Конкурс на программно-целевое финансирование по научным, научно-техническим программам на 2021-2023 годы (МСХ РК) (Smart Agriculture)

Стратегически важная государственная задача, для решения которой разработана программа (приоритетное направление): Устойчивое развитие агропромышленного комплекса и безопасность сельскохозяйственной продукции. Специализированное научное направление: Smart Agriculture.

Исполнители программы: Консорциум в составе: НАО «Восточно-Казахстанский технический университет имени Д. Серикбаева», ТОО «Опытное хозяйство масличных культур» (с. Солнечное), Крестьянское хозяйство “Ернар” (с. Девятка).

Место реализации программы: Восточно-Казахстанская область, г. Усть-Каменогорск, Глубоковский район, с. Солнечное, Бородулихинский район, с. Девятка.

Предполагаемая дата начала и завершения программы: 01.03.2021 – 31.12.2023. Продолжительность – 34 месяца.

Научный руководитель проекта:
Ведущий научный сотрудник
Центра Превосходства Veritas ВКТУ имени Д. Серикбаева, к.х.н.
Саденова Маржан Ануарбековна

Аннотация проекта

Целью программы является реализация концепции «Умное» сельское хозяйство, включая высокотехнологичные виды продукции растениеводства и животноводства, в том числе на базе новых технических решений. Программа направлена на интенсификацию применения IT-технологий в агротехнологических процессах и повышение эффективности сельскохозяйственного производства для обеспечения продовольственной безопасности страны. Основные подходы заключаются в применении данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и дистанционных методов для идентификации основных видов сельскохозяйственных культур (СК), прогнозированию урожайности и классификации содержания макроэлементов в почве (азот, фосфор, калий, гумус). Методы ДЗЗ широко используются в агропромышленном комплексе многих стран мира (США, Канада, страны Евросоюза, Индия, Япония и др.).

Основной подход в исследовании заключается в разработке методики классификации содержания уровня макроэлементов (азот, фосфор, калий, гумус) в почве с высокой точностью на основе данных ДЗЗ и дистанционных методов и апробацией на экспериментальных участках в разных почвенно-климатических зонах Восточного Казахстана с разработкой модуля с openAPI. Неотъемлемой частью исследования является специализированная обработка космических материалов, включая тепловые каналы, материалы радиолокационной съемки с использованием новейших технологий на территории экспериментальных хозяйств, а также разработка модуля оперативной съемки угодий и использования данных БПЛА для увеличения точности и разрешения информации космического дистанционного зондирования. Прямым ожидаемым результатом является разработка мобильного приложения для определения макроэлементов в реальном времени на основе системы Google Earth Engine.

Цель программы:

Целью программы является реализация концепции «Умное» сельское хозяйство, включая высокотехнологичные виды продукции растениеводства и животноводства, в том числе на базе новых технических решений. Программа нацелена на интенсификацию применения IT-технологий в агротехнологических процессах и повышение эффективности сельскохозяйственного производства для обеспечения продовольственной безопасности страны.

Задачи программы

Основная задача: Разработка научно-методологических подходов по идентификации основных видов сельскохозяйственных культур (СК), прогнозированию урожайности и классификации содержания макроэлементов в почве (азот, фосфор, калий, гумус) по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и дистанционных методов. Для достижения цели программы необходимо выполнить обзор и анализ отечественной и зарубежной научной, методической и патентной литературы, в том числе опыта США, Украины, России и других стран для формирования стратегии выработки новых подходов по идентификации сельхозкультур по космическим снимкам, прогнозирования урожайности и определения содержания макроэлементов в почве. На следующем этапе планируется анализ технических характеристик используемых материалов космической съемки в разных странах и в Казахстане. Объектами полевых агрохимических обследований почв определены экспериментальные участки крестьянских хозяйств Восточно-Казахстанской области, расположенные в двух различных почвенно-климатических зонах (с. Девятка, с. Солнечное). По данным ДЗЗ и дистанционных методов будет разработана методика классификации содержания уровня макроэлементов (азот, фосфор, калий, гумус) в почве с высокой точностью (не менее 75-80%) и опробована в условиях 2-х разных почвенно-климатических зон, пригодная для адаптации и последующего тиражирования по всему Казахстану. К успешному примеру использования данных наблюдения Земли в сельском хозяйстве можно отнести проект «Данные для анализа глобальной продовольственной безопасности» (GFSAD30) для получения состоятельных и объективных оценок объема мирового производства СК. Проекты ЕКА «Спутник "Сентинель-2" на службе сельского хозяйства» это открытая система источников информации для обработки изображений, поступающих со спутников «Сентинель-2» и «Ландсат-8», которая обеспечивает получение многочисленных продуктов, особенно в вегетационный период для мониторинга.

Зарубежные ученые - партнеры

Евгений Левин - доктор PhD, ассоциированный профессор Мичиганского технологического университета, США. Область интересов: геоматика, геопространственные большие данные, картография, фотограмметрия, дистанционное зондирование. Член консультативного совета НИИ Земли, планетарных и космических наук и НИИ Великих озер. С 2020 года - заместитель редактора журнала «Геодезия и земельная Информатика» (SaLIS), с 2007 года - член редколлегии журнала "GPS Solutions", Springer-Verlag, Гейдельберг, Германия, с 2007 года - член редколлегии журнала SPIE Journal of Applied Remote Sensing. Индекс Хирша - 51 по базе SCOPUS

Храпов Сергей Сергеевич - к.ф.-м.н., доцент Волгоградского государственного университета (г. Волгоград, Россия). Область научных интересов: геоинформационные технологии, 3D технологии: моделирование, информатика и программирование на языках высокого уровня. Индекс Хирша – 13. Роль в проекте - разработка модели прогнозирования урожайности (зерновые, зернобобовые, масличные, кормовые) культур на основе данных ДЗЗ и дистанционных методов.

Свидетельство об аккредитации исполнителей программы	ТОО «Опытное хозяйство масличных культур»