозам (мал.1) на трэці дзень пасля заражэння мы назіраем рэзкае зніжэнне спектральнай яркасці адлюстравання ў параўнанні са здаровымі раслінамі, а на сёмыя суткі пасля заражэння значэння спектральнай яркасці паказваюць, што расліны практычна загінулі. У гэтым выпадку велічыня спектральнай яркасці ў раслін, здзіўленых фітафтарозам, блізкая да значэнняў спектральнай яркасці адлюстравання ад глебы.
Пры пашкоджанні бульбы каларадскім жуком мы таксама назіраем зніжэнне значэнняў спектральнай яркасці адлюстравання ў два-тры разы ў параўнанні з раслінамі без пашкоджання шкоднікам. На мал.2 прадстаўлены дадзеныя па спектральнай яркасці адлюстравання раслін бульбы з улікам рознай ступені іх пашкоджанні. Атрыманыя дадзеныя маюць вялікае значэнне для дыстанцыйнага метаду выяўлення ачагоў паразы раслін бульбы каларадскім жуком.
У цяперашні час, на аснове праведзеных даследаванняў па вызначэнні інфарматыўных прыкмет на аснове спектральнай яркасці адлюстравання ад здаровых і хворых раслін бульбы, а таксама пашкоджаных каларадскім жуком, устаноўлены найбольш інфарматыўныя спектральныя паддыяпазоны даўжынь хваляў электрамагнітнага выпраменьвання для выкарыстання мультыспектральнай здымкі падсцілаючай паверхні сельскагаспадарчых угоддзяў з дапамогай і СЛА.
Пры вызначэнні хвароб неабходна ўлічваць вынікі даследаванняў аграфізічнага інстытута, якія дазволілі вызначыць спектральныя характарыстыкі адлюстравання раслін, якія адчуваюць дэфіцыт азоту і глебавай вільгаці.
Атрыманыя вынікі важныя для выяўлення інфарматыўных прыкмет, якія дазваляюць дакладна падзяляць пры дэшыфрацыі фітасанітарнага стану сельскагаспадарчых угоддзяў расліны, здзіўленыя хваробамі, і якія маюць паталогіі, выкліканыя дэфіцытам мінеральнага харчавання або глебавай вільгаці.
Фарміраванне бібліятэк спектральных вобразаў хвароб розных сельскагаспадарчых культур, а таксама спектральных вобразаў гэтых культур, якія адчуваюць дэфіцыт мінеральнага харчавання або глебавай вільгаці, дасць магчымасць па выніках дыстанцыйнага здыму інфармацыі прымаць абгрунтаваныя і аператыўныя рашэнні па стабілізацыі фітасанітарнай абстаноўкі пры наяўнасці хвароб або праводзіць комплекс агратэхнічных мерапрыемстваў для зняцця стрэсавых. сітуацый на пасевах, выкліканых іншымі фактарамі.
Наступным важным напрамкам выкарыстання БВС з'яўляецца іх прымяненне для мерапрыемстваў па ахове раслін. Упершыню БВС у выглядзе беспілотных тэлекіраваных верталётаў сталі прымяняць у Японіі ў пачатку 90-х гадоў для апрацоўкі пестыцыдамі рысавых чэкаў. Цяпер у Кітаі, які з'яўляецца лідэрам па вытворчасці сельскагаспадарчых дронаў, плошчы апрацоўкі з дапамогай БВС ужо перавышаюць некалькі мільёнаў гектараў. Рынак БВС дынамічна развіваецца і ва ўсім свеце, аб'ём прымянення гэтых лятальных апаратаў штогод павялічваецца на 400-500 працэнтаў. Паводле прагнозаў экспертаў, выкарыстанне тэхналогій прымянення БВС у сельскай гаспадарцы ў свеце дасягне рынкавага кошту ў 5,7 млрд долараў.
З сельскагаспадарчых Дронов на рынку дамінуюць машыны кітайскай кампаніі DJI, а самай распаўсюджанай мадэллю з'яўляецца DJI Agras T16.
Дзякуючы таму, што большая частка дэталяў БВС гэтай мадэлі зроблена з кампазітных матэрыялаў, маса апарата не перавышае 18,5 кг (без акумулятарнай батарэі). З абсталяваннем для абароны раслін пры запраўцы рэзервуара працоўнай вадкасцю ўзлётная маса машыны дасягае 41 кг. Ёмістасць рэзервуара для працоўнай вадкасці складае 16 літраў пры абсталяванні штангі васьмю распыляльнікамі. Перавагай дадзенай мадэлі робата са сваёй нагі з'яўляецца абсталяванасць радарамі, дзякуючы чаму рэзка скарачаюцца рызыкі сутыкнення з перашкодамі, а таксама забяспечваецца магчымасць працы ўначы, з выкарыстаннем пражэктараў. Аптымальная вышыня палёту робата са сваёй нагі над полем складае 2,5-3 метра, а пры неабходнасці апарат можа падняцца на 30 метраў (максімальная вышыня гарызантальнага палёту). Такая вышыня неабходна для апрацоўкі шматгадовых насаджэнняў, раслін у батанічных садах і лясных масівах ад шкоднікаў і хвароб.
