ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Хасанова Гаухар Берікқызы

студент 2 курса, факультет географии и природопользования, КазНу им. Аль-Фараби г. Алматы

E-mail: gauhar_222@mail.ru

Кожахметов Базаралы Токтарович

научный руководитель, старший преподаватель КазНу им. Аль-Фараби г. Алматы

В последние годы динамика изменений в области землепользования достаточно высока. Особенно это касается земель сельскохозяйственного назначения. В некоторых регионах отмечается активный рост АПК за счет использования земель крестьянскими хозяйствами. Следствием этого, в частности, может являться включение в оборот новых, ранее не использованных и не учтенных земель. В других регионах, напротив, наблюдается существенное сокращение пахотных площадей за счет перехода сельскохозяйственных земель в состояние долговременных залежей, забросов, зарастания их лесом и кустарником. Также отмечаются случаи нецелевого использования пахотных сельскохозяйственных угодий в качестве сенокосов и пастбищ или перехода их в иное качество (использование земель под дачное и жилищное строительство, под промышленные площадки и складские сооружения). Последнее особенно характерно для окрестностей крупных городов и промышленных центров. Формальные отчеты самих землепользователей далеко не всегда являются достоверными, так как в ряде случаев имеет место сознательное искажение заявленных пахотных площадей с целью увеличения объемов дотаций или, напротив, сокращения размеров налога. Картографические материалы, в том числе схемы землеустройства и похозяйственного планирования, отличаются крайне низкой степенью достоверности. Поскольку именно они, как правило, используются для формирования статистики землепользования и сельскохозяйственного производства, это еще более усложняет задачу получения реальной информации о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения.

Перечисленные выше обстоятельства не только препятствуют формированию объективной статистики землепользования, но и крайне затрудняют оценку эффективности сельскохозяйственного производства, прогнозирование урожайности, определение правильной финансовой политики в этой области, в частности необходимых дотаций и норм налогообложения.

Для разрешения перечисленных выше проблем требуется источник актуальной и достоверной информации, не зависимый от возможных злоупотреблений. Таким источником информации являются данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), позволяющие оперативно получать объективную информацию об использовании земель и состоянии посевов. Более того, при решении целого ряда задач в области землепользования и сельскохозяйственного производства данные дистанционного зондирования являются единственным источником актуальной и достоверной информации о состоянии сельскохозяйственных угодий.

Использование данных ДЗЗ обеспечивает следующие преимущества:

·актуальность получаемой информации;

·высокую достоверность получаемой информации;

·высокую периодичность получения информации;

·широкий охват исследуемой территории;

·получение данных в едином стандартизованном виде;

·возможность накопления статистической информации и использования ее для прогнозов урожайности и оценок ущерба.

Современные данные ДЗЗ, получаемые при помощи съемочной аппаратуры, установленной на различных космических аппаратах, обладают техническими характеристиками, позволяющими решать целый комплекс задач в области сельскохозяйственного производства — от картографирования границ полей до анализа степени используемости земель и состояния сельскохозяйственных культур на больших площадях. Это возможно благодаря широкому пространственному охвату материалов космической съемки, наличию спектральных каналов в диапазонах, соответствующих спектральным характеристикам растительного покрова и позволяющих производить автоматизированный расчет вегетационных индексов, отображающих текущее состояние сельхозугодий. Использование разновременных данных позволяет также отследить динамику изменений растительного покрова, динамику проведения агротехнических работ, выявить площади, пострадавшие в результате стихийных природных явлений, а также решить многие другие задачи [2].

                            а)                                               б)

Рисунок 1. а) — поля, отнесенные по наземным данным к категории «пашня», но не подтвержденные по данным космических снимков, б) — поля, отнесенные по данным космических снимков к классу используемой пашни, что не совпадает с результатами наземного мониторинга.

Возникает ряд требований к исходным данным, используемым для сельскохозяйственного мониторинга. Требования к базовой космической информации определяются исходя из специфики решаемых задач. Основными параметрами материалов космической съемки, принципиально важными для получения качественного результата, являются:

·     пространственное разрешение;

·     спектральное разрешение;

·     ширина полосы сканирования;

·     периодичность съемки.

