Суббота, Август 15, 2020

  /  Погода в Абакане

Главная > Газета > Взгляд из космоса на сельское хозяйство

Взгляд из космоса на сельское хозяйство

Сегодня сельское хозяйство – одна из важнейших отраслей экономики Хакасии. Агропромышленная политика нашего государства направлена на то, чтобы сделать сельское хозяйства эффективным более эффективной и высокорентабельной. Причем мировой опыт подтверждает, что «взгляд из космоса» позволяет существенно усовершенствовать методы оперативного контроля состояния посевов и прогноза урожая. Спутниковая информация помогает вести наблюдения за ростом и развитием сельскохозяйственных культур, количественно оценивая их состояние. Уже сегодня ученые в любой момент могут сказать, где в стране, к примеру, взошли озимые или бушуют лесные пожары и чему они угрожают. Такой комплекс знаний очень сложно получить с помощью обычного облета на самолете.

О специфике применения спутникового мониторинга сельскохозяйственных угодий Республики Хакасии рассказала нам Елена ЖУКОВА – кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и общей биологии Хакасского госуниверситета.

– Елена Юрьевна, расскажите, пожалуйста, о механизмах и особенностях спутникового мониторинга в целом.

– Спутниковый мониторинг применительно к сельскохозяйственным угодьям – это сбор, передача, накопление, хранение и анализ многоспектральной информации о качественных и количественных характеристиках состояния растительности и почв, а также о протекающих в них процессах под влиянием естественных и антропогенных факторов с целью дальнейшего прогнозирования.

Как показывает опыт США, Евросоюза, Японии и других стран, сегодня сельское хозяйство – одна из самых перспективных сфер для использования данных дистанционного зондирования (ДДЗ) в целях повышения его эффективности. Его специфика, прежде всего, состоит в том, что посевы хорошо различимы на космических снимках, они ничем не скрыты и имеют, как правило, один ярус, хорошо интерпретируются как по текстуре, так и по спектральным характеристикам. Еще одной особенностью является динамичность агроценозов (искусственное поле, созданное человеком) – агротехническая, пространственная, временная и спектральная.

– А что такое дистанционное зондирование территорий и агроценозы?

– Дистанционное зондирование (ДЗ) – это процесс получения информации об объекте (территории или явлении) без непосредственного контакта с ним, с помощью специальной аппаратуры. Это необязательно спутниковые снимки, их просто часто подразумевают под этим. Ими могут быть данные с самолета, дрона (беспилотного летательного аппарата) или вышки. По сути, методы дистанционного зондирования основаны на регистрации отраженного или собственного электромагнитного излучения участков поверхности в видимом или инфракрасном спектральном диапазоне. То есть в значении каждого пикселя снимка зашифрована информация о состоянии объекта – продуктивность, количество воды, хлорофилла, отражательные способности, температура и другое.

Агроценоз (от греч. agros — поле, koinos — общий) — биогеоценоз, созданный человеком, который обладает определенным видовым составом (культурные растения, сорняки, насекомые, дождевые черви, мышевидные грызуны и другие) и взаимоотношениями между компонентами окружающей среды. Наиболее четко они проявляются на уровне трофических связей между организмами. К примеру, в агроценозе ржаного поля складываются те же пищевые цепи, что и в природной экосистеме: продуценты (рожь и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы). Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек, который своим трудом создает каждый агроценоз и обеспечивает его высокую продуктивность, затем собирая и используя урожай.

Причем высокая продуктивность обеспечивается интенсивной технологией подбора высокоурожайных растений и удобрений, так как при их создании человек применяет комплекс агротехнических приемов, в том числе различные способы обработки почвы (вспашка, боронование, дискование и другие), мелиорацию (при избыточном увлажнении почвы), искусственное орошение, посев (посадку) высокоурожайных сортов растений, подкормку, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями растений.

– Проводятся ли на базе нашего вуза какие-либо исследования в этой области?

– В нашем институте (ИЕНиМ) исследовательская работа по изучению естественной степной растительности на основе данных дистанционного зондирования (ДДЗ) проводится кандидатом биологических наук Анастасией Шуркиной. Данные спутникового мониторинга являются совместимыми с ГИС-технологиями (географическими информационными системами), которые являются предметом научных изысканий кандидата биологических наук Ольги Денисовой.

