Екомониторинг

Мікрорельєф поля визначає його корисну площу та надає землекористувачу інформацію про можливість посіву та використання сільгосптехніки з різним рівнем ефективності на цьому полі. Якщо рельєф поля не має великих нерівностей то його площа посіву дорівнює майже 100%, що дає відмінні результати посіву. В інших випадках ці нерівності псують ефективну площу та зменшують врожаї. До таких нерівностей відносять: бугри, прируслові вали й коси, полігональні ґрунти, піщані брижі, степові блюдця. Такий мікрорельєф зобов’язаний перш за все екзогенним процесам у середовищі (фізичному вивітрюванню та антропогенному фактору). Виявлення нерівностей мікрорельєфу є вельми актуальною проблемою, якою займаються постійно. Дуже гострою ця проблема при вирощуванні рису, злакових культур для яких зміна режиму вологи є критичною. Для цього використовують, яка правило, найбільш достовірні та надійні польові контактні методи. Які на наш погляд мають недоліки, а саме, вони довготривалі та можуть задовольнити за швидкістю спостережень невелике господарства. В результаті проведеної роботи апробовано метод швидкісної перспективної зйомки з наступною обробкою результатів, яка займає декілька десятків хвилин.
Подібні завдання вирішували Слива І.В. (2008 р.), Рекс Л.М. (2009 р.) й інші. Характерною рисою всіх робіт було використання для аналізу архівної інформації, яка на думку авторів, має високий рівень валідності (достовірності). Ми впевнені що це питання є дискусійним, тому що кожен сезон поля мають певне антропогенне навантаження у вигляді використання сільгосптехніки що призводить до «міграції» нерівностей на полі. Тому використання архівних даних з космосу є не досить репрезентативним. Довго тривалість проведення польових контактних методів призводить до збільшення часу обстеження. Тому виникає питання актуалізації інформації по полю та в цілому по господарству. Спираючись на досвід Балюка С.А., Солохи М.О. (2009,2010рр.) стосовно використання носія апаратури для отримання знімків поверхні полів на базі ДПЛА, далі наводимо методичний підхід щодо отримання подібної інформації

В ході проведення аерофотозйомки для оцінки врожайності сільськогосподарських культур на полі окрім запланованого результату були отримані знімки з характерними нерівними колами на території поля, яке досліджувалося та суміжного. При більш детальному аналізі було зроблено припущення щодо генезису цих кіл. Так, при візуальному обстеженні кожне коло мало прогин від 10-20 см до 80 см та від 10-до 20 м в діаметрі. Так було встановлено розподіл степових блюдець та інших нерівностей на полі (див.рис.1).

Рисунок 1 – Учбове поле Ксаверівка 2, Київська область (Стрілками відмічено центри нерівності).

Рослинність, яка росте на полі з одного боку, закриває собою нерівності поля (така культура як гречка), з іншого такі культури як: пшениця, овес, соняшник тільки підкреслюють такий стан відміною у кольорі, який добре видно на рисунку.
Методичний підхід знімання поля базувався всього на декількох перспективних знімках, які було зроблено з середини поля (причому середина вибиралася вільно). Всі знімки охоплювали всю площу поля. Це дозволило значно скоротити час моніторингу та отримати з середини поля у всіх напрямках стан мікрорельєфу цього поля. Нижче наведено на рис.2 схему зйомки у вигляді зведених знімків: космічного на цю ділянку та отриманих знімків з ДПЛА.

Рисунок 2 – Зведена схема космічного зображення Ксаверівка 2 та аматорських знімків з ДПЛА.

Після отримання первинних знімків було проведено їх географічну прив’язку (центру знімку) у стандартному картографічному пакеті Mapinfo. Також за основу було використано космічний знімок поверхні поля для проведення афінних (звуження, масштабування тощо) перетворень зі зйомкою з ДПЛА. Базовий космічний знімок після оверлейного накладення на нього знімків з ДПЛА дозволив з точністю в декілька метрів визначити розташування, площу та границі нерівностей поля.
Нижче наведено отриману схему нерівностей на полі (див.рис.3)

Рисунок 3 – Схема розташувань нерівностей (степових блюдець та валів) на полі

Після отримання схеми розташувань нерівностей для більшої наочності та підтримки прийняття рішення щодо нерівностей поля було побудовано схему поля (Vertical Mapper). Використовувалася інтерполяція Natural Neighbour (Simple) з середньозваженим середнім. За точку розрахунків (0) було прийнято найнижчу точку поля (-0,6) див.рис.4.

Рисунок 4 – Схема розташування нерівностей на полі

Висновки:
1.Сільськогосподарські культури мають важливе значення для ідентифікації нерівностей (мікрорельєфу) поля. Так, найбільш вагомий внесок у виявлення неоднорідності поля вносять злакові культури: пшениця, ріж, ячмінь і т.д.
2.Виявлено, що такі культури як: гречка, соняшник, кукурудза скривають нерівності поля. На наш погляд такі факти говорять про різні вимоги до умов зволоження культур. Тобто деякі культури могуть слугувати достовірним індикатором щодо мікрорельєфу поля. Крім того, важливими є напрям та час зйомки. Найліпші знімки можливо отримати з 8,30-11,00 та 16,00-17,00 (при наявності сонячного світла). Напрям зйомки важливий для виявлення глибини нерівності (по наявності тіні), тобто напрям потрібно обирати таким чином, щоб тінь була б найбільшою.