Moskva, Russian Federation
St. Petersburg, Russian Federation
Russian Federation
UDK 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
TBK 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
In order to implement the State program for the introduction of agricultural land into circulation, it is necessary to conduct an inventory of reclaimed lands, which make up the majority in the structure of agricultural production in the Non-Chernozem Zone. A promising direction for the operational assessment of the state of drainage reclamation systems is the use of remote sensing data using elements of artificial intelligence. A high potential for solving such problems has the use of unmanned aerial vehicles, which make it possible to obtain high-quality images of an agricultural area in various imaging spectra in a short time. Key words: knowledge base, ontology, aerial photography, drainage systems, remote sensing data.
knowledge base, ontology, aerial photography, drainage systems, remote sensing data
По словам основателя науки о мелиорации земель нашей страны академика ВАСХНИЛ Костякова А.Н, мелиорация — это улучшение сельскохозяйственных земель путем организационных и технических мероприятий. К организационным мероприятиям в определении слова «мелиорация» относятся учет и контроль.19 декабря 2022 года Президентом Российской Федерации подписан Федеральныйзакон№539-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О мелиорации земель» и Водный кодекс Российской Федерации»и на данный момент необходимо определить каким образом вводить в оборот неиспользуемые мелиорированные сельскохозяйственные земли в нашей стране, согласно Государственной программе РФ до 2030 года. Основной упор, по нашему мнению, необходимо сделать на инвентаризацию мелиорированных земель и мелиоративных систем страны. Согласно действующим инструкциям инвентаризация мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений — это сбор и систематизация сведений о наличии, месте нахождения, площади, техническом состоянии, стоимости и других характеристиках мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений.
По действующему законодательству Российской Федерации обязанность проведения инвентаризации основных средств возлагается на их балансодержателей, а мелиорированные сельскохозяйственные земли, как и другие земельные ресурсы один раз в 10 лет переписываются в установленном порядке. Данные последней переписи сельскохозяйственных земель в нашей стране была проведена в 2021 году, результаты по Северо-Западному Федеральному округу представлены в таблице 1. Инвентаризация же мелиорированных земель страны проводилась в 2010 году, согласно поручению губернаторам субъектов Российской Федерации от действующего в то время Министра сельского хозяйства РФ Е. Скрынник, (письмо ЕС-20-27 9931). В соответствии с Федеральным законом от 18.06.2001 №78-ФЗ (ред. от 31.12.2017) «О землеустройстве», инвентаризация земель проводится для уточнения или установления местоположения объектов землеустройства, их границ (без закрепления на местности), выявления неиспользуемых, нерационально используемых или используемых не по целевому назначению и не в соответствии с разрешенным использованием земельных участков, других характеристик земель.
Таблица 1 Наличие и использование в сельскохозяйственном производстве мелиорированных сельскохозяйственных угодий в Северо-Западном Федеральном округе Российской Федерации (по состоянию на 01.01.2022 г.), (тыс. га)
|
Федеральные округа, республики, края, области |
Наличиемелиорированныхсельхозугодий |
Из них используется в сельхозпроизводстве |
||||
|
Всего |
в томчисле: |
Всего |
в томчисле: |
|||
|
орошаемых |
осушенных |
орошаемых |
осушенных |
|||
|
РеспубликаКарелия |
62,800 |
0,000 |
62,800 |
39,467 |
0,000 |
39,467 |
|
РеспубликаКоми |
50,657 |
0,000 |
50,657 |
12,881 |
0,000 |
12,881 |
|
Архангельскаяобласть |
73,900 |
0,000 |
73,900 |
35,308 |
0,000 |
35,308 |
|
Вологодскаяобласть |
244,870 |
2,269 |
242,601 |
146,784 |
1,376 |
145,408 |
|
Калининградскаяобласть |
596,322 |
1,822 |
594,500 |
427,058 |
1,216 |
425,842 |
|
Ленинградскаяобласть |
362,244 |
11,202 |
351,042 |
293,194 |
11,202 |
281,992 |
|
Мурманскаяобласть |
15,100 |
0,000 |
15,100 |
10,600 |
0,000 |
10,600 |
|
Новгородскаяобласть |
180,776 |
0,476 |
180,300 |
134,976 |
0,476 |
134,500 |
|
Псковскаяобласть |
250,900 |
0,700 |
250,200 |
171,000 |
0,000 |
171,000 |
|
Северо-Западный ФО |
1 837 |
16 |
1 821 |
1 271 |
14 |
1 257 |
Главной целью последней инвентаризации мелиорированных земель было определение собственников мелиоративных систем. К сожалению, поставленная цель во исполнение решения Комиссии Правительства Российской Федерации по вопросам агропромышленного и рыбохозяйственного комплекса (протокол №14 от 22.11.2006 года) так и не была достигнута.
