Щербина С.В., компания Esri CIS, e-mail: scherbina@list.ru
Beck’s Hybrids Simplified Precision Agriculture
Данная статья основана на материалах выступления сотрудников Beck’s Hybrids на всемирной конференции пользователей Esri 2015 года и ее корпоративного портала, размещенного в облачной архитектуре ArcGIS Online. В ней речь пойдет об опыте применения ГИС-технологий в этой компании – производителе и поставщике семенной кукурузы, соевых бобов, люцерны и других культур. Beck’s уже много лет использует ГИС как для управления полями и сельскохозяйственным производством, так и для совершенствования своей системы продаж и маркетинга. Помимо производства семян, компания предоставляет своим клиентам – преимущественно это фермерские хозяйства –консалтинговые услуги, а также предлагает, в том числе по модели SaaS, разработанный на базе геоинформационной системы Esri ArcGIS собственный информационный продукт – FARMserver.
В FARMserver, который вырос из многолетнего опыта Beck’s, заложена идея сделать технологии точного земледелия доступными для любой, даже небольшой фермы. Тем самым Beck’s стремится помочь фермерам реализовать основные принципы сельхоз производства: увеличение доходов, сокращение расходов и правильное, рачительное ведение хозяйства.
С помощью ГИС компания Beck’s Hybrids развивает и продвигает методы точного земледелия.
По мнению Beck’s, одна из главных сложностей, с которыми сталкивается сельхозпроизводитель, заключается в высокой степени зависимости от внешних факторов (как природных, так и экономических, конъюнктурных), что приводит к возникновению серьезных рисков и к неопределенности. Традиционно, принимая какое-либо решение, например, о сроках проведения тех или иных полевых работ, фермеры в основном стараются его угадывать. Для этого они соединяют отдельные части общей картины – погодные условия, прежние наблюдения и свой опыт. И даже если сами исходные принципы и предпосылки были верными, результат часто был непредсказуем,а правильность принятых решений можно было оценить лишь в конце сезона, после сбора и продажи урожая. При этом цена неверных решений в сельском хозяйстве крайне высока.
Одним из подходов, который может помочь изменить ситуацию и снизить риски, является технология точного земледелия. В том числе – за счет точно привязанного к местоположению измерения и учета в работе фермера пространственной неоднородности состава почвы, рельефа, освещенности и других характеристик, присутствующих даже в границах одного поля или у расположенных рядом полей. Точное земледелие предполагает, что поле целесообразно разделить на отдельные зоны, и в каждой из этих зон применять различные агротехнические процедуры (нормы посева, внесения удобрений и др.). Это должно привести к повышению общей урожайности при одновременной экономии посевного материала, удобрений, ГСМ и пр.
FARMserver: зонирование полей, анализ роста растений и прогноз урожая.
На рынке существует ряд технологий, применяемых сегодня в точном земледелии, таких, как устройства для точного определения координат GPS/ГЛОНАСС, аналитические программы, различные датчики, собирающие и передающие данные в реальном времени и др.Применение этих технологий позволяет контролировать весь процесс производства и повысить точность и скорость принятия решений. Однако эти технологии могут оказаться слишком сложными при внедрении и повседневном использовании. Исходя из этого, Beck’s поставила себе задачу обеспечить ведение точного земледелия достаточно простыми методами, доступными для любого фермерского хозяйства, и при этом задействовать современные технологии: датчики реального времени, продвинутую картографию, мобильные технологии, данные дистанционного зондирования и другие. В результате компания и разработала FARMserver – готовое к использованию, полнофункциональное решение для управления сельхозпредприятием, построенное на ГИС-технологии и делающее доступным применение точного земледелия в любом фермерском хозяйстве.
FARMserver, через панель управления,предоставляет быстрый доступ к информации о каждой ферме и по каждому полю, к данным о погоде, о рынках и текущих ценах на протяжении всего года. Обращаться к нему можно с разных устройств, включая мобильные. Сам производственный цикл разделен на четыре этапа: планирование, посевная, выращивание и, наконец, сбор урожая.
Зонирование поля в соответствии с концепцией точного земледелия; цифры означают рекомендуемую плотность посева (в зернах на акр).
Этап планирования, ключевой для точного земледелия, начинается с момента окончания сбора урожая предыдущего года. FARMserver получает все необходимые для анализа входные данные и преобразует их в удобную для восприятия форму. Например, на панель управления можно вывести карту с данными по урожаям прошлых лет и, таким образом, сразу выделить участки поля с большей или меньшей урожайностью и запланировать конкретные действия для каждой из зон:определить требуемое количество удобрений, рассчитать оптимальный расход семян и пр. Эта информация крайне важна для точного земледелия, ведь выделяя на поле отдельные зоны, можно для каждой из них составить свой план работ в наступающем сезоне. В FARMserver этот процесс в высокой степени автоматизирован. Например, создавать индивидуальные зоны на поле можно используя имеющиеся в ArcGIS/FARMserver инструменты геодизайна. Также, с помощью готовых инструментов можно добавлять данные о составе почвы, аэро- и космоснимки полей, информацию о погоде и пр. После этого система автоматически выделяет на основе этих данных однородные зоны. При этом пользователь может задать уровни значимости каждого их учитываемых критериев (например, максимальный вес будет иметь урожайность участка, затем рассчитанный на основе космоснимков индекс NDVI и, с наименьшим весом, состояние почвы). Система сформирует зоны на основе интегрированного показателя, характеризующего каждый из этих или других значимых факторов в соответствии с их весами, и отображает на карте результат – границы и характеристики каждой из полученных зон. Также система предоставляет прогноз урожайности по каждой зоне и полю в целом.
