Модернизация сельского хозяйства и навигационно-информационные технологии

Вопросы обеспечения продовольственной безопасности РФ приобретают всё большее значение. В этой связи важно обеспечить непрерывное технологическое развитие всех составляющих агропромышленного комплекса РФ, а также необходимый уровень государственного контроля в отношении использования сельскохозяйственной техники и обеспечивающего автотранспорта, соблюдения агротехнологий. В решение этих задач призваны внести свой вклад и навигационно-информационные технологии.

Потребление сельскохозяйственной продукции стремительно растёт в мире и в России. Этот процесс сопровождается истощением природных ресурсов, выводом сельскохозяйственных земель из оборота, другими негативными факторами. В этих условиях необходимо избежать в недалёком будущем беспрецедентных сложностей с обеспечением продовольствием населения, вытеснения отечественной сельскохозяйственной продукции импортной.

Одно из решений проблемы – осуществление комплекса мер по интенсификации инновационного развития системы земледелия РФ и системы машин, используемых в сельскохозяйственном производстве. Нельзя забывать, что инновации – не самоцель, они должны обеспечить серьёзное повышение эффективности действующей системы.

В России есть собственные действующие системы земледелия и сельскохозяйственных машин. Именно они сегодня нуждаются в инновациях, основанных на знании адаптивно-ландшафтных особенностей многозонального российского земледелия.

В свою очередь, российские разработчики навигационной и геодезической аппаратуры обладают техническими наработками для создания и внедрения доступных по технико-экономическим параметрам навигационно-информационных аппаратных комплексов для применения в сельском хозяйстве.

В отличие от доминирующих предложений зарубежных конкурентов по интеграции агротехнологий с инфраструктурой высокоточного позиционирования, отечественные комплексы даже в условиях её отсутствия или неполноты вполне достаточны для реализации многих функций. В том числе таких, как пространственная привязка объектов конкретного сельскохозяйственного комплекса; высокоточное позиционирование сельскохозяйственных агрегатов с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС); навигационно-информационная поддержка управления подвижной техникой, включая «параллельное» вождение и т.п.

В России имеется элементная база отечественной разработки для навигационной аппаратуры потребителей (НАП). Разработаны и испытаны доступные для практического применения отечественные образцы оборудования высокоточного позиционирования сельскохозяйственной техники с точностью определения местоположения не хуже 5-7 см в реальном масштабе времени. Такая точность обеспечивается путём локального применения пары станций ГНСС, находящихся в условиях прямой видимости, – базовой станции и ровера, установленного на подвижном объекте (тракторе, комбайне или другой самоходной технике).
Причём одной базовой станции достаточно для управления любым количеством работающих в указанных условиях связности подвижных объектов, что особенно важно для координации комплексных работ при проведении посевной и уборочной кампаний. Такая аппаратура требует минимальных навыков персонала, получаемых буквально «в темпе» применения.

На начало 2013 года запуск соответствующих решений в серийное производство и налаживание процессов их внедрения сдерживался как технико-экономическими факторами «самоустранения» государства от процессов технологического совершенствования сельскохозяйственных работ, так и отсутствием «понятной» и долговременной (хотя бы на 5-6 лет) государственной политики в области развёртывания производства и применения такой техники.

Причин, сдерживающих комплексное применение технологий «точного земледелия» в России, несколько. Это, например, высокая стоимость оборудования и услуг, которые предоставляются в России зарубежными производителями и компаниями практически монопольно, а также отсутствие отечественных разработок и серийного производства специализированных аппаратных комплексов, необходимых для реализации технологий автоматического управления технологическими процессами сельскохозяйственных машин. К другим причинам можно отнести отсутствие серийного производства отечественной сельскохозяйственной техники, адаптированной к применению в современных технологиях земледелия, и отечественных комплексных отраслевых программных продуктов, ориентированных на обеспечение проектирования агротехнологий, планирования и оперативного управления процессом производства сельскохозяйственной продукции. Отсутствуют также анализ и поддержка принятия управленческих решений по фактическим результатам применения агротехнологий в целом, а не только отдельных элементов «точного земледелия».

