Автоматизация применения и методика совершенствования способов определения доз удобрений в системе точного земледелия

• Автор: Конев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние, уровень применения и задачи развития методов и программно-аппаратных средств по дифференцированному внесению удобрений в системе точного земледелия
1.1. Точное земледелие как новое направление в совершенствовании сельскохозяйственного производства
1.1.1.Научные основы зарождения точного земледелия
1.1.2.Точное земледелие и его подсистемы
1.1.2.1.Основные понятия
1.1.2.2.Навигационная подсистема
1.1.2.3.Подсистема информационного обеспечения
1.1.2.4.Подсистема технологического обеспечения
1.2. Научная база и современный опыт применения программно — аппаратных средств по дифференцированному внесению удобрений
1.2.1 .Практика и методы расчета доз удобрений
1.2.1.1 .Общие сведения
1.2.1.2.Методы расчета доз удобрений
1.2.2.Техническое и программное обеспечение реализации прецизионных агроприемов по внесению удобрений на сельскохозяйственное поле
1.2.3.Геоинформационные системы
1.2.4.Необходимость совершенствования информационного обеспечения
систем дифференцированного применения удобрений
1.3 .Цель и задачи исследований
Глава 2. Специализированный программный комплекс в информационном обеспечении систем прецизионного внесения удобрений
2.1. Технологическая целесообразность и рыночная конъюнктура разработки программного комплекса
2.2. Система поддержки принятия решений как методологическая платформа создания программного комплекса
2.2.1. Базовые понятия и принципы построения систем поддержки принятия решений
2.2.2. Возможности систем нового поколения и перспективы их применения в сельскохозяйственном производстве
2.3. Специфические особенности компьютерного синтезирования прецизионных приемов агрохимического воздействия на сельскохозяйственное поле
2.3.1.Функциональная структура специализированного программного комплекса
2.3.2.Структура данных и их классификация по типам
2.3.3.Система представления знаний
2.4. Интерфейс программного комплекса и режимы его работы
2.4.1. Работа программного комплекса в автономном режиме
2.4.1.1. Режим формализации нового метода расчета
2.4.1.2. Режим расчета
2.4.2. Функционирование в рамках СГТПР

Глава 3. Геоинформационная оболочка программного комплекса и ее роль в решении задач прецизионного внесения удобрений
3.1. Программная геоинформационная система АФИ для точного земледелия
3.1.1. Общая структура приложения ГИС АФИ
3.1.2. Внутренняя композиция приложения ГИС АФИ
3.2. Программная реализация ГИС-оболочки
3.2.1. Концепция хранения пространственно распределенных данных в среде ГИС-оболочки
3.2.2. Формат данных
3.2.3. Используемые компоненты
3.2.4. Визуализация и обработка пространственно - атрибутивной информации..
3.2.4.1. Основные функции ГИС-оболочки программного комплекса
3.2.4.2. Векторная модель данных
3.2.4.3. Растровая модель данных
3.2.5. Опыт апробации ГИС-оболочки в задачах прецизионного внесения удобрений
3.2.5.1. Построение карт-заданий для основного внесения удобрений
3.2.5.2. Построение карт-заданий для проведения азотных подкормок
Глава 4. Геоинформационное и технологическое обеспечение прецизионных агрохимических экспериментов и регионального мониторинга земель сельскохозяйственного назначения
4.1. Прецизионные эксперименты как инструмент развития опытного дела и совершенствования систем земледелия
4.1.1. Определение прецизионного эксперимента
4.1.2. Новые возможности проведения полевых опытов в условиях неоднородности почв
4.2. Прецизионные эксперименты в совершенствовании нормативной базы применения удобрений
4.2.1. Методические основы
4.2.2. Применение программного комплекса при планировании и проведении прецизионных экспериментов в полевых условиях
4.2.2.1. Подготовительные работы
4.2.2.2. Планирование схемы прецизионного эксперимента
4.2.2.3. Реализация схемы эксперимента
4.2.2.4. Построение информационной базы по проведенному эксперименту.
4.3. Геоинформационное обеспечение исследований в рамках регионального мониторинга земель сельскохозяйственного назначения
4.3.1. Сеть стационарных полигонов в Ленинградской области
4.3.2. Использование ГИС-технологий для регистрации и обработки данных
регионального мониторинга
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖНИЕ

Введение
Анализ тенденций, наблюдавшихся в мировом земледелии на протяжении минувшего столетия, показывает, что основной вектор его развития направлен на повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий, прежде всего пахотных земель, и улучшение качества продукции. Так, за 40-летний период (с 1950 по 1990 гг.) благодаря достижениям селекции, улучшению агротехники и применению минеральных удобрений в мире было утроено производство зерна (с 630 млн. т. до 1,8 млрд. т.) без существенного увеличения посевных площадей. Наряду с правильной обработкой почвы и применением средств защиты растений, без чего нельзя рассчитывать на получение высоких и устойчивых урожаев, удобрениям и агрохимикатам в агротехнологическом комплексе отводится ведущая роль. По результатам статистической обработки данных ФАО, в 39 странах мира коэффициент корреляции между индексом урожайности и потреблением удобрений составляет 0,83, что указывает на тесную зависимость уровня производства сельскохозяйственной продукции от применения минеральных удобрений. Однако поддержка постоянного роста урожайности культур и качества продукции в рамках традиционного подхода к применению минеральных удобрений нередко является невыполнимой задачей в силу экономических, экологических причин и биологических особенностей растений. Тем не менее достижения современной сельскохозяйственной науки позволяют в значительной мере уменьшить данное противоречие. Этому, в первую очередь, способствует такой агротехнический прием, как пространственно дифференцированное применение удобрений и агрохимикатов на основе почвенно-растительного мониторинга. Данный прием получил развитие и методологическое обеспечение в рамках прецизионных сельскохозяйственных технологий (так называемого точного земледелия). Развитие прецизионных технологий обусловлено, в первую очередь, появлением систем глобального позиционирования, а также сельскохозяйственной техники, способной дифференцированно управлять технологическими операциями. Применение средств точного земледелия позволяет с заданной точностью выявлять пространственную неоднородность свойств почвы и посевов в пределах пахотного контура и адаптировать к ней оптимальный уровень технологического воздействия.
ганизовано эффективное решение следующих задач: изучение структуры геосистем разного иерархического ранга; выявление взаимосвязей и взаимообусловленности объектов и явлений, оценка системообразующих связей; анализ динамики процессов, траекторий возможного развития явлений во времени и в пространстве; оценка и районирование территории по заданному параметру или набору параметров [11,26,42,66,68,].
Геоинформационные системы в сельском хозяйстве можно рассматривать как управленческое программное обеспечение, работающее с электронными картами полей и привязанной к ним базой данных. ГИС в сельском хозяйстве обеспечивают: упорядочивание информации о хозяйстве и производственном процессе; формирование отчетов и заданий; планирование и моделирование выполнения технологических операций; обеспечение информационной поддержки при принятии решений; в случае с точным земледелием - обработку данных с бортовых компьютеров сельскохозяйственной техники и формирование карт-заданий для дифференцированного внесения удобрений.
Компьютерные программы для сельского хозяйства, применяющие ГИС-технологии, в настоящее время в основном имеют следующую специализацию:
- программное обеспечение для обмера полей и отбора почвенных проб в поле. Устанавливается на КПК или полевом ноутбуке: ГЕО-Учетчик, Farm Works Mobile, SST Stratus, SMS Mobile, AGRO-GPS Mobilbox и др.
- программное обеспечение для создания карт: а) специализированные программы для работы с агрономическими картами - АгроУправление, Site, Farm Works Site Pro, SSToolbox, LandView Mapper и др.; б) универсальные картографические программы - Maplnfo, ArcView и др.
- программное обеспечение для мониторинга техники в сельском хозяйстве: а) специализированные программы для сельского хозяйства - ГИС Панорама АГРО, ГИС Панорама АВТО и др.; б) универсальные: АвтоГРАФ, Спутник, Бит-Нова, Бизнеснавигатор и др.
Таким образом, система управления сельскохозяйственным производством на уровне хозяйства при создании зачастую включает в себя нескольких