Расчет значений вегетационного индекса NDVI на основе данных аэрофотоснимка в FARMserver/ArcGIS.
Вслед за планированием начинается следующий этап – посевная, в ходе которой реализуется составленный план.На этом этапе главным является вопрос о сроках начала посевной.В значительной степени сроки определяются погодными условиями, а значит их необходимо постоянно отслеживать. FARMserver следит за данными о температуре и осадках и помогает определить правильное «окно» для посевной. Так, основным фактором может являться суммарный нагрев – показатель,отражающий количество тепла, накопленного с начала сезона. Система рассчитывает этот показатель на основе погодной информации и выводит в виде графика на экран панели управления. Достижение определенных уровней нагрева также может использоваться для контроля наступления различных фаз вегетации.
Еще одна функция FARMserver – мониторинг здоровья урожая.Для этого могут использоваться аэрофотоснимки, на основе которых рассчитывается вегетационный индекс NDVI и другие показатели (всего более 20), которые помогают фермеру точно понять, как идет процесс роста растений. Сами снимки могут автоматически загружаться в систему со специализированого сервера. Все они могут отображаться на карте, например, в виде кодированных цветом зон. Представители Beck’s отмечают, что в период роста и созревания урожая мониторинг полей происходит в ежедневном режиме.
Пространственный анализ области продаж с выделением горячих точек и приоритетов с помощью приложения App Builder for ArcGIS.
Помимо производственной деятельности, Beck’s использует ГИС и для организации продаж своей продукции, а также для информационной поддержки руководства компании. Например, чтобы получать актуальные данные о географии продаж и для оценки качества работы дилерской сети, руководители пользуются мобильным доступом к корпоративному порталу на ArcGIS Online. Отдел маркетинга Beck’s с помощью ГИС постоянно проводит анализ посетителей проводимых компанией мероприятий – «Дней технологий», при этом карта помогает понять распределение заказчиков и определять, где именно следует фокусировать кампании по продвижению продуктов и услуг.
Одним из основных ГИС-пользователей в компании является отдел продаж. По установившейся в Beck’s практике, каждый новый сотрудник этого отдела получает в пользование iPad и, с его помощью, мобильный доступ к корпоративной информации, в том числе к ресурсам ArcGIS. Продавцы используют карты и данные из корпоративной ГИС весьма интенсивно. Например, с помощью карты продавец узнает, где расположены опытные поля компании, чтобы продемонстрировать заказчику новейшие и лучшие сорта. Далее, продавцы используют мобильное приложение Collector for ArcGIS для быстрого оповещения своих руководителей о любых событиях и проблемах на поле, сводя к минимуму время между их фиксацией и реакцией. Для обработки информации с полей и добавления к отчетам дополнительной важной информации используется приложение GeoEvent Processor. Оно запускает процесс отправки оповещений, в том числе по электронной почте, обеспечивая постоянно высокий уровень ситуационной осведомленности. Если раньше на то, чтобы узнать о происшествии, проанализировать информацию и подготовить отчет, уходили дни, то сейчас – считанные минуты.
Маркетинговые исследования, плотность пространственного распределения клиентов.
Beck’s также применяет ГИС для анализа данных об объемах продаж. Анализ географического распределения продаж позволяет узнать, в частности, на каких территориях потенциал рынка не полностью задействован, и выявить причины этого. Среди методов такого анализа – создание карт и диаграмм, отражающих продажи за определенный период и показывающих их динамику (рост или снижение) по каждой территории, и построение пространственно-временных кубов с помощью приложения ArcGISPro. Такая визуализация позволяет увидеть высокие и низкие уровни продаж на протяжении длительного времени и получить 3D-поверхность «горячих точек», показывающую одновременно и пространственные, и временные тренды.
На основе этого анализа готовятся справки для руководства компании. Их цель – дать ответ на вопросы о том, как развивается бизнес, на что нужно обратить особое внимание, где и почему происходят изменения в ту или иную сторону. Такой анализ полезен как для традиционных территорий ведения бизнеса, так и для тех, куда компания пришла относительно недавно. По утверждению специалистов компании, особый интерес представляют «серые» зоны, то есть те, где не выявляется ни тенденций роста, ни спада. С каждой такой территорией аналитики и руководители компании разбираются очень внимательно, чтобы понять причины отсутствия заметной динамики. Эти причины могут быть связаны как с чисто географическими особенностями (например, данные могут свидетельствовать о том, что в данном месте мало площадей засевается целевыми культурами), так и с активностью конкурентов или недостаточно активной работой продавцов. В последнем случае, расчет транспортной доступности этих зон с помощью ГИС может помочь правильно оценить потребность в дополнительном персонале для той или иной области.
Отображение пространственно-временных закономерностей в поведении клиентов с анализом горячих точек в приложении ArcGISPro.
Таким образом, использование ГИС-платформы ArcGIS помогает Beck’s Hybrids при принятии решений как в управления производством, так и на этапе продвижения и сбыта продукции, а также позволяет получать дополнительную прибыль, предоставляя клиентам компании разнообразные геоинформационные услуги и аналитические продукты, помогающие в их деятельности и полноценном использовании методов точного земледелия.
Видеозапись выступления представителей Beck’s Hybrids на пленарном заседании всемирной конференции Esri доступна на http://video.esri.com/watch/4656.
