[Q&A] Успешно запущенный сельскохозяйственно-лесной спутник: как его будут использовать — от прогнозирования урожая до персонализированных услуг для фермеров?

Прошло уже больше полумесяца с тех пор, как сельскохозяйственно-лесной спутник отправился в космос(по состоянию на 23 июля). В аграрной отрасли велики ожидания, что это станет началом научно обоснованной аграрной политики, однако сами фермеры пока не ощущают этого в полной мере. И, вероятно, немало вопросов вызывает то, действительно ли сельскохозяйственно-лесной спутник сможет привести к большим изменениям в нашем сельском хозяйстве. В связи с этим газета Korea Agricultural Technology Newspaper в письменном интервью с сотрудниками Центра аграрных спутников Национальной академии сельскохозяйственных наук при Управлении сельского развития, которые ведущим образом работают с данными сельскохозяйственно-лесного спутника, расспросила об использовании этого спутника.

В. Чем сельскохозяйственно-лесной спутник отличается от существующих спутников?
О. Это специализированный спутник наблюдения для сельского и лесного хозяйства, продвигаемый, в частности, Управлением сельского развития и Лесной службой Кореи. Ширина полосы наблюдения составляет 120 км, что шире, чем у спутника наблюдения территории страны с его 12~16 км. Период повторной съемки составляет 3 дня, что короче, чем у Sentinel-2 Европейского космического агентства (10 дней), Landsat8 Геологической службы США (16 дней) и спутника наблюдения территории страны (4~5 дней). Пространственное разрешение также составляет цветное изображение с разрешением 5 м. У спутника наблюдения территории страны это 0.5 м в черно-белом режиме и 2 м в цветном.

В. В чем ценность сельскохозяйственно-лесного спутника?
О. Это единственный в стране государственный спутник, способный каждые 3 дня выполнять съемку всей территории страны в национальном масштабе. Sentinel-2(Европейское космическое агентство) он может снимать в 1.6 раза чаще. Планируется бесплатно предоставлять гражданам точно откорректированные изображения, что имеет значение как с точки зрения экономического эффекта за счет сокращения затрат на покупку спутниковых снимков класса 5 м, так и с точки зрения обеспечения суверенитета данных. Кроме того, ожидается и научное применение для интерпретации различных явлений на земной поверхности с использованием плотно собираемых данных.

В. В ситуации, когда по основным овощным культурам, таким как чеснок и лук, из года в год из-за неудачных прогнозов урожая повторяются утилизация продукции в местах производства и колебания цен, велики ожидания в отношении научного подхода к регулированию спроса и предложения с использованием информации сельскохозяйственно-лесного спутника.
О. Используя спутниковые снимки и AI, можно оценивать площади посевов сельскохозяйственных культур и определять потенциальные объемы предложения. Кроме того, с помощью спутниковых снимков по периодам можно детально предоставлять информацию о площадях отгрузки культур и коэффициентах отгрузки на уровне отдельных участков, поддерживая управление спросом и предложением, а также на основе спутниковых снимков производить данные мониторинга роста культур и информацию о состоянии урожая.
Он будет вести точные многоплановые наблюдения сельхозугодий внутри страны и за рубежом. Внутри страны будут формироваться многоплановые данные, включая 42 вида наблюдений за сельскохозяйственными культурами(площадь возделывания 17 видов, площадь уборки и отгрузки 4 видов, рост 14 видов, урожайность 7 видов), а также 2 вида изменений покрова сельхозугодий и 7 видов данных по аграрным бедствиям и водным ресурсам.
В частности, по 17 видам культур, включая рис, соевые бобы для заливных полей, кукурузу и другие летние культуры, а также пшеницу, зимнюю капусту, чеснок, лук, ячмень, IRG, зеленый лук, редьку, морковь, белокочанную капусту и плодовые культуры (яблоки и груши), в связке с моделями классификации AI будет оцениваться площадь возделывания на уровне отдельных участков. Кроме того, будут точно выявляться 4 вида бедствий, таких как подтопление и наводнение, усиливающиеся из-за изменения климата, полегание, болезни и вредители, а также 3 вида почвенной среды, включая влажность почвы, эвапотранспирацию и сельскохозяйственную засуху. Также в реальном времени будет вестись мониторинг состояния урожая по 11 видам культур в Северной Корее и по 10 видам культур, включая кукурузу, сою и пшеницу, в основных странах-производителях зерна, таких как США и Бразилия.
 

