Как беспилотники оцифровывают поля
Компания GeosAero проводит аудит сельскохозяйственных земель с применением беспилотников, высокоточных GPS/GNSS-приемников и мультиспектральных камер. Они помогают фермерам и крупным холдингам находить расхождение кадастровой площади с реально используемой и избегать агротехнических нарушении на всех стадиях производства — от обработки почвы до уборки урожая. Генеральный директор компании участник акселераторов Архипелаг, Startup Tour и Grants4Apps Захар Завьялов рассказал нам про их собственные разработки — алгоритмы с применением машинного обучения и компьютерного зрения.
Из художественной съемки в поля
Первый бизнес Захара Завьялова — художественная аэросъемка. Они с партнером купили беспилотник и собирали портфолио. Парням попался заказчик из сельскохозяйственной отрасли, который поделился, что сельскому хозяйству нужны не столько красивые ролики с полей, сколько обследования — тем самым он натолкнул Захара на мысли о смене профиля.
Предприниматели начали изучать зарубежный рынок и увидели, что в Европе и США беспилотники активно используют в сельском хозяйстве и строительстве. Так они перешли из ниши аэрофотосъемки в менее конкурентную картографию, создали компанию ООО «ГеосАэро» и сейчас специализируются исключительно на работе с промышленным оборудованием.
Это направление требует больше технических знаний, а Захару как раз этого и хотелось — создать что-то большее, чем просто там фото и видео.
Моя мечта — вырастить большую компанию, которая будет заниматься аналитикой и иметь вес на российском и международном рынке. В этом направлении есть перспективы.
Что именно делает GeosAero
GeosAero не занимается созданием беспилотников — закупают готовые модели и навесное оборудование на них. Сфера компании — это персональная технология обработки данных.
Во всех своих услугах GeosAero применяет алгоритмы машинного обучения:
- в земельном аудите — для отрисовки границ и классификации земель;
- в обследовании полей — для аналитики урожайности и подсчета всходов.
Беспилотник летает на низких высотах, система с помощью машинного обучения распознает образы растений, маркирует каждый единичный всход и понимает, сколько растений на поле.
Эти инструменты анализа данных аэрофотосъемки разворачиваются на серверах компании. Их используют в основном сотрудники «ГеосАэро».
Чтобы показывать результаты клиентам, компания разработала облачную геоинформационную систему. С помощью ее сельскохозяйственные предприятия и другие компании могут самостоятельно анализировать полученную во время съемки информацию.
В демоаккаунте системы можно посмотреть, как работает алгоритм, как наложить разные снимки и какие данные вычленить:
Как аудит земельного банка помогает экономить
Самое популярное, для чего используют аналитику беспилотника — это аудит земель. GeosAero автоматизирует этот процесс.
Аудит нужен, чтобы разобраться, чем по факту владеет заказчик. Потому что информация про кадастровые площади ничего не говорит о том, как их реально использует. В кадастровые площади входят и дороги, и полосы, и овраги, и заболоченные участки.
Из 10 тысяч арендованных гектаров могут быть пригодны для использования только 8 тысяч, причем 2 из них много лет заброшены и заросли.
Для хозяйств, которые хотят понять реальное положение дел, такой аудит и создание цифровой карты — это первый шаг. У многих с советских времен остались бумажные карты, но они не актуальны, потому что меняется структура полей, появляются новые дороги, разрастаются овраги. Кроме того, меняется севооборот — культуры на полях чередуют, чтобы земля «отдыхала». Поэтому границы полей нужно обновлять каждые 3–5 лет.
Все сельскохозяйственные работы в идеале начинают с того, что определяют размеры реальных площадей и составляют точную карту. Закупка семян, удобрений, горючего — все это требует точного расчета.
Особенно это актуально для холдингов, которые обрабатывают сотни тысяч гектаров. Там даже полпроцента расхождения повлечет потери в миллионы рублей или приведет к излишкам материалов, которые израсходуют не по назначению: продадут или просто спишут. Поэтому для холдингов GeosAero как независимая компания проводит экспертизу и оценку ресурсов, что экономит большие суммы.
Как проходит аудит
Беспилотник позволяет с высокой точностью оцифровать данные о землях, а команда GeosAero этот алгоритм автоматизирует.
Технология работает в двух направлениях:
- На вход программного обеспечения поступают данные с беспилотника — на выходе получают цифровые границы полей.
- Алгоритмы машинного обучения автоматически проводят полную классификацию всех угодий, которые принадлежат заказчику.
В итоге мы видим таблицу с процентным соотношением разных видов земель.