Согласно последним опубликованным данным [1], доля мелиорированных земель в структуре сельскохозяйственного производства Нечерноземной зоны РФ составляет 3569,1 тыс.га. Используются же по данным того же источника только 2536,6 тыс.га. Значит сегодня осушенные мелиорированные земли площадью более миллиона га только в Нечерноземной зоне РФ продолжают зарастать древесно-кустарниковой растительностью. Заиливается и зарастает корнями растений трубчатый дренаж, открытая осушительная сеть заросла кустарником и мелколесьем, разрушаются устьевые сооружения, трубы-переезды, смотровые колодцы и другие гидротехнические сооружения из-за бездействия лиц на которых должна быть возложена ответственность за исправное состояние объекта мелиорации в соответствии с Правилами эксплуатации осушительных мелиоративных систем Российской Федерации [2].
Учеными Агрофизического научно-исследовательского института в сотрудничестве с коллегами из РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева на протяжении ряда лет проводятся научные исследования по применению дистанционных методов для обследования осушенных мелиорированных земель с использованием беспилотных летательных аппаратов. Разработанная и апробированная учеными технология визуального и автоматизированного дешифрирования аэрофотоснимков позволяет охарактеризовать состояние осушительной мелиоративной системы и определить её точное местоположение в глобальной системе координат. Так на рисунке1 показана мелиоративная система с закрытыми дренажами и осушительными каналами. На данном снимке четко просматривается осушительный канал с подходящей к нему сетью закрытой дренажной системой. Так же в левой части снимка отчетливо видно, что закрытая дренажная система закупорена и не происходит отток влаги, что привело к заболачиванию и зарастанию территории кустарником. Создана обширная база данных аэрофотоснимков мелиорированных сельскохозяйственных земель некоторых хозяйств Ленинградской области с координатами и описанием состояния гидротехнических сооружений, данные которой могут позволить разработать алгоритмы проведения инвентаризации некоторых объектов мелиорации дистанционными способами с определением их технического состояния.
В этой связи важно отметить, что аэрофотоснимки позволяют оперативно произвести оценку закустаренности сельскохозяйственных полей, рассчитать соответствующие площади вымочек и спланировать объемы агромелиоративных работ. В качестве примера на рисунке 2 приведена визуальная «картинка» открытой осушительной системы, где можно наблюдать полное зарастание каналов кустарником, требующих проведения их очистки от растительности.
По данным аэрофотосъемки помимо ортофотоплана, возможно построить высокоточную цифровую модель местности, по данным которой возможно в автоматическом режиме рассчитать объемы зарастания и заиления каналов. Для расчета зарастания древесно-кустарниковой растительностью аэрофотосъемку необходимо производить в летний период. Расчет объемов заиления производиться на основе ранне-весенней аэрофотосъемки. Для этого необходимо знать проектные параметры открытого канала, по которым рассчитывается общий объем выемки при строительстве канала. А по цифровой модели рельефа рассчитывается существующий объем канала. По значениям этих величин легко определить объем необходимого для удаления наилка. Эта информация существенно
л наклона и расстояние относительно двух 
|
Рисунок 3 Фрагмент высокоточной модели рельефа. Открытый осушительный канал.
|
точек на поверхности.
Обследование осушенных мелиорированных земель по действующим методикам позволяет определить только локальные неисправности мелиоративной системы. Более точно определить участок, где вышла из строя мелиоративная система возможно только дистанционно, по снимкам, показывающим всю мелиоративную систему, включая водоприемник, транспортирующие каналы и другие гидротехнические сооружения. Разработанные подходы к дистанционному обследованию технического состояния осушительных мелиоративных систем позволяют автоматизировать процесс инвентаризации объектов мелиорации.
Полученные данные о локальных неисправностях гидротехнических сооружений, имеющие точную координатную привязку к местности позволяют быстро и качественно проводить создание обучающего набора для нейросети. Нейронные сети (искусственный интеллект - ИИ) не программируются в привычном смысле этого слова, они обучаются. Возможность обучения — одно из главных преимуществ нейронных сетей перед традиционными алгоритмами. Технически обучение заключается в нахождении коэффициентов связей между нейронами. В процессе обучения нейронная сеть способна выявлять сложные зависимости между входными данными и выходными, а также выполнять обобщение. Это значит, что в случае успешного обучения сеть сможет вернуть верный результат на основании данных, которые отсутствовали в обучающей выборке, а также неполных и/или «зашумленных», частично искажённых данных.