В. Как обрабатываются огромные объемы данных, поступающие каждые 3 дня?
О. Центр аграрных спутников заранее создал операционную систему, способную автоматизировать весь процесс сбора, обработки и управления спутниковыми снимками к моменту запуска сельскохозяйственно-лесного спутника. Также была создана высокопроизводительная вычислительная и хранилищная инфраструктура для обработки больших массивов изображений.
Сельскохозяйственно-лесной спутник оснащен 5 спектральными диапазонами, выгодными для определения состояния роста сельскохозяйственных культур и лесных ресурсов, что обеспечивает основу для точных наблюдений, соответствующих структуре сельского и лесного хозяйства Кореи. В дальнейшем, получая от Космического управления изображения уровня 1, Центр аграрных спутников через операционную систему будет автоматически производить изображения сельскохозяйственно-лесного спутника (уровень 2) и изображения вегетационных индексов (уровень 3). Этот процесс планируется завершать в течение 1 дня после приема изображения.
В начальный период эксплуатации за счет постоянного запуска и проверки операционной системы будут улучшаться производительность обработки и стабильность, а в дальнейшем, в ответ на расширение услуг и рост пользовательского спроса, также планируется поэтапно усиливать производительность системы и операционные возможности.

В. Представляется необходимой ‘система полевых обследований и верификационной группы’ для проверки того, насколько изображения, предоставленные спутником, соответствуют реальной ситуации на местах. Каким образом выстраивается конкретная система натурной проверки, которая позволит плавно связать спутниковые данные от уровня провинций до уровня городов и уездов и сокращать погрешности?
О. Для контроля качества базовых продуктов сельскохозяйственно-лесного спутника — спутниковых изображений (уровень 2) и изображений вегетационных индексов (уровень 3) — планируется постоянно оценивать спутниковые изображения и улучшать их качество, используя измерительные данные с действующих в трех точках страны наземных наблюдательных площадок для калибровки и верификации (рис). Наряду с этим верификация будет расширяться на различные культуры, будет совершенствоваться контроль качества изображений сельскохозяйственно-лесного спутника, а наземные наблюдательные площадки для калибровки и верификации будут поэтапно расширяться и создаваться.
Что касается уровня 4, результаты анализа спутниковых изображений планируется оценивать с использованием материалов полевых аграрных обследований, собранных Министерством сельского хозяйства, продовольствия и сельских дел, Национальным центром данных, Управлением сельского развития, Корейским институтом сельской экономики и Корейским агентством по аграрной политике, страхованию и финансам и другими организациями. С соответствующими учреждениями уже заключены соглашения о сотрудничестве для использования полевых аграрных данных, и на основе накопленных данных спутниковая информация будет совершенствоваться. Кроме того, через образовательные программы Центра развития человеческих ресурсов сельских районов при Управлении сельского развития будет усиливаться способность сельских консультантов и муниципальных госслужащих аграрного профиля использовать спутниковую информацию, а также будет создана система обратной связи по результатам анализа.
 

В. Каков замысел предоставления услуг для населения, которые реально смогут ощутить фермеры и местные органы власти?
О. Фермеры смогут проверять состояние роста культур на своей ферме, увиденной с неба, и выполнять необходимое агротехническое управление. То есть, если фермер выберет на смартфоне или PC пункт ‘мой участок’, он сможет понимать степень продвижения роста по текущему состоянию, основанному на спутниковых снимках, и изменениям временных рядов вегетационных индексов. По мере накопления данных можно будет сравнивать, ‘каков рост в этом году по сравнению с прошлым и на каком уровне находится рост на моем поле по сравнению с другими полями в данной местности’. Прежде всего, в 2027 году будет проведено пилотное применение и проектирование сервиса для обрабатываемых участков молодых фермеров, а с учетом их мнений с 2028 года услуги по предоставлению аграрной информации будут поэтапно расширяться. Через систему информационных услуг аграрного спутника фермерам и местным органам власти будет предоставляться информация о состоянии роста культур, что поможет в управлении хозяйствами и реагировании на аномалии роста.
Местные органы власти также смогут пространственно управлять картографической аграрной информацией по городам и уездам через связку спутниковой наблюдательной информации и веб-геоинформационной системы(GIS). Если местные власти выберут свой город или уезд в системе информационных услуг аграрного спутника, они смогут в формате дашборда управлять площадями возделывания по культурам и состоянием роста, а по мере накопления данных — ежегодно сравнивать и анализировать состояние урожая и пространственное распределение культур, выращиваемых в их городе или уезде, что будет способствовать точной местной аграрной политике.

