Заказ звонка
Оставьте, пожалуйста, свой номер, и мы вам перезвоним в ближайшие часы рабочего дня.
Аграрный сектор
Где найти бесплатные снимки NDVI и бесплатное ПО для работы с ними
Обзор сервисов, которые дают возможность отслеживать и анализировать урожайностью посевов.
Точное земледелие занимает всё более прочное место в повседневной работе фермеров и агропредприятий. С каждым годом технологии не только совершенствуются, но и становятся доступнее. Если ранее многих останавливали стоимость и сложность различных систем, то сейчас эти барьеры уходят в прошлое вместе с появлением новых сервисов. В этой статье мы узнаем об инструментах, позволяющих без лишних затрат анализировать посевы на основе индекса NDVI.
Напомним, что индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), или вегетационный индекс – это показатель фотосинтетической активности растительной биомассы.

При расчёте NDVI учитывается красный (RED) и инфракрасный (NIR) свет, отражаемый растениями. Индекс вычисляется по следующей формуле:

NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED)

Полученный показатель варьируется в значениях от -1 до 1. Чем выше положительное значение NDVI, тем активнее происходит фотосинтез растений и, следовательно, зеленая фитомасса на карте с визуализацией индекса вегетации будет отображаться контрастнее (0.2-0.8).
Польза от владения такой информацией очевидна. Наблюдая за ростом и активностью растений, можно контролировать качество сельхозработ, прогнозировать урожайность и планировать уборку, сопоставлять эти данные с нормами удобрений, расходами на механизацию и т.д., принимать верные решения, направленные на повышение результата. NDVI позволяет своевременно распознавать проблемные участки, не тратя время на самостоятельные и гораздо менее неэффективные объезды.
Алгоритм расчёта NDVI реализован во многих распространенных аграрных программах, и к ним мы еще вернемся. Пока же разберём три способа получения информации для работы с картами вегетационных индексов. Так как наша задача состоит в поиске бесплатных возможностей, то эти способы мы перечислим в порядке от высокозатратных до бюджетных, отметив присущие им плюсы и минусы.
1. Объезд поля и снятие показаний с помощью оптических датчиков (NDVI-сенсоров).

Этот способ является достаточно точным (с разрешением от 3 до 5 метров на пиксель), но наиболее затратным и трудоёмким. Потребуются вложить большие средства в покупку/обслуживание датчиков и уделить немало времени на объезды. К тому же, индекс вегитации нужно отслеживать с регулярной периодичностью, и для анализа каждого этапа и истории формирования урожая потребуется постоянно повторять объезды.
2. Получение снимков с помощью беспилотников (дронов).

По уровню достоверности информации этот способ наиболее точный. Детализация снимков, производимых дронами, достигает 2-5 см на пиксель. Соответственно и погрешность в расчёте индекса NDVI будет минимальной. Но понятно, что не каждое сельхозхозяйство может позволить себе приобрести беспилотник. А для правильного использования устройства и эффективной работы с полученной информацией требуется соответствующая подготовка. Как вариант, можно заказать услуги съёмки/анализа полей в профильных компаниях, что будет стоить немалых денег. Однако, как и в ситуации с наземным снятием показаний, в течение сезона потребуется не один раз совершать съемку, чтобы иметь историю вегетации.
3. Использование данных дистанционного спутникового зондирования.

Это наиболее доступный каждому способ, позволяющий получать карты индекса NDVI с разрешением от 30 до 250 м/пиксель (в большем разрешении – платно). Точность ниже, чем при использовании дронов, но по мере развитие спутниковых технологий она будет увеличиваться. Несомненным плюсом является то, что спутниковые снимки в необходимом спектральном и пространственном разрешении находятся в открытом доступе. А для получения индекса NDVI, в том числе, с ретроспективой по дням, месяцам и даже годам есть бесплатные сервисы, о которых мы расскажем далее.

К минусам спутниковых снимков часто относят влияние погодных условий (в первую очередь, облачность) и время получения новых снимков (5-8 дней). Но на орбите Земли дистанционное зондирование ведут несколько спутниковых группировок. И в программах для расчёта и визуализации NDVI можно просматривать от разных спутников, а также получать усредненные расчёты, построенные на алгоритмах машинного обучения.