Для повышения качества работы нейронной сети, необходимо увеличивать объем и разнообразие обучающих изображений, а для этого необходимо срочно приступить к разработке экспериментальных осушительно-увлажнительных мелиоративных систем на основе последних достижений, имеющихся в Российской Федерации и мире. Построить их только на Государственных сельскохозяйственных землях и проводить систематические научные исследования по определению эффективности ихработы с периодической аэрофотосъемкой гидротехнических сооружений. Это позволит получать научно-обоснованные данные наблюдений и разработать рекомендации по корректировке действующих СНИПов в области мелиорации земель, а также автоматизировать процесс определения состояния мелиоративных систем и их инвентаризации. Только при этом, по нашему мнению, можно научно обосновать выполнение принятой Правительством РФ программы ввода в оборот не используемых земель до 2030 года.
Водно-воздушный режим почв, сроки прекращения стоков с осушаемых территорий, аккумуляция дренажного стока, определение времени дополнительного увлажнения, оперативный отвода избыточной влаги при паводковых ситуациях – главные вопросы, которые могут и должны решать мелиораторы каждого хозяйства, используемого мелиорированные земли. Однако сегодня, ответить на такие научно-обоснованные вопросы, в рамках действующего законодательства, не всегда возможно. Известно, что полномочия органов государственной власти в области мелиорации земель определены Федеральным законом от 10.01.1996 № 4-ФЗ «О мелиорации земель». До принятия в 2008 году Федерального закона № 66-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и признании утратившими силу отдельных законодательных актов (положений законодательных актов) Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О государственном кадастре недвижимости» к полномочиям федеральных органов государственной власти относился учет и мониторинг мелиорированных земель. Порядок учета мелиорированных земель и внесения данных о них в государственный земельный кадастр устанавливался Правительством Российской Федерации (был утвержден Заместителем Председателя Правительства Российской Федерации от 07.08.1996 № 2933п-П 1).В соответствии с пунктом 10 Порядка списание мелиоративных систем и соответственно перевод мелиорированных земель в не мелиорированные производился на основании заключения комиссий, создаваемых органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации. Федеральным законом от 13.05.2008 № 66-ФЗ статья 19 ФЗ-4 «О мелиорации земель», регламентирующая порядок учета мелиоративных систем, исключена, что повлекло признание утратившим силу Постановления утв. Заместителем Председателя Правительства Российской Федерации от 07.08.1996 № 2933п-П1.Сегодня нет утвержденного порядка списания мелиоративных систем и не налажен учет сельскохозяйственных мелиорированных земель, перевод их в не мелиорированные. Значит на сегодняшний день правовых норм, определяющих и дающих возможность осуществления органами исполнительной власти полномочий, по учету и списанию мелиоративных систем, федеральным законодательством не установлено.
Заключение
Для эффективного выполнения Государственной программы ввода в оборот земель сельскохозяйственного назначения, необходимо начинать с инвентаризации мелиорированных земель. Работы ученых Агрофизического института и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева показывают перспективность применения методов дистанционного зондирования для мониторинга состояния мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений.
Предлагаемые подходы к автоматизации процесса инвентаризации мелиоративных систем с привлечением элементов искусственного интеллекта позволят существенно сократить затраты и повысить качество информации о состоянии гидротехнических сооружений.
1. Report on the state and use of agricultural land in the Russian Federation in 2018. Moscow: Federal State Budgetary Institution "Rosinformagrotech". 2020. P. 82-84
2. Rules for the operation of reclamation systems and separately located hydraulic structures, order of the Ministry of Agriculture of Russia dated 31.07.2020 No. 438
3. Gulyuk G.G., Yanko G.G., Shtykov V.I., Chernyak M.B., Petrushin A.F. Field reclamation guide // St. Petersburg, 2020 - 219 p.
4. Yakushev V.P., Blokhina S.Yu. State and prospects of using remote sensing of the Earth for the needs of agriculture // Modern problems of remote sensing of the Earth from space. 2018. No. 5. P. 257-262. DOI:https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-5-257-262
5. Ivanov A.L., Petrikov A.V., Kiryushin V.I., Donnik I.M., et al. Recommendations for the development of the agro-industrial complex and rural areas of the Non-Chernozem zone of the Russian Federation until 2030. Version 2.0 / Moscow, 2021
6. G. Gulyuk Efficiency of closed drainage depending on reclamation measures and duration of action // Reclamation and water management, 1999, p.59-62.
7. Likhachevich A.P., Pogodin N.N., Bolbyshko V.A., Latushkina G.V. Equipment for technical maintenance of a closed drainage system // Reclamation and water management, 2015, No. 3, p.33-35.
