Стан використання ГІС в сільському господарстві.

Сільське господарство - один з найбільш стародавніх і перспективних видів господарської діяльності людини. Можливо тому ми спостерігаємо тут максимум консерватизму і відчутне відставання у впровадженні сучасних технологій, особливо інформаційних ГІС-технологій. Звичайно, механізація значно підвищила продуктивність сільської праці, але якщо порівняти її з тим, як бурхливо розвиваються більшість галузей промислового виробництва, то сільське господарство опиниться далеко позаду. Проте, сьогодні і у нас вже зустрічаються цікаві проекти, які піднімають сільськогосподарське виробництво на якісно новий рівень.

Впровадження ГІС - технологій повинне починатися з перепису наявних виробничих ресурсів, із створення бази даних (БД). Оскільки основним ресурсом в сільському господарстві є земля, така БД обов'язково носитиме просторовий характер. Звичайно, можна перенумерувати поля і вести базу даних їх характеристик в табличному вигляді, навіть на папері. Межі полів можна закріпити на схемі і використовувати її для ілюстрації. Але така технологія не досконала. Внесення навіть простих змін в таку документацію вимагає багато ручної праці. Чим довше проводиться така БД, тим більша ймовірність появи в ній помилок, особливо якщо правки вносять різні фахівці. Часовий і просторовий аналіз даних практично не можливий. Однак, для країн, які вступають в Європейське Співтовариство, існує обов'язкова вимога функціонування національної єдиної системи (IACS) адміністративного управління, яка включає дані по всіх земельних ділянках і землекористувачах. Така система просто необхідна для ефективної реалізації програм субсидування виробників сільгосппродукції і контролю за використанням цих субсидій, сума яких по Євросоюзу складає декілька десятків мільярдів євро. У США велике число подібних і інших сільськогосподарських програм і проектів, заснованих на використанні інформаційних технологій, серед яких особливе місце відводиться ГІС.

Впровадження комп'ютерних технологій дозволяє не тільки значно спростити формування інформаційних баз даних і понизити вірогідність виникнення помилок, але і упровадити нові методи підтримки ухвалення управлінських рішень на основі аналізу даних і, зрештою, підняти продуктивність праці. Оскільки практично вся інформація про ресурси сільського господарства має просторову прив'язку, очевидно, що в якості базових інформаційних технологій краще всього використовувати геоінформаційні системи. Звичайно, це не означає, що ніякі інші технології тут не потрібні. Насправді, головна перевага сучасних засобів побудови ГІС - у їх відкритості і сумісності з іншими інформаційними технологіями (ІТ) і системами обробки даних.

1.2. ГІС для управління.

Застосування геоінформаційних технологій в сільському господарстві можливо і на державному, і на регіональному, і на місцевому рівнях, аж до окремого господарства. Оскільки завдання на цих рівнях різні, відповідно, розрізняються і дані, які використовуються та засоби роботи з ними. При використанні єдиної системи забезпечується як вертикальна (між різними рівнями управління), так і горизонтальна (між господарствами або організаціями одного рівня) сумісність за даними і програмними продуктами. На державному рівні актуальні такі завдання, як формування сільськогосподарської політики, ліцензування і контроль виробництва продуктів масового споживання, прогнозування валового збору різних сільськогосподарських культур, моніторинг природних умов і використання земель, контроль інформації, що поступає " знизу".

Якнайкраще застосування тут можуть знайти серверні програмні продукти для підтримки централізованого реєстру земель сільськогосподарського призначення, баз даних господарств. Всі ці об'єкти мають деяке положення і протяжність в просторі, тому тільки технологія просторових баз даних (інакше званих базами геоданих) може гарантувати адекватне комп'ютерне представлення цієї інформації. Причому простого ГІС-пакету тут недостатньо, - наприклад, в США є десятки тисяч господарств, мільйони ділянок, і лише спеціальні засоби управління великими просторовими базами даних можуть справитися з такими об'ємами.

До даних ГІС повинен бути забезпечений відповідний доступ. Розвиток комп'ютерних мереж дозволяє сьогодні за долі секунди зв'язувати комп'ютери, що знаходяться в різних точках країни.

Загальне проникнення Інтернету забезпечує швидкий обмін інформацією між фахівцями, а також представлення інформації всім зацікавленим особам. Графічний характер Всесвітньої павутини (www) призводить до того, що в ній стає все більш популярним представлення карт.

Проте карта у вигляді простої картинки нині має вже невелику цінність - інтерактивність будь-якого настільного ГІС-пакета більш значуща. Оптимальним рішенням для передачі картографічних даних через Інтернет і представлення карт у Вебі є картографічний інтернет-сервер. Завдяки ньому користувачі настільних продуктів можуть діставати доступ до картографічних матеріалів з будь-якої точки Землі, де є підключення до Інтернету. Цей же продукт може використовуватися у внутрішніх мережах організацій для забезпечення доступу до карт на центральному сервері через Інтранет. На рівні окремого господарства або групи господарств ГІС-технології також необхідні, і сьогодні в індустріально розвинених країнах можна спостерігати справжній бум нового напряму під назвою - точне землеробство. Суть його в тому, що обробка полів проводиться залежно від реальних потреб вирощуваних в даному місці культур. Ці потреби визначаються за допомогою сучасних інформаційних технологій, включаючи космічну зйомку, причому часто засоби обробки диференціюються в межах різних ділянок поля, даючи максимальний ефект при мінімальному збитку навколишньому середовищу і зниженні загальної витрати поживних речовин.