Далее подробнее.
Аграрный сектор
Гид по бесплатным возможностям для анализа индекса NDVI
Сегодня данные дистанционного зондирования являются общедоступными благодаря трем спутниковым проектам: Landsat, Sentinel, Terra и Aqua (оба с камерой MODIS). Отличия, обеспечивающих пользователей сниками для расчёта NDVI, иллюстрирует следующая таблица:
Sentinel-2
Landsat-8
Terra/Aqua (Modis)
Разрешение
10 м на пиксель
30 м на пиксель
250 м на пиксель
Периодичность съёмки
5 дней
8 дней
1 день
Ретроспективность
с 2015 года
с 2013 года
с 2001 года
Кол-во фото за сезон (март-октябрь)
54
34
245
Есть два пути работы с данными от этих спутников:
1. Исходные снимки можно посмотреть и скачать на сайтах космических агентств и различных отраслевых ресурсов. Например, снимки спутников Landsat-8 и Sentitel-2 доступны на сайте GloVis. Архив снимков отдельно представлен Sentinel и на сайте европейского проекта Copernicus. Снимки, сделанные Modis, выкладываются на сайте NASA.
Скаченные снимки загружаются для обработки и анализа в программы, поддерживающие инструменты визуализации данных о состоянии сельскохозяйственных культур. Расчёт индекса NDVI реализован практически во всех программах для дистанционного зондирования (Arc View Image Analysis, ERDAS Imagine, Ermapper, Scanex MODIS Processor, ScanView и др.).
Но такой путь далеко не прост, если всё делать собственными силами. Да и в целом это не отвечает нашей задаче найти незатратные решения. Сами снимки бесплатные – да. Но приобретение и использование программ, таких как ArcGIS, стоит денег. А процесс скачивания больших по размеру исходников, загрузка снимков в специальное ПО и последующая обработка могут занять немало времени.
2. Второй путь – это использовать различные интернет-сервисы и приложения, которые представляют готовые визуализации NDVI по запросу пользователей.

В последнее времени подобные платформы для точного земледелия активно развиваются. Рассмотрим несколько примеров бесплатных предложений. Каждое по-своему представляет интерес, у некоторых есть очевидные преимущества, некоторые, возможно, имеют недостатки.
Кosmosnimki.ru
Адрес: http://cosmosagro.kosmosnimki.ru

Стоимость: бесплатно

Мобильная версия: нет

Описание:

Этот облачный сервис разработан компанией «СКАНЭКС» – известным поставщиком технологий для приема, обработки и хранения спутниковых изображений Земли.

С помощью Кosmosnimki.ru можно получать данные о состоянии урожая в привязке к своим или другим полям. Для этого потребуется нанести векторный слой полей или загрузить готовый шаблон в форматах KML/KMZ, GPX, GEOJSON. Также здесь можно воспользоваться кадастром Россеестра для сравнения и корректировки границ.

Для расчёта NDVI используются снимки среднего разрешения Landsat и низкого Modis.

Достоинства и недостатки:

Сервис Кosmosnimki.ru нельзя назвать интуитивно простым. Для тех, кто никогда не сталкивался с работой в геоинформационных программах, он может показаться сложным в освоении. От пользователя требуется разобраться с созданием хозяйств и объектов, с работой со слоями и другими нюансами, непривычными для новичка. Представленная в главном меню инструкция не отвечает на все вопросы, но разобраться на первых порах можно, если посмотреть этот ликбез.
Заметим, что в районах активного землепользования, например, в Черноземье, сервис Кosmosnimki.ru позволяет легко анализировать данные о своём поле или полях соседей. Но если вы владелец небольшого хозяйства в районах, которые, строго говоря, нельзя назвать житницами, информация об индексе NDVI будет очень скудной – порой с разрывами в несколько месяцев.

В целом, можно сделать вывод о том, что сервис несколько недоработан. Особенно об этом свидетельствуют порой слишком долгие загрузки данных, частые сбои, ошибки при запросе данных и выводе информации.
OneSoil
Адрес: https://onesoil.ai/ru/applications

Стоимость: бесплатно

Мобильная версия: GooglePlay, AppStore

Описание:

Этот белорусский стартап с серьезными амбициями, который обещает оставаться бесплатным для всех фермеров, а прибыль для себя в дальнейшем извлекать за счёт передачи данных о хозяйствах другим игрокам сельхозрынка.

По сравнению с Кosmosnimki.ru, здесь используются снимки высокого разрешения, полученные от спутников Sentinel-1 и Sentinel-2. Информация о полях обновляется каждые 3−5 дней.