В. Фермерские хозяйства хотят точной оценки ущерба от сельскохозяйственных бедствий. Будут ли подготовлены меры, позволяющие ощутить преимущества спутниковой информации в предотвращении ущерба от аграрных бедствий или в последующих компенсациях?
О. Производство сельхозпродукции чувствительно к погодным условиям, и по мере роста ущерба сельскому хозяйству из-за частых аномальных погодных явлений усиливаются предпринимательские риски фермеров. Однако в настоящее время оценка ущерба проводится в основном через визуальные полевые обследования, поэтому при возникновении аграрных бедствий на больших территориях возникают трудности с обследованием на местах. Поэтому необходима более эффективная методика оценки ущерба.
В связи с этим Национальная академия сельскохозяйственных наук в декабре прошлого года заключила меморандум о взаимопонимании (MOU) с Корейским агентством по аграрной политике, страхованию и финансам для взаимного сотрудничества в области управления рисками аграрных бедствий на основе данных. Согласно меморандуму, обе организации будут сотрудничать в научном совершенствовании полевых проверок по аграрному страхованию с использованием спутниковых снимков, а также в разработке технологий оценки ущерба сельскохозяйственным культурам от бедствий.

В. Эксперты говорят, что разрешение 5 м позволяет различать участки на уровне полей, но несколько недостаточно для выявления тонких вариаций роста внутри участка и, например, назначения удобрений. Как готовятся интеграционные исследования, органично объединяющие данные спутника(макро)-дрона(микро)-полевого робота(сверхмикро)?
О. С помощью спутниковых снимков будет вестись широкомасштабный и регулярный мониторинг роста культур по отдельным участкам в основных производственных районах, чтобы выявлять аномалии роста и отбирать участки, требующие точной диагностики. По участкам, отобранным из-за аномалий роста, с помощью дроновых снимков и полевых обследований будут уточняться причины отклонений роста и площадь повреждений. Через систему связки спутник-дрон-поле (робот) планируется поддерживать индивидуальные полевые рекомендации, такие как дифференцированное внесение удобрений и защита растений.

В. В преддверии полномасштабного выполнения миссии в 2027 году звучат мнения о необходимости усиления кадров и расширения бюджета. Как вы к этому готовитесь?
О. В рамках подготовки к полномасштабному использованию сельскохозяйственно-лесного спутника в мае 2024 года в Национальной академии сельскохозяйственных наук был создан Центр аграрных спутников (14 штатных единиц), и с тех пор последовательно создается база для сбора, обработки и использования спутниковых изображений. С 2027 года, когда начнется полномасштабная эксплуатация, дополнительно потребуются специалисты для обработки спутниковых изображений в национальном масштабе, производства и предоставления прикладных продуктов для поддержки политики, а также для планирования последующих спутников, бюджета и управления проектами.
Кроме того, для бесперебойного выполнения миссии сельскохозяйственно-лесного спутника и ее преемственности планируется в обсуждении с профильными министерствами продвигать разработку последующих спутников и добиваться выделения соответствующего бюджета. Поскольку срочно необходимо усиление кадров для выполнения расширяющегося круга задач, включая полномасштабное использование и наблюдение, выполнение новых миссий и продвижение последующих спутников, будет продвигаться увеличение штата.