Звичайно, варіювати внесення хімікатів і поживних речовин можна і вручну, проте науково обґрунтований підхід ефективніший.

Накопичення статистики обробки (куди і скільки внесли кожної речовини) і отриманих результатів (врожайність) дозволяє застосовувати різні види аналізу (регресійний, факторний та ін.) з тим, щоб надалі корегувати дози поживних речовин для отримання максимуму віддачі на кожну гривню, що вкладається в обробку.

Сучасні СУБД включають засоби статистичного аналізу, що дозволяють проводити такий аналіз по окремих полях. Але якщо ми захочемо зробити аналіз детальнішим і точним шляхом розбиття поля на невеликі однорідні ділянки, то тут будуть потрібні вже засоби просторового аналізу. Саме такий підхід вважається оптимальним в ідеології точного землеробства. За допомогою цих засобів по кожній елементарній ділянці можна аналізувати вплив рельєфу, характеристик ґрунту, гідрологічного і гідролого-меліоративного режиму, історії внесення агрохімікатів, а також виявляти проблемні ділянки, які не вписуються в наявну агрономічну модель, і на цій основі її удосконалювати.

Слід відзначити що для окремого невеликого господарства проводити такий аналіз нереально (немає ні фахівців, ні економічно виправданого завантаження програмно-технічних засобів), проте цілком можливо застосування методик, розроблених у державному або регіональному дослідницьких центрах в системі ландшафтних меліорацій. Тобто, в господарствах потрібні лише прості у використанні інструменти кінцевого користувача, створювати які можуть регіональні і державні підрозділи. Використання єдиної масштабованої програмної технології, дозволяє, з одного боку, проводити аналіз будь-якої складності і розробляти методики, а з іншої - поставляти кінцевим користувачам рішення мінімальної вартості.

1.3. Використання ГІС для ефективної роботи в агросфері.

Для створення і ведення карт та баз просторових даних сільськогосподарського призначення пропонується програма DIGITAL.

Специфічними функціями, які важливі для технологій точного землеробства, є три додаткові модулі - модуль просторового аналізу, модуль геостатистичного аналізу і модуль обробки знімків.

Перші два модуля дозволяють відновлювати картину просторового розподілу показників (наприклад, агрохімічних, або урожайних) по точкових вимірюваннях, а також досліджувати залежності між різними показниками, що впливають на продуктивність сільгоспугідь. Відмінність геостатистики від традиційних статистичних методик в тому, що тут враховується просторовий аспект досліджуваних явищ. Можна виявляти не тільки часові, але і просторові тренди, враховувати вплив і взаємозв'язки різних чинників не тільки в часовому, але і в просторовому контексті.

Важливим чинником інформатизації сільського господарства, у тому числі і впровадження ГІС, є віддаленість користувачів (фахівців господарств) від крупних міст, що мають розвинену інформаційну інфраструктуру. Програма DIGITAL можє працювати і з локальними даними, що знаходяться на тому ж комп'ютері, і будь-якими іншими наборами даних, доступними через Інтернет за допомогою інтернет-сервера.

1.4. Нові прикладні області застосування ГІС

З розвитком генної інженерії і появою генетично модифікованих сільськогосподарських культур в США велика увага приділяється контролю за виробництвом продуктів харчування із застосуванням генетично модифікованих інгредієнтів. При цьому потрібно відстежувати походження продуктів аж до того поля, на якому вони були вирощені, щоб механізм ідентифікації продуктів дозволяв контролювати їх виробництво. Природно, ГІС виявляються дуже відповідною технологією для ведення баз даних з такою інформацією.

Нещодавно в США була виявлена дуже важлива проблема вторгнення інфекцій і шкідників сільгоспкультур з інших країн. Так, наприклад, проведені дослідження і побудовані просторові моделі розповсюдження грибкової поразки сої, збудник якого походить з Бразилії, і до якого у рослин немає імунітету. За наслідками одного з цих досліджень, втрати урожаю в деяких штатах можуть досягати 40%.

Бразильські виробники сої вже витрачають сотні мільйонів доларів на фунгіциди, а через декілька років ця доля напевно спіткає і фермерів США - побудовані моделі показують неминуче розповсюдження інфекції з півдня на північ протягом декількох найближчих років. В даному випадку ГІС - технології дозволяють якщо не уникнути небезпеки, то принаймні вчасно провести заходи щодо захисту сільськогосподарських рослин.