Российский опыт
Работы по использованию ГИС в сельскохозяйственной отрасли РФ были инициированы в 1999 г. в Департаменте информатики, анализа и прогнозирования и в Главном вычислительном центре (ГВЦ) министерства. После изучения рынка ГИС в 2001 г. по программе ARIS министерством были приобретены инструментальные средства для разработки ГИС - локализованные программные продукты семейства ArcGIS: ArcInfo, как основная инструментальная среда для создания, хранения и обработки картографических данных на федеральном уровне, ArcView – на региональном уровне, а также ряд дополнительных модулей, обеспечивающих расширенные возможности создания, обработки и анализа разнообразной пространственной и атрибутивной информации. Для обработки данных дистанционного зондирования был приобретен программный продукт ERDAS IMAGINE компании Leica Geosystems, позволяющий легко интегрировать ДДЗ с картографическим материалом в единой ГИС среде.
В 2003 г. в рамках Государственного контракта ГВЦ Минсельхоза провел подготовительные работы по внедрению и адаптации ГИС в сельскохозяйственной отрасли. За достаточно короткий срок были выполнены работы по следующим основным направлениям:
1. Организационно – технические мероприятия.
- определение регионов, расположенных в различных агроклиматических зонах с различными условиями сельскохозяйственного производства, с целью выявления нескольких подготовленных и заинтересованных во внедрении ГИС-технологий регионов и обследования их на предмет наличия необходимых программно-технических средств;
- разработка и адаптация временной нормативной документации на картографические данные и данные дистанционного зондирования;
- организация обучения пользователей выбранных регионов работе с инструментальными средствами ГИС (при содействии компании «ДАТА+» и учебно-методического центра «ГИСПроект»);
- передача необходимых программных ГИС - средств и базового картографического материала в выбранные регионы, а также предоставление доступа к серверу оперативных спутниковых изображений ГВЦ Минсельхоза.
2. Организация поступления базового картографического материала: цифровых моделей местности разных масштабов и кадастровых карт в форматах принятой инструментальной платформы ГИС (покрытия ArcInfo и шейпфайлы). Был собран большой объем цифровых карт: карты для федерального уровня масштаба 1:1 000 000 на всю Россию, регионального уровня масштаба 1:200 000 на основные сельскохозяйственные регионы и карты более крупных масштабов на отдельные районы. Проведены работы по сшивке цифровых карт на выбранные регионы и их обновление по материалам космической съемки.
3. Создание действующего макета системы централизованного приема данных дистанционного зондирования. Наибольшие усилия были направлены на разработку проекта отраслевой системы спутникового мониторинга. Она должна в оперативной режиме обеспечить Министерство сельского хозяйства РФ и другие заинтересованные организации объективной информацией о параметрах землепользования и площадях посевов сельскохозяйственных культур, в первую очередь яровых и озимых зерновых культур, в основных зерносеющих регионах Российской Федерации. С помощью системы спутникового мониторинга планируется контролировать сроки и качество проведения основных агротехнических работ, условия тепловлагообеспеченности вегетационного периода, роста, развития и состояния посевов сельскохозяйственных культур, ожидаемую урожайность, возможность повреждения посевов при неблагоприятных погодных условиях, от особо опасных болезней, вредителей и др.
Оперативные материалы в виде обзорных цифровых карт для различных пространственных масштабов, таблиц с результатами решения прикладных задач, пояснительных записок с анализом текущей ситуации будут передаваться потребителям. Основные потребители этих материалов на подготовительном этапе - Министерство сельского хозяйства РФ и региональные органы управления АПК. Основными разработчиками и исполнителями являются Главный вычислительный центр МСХ РФ, Институт космических исследований РАН (ИКИ), Федеральный кадастровый центр «Земля» Федеральной службы земельного кадастра. ИКИ располагает собственными станциями приема спутниковой информации, развитыми технологиями обработки данных дистанционного зондирования и опытом работы с различными министерствами и ведомствами, в том числе и с Министерством сельского хозяйства РФ. ФКЦ «Земля» имеет большой опыт обработки спутниковых данных высокого разрешения для решения задач ведения кадастра и оценки земель, в том числе и сельскохозяйственного назначения.
В 2003 г. году реализован рабочий макет системы приема ДДЗ и производных материалов, полученных на их основе, через Веб интерфейс. Действующий макет рассчитан, в первую очередь, на работу с данными приборов AVHRR (NOAA), MODIS (Terra, Aqua), VEGETATION (SPOT), МСУ_Э (Метеор_3М). Для снижения эксплуатационной стоимости предусмотрены средства автоматизированного сбора, обработки, хранения и представления данных. Продукты обработки ДДЗ низкого и среднего разрешения доступны ежедневно на территорию южных регионов, высокого разрешения - на отдельные районы. Архив результатов тематической обработки ДДЗ содержит в настоящее время следующие типы продуктов: карты изображений облачности, карты температуры подстилающей поверхности, карты NDVI (нормализованного разностного вегетационного индекса). Примеры изображений с разрешением 1 км на территорию Ростовской области на 14 апреля и 30 августа 2004 года, показывающие динамику изменения индекса NDVI, представлены на следующих рисунках. Полученный и созданный цифровой материал представляет собой основу для формирования банка картографических и спутниковых данных, информационные ресурсы которого в дальнейшем предполагается широко использовать в отрасли.
При разработке решений по управлению сельскохозяйственным предприятием в условиях современных рыночных отношений необходимо опираться на результаты пространственного анализа эффективности производства продукции растениеводства. Информационную основу этого процесса составляют анализ состояния сельхозугодий, уровня почвенного плодородия, текущего экономического состояния предприятия, прогнозные значения экономических показателей производства, потребностей в привлечении инвестиций, оценка интервалов их изменений при различном состоянии рынка. Для разработки системы, удовлетворяющей указанным требованиям, необходимо использовать методы экономико-математического и имитационного моделирования, методы прогнозирования, ГИС технологии.