В. Сельскохозяйственно-лесной спутник — это проект межведомственного сотрудничества с участием Космического управления и Лесной службы Кореи. Как координируются система управления и механизмы сотрудничества для бесперебойного обмена данными и их совместного использования?
О. Управление сельского развития создало и эксплуатирует систему управления, обеспечивающую бесперебойный обмен данными и их совместное использование на всех этапах эксплуатации и применения сельскохозяйственно-лесного спутника. Прежде всего, Управление сельского развития (Центр аграрных спутников) и Космическое управление (Национальный центр эксплуатации спутников) создали систему делового сотрудничества для стабильной эксплуатации спутника, включая прием и управление спутником следующего поколения среднего класса № 4, и готовятся к его эксплуатации. Управление сельского развития и Лесная служба Кореи через совместный консультативный орган по исследованиям и эксплуатации сельскохозяйственно-лесного спутника продолжают практическое сотрудничество, включая подготовку правил совместной эксплуатации, совместную разработку и обмен алгоритмами предварительной обработки для производства спутниковых изображений, а также составление планов съемки.
Кроме того, при возникновении аграрных катастроф и бедствий создана система сотрудничества, позволяющая за счет экстренной съемки при взаимодействии трех организаций быстро получать изображения и совместно их анализировать и использовать. И впредь планируется усиливать межведомственное сотрудничество, расширяя обмен данными на базе сельскохозяйственно-лесного спутника и их совместное использование, чтобы они могли применяться для предотвращения лесных пожаров и оползней, мониторинга повреждения сельхозугодий, а также для реагирования на различные бедствия и поддержки политики в сельском и лесном секторах.

В. Как вы относитесь к предложениям о создании долгосрочной проектной организации для многолетнего продвижения исследований и подготовки ключевых кадров?
О. На основе текущих разработок технологий использования спутниковых изображений (R&D) и пользовательской группы аграрной спутниковой информации продвигаются разработка прикладных продуктов на основе спутниковых изображений и подготовка ключевых кадров.
Прежде всего, через НИОКР ‘Разработка технологий использования спутниковых изображений для наблюдения за сельским хозяйством на основе данных (2026~2030 годы)’ R&D планируется разрабатывать прикладные продукты использования аграрного спутника и совершенствовать алгоритмы. В таких областях, как площади возделывания и отгрузки сельскохозяйственных культур, рост, аграрные бедствия, сельхозугодья и разработка систем спутниковой информации, исследователи из промышленности, университетов и научных институтов будут выполнять НИОКР-проекты и формировать исследовательские группы, участвуя в многолетних исследованиях и тем самым подготавливая кадры для аграрных спутниковых исследований.
Наряду с этим внимание будет сосредоточено и на распространении результатов исследований через ориентированную на пользователя систему сотрудничества. Для учета разнообразных потребностей на местах и создания сервисов и системы использования аграрной спутниковой информации на основе запросов пользователей в мае прошлого года была создана и действует ‘Пользовательская группа аграрной спутниковой информации’. Через это планируется способствовать формированию отраслевой экосистемы, связанной с аграрными спутниками, и расширению базы профессиональных кадров.

В. На каких технических задачах вы больше всего сосредоточены на предстоящем этапе проверки характеристик и калибровки?
О. Главная техническая задача, на которой сосредоточено внимание, — это производство и стандартизация изображений сельскохозяйственно-лесного спутника через предварительную обработку и калибровку исходных изображений спутника. В начальный период эксплуатации будет тщательно проверяться работа спутниковой полезной нагрузки (камеры), а алгоритмы калибровки будут оптимизироваться для подготовки к стабильному производству спутниковых изображений.
Кроме того, для контроля качества изображений сельскохозяйственно-лесного спутника планируется постоянно оценивать спутниковые изображения и улучшать их качество, используя данные наблюдений с действующих в трех точках страны наземных наблюдательных площадок для калибровки и верификации. Наряду с расширением верификации по различным культурам, для совершенствования контроля качества изображений планируется поэтапно расширять и создавать наземные наблюдательные площадки для калибровки и верификации.

В. Каким станет будущее сельского хозяйства благодаря успешному запуску сельскохозяйственно-лесного спутника?
О. Теперь спутник сможет постоянно наблюдать все сельхозугодья страны на уровне отдельных участков. Если до сих пор проводились выборочные полевые обследования, то в дальнейшем произойдет переход к сплошному обследованию на основе спутников, а постоянно накапливаемая история наблюдений по каждому участку станет ключевой базой данных для цифровой трансформации сельского хозяйства.
Используя накопленные данные по одному и тому же участку, можно будет сравнивать их со средним многолетним ростом и гораздо точнее анализировать аномалии роста и изменения состояния урожая, а по мере накопления данных будет совершенствоваться уровень персонализированного агротехнического управления и поддержки принятия решений с учетом особенностей каждого участка. Городские и уездные центры агротехнологий, а также частные компании аграрного консалтинга будут предоставлять персонализированные услуги поддержки земледелия с использованием спутниковой информации, а на основе накопленных данных это расширится до различных цифровых аграрных сервисов, включая диагностику роста культур, управление возделыванием и полевой консалтинг.