Кроме того, в стране отсутствует государственная поддержка сельхозпроизводителей, осваивающих современные технологии. Ощущается недостаток нормативной базы, устанавливающей характеристики и правила применения аппаратуры, программно-аппаратных комплексов и систем в отечественном сельском хозяйстве, а также упорядочивающей обращение на рынке Российской Федерации продукции зарубежного производства. Не используются возможности существующих, развёрнутых на территориях субъектов РФ, региональных сетей контрольно-корректирующих станций.

Не готовы также функциональные дополнения для системы «ГЛОНАСС – СДКМ» (система дифференциальной коррекции и мониторинга), необходимые для бесплатного предоставления российским потребителям корректирующей информации, повышающей точность и достоверность навигационных определений.

В результате широкомасштабное внедрение технологий российской системы ГЛОНАСС в России сегодня связано лишь с развёртыванием навигационно-информационных систем мониторинга подвижных объектов, в первую очередь – транспортных средств.

Для получения в отечественном сельскохозяйственном производстве явных преимуществ, экономического эффекта от внедрения современных навигационно-информационных технологий, требуется учитывать наличие ряда проблем:

1. Внедрение указанных продуктов требует создания весьма существенных и дорогостоящих инфраструктурных компонентов, что, как правило, слишком дорого для разрозненных потребителей;

2. Затраты на сбор точных данных высоки. Получение адекватной информации для современных адаптивных систем земледелия без существенных материальных вложений – историческая проблема. Системы сенсорных датчиков, устанавливаемых на технику, способствуют решению этой проблемы, однако не обойтись без дополнительной информации, полученной по результатам данных спутникового дистанционного зондирования и оперативных наблюдений в период вегетации растений. Эти услуги в России доступны далеко не каждому сельхозпроизводителю;

3. Многие потенциальные пользователи не готовы согласовать систему критериев оценки выгод применения современных систем земледелия. Это наиболее распространённое критическое замечание в адрес «точного земледелия».

Показателен опыт отдельных сельхозпроизводителей и фирм агропрома стран Северной Америки и Европы, которые в 1990-е годы были первопроходцами в освоении комплексных высокотехнологичных систем земледелия. Достигнув высоких показателей производительности труда, урожайности и рентабельности агропроизводства за счёт фрагментарного применения технологий «точного земледелия», эти компании, тем не менее, не избежали проблем из-за нарушения экологии. В немалой степени и потому, что ими применялись отдельные элементы технологий сельскохозяйственного цикла с целью быстрого повышения прибыльности агробизнеса. При этом не использовалось моделирование и прогнозирование результатов воздействия конкретной технологии и комплекса машин на конкретный участок, поле.

Компьютерные технологии давно готовы к решению задач такого уровня. У России есть возможность избежать негативных последствий для экологии за счёт правильной стратегии взаимодействия госорганов, ответственных ведомств системы ГНСС, компаний, предлагающих прикладные решения на базе ГНСС в сельском хозяйстве и производителей сельхозтехники.

В декабре 2012 года Правительство РФ утвердило государственную программу «Космическая деятельность России на 2013–2020 годы» и в её составе – федеральную целевую программу «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы».

Разработанные и утверждённые государственные и федеральные программы содержат мероприятия по созданию условий для применения информационно-навигационных технологий в создании системных, комплексных решений для сельского хозяйства и снятию ряда острых текущих проблем в этой сфере. Вот некоторые из таких программных мероприятий:

• ввод в эксплуатацию широкозонной системы дифференциальной коррекции и мониторинга с использованием спутников-ретрансляторов «Луч-5а», «Луч-5б». Это обеспечит территорию России услугами широкозонных функциональных дополнений космического базирования, аналогичными услугам систем WAAS (США) и EGNOS (Евросоюз) с погрешностью определения местоположения в реальном времени в государственной геоцентрической системе координат за счёт космического сегмента без использования дополняющих систем к 2016 году – 1,1 м, к 2020 году – 0,6 м;
• создание в период до 2015 года базовых чипсетов и модулей приёма и обработки сигналов ГЛОНАСС, необходимых для производства навигационной аппаратуры потребителей. Работа проводится с учётом развития ГНСС, возрастающих требований потребителей и расширения областей применения спутниковой навигации в социальной и экономической сферах, а также приёмников дифференциальных дополнений;
• создание перспективного многофункционального комплекса и центров наземных средств приёма, регистрации и обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и на его основе – интегрированной спутниковой системы. Предполагается завершение развёртывания Единой территориально-распределённой информационной системы (ЕТРИС) дистанционного зондирования Земли в полном составе – в 2020 году, формирование на основе ЕТРИС ДЗЗ системы предоставления данных потребителям – в 2025 году.

Государственный сценарий известен. Согласно ему, сроки готовности функциональных дополнений ГНСС ГЛОНАСС, которые обеспечат точность, необходимую для сельскохозяйственных технологий, – 2020 год, а сроки готовности национальной системы предоставления потребителям данных дистанционного зондирования Земли – 2025 год.

Второй сценарий – упрощённый. Отечественный бизнес не изобретает и не создаёт ни технологий, ни оборудования, ни машин. Продолжает заниматься тем, что не требует усилий – продавать импортную продукцию. Зарубежные производители неуклонно расширяют свою долю на российском рынке – как по техническим системам для «точного земледелия» и услугам предоставления необходимой точности навигационных определений, так и по продвижению в Россию современных агротехнологий и сопутствующих им линеек сельскохозяйственной техники и машин.

Третий сценарий – создание отечественных технологий путём объединения науки, производителей техники, разработчиков навигационной аппаратуры и электроники, образования стратегических союзов в интересах собственного технологического и инновационного развития, повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции на внутренних и внешних рынках.

Решение данных задач требует реализации комплекса системных мер:

• формирование инфраструктуры информационно-навигационных технологий в виде единой системы координатно-временного обеспечения, единой системы государственных навигационных карт, системы предоставления данных дистанционного зондирования Земли и обеспечения доступности инфраструктуры информационно-навигационных технологий конечному потребителю*1);
• формирование нормативно-правовой базы, способствующей техническому прогрессу и упорядочивающей обращение на рынке России продукции зарубежного производства;
• расширение перечня контрольно-надзорных функций за использованием сельхозтехники, машин и применяемых агротехнологий;
• создание научной базы применения современных технологий земледелия с учётом агроэкологического многообразия земель сельскохозяйственного назначения РФ;
• разработка и освоение системы сельскохозяйственных машин для реализации современных технологий земледелия;
• разработка и коммерциализация информационно-навигационных технологий для применения в современных системах земледелия;
• создание понятного механизма координации между государством, наукой, потребителем, разработчиками и производителями сельскохозяйственной техники, разработчиками и производителями навигационной аппаратуры, программных продуктов и навигационно-информационных систем на их основе в целях обеспечения единства, комплексности и высокого уровня практического взаимодействия информационных, навигационных и аграрных технологий при реализации мероприятий.

Нет сомнений в том, что третий сценарий является вполне приемлемым и уже сегодня доступен для реализации. С приходом в практику заданных федеральными программами общедоступных навигационно-информационных продуктов эти системы практически естественным образом могли бы быть переведены на их использование на основе уже освоенных технологий и имеющегося навигационного оборудования.

ПРИМЕЧАНИЕ

 *1) Мера реализуется мероприятиями государственной программы «Космическая деятельность России на 2013–2020 годы», «Федеральной космической программы России на 2006–2015 годы» и Федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы».

Алёна Петрова, руководитель проектов «НИИ прикладной телематики» (входит в SpaceTeam® холдинг).
Дмитрий Репин, ведущий аналитик «НИИ прикладной телематики», к.с.н.

Статья из журнала "Вестник ГЛОНАСС" Сентябрь, 2013 №3 (13)

Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru