ას წელზე მეტი ხნის წინ, 1922 წლის ზაფხულში, ხოინსკის მეტროპოლიტენის აეროდრომიდან აფრინდა თვითმფრინავი, რომელსაც აღჭურვილი იყო საჰაერო ქიმიური სამუშაოების ჩასატარებლად მავნებლებისა და დაავადებების წინააღმდეგ შესხურებით. წარმატებული საცდელი ფრენები სასოფლო-სამეურნეო ავიაციის განვითარების დასაწყისი იყო.
დღეისათვის მცენარეთა დაცვის მიზნით სხვადასხვა საავიაციო საშუალებების გამოყენებას დიდი ეკონომიკური მნიშვნელობა აქვს, რადგან იძლევა შესაძლებლობას:
— სასოფლო-სამეურნეო კულტურების ფართომასშტაბიანი დისტანციური მონიტორინგი;
- დამცავი ღონისძიებები მოკლევადიან აგროვადებში და ძნელად მისადგომ ადგილებში განსაკუთრებით საშიში მავნებლების (კალია, მდელოს თივა, თაგვის მსგავსი მღრღნელები, კოლორადოს კარტოფილის ხოჭო, მავნე კუ) და დაავადებები (ყავისფერი ჟანგი, გვიანი ჭინჭრის ციება, ალტერნარიოზი);
- ნიადაგის დამუშავება ნიადაგის ძლიერი ტენიანობით, როცა მინდორში მიწის ტექნიკა ვერ შედის, განსაკუთრებით სარეველასთან საბრძოლველად;
– მაღალი კულტურების (სიმინდის, მზესუმზირის) გადამუშავება და სათესლე კულტურების თესვა;
— ბრინჯის მინდვრების გადამუშავება;
- გამოშრობა;
- კულტურების დამუშავება ფერდობებზე 7 გრადუსზე მეტი დახრილობის მქონე ფერდობებზე, სადაც მიწის შესხურება მოწყობილობა ვერ მუშაობს.
საბჭოთა კავშირში სასოფლო-სამეურნეო ავიაციის ფლოტის საფუძველი იყო AN-2. ამჟამად, სასოფლო-სამეურნეო ავიაციის განვითარება მიდის ულტრამსუბუქი თვითმფრინავების (ALVs) და უპილოტო საჰაერო ხომალდების (UAVs) გამოყენების მნიშვნელოვანი გაფართოებისკენ, რომლებიც გაცილებით იაფია, ვიდრე მძიმე თვითმფრინავები. ფედერალური საავიაციო წესებისა და რუსეთის ფედერაციის საჰაერო კოდექსის შესაბამისად, აპარატს (თვითმფრინავს) ეწოდება ულტრამსუბუქი, თუ მას აქვს:
- მაქსიმალური ასაფრენი წონა არაუმეტეს 495 კგ (საავიაციო სამაშველო აღჭურვილობის გამოკლებით);
- მაქსიმალური კალიბრაციის გაჩერების სიჩქარე (ფრენის მინიმალური სიჩქარე) არაუმეტეს 65 კმ/სთ.
უპილოტო საფრენი აპარატები (UAVs) მოიცავს სატრანსპორტო საშუალებებს, რომელთა ფრენებს აკონტროლებენ პილოტები, რომლებიც ბორტის გარეთ არიან (გარე პილოტები).
უპილოტო საფრენი აპარატის გამოყენების სწორი რეჟიმის თავისებურებები განისაზღვრება მისი მაქსიმალური ასაფრენი წონით:
- 250 გ-მდე - არ ექვემდებარება სახელმწიფო რეგისტრაციას ან აღრიცხვას;
- 250 გ-დან 30 კგ-მდე - ექვემდებარება სავალდებულო სახელმწიფო აღრიცხვას;
- 30 კგ-დან და მეტი - ექვემდებარება სახელმწიფო რეგისტრაციას.
UAV და ALS გამოყენების მნიშვნელოვანი უპირატესობებია:
- არ არის დანაკარგები ბორბლებით მოსავლის დაზიანების ან ტრამვაის ხაზების გამოყენების აუცილებლობის გამო (მიწის მოწყობილობებთან შედარებით);
- მაღალი ეფექტურობა საოპერაციო ხარჯების შემცირებისას (მძიმე თვითმფრინავებთან შედარებით, რადგან ამ თვითმფრინავებს არ სჭირდებათ აღჭურვილი აეროდრომები).
უპილოტო საფრენი აპარატების გამოყენება დაგეხმარებათ შემდეგი ამოცანების გადაჭრაში:
- სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულების მიწის კარტოგრაფიული ბაზის შექმნისა და სასოფლო-სამეურნეო ობიექტების ზუსტი კოორდინატებით განლაგების შესახებ დეტალური ინფორმაციის მოპოვება სასოფლო-სამეურნეო წარმოების ტექნოლოგიური პროცესების დაგეგმვისა და კონტროლისთვის;
– სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულების მიწის ზედაპირის მულტისპექტრული გამოსახულების საფუძველზე დისტანციური მონიტორინგის განხორციელება ნათესების მდგომარეობისა და განვითარების დასადგენად, მოსავლიანობის პროგნოზირება მცენარეულობის ინდექსის გაანგარიშების საფუძველზე სპექტრული გამოსახულების შედეგების საფუძველზე და ა.შ.;
– სახმელეთო აღჭურვილობის მუშაობასა და აგროტექნიკური სამუშაოების ხარისხზე რეალურ დროში ოპერატიული კონტროლი;
- სასოფლო-სამეურნეო სავარგულების გეოკოდირებული ფიტოსანიტარული მონიტორინგი, რათა დადგინდეს კულტურების ბალახიანობის დონე, მავნებლების არსებობა და დაავადების გამოვლინებები განვითარების ადრეულ ეტაპზე, მათ შორის ლატენტურ ფორმაში;
უპილოტო საფრენი აპარატის გამოყენება სასოფლო-სამეურნეო მიწების აეროფოტოგრაფიისთვის უზრუნველყოფს, სატელიტურ სურათებთან შედარებით, უფრო მაღალი გარჩევადობით (ერთ სანტიმეტრამდე პუნქტში) სურათების მიღებას და, რაც მთავარია, შესაძლებელს ხდის ამ სამუშაოების ჩატარებას მკვრივი თანდასწრებით. ღრუბლები (ასეთ პერიოდებში კოსმოსური ხომალდის გამოყენებით სროლა შეუძლებელია).
მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ კულტურების ფიტოსანიტარულ მონიტორინგზე. ბოლო დროს რუსეთში მცენარეთა დაცვის საშუალებების გამოყენების მოცულობა სტაბილურად იზრდება: სტატისტიკის მიხედვით, ყოველ ხუთ წელიწადში, 2010 წლიდან, ისინი გაორმაგდა და 2020 წელს მიაღწია 221 ათას ტონას. მცენარეთა დაცვის პროდუქტების გამოყენების ზრდასთან ერთად, ფერმებმა უნდა უზრუნველყონ სასოფლო-სამეურნეო დარგების ფიტოსანიტარული მდგომარეობის შესახებ ინფორმაციის სწრაფი შეგროვება და დამუშავება. ამ ინფორმაციის გარეშე შეუძლებელია მცენარეთა დაცვის პროდუქტების რაციონალური და უსაფრთხო გამოყენების ტექნოლოგიური მხარდაჭერის პრობლემების გადაჭრა მოკლე სასოფლო-სამეურნეო ვადებში. მინდვრების სახმელეთო მარშრუტის შემოწმების არსებული მეთოდები არ იძლევა საჭირო ინფორმაციის სწრაფად და სათანადო მოცულობის მოპოვების საშუალებას. ამ კუთხით, საზღვარგარეთ და ჩვენს ქვეყანაში აქტიურად მიმდინარეობს მუშაობა მცენარეთა დაცვის ღონისძიებების დაგეგმვისა და განხორციელებისთვის ინფორმაციის მოპოვების მაღალი ხარისხის დისტანციური მეთოდების შემუშავებაზე. ოპერაციული დისტანციური ფიტოსანიტარული მონიტორინგისთვის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება უპილოტო საფრენი აპარატები, რომლებიც უზრუნველყოფენ დედამიწის ზედაპირის გეოკოდირებულ ვიდეოს, მრავალსპექტრულ და ჰიპერსპექტრულ სურათებს.
აღსანიშნავია, რომ სარეველების კონტროლის სფეროში ინფორმაციის მოპოვების დისტანციური მეთოდების გამოყენების საკითხები (მინდორში სარეველების ადგილმდებარეობის დადგენა, მოსავლის დანაკარგების შეფასება, დაზიანების ზონების დახატვა) უკვე ნაწილობრივ მოგვარებულია. ამ სფეროში, სამეცნიერო და ტექნიკური თანამშრომლობის შესახებ შეთანხმების ფარგლებში, ჩატარდა კვლევა VIZR-ის, აეროკოსმოსური ინსტრუმენტაციის უნივერსიტეტის (სანქტ-პეტერბურგი), სამარას აგრარული აკადემიისა და შპს Ptero-ს (მოსკოვი) სპეციალისტების მონაწილეობით. დადებითი შედეგები იქნა მიღებული BVS-ის გამოყენებით სპექტრომეტრიის საფუძველზე ინფორმაციის მოპოვების დისტანციური მეთოდებისთვის, რათა შეფასდეს მარცვლეული კულტურების და კარტოფილის ნარგავების ინვაზია 20-ზე მეტი ტიპის სარეველაზე, მათ შორის ისეთი მავნე, როგორიც არის სოსნოვსკის ზვიგენი. მონაცემები მიღებული იქნა 300-1100 ნმ ტალღის სიგრძის დიაპაზონში კულტივირებული მცენარეებიდან და სარეველებიდან არეკვლის სპექტრული მახასიათებლების განსაზღვრისა და ანალიზის საფუძველზე.
ამრიგად, კულტივირებული და სარეველა მცენარეების არეკვლის სპექტრულ სიკაშკაშეზე დაფუძნებული განმსაზღვრელი მახასიათებლების იდენტიფიცირებისთვის ჩატარებული კვლევების მსვლელობისას, შეიქმნა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძის ყველაზე ინფორმაციული სპექტრული ქვე დიაპაზონი სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულების მიწის ზედაპირის მულტისპექტრული გამოსახულების გამოსაყენებლად თანამედროვე გამოყენებით. დისტანციური ზონდირების სისტემები. სარეველებისა და კულტივირებული მცენარეების სპექტრული გამოსახულებების ანალიზი აჩვენებს, რომ ჩვენ ვაკვირდებით მიღებულ სპექტრულ სიკაშკაშის მრუდებში დამახასიათებელ განსხვავებებს ლურჯი, მწვანე, წითელი და ახლო ინფრაწითელი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ქვეფარეხებში ტალღების სიგრძის ახლო ინფრაწითელ ქვედა დიაპაზონში.
სასოფლო-სამეურნეო მიწების დისტანციური ზონდირების მეთოდების ფართო გამოყენებისათვის უფრო რთული ამოცანაა მცენარეთა დაავადებების ინფორმაციული ნიშნების დადგენა და უპირველეს ყოვლისა, ლატენტური ფორმით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ დაავადების მრავალი ინფორმაციული ნიშანი სპექტრული სიკაშკაშით მსგავსია შესწავლილი მცენარეების არაინფექციური პათოლოგიის ნიშნებთან.
პოზიტიური შედეგები იქნა მიღებული კოლორადოს ხოჭოს მიერ კარტოფილის დაავადებების და კარტოფილის მცენარეების დაზიანების დასადგენად სპექტრორადიომეტრიის გამოყენებით. ამ მეთოდის გამოყენებისას დადგინდა, რომ კარტოფილის დარგვისას გვიანი წვა (ნახ. 1) დაინფიცირებიდან მესამე დღეს ვამჩნევთ არეკვლის სპექტრული სიკაშკაშის მკვეთრ შემცირებას ჯანსაღ მცენარეებთან შედარებით და დაინფიცირებიდან მეშვიდე დღეს, სპექტრული სიკაშკაშის მნიშვნელობები აჩვენებს, რომ მცენარეები პრაქტიკულად დაიღუპნენ. ამ შემთხვევაში, გვიანი სიკაშკაშით დაზარალებულ მცენარეებში სპექტრული სიკაშკაშის მნიშვნელობა ახლოს არის ნიადაგიდან ასახვის სპექტრული სიკაშკაშის მნიშვნელობებთან.
როდესაც კარტოფილი ზიანდება კოლორადოს კარტოფილის ხოჭოს მიერ, ჩვენ ასევე ვამჩნევთ სპექტრული ასახვის სიკაშკაშის მნიშვნელობების შემცირებას ორ-სამჯერ, მავნებლის მიერ დაზიანების გარეშე მცენარეებთან შედარებით. სურათი 2 გვიჩვენებს მონაცემებს კარტოფილის მცენარეების ასახვის სპექტრული სიკაშკაშის შესახებ, მათი დაზიანების განსხვავებული ხარისხის გათვალისწინებით. მიღებულ მონაცემებს დიდი მნიშვნელობა აქვს კოლორადოს ხოჭოს მიერ კარტოფილის მცენარეების დაზიანების გამოვლენის დისტანციური მეთოდისთვის.
ამჟამად, ჯანსაღი და დაავადებული კარტოფილის მცენარეების, აგრეთვე კოლორადოს ხოჭოს მიერ დაზიანებული არეკვლის სპექტრულ სიკაშკაშეზე დაფუძნებული ინფორმაციული მახასიათებლების დასადგენად ინფორმაციული მახასიათებლების დასადგენად, ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძის ყველაზე ინფორმატიული სპექტრული ქვეფარგლები იქნა ნაპოვნი. შექმნილია სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულების მიწის ზედაპირის მულტისპექტრული გამოსახულების გამოყენებისთვის BVS და SLA გამოყენებით.
დაავადებების დადგენისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ აგროფიზიკური ინსტიტუტის კვლევების შედეგები, რამაც შესაძლებელი გახადა აზოტისა და ნიადაგის ტენიანობის დეფიციტის მქონე მცენარეების ასახვის სპექტრული მახასიათებლების დადგენა.
მიღებული შედეგები მნიშვნელოვანია ინფორმაციული მახასიათებლების იდენტიფიცირებისთვის, რაც შესაძლებელს გახდის სასოფლო-სამეურნეო მიწების ფიტოსანიტარული მდგომარეობის გაშიფვრისას, დაავადებით დაავადებული მცენარეების და მინერალური კვების ან ნიადაგის ტენიანობის დეფიციტით გამოწვეული პათოლოგიების მკაფიოდ განასხვავებას.
სხვადასხვა კულტურების დაავადებების სპექტრული გამოსახულების ბიბლიოთეკების ფორმირება, ისევე როგორც ამ კულტურების სპექტრალური გამოსახულებები, რომლებიც დეფიციტურია მინერალური კვების ან ნიადაგის ტენიანობით, საშუალებას მისცემს, ინფორმაციის დისტანციური მოპოვების შედეგებზე დაყრდნობით, მიიღოს გონივრული და სწრაფი გადაწყვეტილებები. ფიტოსანიტარული მდგომარეობის სტაბილიზაციას დაავადებების არსებობისას ან აგროტექნიკური ღონისძიებების ერთობლიობის გატარება სხვა ფაქტორებით გამოწვეული სტრესული სიტუაციების მოსახსნელად.
BVS-ის გამოყენების შემდეგი მნიშვნელოვანი მიმართულებაა მათი გამოყენება მცენარეთა დაცვის ღონისძიებებისთვის. პირველად, უპილოტო საფრენი აპარატები უპილოტო დისტანციური მართვადი ვერტმფრენების სახით იაპონიაში დაიწყეს 90-იანი წლების დასაწყისში ბრინჯის მინდვრების პესტიციდებით დასამუშავებლად. ამჟამად, ჩინეთში, რომელიც ლიდერია სასოფლო-სამეურნეო დრონების წარმოებაში, უპილოტო საფრენი აპარატების დახმარებით კულტივირებული ფართობი უკვე რამდენიმე მილიონ ჰექტარს აჭარბებს. უპილოტო საფრენი აპარატების ბაზარი ასევე დინამიურად ვითარდება მთელ მსოფლიოში, ამ თვითმფრინავების გამოყენების მოცულობა ყოველწლიურად იზრდება 400-500%-ით. ექსპერტების აზრით, UA ტექნოლოგიების გამოყენება სოფლის მეურნეობაში მსოფლიოში 5,7 მილიარდ დოლარს მიაღწევს საბაზრო ღირებულებას.
სასოფლო-სამეურნეო დრონებიდან ბაზარზე დომინირებს ჩინური კომპანია DJI და ყველაზე გავრცელებული მოდელია DJI Agras T16.
გამომდინარე იქიდან, რომ ამ მოდელის უპილოტო საფრენი აპარატების ნაწილების უმეტესობა დამზადებულია კომპოზიტური მასალებისგან, მოწყობილობის წონა არ აღემატება 18,5 კგ-ს (ბატარეის გარეშე). მცენარეთა დაცვის აღჭურვილობით ავზის სამუშაო სითხით შევსებისას აპარატის ასაფრენი წონა 41 კგ-ს აღწევს. სამუშაო სითხის რეზერვუარის მოცულობა 16 ლიტრია, როდესაც ბუმი აღჭურვილია რვა საქშენით. ამ დრონის მოდელის უპირატესობა ის არის, რომ იგი აღჭურვილია რადარებით, რაც მკვეთრად ამცირებს დაბრკოლებებთან შეჯახების რისკს და ასევე იძლევა ღამის საათებში, პროჟექტორების გამოყენებით მუშაობის შესაძლებლობას. თვითმფრინავის ფრენის ოპტიმალური სიმაღლე მინდორზე მაღლა არის 2,5-3 მეტრი, საჭიროების შემთხვევაში კი მოწყობილობა შეიძლება აწიოს 30 მეტრამდე (ფრენის მაქსიმალური ჰორიზონტალური სიმაღლე). ეს სიმაღლე აუცილებელია მრავალწლიანი პლანტაციების, ბოტანიკურ ბაღებსა და ტყეებში მავნებლებისა და დაავადებებისგან დამუშავებისთვის.
რუსეთის ფედერაციაში დადებითი შედეგები იქნა მიღებული BVS-ის გამოყენებაზე თაგვების მღრღნელების კონტროლისთვის (კვლევები ჩატარდა VIZR-ისა და კომპანია Ginus-ის მონაწილეობით). დისტანციური მონიტორინგის წარმოების ტესტებმა და მღრღნელების გეოკოდირებულმა გამოყენებამ თაგვის მსგავსი მღრღნელების ბუდეებში აჩვენა, რომ ახალი ტექნოლოგიის სიზუსტე ხელით გამოყენებასთან შედარებით არის 91% 97%-ის წინააღმდეგ.
დაგროვდა პრაქტიკული გამოცდილება BVS-ის გამოყენებასთან დაკავშირებით სოსნოვსკის ბუჩქის გავრცელების არეების დისტანციური მონიტორინგისთვის, ასევე ამ მავნე სახეობის წინააღმდეგ ჰერბიციდის შესხურების ტექნოლოგიის გამოყენების შესახებ.