Достаточно выделять интересующий участок/ -ки и отслеживать визуализацию NDVI за любой период времени.
Вдобавок к этому сервис OneSoil предлагает различные "плюшки", такие как определение норм удобрений для каждого участка и создания/отправки файлов с заданием для бортового компьютера сельхозтехники, не говоря уже о погоде и ведении личных записей.
Общий вывод: современно, просто, быстро и понятно. Особенно подкупает наличие мобильной версии. Есть в вопросы к детализации при отображения NDVI. Несмотря на то, что OneSoil использует снимки Sentinel, порой они по качеству сильно уступают изначально более низким по разрешению Landsat, на которые опирается сервис Кosmosnimki.ru. От этого доверие к данным несколько страдает. Но, возможно, дело в алгоритмах машинного обучение, которые разработчики OneSoil намерены далее совершенствовать
В любом случае, этим сервисом стоит начать пользоваться и оценивать усовершенствования, покуда они действительно бесплатные. Как правило, завоевав большую инвестиционную привлекательность и добившись популярности у пользователей, подобные стартапы переводят многие опции на коммерческие рельсы.
EO Browser
Адрес: https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/

Стоимость: бесплатно для NDVI

Мобильная версия: нет

Описание:

Европейский облачный агрегатор снимков спутникового дистанционного зондирования. Требует регистрации для начала использования. В дальнейшем будет предупреждать об окончании пробной версии, но функцию NDVI обещают оставлять бесплатной.

Изначально в EO Browser нет русской версии, поэтому стоит запастись словарем или же просто активировать перевод страницы (это можно сделать в настройках любого браузера).

Здесь подтягиваются данные со снимков Landsat, Sentinel и MODIS. Каждый может выделить своё поле или подгрузить готовые файлы KML/KMZ, GPX, GEOJSON.

По степени освоения гораздо проще, чем в Кosmosnimki.ru, но сложнее, нежели в OneSoil.

Задав границы своего поля и "подтянув" NDVI-данные, можно отследить ход вегетации за определенные периоды и скорректировать их, убрав, например, облачный фактор.
Признавая удобство, но и не ручаясь за точность показаний, выделим существенный минус. При регистрации в системе (а это требуется во всех описываемых сервисах), EO Browser в бесплатном виде не сохраняет историю ваших действий. То есть при каждом новом заходе потребуется снова очерчивать вручную поле или подгружать готовые карты.

В качестве неплохого обзора возможностей этого сервиса представим следующее видео:
Agro dashboard
Адрес: https://wp.agromonitoring.com/dashboard/

Стоимость: бесплатно

Мобильная версия: нет

Описание:

Удобный ресурс, который представляет данные NDVI на основе обновляемых снимков спутников Landsat и Sentinel.

Изначально это сервис развивается по коммерческой модели редоставление api (программный интерфейс приложения, интерфейс прикладного программирования) для сторонних разработчиков. Тем важнее для них, видимо, привлекать рядовых пользователей, чтобы рекламировать свой сервис.

Как и на других плафтормах, здесь нужно задать периметр своего поля или нескольких полей. По каждому вы можете получить текущее или ретроспективное картографическое отображение индекса NDVI. И вместе с этим график средних, малых и максимальных значений индекс за месяцы, прошедшие с начала текущего года.
Особенно подкупает то, то все эти данные вместе с картой и диаграммой можно выгрузить, сохранить или распечатать в общераспространенных форматах (PDF. Word, JPEG, XLS).

Сервис имеет свои ограничения. Минимальная площадь для анализа NDVI – 1 га. Максимальная – 300 га.

По опыту использования: нередко возникают подвисания и сбои системы даже при стабильном интернет-соединении. Но, к сожалению, от этого не застрахован пока ни один облачный сервис.
Аграрный сектор
Что выбрать: платные или бесплатные сервисы NDVI?
Конечно, платных сервисов существует достаточно много. Все они предлагают схожие модели оплаты/подписки с не самой значительной разницей по цене. Друго дело, что – в отличие от бесплатных сервисов – пользователям предлагается больший набор других функций, возможность архивирования/хранения собственных запросов, ведение учета и статистики.

Например, сервис Cropio заявляет стоимость на уровене от $1 до $5 в год за гектар в зависимости от страны и размера. Другой сервис ExactFarming предлагает NDVI за 35 р с гектара. Но, правда, выясняется, что это будет идти "бонусом" к подписке "Плюс" за 15 600 р./год.
Наши рекомендации
Платные или бесплатные, не попробуешь – не поймешь. Благо что любой платный сервис сначала даёт неделю-месяц на тестирование своих функций. А в случае с бесплатными приложениями вообще ничего не ограничивает вас пробовать, сравнивать, оценивать результаты, выбирать наиболее удобный по функционалу вариант.

Кто-то уже давно не сидит за ПК, и ему важно, чтобы всё было доступно в мобильном виде. Другой готов бы сидеть за ПК, но скорость соединения или уровень компьютера таковы, что любой облачный сервис виснет и вся работа стопориться. А кому-то удобнее потратить время/траффик на загрузку бесплатных карт и сделать всё в установленной программе самому, так как набита рука и "зачем доверять каким-то агрегаторам карт и машинным алгоритмам".
Но в интересах каждого современного фермера не игнорировать предлагаемые решения и стремится пробовать, испытывать, принимать или игнорировать новые решения для повышения эффективности своей работы.