Получившиеся цифровые границы полей и карту дорог сельхозтоваропроизводители могут использовать для своих целей. Например, есть сервис спутникового мониторинга, который позволяет отслеживать на полях технику и планировать севооборот. Фермер загружает свои цифровые карты в этот сервис.
Какие камеры используют и что это дает
На борту беспилотников установлена мультиспектральная камера MicaSense RedEdge MX. Она позволяет, кроме видимого человеческому взгляду диапазона длины волн, получать изображение еще и в инфракрасном спектре.
Карты с использованием инфракрасного излучения помогают оценить состояние растительности — мы разбираем эту функцию на снимках ниже.
А еще карты помогают увидеть огрехи технологического характера — когда механизатор нарушил какую-то технологию, недосеял или, наоборот, пересеял, дважды внес удобрение.
Проблемы технологического характера, как правило, имеют правильную геометрическую форму и совпадают с направлением сева. Иногда нарушения настолько критичные, что их видно и невооруженным глазом в обычном спектре. Но мультиспектральная съемка позволяет выявить тонкие градации неоднородности полей.
Мы стараемся автоматизировать выявление мест нарушений — сейчас это происходит пока еще в ручном режиме. В перспективе причины и связи нарушений тоже будет определять алгоритм.
В мультиспектре выявляют и проблемы биологического характера: очаги сорной растительности, заболоченные участки внутри поля, участки, где культура лучше или хуже развивается.
Мультиспектральная съемка показывает разный уровень хлорофилла в растениях. Это позволяет специалистам делать выводы о развитии культур — по крайней мере строить гипотезы. Иногда по этим гипотезам и косвенным факторам можно делать выводы даже не выходя в поле.
Разберем реальный кейс:
Если проблема сложная, беспилотник позволяет крупномасштабно обследовать хозяйство. Допустим, есть 10–20 тысяч гектаров хозяйства, агроном физически не успевает объехать все свои поля за день, за два или даже за сезон — он в каждом поле в лучшем случае побывает три-четыре раза. И то, проезжая наискосок, все поле он видеть не может.
Мы можем сказать агроному: «Вот смотрите, в этом поле, вот в том краю, с такими-то координатами, у вас есть проблемы. Мы пока не понимаем, в чем дело, но вы можете быстро приехать в эту точку, посмотреть и взять анализы».
Так специалист успеет все: он потратит рабочее время не на пустые разъезды, а на целевое изучение конкретных проблемных участков на полях.
Из чего складывается цена
Средняя цена для обследования — 40–50 рублей за гектар, она зависит от объема и условий работы. Получается, что компаниям нужно заплатить за обследование от нескольких сотен тысяч рублей до нескольких миллионов. Эти суммы в сравнении с другими тратами фермеров не такие большие, но в будущем компания планирует оптимизировать расценки.
Вот из чего складывается цена:
Свои наработки. Создает алгоритмы, методологии сбора и обработки данных. Оптимизирует под себя беспилотники и камеры.
Специалисты. Операторы беспилотников — пока еще редкая и поэтому высокооплачиваемая профессия. Специалистов по обработке тоже маловато. Кроме того, компания почти никогда не находит готовых сотрудников, всегда дополнительно дообучает специалистов для работы.
Логистика. Захар начал бизнес в родной Пензе. Здесь у них всего 3–4 клиента в год. Это очень мало, поэтому GeosAero работает по всей европейской части России. Полевая бригада тратит два дня на проезд к клиенту и обратно, и эта логистика сильно отражается на стоимости услуг.
В перспективе, когда мы докажем сельхозтоваропроизводителям целесообразность наших технологий, — спрос поднимется, количество филиалов GeosAero вырастет, время доставки специалистов и стоимость услуги сократятся.
У компании есть наработка: по косвенным признакам строить предположение, как развивается поле, в каких местах есть заболевания, где расположены очаги сорной растительности. И потом уже для экономии времени не летать над всем полем, а обследовать точечно. Так оптимизируется время полета и сбор данных. Это актуально: иногда облетать всю площадь экономически нецелесообразно, достаточно изучить 10–20% поля.
Как работает полевая бригада
В компании два основных отдела: полевой — занимается сбором данных и отдел аналитики — работает с обработкой данных.
Полевая бригада состоит из двух человек. Такая команда управляет тремя беспилотниками самолетного типа и проводит обследование на площади до 20 000 гектаров за один день.
На крупных проектах «ГеосАэро» использует прицепы — автономные пункты управления. В них сотрудники комфортно живут до недели и максимально используют летний световой день: запускают беспилотник в 6 утра и заканчивают в 10 вечера.
