И.А.Сидоров1, А.Г.Гудков2, Е.П.Новичихин3, В.Ю. Леушин4, Н.Ф.Хохлов5, А.Г.Болотов6, С.В.Чижиков7

1–7 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

2 ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН» (Москва, Россия)

3 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (г. Фрязино, Московск. обл., Россия)

5,6 РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Для устойчивого развития растениеводства насущной необходимостью стало внедрение технологий дистанционного зондирования в практику точного земледелия. Для нахождения путей решения обозначенной проблемы проведены натурные эксперименты по дистанционному определению портретов влажности почвы и температуры поверхности с использованием нового портативного двухполяризационного СВЧ-радиометра. Показана возможность использования в качестве носителя аппаратуры беспилотного летательного аппарата (БПЛА) малого класса. Эксперименты проводились в разных климатических зонах на разных типах почв и с различным сельскохозяйственным ландшафтом. Одновременно оценивалась помеховая обстановка в районах проведения экспериментов с целью накопления данных для выработки оптимального алгоритма работы в условиях помех.

Цель работы – демонстрация результатов натурных экспериментов по дистанционному определению портретов влажности почвы при помощи нового двухполяризационного СВЧ-радиометра с борта БПЛА и наземных подвижных платформ.

Результаты. Проведены натурные эксперименты по дистанционному определению портретов влажности и температуры поверхности почвы на различных типах почв при наличии и отсутствии растительного покрова. Получены графики радиояркостных температур поверхности и карты влажности почвы тестовых полей в L диапазоне для вертикально и горизонтально поляризованных волн. Уточнены яркостно-влажностные регрессии для подзолистых и песчано-торфяных почв.

Практическая значимость. Внедрение разработанного оборудования и алгоритмов в технологические процессы выращивания сельскохозяйственных культур обеспечивает устойчивое развитие технологий растениеводства, повышение урожайности и получение дополнительной прибыли предприятием агропромышленного комплекса.

Сидоров И.А., Гудков А.Г., Новичихин Е.П., Леушин В.Ю., Хохлов Н.Ф., Болотов А.Г., Чижиков С.В. Результаты натурных экспериментов по дистанционному определению портретов влажности почвы (часть 1) // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022. T. 14. № 4. С. 45-60. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202204-05

1. Плаксин И.Е., Трифанов А.В., Плаксин С.И. Анализ применения автоматизированных и роботизированных комплексов в сельском хозяйстве // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 97. С. 73–83, DOI: 10.24411/0131-5226-2018-10091
2. Труфуляк Е.В., Курченко Н.Ю., Креймер А.С. Точное земледелие: состояние и перспективы. Краснодар: КубГаУ. 2018. 27 с.
3. Shivakrishna – AM IST Market Data Forecast, Market Research Report, Precision Farming/Agriculture Market Analysis By Offering (Hardware, Software, Services), By Application (Field Monitoring, Field Mapping, Crop Scouting, Weather Tracking, Irrigation Management, Inventory Management), And Segment Forecasts, 2014 – 2025; 21 Sep 2017 08:42 https://www.alliedmarketresearch.com/precision-agriculture-market; Precision Agriculture Market Overview)
4. Систер В.Г., Иванникова Е.М., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Сидоров И.А., Плющев В.А., Солдатенко А.П. Определение очагов лесных и торфяных пожаров с помощью СВЧ-радиометрического зондирования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 2. С. 32–33.
5. Гуляев Ю.В., Шутко А.М., Сидоров И.А. и др. СВЧ-радиометрия земной и водной поверхностей: от теории к практике. София: Академическое издательство имени проф. Марина Дринова. 2014.
6. Shutko A.M., Haldin A., Krapivin V., Novichikhin E., Sidorov I., Tishchenko Y., Haarbrink R., Georgiev G., Kancheva R., Nikolov H., Coleman T., Archer F., Pampaloni P., Paloscia S., Krissilov A., Carmona A. Microwave radiometry in monitoring and emergency mapping of water seepage and dangerously high ground waters // Journal of Telecommunications and Information Technology. 2007. № 1. P. 76–82. Available from: https://www.researchgate.net/publication/228698604_Microwave_radiometry_in_ monitoring_and_emergency_mapping_of_water_seepage_and_dangerously_high_groundwaters#fullTextFileContent
7. Jeu R. De, Parinussa R., Biemond L., Haarbrink R., Shutko A., Demontoux F., Provoost Y. Safety inspection of levees with L-band radiometry // 11th Specialist Meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing of the Environment, MicroRad 2010 – Proceedings. P. 96–98. DOI: 10.1109/MICRORAD.2010.5559583
8. Gudkov A.G., Leushin V.Yu., Sidorov I.A., Novichikhin E.P., Agasieva S.V., Gorlacheva E.N. Measurement and 3D Visualization of the Human Internal Heat Field by Means of Microwave Radiometry // Sensors. 2021. V. 21. Iss. 12. P. 4005. https://doi.org/10.3390/s21124005
9. Sedankin M.K., Vesnin S.G., Gudkov A.G., Leushin V.Yu., Sidorov I.A., Ovchinnikov L.M., Goryanin I.I. Portable microwave radiometer for wearable devices // Sensors and Actuators A: Physical. 2021. V. 318. № 1. P. 112506. https://doi.org/10.1016/ j.sna.2020.112506
10. Sidorov I.A., Gudkov A.G., Agasieva S.V., Khokhlov N.F., Chernikov A.S., Vagapov Y. A portable microwave radiometer for proximal measurement of soil permittivity // Computers and Electronics in Agriculture. 2022. V. 198. DOI:10.1016/j.compag. 2022.107076
11. Болотов А.Г., Шеин Е.В., Сидоров И.А. Метод определения влажности почвы в системе адаптивного-ландшафтного земледелия // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2021. Т. 13. № 4. С. 10–14.
12. Леушин В.Ю., Сидоров И.А., Новичихин Е.П., Чижиков С.В., Агасиева С.В., Алексеев О.И., Назаров Н.Г., Шашурин В.Д. Результаты разработки экспериментального образца прибора для неинвазивной диагностики состояния головного мозга с использованием метода многоканальной микроволновой радиометрии // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2019. Т. 11. № 1. С. 44–50.