Пространственное разрешение определяет максимально возможную точность выделения границ объектов — отдельных участков сельскохозяйственного назначения, а также точность отображения их площадей. Чем выше пространственное разрешение используемых снимков, тем более точные геометрические характеристики могут быть получены на основе их дешифрирования. Но в то же время тем более жесткие требования выдвигаются к точности геопривязки, вплоть до необходимости проведения ортокоррекции исходных данных. Так, ортотрансформация высокодетальных материалов космической съемки строго необходима для обеспечения кадастровых работ и картографических работ в крупных масштабах: от 1: 2000 до 1: 5000.

Требования к спектральному разрешению обусловлены использованием каналов в красном (0,6—0,7 мкм) и ближнем инфракрасном (0,75—0,90 мкм) диапазонах спектра. Указанные диапазоны спектра дают возможность делать расчеты нормализованного относительного индекса растительности — NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), который позволяет получать достоверную информацию о состоянии угодий и находящихся на них сельскохозяйственных культур. Использование результатов расчета NDVI в рамках мониторинговых задач также позволяет оценивать динамику изменения состояния культур, их темпы роста и периоды вегетации, а также определять потери в случае прохождения стихийных природных явлений. Ширина полосы сканирования, или размер сцены космического снимка, — параметр, влияющий на возможность получения единовременных спектрально совместимых покрытий на крупные территории. Поскольку в периоды посевных и уборочных работ, а также в течение вегетации сельскохозяйственных растений ситуация на полях меняется очень динамично, наличие подобных покрытий является обязательным условием достижения результата, то есть получения достоверных и сравнимых между собой данных на всю территорию исследований.

Периодичность съемки определяет возможную периодичность мониторинга и также является принципиально важным параметром для решения задач, связанных с контролем агротехнических работ, мониторингом состояния сельхозкультур, прогнозом урожайности, оценками ущерба [1].

В настоящее время существует достаточно большое количество космических программ, съемочная аппаратура которых отвечает перечисленным выше требованиям. На условиях оперативного приема могут быть использованы данные спутников SPOT 4, SPOT 5, FORMOSAT-2, Landsat-5. В ближайшей перспективе предполагается оперативное получение данных широкоохватных мониторинговых систем, что открывает принципиально новые возможности по обеспечению данными проектов мониторинга территориально больших регионов. Среди таких систем можно перечислить Deimos-1 (Испания), DMC-2 (Великобритания), Resourcesat-2 (Индия).

Для проведения анализа состояния земель в прошлом, например для целей оценки изменений землепользования, могут быть использованы архивные данные SPOT 2, SPOT 4, Landsat-4, Landsat-5, Landsat-7, IRS P6 AWiFS, ALOS, Terra ASTER и другие, подобные им по техническим характеристикам. Архивы данных содержат информацию более чем за 20 лет [3].

В качестве дополнительных материалов, в зависимости от специфики решаемой задачи, могут привлекаться различные данные, в том числе топографические основы соответствующих масштабов, существующие схемы землепользования и похозяйственного планирования, карты и результаты наземных обследований агрохимических и агрофизических характеристик почв, данные о севооборотах, сроках обработки почвы, агрометеорологические данные и многое другое. В большинстве случаев применение дополнительной информации обеспечивает высокую точность и достоверность получаемого результата.

Методики мониторинга сельхозугодий, очевидно, представляют интерес как для самих производителей и арендаторов земель сельскохозяйственного назначения, так и для региональных администраций и контролирующих органов федерального уровня.

Важная задача при организации системы мониторинга — обеспечить оперативное получение исходных данных. Сделать это позволяет формирование автоматизированных информационных систем (АИС), базирующихся на технологиях прямого приема спутниковых данных и на использовании геопорталов как системы распределенного доступа к получаемой информации. Упоминавшиеся технологии прямого приема спутниковых данных позволяют получать информацию с высокой оперативностью, исключая зависимость от зарубежных производителей данных с добавленной стоимостью, а комбинация данных со сходными техническими характеристиками, получаемых с различных космических аппаратов, дает возможность существенно повысить периодичность мониторинга.

Можно сделать вывод, что современное состояние технологий дистанционного зондирования Земли обеспечивает эффективное решение большого количества задач в сфере земельных отношений.

Список литературы:

1.Лайкин В.И., Упоров Г.А. Геоинформатика: учебное пособие, изд-во АмГПГУ, 2010. — 162 с.

2.Области применения ГИС-технологий// Применение ГИС [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:   http://gistechnik.ru/primgis.html (дата обращения 27.02.2013)   

3.Самардак А.С. Геоинформационные системы: Учебник. — Владивосток: ДВГУ, 2005. — 124 с.