Стоянка полевой бригады с отечественными беспилотниками «Геоскан 201»
Почему нужны промышленные беспилотники
На Западе технологии рассчитаны на небольшие фермерские хозяйства, когда у одной семьи в обработке буквально 500 гектаров. Они сами себе купили любительский квадрокоптер, днем облетели поля, вечером загрузили данные, и на следующий день у них уже есть аналитика.
В России так делать не получится. Во-первых, в селах часто нет нормального интернета, чтобы загружать огромные объемы информации. Во-вторых, площади не 500 и не 1000 гектаров, а 10 000, 100 000 и даже 500 000 гектаров — то есть в тысячу раз больше. Ни зарубежные алгоритмы, ни любительская техника не справятся с такими масштабами земель и полученных данных.
GeosAero использует беспилотники самолетного типа, потому что у них большая производительность, а для России это ключевой фактор.
У промышленных беспилотников установлено стандартное программное обеспечение для планирования полета. Каждый новый сотрудник GeosAero проходит обучение, как им пользоваться. У компании также есть свои наработки по маршрутам обследования, но пока эти алгоритмы в промышленную эксплуатацию не вышли.
Что «ГеосАэро» делает зимой
Аэрофотосъемка зимой бессмысленна, поскольку все покрыто снегом. В южных регионах съемку можно начинать пораньше, в феврале — марте. Например, в Краснодарском крае иногда снег практически не ложится.
Зимой у нас в активной работе на пару месяцев происходит перерыв. В это время мы общаемся с коллегами и конкурентами, исследуем рынок, дорабатываем алгоритмы, продумываем новые услуги и продукты. Летом на это времени нет — мы всегда в полях.
Несмотря на занятость, команда уже третий год подряд участвовала в интенсиве Архипелаг для технологических предпринимателей с проектом цифровой картографии. Главный запрос компании — не прокачка проекта, а поиск нового сотрудничества. Несколько партнеров участие уже принесло.
Достижения «ГеосАэро» на интенсивах Архипелаг
Как отмечают СМИ, криптоскандал может привести в том числе к импичменту Хавьера Милея.
Pi Network (PI) — спорный проект, привлекший миллионы пользователей возможностью майнить токен IOU на телефоне без дорогостоящего оборудования
То же касается эквивалентов в других валютах.
По слухам, бренды и сами готовятся к возвращению.
Другие поспешили «позабавить» его ещё и обвинили в пропаганде и разжигании ненависти.
Вот оно, будущее )) Прямо как в фантастических книгах, которые я в детстве читала!
Разбирался с этой темой и общался с несколькими крупными фермерами (20 000 - 50 000 гектар) на предмет использования дронов. Отзывы очень скептические.
Во первых, самое важное время это уборочная. Ты можешь все лето летать на дронах, делать супер снимки, ландшафты и тд, а потом ррраз, в сентябре пойдут дожди и плавно перейдут в снег, оставив в полях 20-30% урожая. И чего толку от полетов?
Во вторых, обработка фото не дает никаких ответов. Вы можете сказать только, что вон, в том углу поля что-то не так. А дальше агроном своим пешком туда лезет и пытается определить что именно не так. И это совсем не значит, что он не будет ходить по остальным полям, доверившись вашим картинкам. Ну да, чуть нагляднее, но не принципиально.
В третиих, вы, скажем, обнаружили странные пятна на краю поля. Агроном сгонял, и нашел там тлю. Если таких пятен много, то фермер не будет опрыскивать их отдельно, это неудобно, накладно и нет гарантии что вся тля прикастрюлится. Да и ездить опрыскивателю с картой пятен то еще удовольствие. Он все равно опрыскает все поле. В чем экономия?
В четвертых, разбирая кейс вы пишете "Юго-западный участок ниже, чем все остальное поле. Отсюда вывод — на этом участке собирается больше влаги". И что? Вы пригоните трактора и будете всё поле ровнять? Или дренаж копать? Или не садить там? Кароче тоже ерунда.
Я обнаружил только единственное место, для чего фермеру можно применять дроны очень эффективно и с хорошим выхлопом. Но естественно я об этом тут не напишу. Оставлю эту идею себе.
В целом, использование дронов в с/х пока больше притянуто за уши. Понятно, без попыток не удастся нащупать удачные варианты, но пока это все очень сыро.
Если у вас есть прям живые примеры, как конкретно ваши клиенты использовали полученную информацию - поделитесь пожалуйста.
Вы не делитесь, а нас просите поделиться всем. Хороший подход. После того как поработаем новые продукты и выведем на рынок обязательно поделимся:)
Я вам и так весь расклад написал. Вместо вашего аналитического отдела.