Научно-исследовательская работа по информатике на тему Информатика и информационные системы в сельском хозяйстве

Различные информационно-технические достижения нашли применение в сельском хозяйстве.
Например, при применении технологий распознавания сначала используется практика мониторинга насаждений с воздуха. Работа [2] посвящена идентификации растений в сельскохозяйственной практике. До сих пор для этой цели использовались данные дистанционного зондирования Земли, но они часто оказываются ненадежными из-за облачности. Для преодоления этой проблемы в статье предлагается использовать индекс растительности двухполяризационного радара (DpRVI), который формируется на основе радиолокационных изображений и поэтому не зависит от облачность. Для статьи было использовано 48 радиолокационных снимков Хабаровского края со спутника Sentinel-1 за период с 2017 по 2020 год. Эти снимки были сделаны с разрешением 22 метра и интервалом 12 дней и затем обработаны для идентификации культур на опытных полях Дальневосточного научно-исследовательского института сельского хозяйства (ДВ НИИСХ). Основными идентифицированными культурами были соевые бобы и овес. Кроме того, были добавлены пиксели с полей, где эти культуры не выращивались, например, кормовые травы или заброшенные поля [2]
В рамках применения информатики в работе [2] описано создание серий значений DpRVI как для отдельных пикселей и полей, так и аппроксимированные серии для трех классов. Для аппроксимации использовались гауссова функция и двойная логистическая функция, последняя была определена как оптимальный алгоритм аппроксимации со средней ошибкой 4,6 %. Ошибка вегетационного индекса для соевых бобов в среднем не превышала 5 %, для многолетних трав - 8,5 %, для овса - 11 %.
Для классификации полей использовался метод взвешенных k-ближайших соседей. Обучающая выборка была сформирована из данных 2017-2019 гг., а тестовая - из данных 2020 г. Результат показал, что 90 % полей были определены правильно. Общая точность классификации по пикселям составила 73 %. Это позволило распознать расхождения между фактическими и заданными границами полей, а также выявить заброшенные и заболоченные участки.
Подводя итог, можно сказать, что в статье показано, что индекс DpRVI может быть использован для идентификации сельскохозяйственных культур на юге Дальнего Востока. Индекс служит основой для автоматической классификации сельскохозяйственных угодий и позволяет надежно и эффективно идентифицировать выращиваемые на полях культуры.
Еще одна область применения информационных технологий в сельском хозяйстве - использование программного обеспечения для управления фермой. Эти программные решения позволяют фермерам лучше организовывать и управлять своими операциями. С помощью программного обеспечения фермеры могут автоматизировать и оптимизировать управление запасами, планирование урожая, финансовый учет, управление клиентами и другие аспекты управления фермой. Это позволяет им экономить время, сокращать количество ошибок и повышать рентабельность своего бизнеса.
Еще одним аспектом применения информационных технологий в сельском хозяйстве является использование технологий точного земледелия. Эти технологии используют аналитику данных, спутниковые снимки, беспилотники и другие передовые технологии, чтобы сделать сельскохозяйственную деятельность более точной, эффективной и устойчивой. Например, фермеры могут использовать тракторы с GPS-навигацией и автоматизированные ирригационные системы, чтобы оптимизировать структуру посевов и более эффективно использовать такие ресурсы, как вода, удобрения и пестициды. Используя беспилотники, фермеры также могут следить за состоянием своих полей, распознавать болезни и реагировать на них на ранней стадии.
Для сельскохозяйственных работ, а также растениеводства используются узко специализированные информационные системы отечественного производства. В статье [3] рассматривается применение ГИС географической информационной системы. Она используется именно в растениеводстве для автоматизации управления сельскохозяйственными операциями в растениеводстве. Одним из ведущих программных решений в этой области являются программные комплексы от ЗАО КБ "Панорама". Так, ГИС "Панорама" позволяет выполнять различные функции в зависимости от версии. В их числе - управление нормативно-справочной информацией, а также полевыми пропусками на урожайный год. Также она позволяет создавать и редактировать электронные карты, выполнять по ним расчеты и контролировать перемещение транспортных средств и специализированной техники. Кроме того, можно анализировать показатели установленных на транспортных средствах и спецтехнике датчиков. ГИС «Панорама»также позволяет планировать передвижение транспортных средств и специализированного оборудования, обрабатывать данные полевых измерений и дистанционного зондирования, обновлять карты. На основе информации, полученной в результате полевых обходов, можно создавать тематические карты с указанием отдельных показателей по земельным участкам. Кроме того, можно планировать и учитывать технологические мероприятия, включая расчет доз удобрений и создание статистических справок и отчетов.