У Расійскай Федэрацыі атрыманы станоўчыя вынікі па выкарыстанні БВС для барацьбы з мышападобнымі грызунамі (даследаванні праводзіліся пры ўдзеле ВІЗР і фірмы "Гінус"). Вытворчыя выпрабаванні дыстанцыйнага маніторынгу і геокадаванага ўнясення родентыцыдаў у норы мышападобных грызуноў паказалі, што дакладнасць новай тэхналогіі ў параўнанні з ручным унясеннем складае 91% супраць 97%.
Назапашаны практычны вопыт па выкарыстанні БВС для дыстанцыйнага маніторынгу арэалаў распаўсюджвання баршчэўніка Сасноўскага, а таксама прымянення тэхналогіі апырсквання гербіцыдамі супраць гэтага шкоднаснага віду.
Нягледзячы на станоўчыя вынікі і перспектыўнасць выкарыстання БВС у сельскай гаспадарцы, ёсць недахопы, а таксама нявырашаныя пытанні ў галіне заканадаўства і рэгламентуючых нарматыўных дакументаў па іх эфектыўным і бяспечным выкарыстанні для дыстанцыйнага маніторынгу і аховы раслін, а менавіта:
- высокі кошт БВС пры рызыках страты апарата падчас выканання работ;
- заканадаўчыя абмежаванні па выкарыстанні: у большасці краін свету БВС падчас выканання работ павінен знаходзіцца ў межах прамой бачнасці аператара (аддаленасць не больш за 500 метраў);
- неабходнасць пастаноўкі на ўлік, рэгістрацыі апарата (у большасці краін, калі яго маса перавышае 25 кг) і атрыманні ліцэнзіі на выкарыстанне БВС у камерцыйных мэтах;
- патрэбнасць у дадатковым дарагім абсталяванні і кваліфікаваным персанале: для бесперабойнай і аператыўнай работы БВС неабходна мець не менш як тры дадатковыя акумулятары, генератар для іх зарадкі; абслугоўваннем адной машыны займаецца не менш за тры чалавекі;
- вялікая залежнасць ад метэаралагічных умоў. У легкадумнае надвор'е кіраванне апаратам вельмі абцяжарана, асабліва пры моцным бакавым ветры;
- адсутнасць узаконеных рэгламентаў прымянення сродкаў аховы раслін з дапамогай БВС у адпаведнасці з патрабаваннямі ФЗ №109 «Аб бяспечным абыходжанні з пестыцыдамі і аграхімікатамі»;
- адсутнасць нарматыўных дакументаў па бяспечнай эксплуатацыі БВС у сельскай гаспадарцы;
- адсутнасць нарматываў страхавых рызык для юрыдычных і фізічных асоб пры прымяненні сродкаў аховы раслін з дапамогай БВС;
- высокая цана і недахоп праграмных прадуктаў для вырашэння задач дыстанцыйнага фітасанітарнага маніторынгу пустазельнай расліннасці, шкоднікаў і хвароб з улікам эканамічных парогаў шкоднасці, а таксама аўтаматычнай дэшыфрацыі іх вынікаў.
Наспела вострая неабходнасць у стварэнні рэгіянальных цэнтраў па навучанні аператараў і вытворчай апрабацыі тэхналагічных рэгламентаў прымянення БВС для маніторынгу і аховы раслін.
У рамках праграм па цыфравізацыі сельскай гаспадаркі неабходна паскорыць распрацоўку вялікіх баз даных эталонных узораў пустазельных раслін у найбольш уразлівай фазе развіцця для прымянення гербіцыдаў і эталонных узораў з характэрнымі інфарматыўнымі прыкметамі пашкоджанняў шкоднікамі асноўных сельскагаспадарчых культур. Не менш важна завяршыць фарміраванне бібліятэк спектральных вобразаў здаровых і хворых раслін з улікам уплыву ўзроўню мінеральнага харчавання і агракліматычных параметраў.
Анатоль Лысоў, загадчык лабараторыі інтэграванай аховы раслін ФДБНУ ВІЗР, e-mail: lysov4949@yandex.ru