მიუხედავად დადებითი შედეგებისა და სოფლის მეურნეობაში UA-ს გამოყენების პერსპექტივისა, არსებობს ხარვეზები, ასევე გადაუჭრელი საკითხები კანონმდებლობისა და მარეგულირებელი დოკუმენტების სფეროში მათი ეფექტური და უსაფრთხო გამოყენების დისტანციური მონიტორინგისა და მცენარეთა დაცვისთვის, კერძოდ:
- უპილოტო საფრენი აპარატის მაღალი ღირებულება სამუშაოს შესრულების დროს აპარატის დაკარგვის რისკით;
- გამოყენების სამართლებრივი შეზღუდვები: მსოფლიოს უმეტეს ქვეყნებში უპილოტო საფრენი აპარატი სამუშაოს შესრულებისას უნდა იყოს ოპერატორის მხედველობის ზონაში (დისტანცია არ აღემატება 500 მეტრს);
- მოწყობილობის რეგისტრაციის, რეგისტრაციის აუცილებლობა (უმეტეს ქვეყანაში, თუ მისი მასა აღემატება 25 კგ-ს) და უპილოტო საფრენი აპარატის კომერციული მიზნებისთვის გამოყენების ლიცენზიის მოპოვება;
- დამატებითი ძვირადღირებული აღჭურვილობისა და კვალიფიციური პერსონალის საჭიროება: უპილოტო საფრენი აპარატის უწყვეტი და ეფექტური მუშაობისთვის აუცილებელია მინიმუმ სამი დამატებითი ბატარეა, გენერატორი მათ დასატენად; ერთი მანქანის მომსახურეობით მინიმუმ სამი ადამიანია დაკავებული;
- დიდი დამოკიდებულება მეტეოროლოგიურ პირობებზე. ქარიან ამინდში აპარატის მართვა ძალიან რთულია, განსაკუთრებით ძლიერი გვერდითი ქარის დროს;
- მცენარეთა დაცვის საშუალებების გამოყენების ლეგალიზებული რეგულაციების ნაკლებობა BVS-ის გამოყენებით ფედერალური კანონის მოთხოვნათა შესაბამისად No109 „პესტიციდებისა და აგროქიმიკატების უსაფრთხო მოპყრობის შესახებ“;
- სოფლის მეურნეობაში უპილოტო საფრენი აპარატების უსაფრთხო ექსპლუატაციის მარეგულირებელი დოკუმენტების არარსებობა;
- BVS-ის დახმარებით მცენარეთა დაცვის საშუალებების გამოყენებისას იურიდიული და ფიზიკური პირების სადაზღვევო რისკის სტანდარტების არარსებობა;
- მაღალი ფასი და პროგრამული პროდუქტების ნაკლებობა სარეველების, მავნებლებისა და დაავადებების დისტანციური ფიტოსანიტარული მონიტორინგის პრობლემების გადასაჭრელად, მავნებლობის ეკონომიკური ზღურბლების გათვალისწინებით, ასევე მათი შედეგების ავტომატური გაშიფვრით.
გადაუდებელი აუცილებლობაა შეიქმნას რეგიონალური ცენტრები ოპერატორების მომზადებისა და ტექნოლოგიური პროცედურების წარმოების აპრობაციისთვის UAS-ის გამოყენებისთვის ქარხნების მონიტორინგისა და დასაცავად.
სოფლის მეურნეობის პროგრამების დიგიტალიზაციის ფარგლებში აუცილებელია დაჩქარდეს სარეველა მცენარეების საცნობარო ნიმუშების დიდი ბაზების შემუშავება განვითარების ყველაზე დაუცველ ფაზაში ჰერბიციდებისა და ძირითადი კულტურების მავნებლების დაზიანების დამახასიათებელი ინფორმაციული ნიშნების გამოყენებისათვის. თანაბრად მნიშვნელოვანია ჯანსაღი და დაავადებული მცენარეების სპექტრული გამოსახულებების ბიბლიოთეკების ფორმირება, მინერალური კვების დონისა და აგროკლიმატური პარამეტრების გავლენის გათვალისწინებით.
ანატოლი ლისოვი, მცენარეთა ინტეგრირებული დაცვის ლაბორატორიის ხელმძღვანელი, VIZR, ელ. ფოსტა: lysov4949@yandex.ru