Для «умного» земледелия. Томские ученые создают прототип модели цифрового поля для Горного Алтая

Ученые ГГФ ТГУ создают прототип цифрового поля, что позволит начать экспериментальное внедрение «умного» земледелия в Горном Алтае. Проект будет реализован на территории филиала ТГУ «Алтайское экспериментальное хозяйство». Использование современных технологий позволит повысить урожайность и качество выращиваемых культур и снизить экономические затраты и риски гибели посевов.

Летом в ходе экспедиции в Черге работала большая междисциплинарная команда, в которую вошли географы, метеорологи, гидрологи ТГУ и специалисты ИМКЭС СО РАН. В полевом сезоне была проведена аэрофотосъемка нескольких полей с дрона. Ее данные были использованы при создании цифровой модели местности. Вместе с тем был произведен отбор проб почв и их географическая привязка. Наши коллеги с кафедры почвоведения уже проанализировали образцы, мы получили первые результаты.

• Вадим Хромых, заведующий кафедрой географии ГГФ ТГУ

Сама модель цифрового поля включает в себя информацию из разных источников – это и дистанционное зондирование Земли из космоса, с беспилотников, данные с метеодатчиков, материалы полевых исследований (в т.ч. почв и проявлений эрозионных процессов). Как отмечают ученые, территория, для которой строится цифровая модель, сильно «изрезана» по рельефу, поэтому аналогичные разработки, существующие в РФ для равнинных территорий, в данном случае не подходят (т.к. не учитывают геоморфологические аспекты).

Летом 2025 г. планируется продолжить полевые исследования и провести воздушное лазерное сканирование ключевых участков с беспилотного воздушного судна вертолетного типа, который имеется на ГГФ. В процессе работы будет создана серия цифровых тематических карт: карты крутизны и экспозиций склонов, направлений поверхностного стока, геохимических миграций элементов, распределения питательных веществ, агропроизводственной группировки почв.

Будут выявлены участки сноса и аккумуляции питательных веществ, потенциального развития эрозионных процессов, особенностей пространственной дифференциации физико-химических показателей почв и определены соответствующие им значения спектральной яркости в каналах мультиспектральных космических изображений.

В результате будет разработана модель восстановления показателей агрофизических и агрохимических свойств почв по данным из космоса на основе методов машинного обучения (глубокие нейронные сети и градиентный бустинг). Итогом проекта станет аналитическая геоинформационная система на основе интеграции технологий дистанционного зондирования, агрометеорологии, ГИС и искусственного интеллекта для комплексной оценки и прогнозирования состояния сельхозугодий.

Эта информационно-телекоммуникационная система будет доступна через геопортал и работники хозяйства смогут использовать ее для принятия решений. Это позволит, во-первых, глобально оценить готовность территории к производству разных агрокультур, во-вторых, поможет агроному выстраивать тактику на ближайшие два-три года: оптимизировать внесение удобрений, определять типы работ и культуры для посадки и т.д.

• Вадим Хромых

Стоит отметить, что филиал ТГУ «Алтайское экспериментальное хозяйство» является самой большой исследовательской площадкой ТГУ. Здесь создается научный центр биотехнологий мирового уровня, в котором будут разрабатываться новые продукты и технологии для агробиотеха, фармации, восстановления экосистем, обеспечения продовольственной и биологической безопасности нации.

Фото предоставлены учеными БИ ТГУ