Научная работа была поддержана несколькими грантами: региональным грантом РФФИ «Изучение продуктивности наземных экосистем на примере территорий юга Красноярского края и Хакасии на основе интегральной системы космического мониторинга», двумя грантами Красноярского краевого фонда науки.

– Какие методы предварительной обработки спутниковых данных существуют в республике? И введена ли такая практика мониторинга в Абакане?

– Наземную обработку получаемых космических изображений принято разделять на предварительную и окончательную. Первая – включает в себя восстановление изображения из сжатых данных, которые отправляет спутник: компенсацию искажений, яркостную и геометрическую коррекцию и другое. Большинство операций по предварительной подготовке данных дистанционного зондирования (ДДЗ) проводится самой организацией (мы получаем сведения от Геологической службы США – USGS). Вторая – предусматривает всю необходимую тематическую обработку снимков для решения поставленных задач, в том числе коррекцию влияния атмосферы, геопривязку, вычисление спектральных индексов, а также улучшение изображений (при необходимости). Ближайшая к нам станция приема спутниковых данных расположена в Красноярске, специалисты которой напрямую получают данные со спутника.

Мониторинг по спутниковым снимкам конкретно в Абакане пока не проводился, хотя это в принципе возможно. В городских условиях будет особенно интересен вопрос загрязнения, который определяется в том числе и по зимним снимкам.

Начиная с 2004 года учеными проводились дистанционные и подспутниковые исследования агрофитоценозов в нескольких районах Республики Хакасия и юга Красноярского края. В ходе работы были изучены надземные фитомассы, видовой состав сорной растительности, водный режим, характеризующий посевы сельскохозяйственных культур: пшеницы, овса, кукурузы, гречихи, рапса, а также растительности залежей разного возраста. Результатом их научных совместных трудов стали полученные сведения о растительности на сельскохозяйственных угодьях Алтайского (с. Белый Яр и с. Кирово), Бейского (окрестности с. Беи) и Усть-Абаканского районов (залежи вблизи Черногорска) Хакасии. Накоплен банк снимков Landsatи MODIS территорий региона за вегетационные периоды 2000–2016 гг., обработаны и проанализированы данные дистанционного зондирования (ДДЗ) на ключевых участках сельскохозяйственных угодий. При этом ученые использовали методы цветового синтеза каналов, вычисление спектральных индексов, перевод в векторную форму ключевых участков территорий исследования, а также построение и анализ графиков сезонной динамики вегетационных индексов по спутниковым данным.

– Как бы вы, как эксперт, могли оценить сегодняшнюю оценку состояния и урожайности сельскохозяйственных угодий на территории Хакасии?

– Исходя из последних данных, на ключевых участках, например в Алтайском районе, посевы овса к началу сентября имели сырую массу генеративных органов 16,1–24,8 ц/га, для пшеницы – 18,9–20,9 ц/га, гречихи – 18,2 ц/га. Таким образом, урожайность зерновых культур немного ниже средней(12–17 ц/га – имеется в виду зерно в сухом виде). Необходимо понимать, что со спутника можно получить только данные о сырой фитомассе. Также перспективным направлением в использовании спутниковых данных в Хакасии является определение состояния заброшенных земель для повторного ввода их в эксплуатацию.

Елена Юрьевна также отметила, что стабильно функционирующая система спутникового мониторинга помогла бы разрешить многие проблемы в сельском хозяйстве Хакасии. Данные дистанционного зондирования позволяют определить состояние и продуктивность посевов, а также площадь пашни. На их основе можно составить прогноз, способствующий повышению урожайности сельскохозяйственных угодий на территории республики. Спутниковые изображения, которые используют специалисты в своей работе, распространяются бесплатно и обновляются оперативно – ежедневно (MODIS) и каждые 16 дней (Landsat). Следовательно, основная проблема практического внедрения спутникового мониторинга не финансовая, а организационная. Космические изображения Landsat являются перспективными для картографирования агроценозов на территориях со сложной пространственной структурой, обусловленной аридными условиями возделывания (влиянием сухого климата с высокими температурами воздуха). Они позволяют оценить площадь земель, занятых под сельскохозяйственные культуры, с точностью 5–10%. Но существуют спутниковые данные и более высокого разрешения.

Инга ТАЛАХАДЗЕ


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Защита от спама *