Научная статья на тему 'МЕТОДОЛОГИЯ БАЗОВОЙ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ УМНОГО ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ'

МЕТОДОЛОГИЯ БАЗОВОЙ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ УМНОГО ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
78
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОЧНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ / ЦИФРОВАЯ ПЛАТФОРМА / РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫЕ ТОЧКИ / АГРОЛАНДШАФТ / МОРФОТИПЫ РЕЛЬЕФА / МАССОЭНЕРГОПЕРЕНОС / ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ МАКРО- / МЕЗОРАЙОНИРОВАНИЕ / МОНИТОРИНГ / ПАСПОРТИЗАЦИЯ ПОЛИГОНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОЛЕЙ / PRECISION FARMING / DIGITAL PLATFORM / REPRESENTATIVE POINTS / AGROLANDSCAPE / TERRAIN MORPHOTYPES / MASS ENERGY TRANSFER / GEOINFORMATION AGROECOLOGICAL MACRO- / MESOZONING / MONITORING / CERTIFICATION OF POLYGONS OF AGRICULTURAL FIELDS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Варшанина Татьяна Павловна, Бжецева Асиет Безруковна, Плисенко Ольга Анатольевна

Материалы статьи содержат результаты исследования, посвященного поиску оптимальных решений проблемы рационализации землепользования. Применение системы современного высокоточного земледелия, интегрирующего самые передовые технологии сельскохозяйственного производства, возможно лишь в условиях адаптации агротехники к существующим природным условиям, причем с учетом использования геоинформационных технологий, как в процессе сбора данных, так и при их автоматизированном анализе, мониторинге рационального и экономически целесообразного использования земель, а также обеспечения условий для применения данных дистанционного зондирования.Этим задачам и служит разработанная геоинформационная платформа автоматизированной паспортизации сельскохозяйственных полигонов на основе адаптивно-ландшафтного мезорайонирования, автоматизированной классификации природно-экологических морфотипов поверхности рельефа, микроклиматической оценки и локализации репрезентативных точек агрохимического мониторинга в целях рационального экономически эффективного землепользования и воспроизводства почвенного плодородия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Варшанина Татьяна Павловна, Бжецева Асиет Безруковна, Плисенко Ольга Анатольевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BASIC DIGITAL PLATFORM METHODOLOGY FOR KNOWLEDGE-BASED PRECISION FARMING OF THE ADYGHEA REPUBLIC

The article contains the results of a study devoted to the search for optimal solutions to the problem of land management rationalization. In essence, the use of a modern high-precision farming system that integrates the most advanced agricultural production technologies is possible only in the conditions of adaptation of agrotechnics to existing natural conditions, taking into account the use of geoinformation technologies, both in the process of data collection and in their automated analysis, monitoring of rational and economically viable land use, as well as providing conditions for the use of remote sensing data. Precisely, these are tasks of the developed geoinformation platform for automated certification of agricultural polygons based on adaptive landscape mesozoning, automated classification of natural and ecological morphotypes of the relief surface, microclimatic assessment and localization of representative points of agrochemical monitoring for the purpose of rational and cost-effective land management and reproduction of soil fertility.

Текст научной работы на тему «МЕТОДОЛОГИЯ БАЗОВОЙ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ УМНОГО ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCES

УДК 631.95

ББК 41.4 (2Рос.Ады)

В 18

Варшанина Татьяна Павловна

Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры географии, заведующий центром интеллектуальных геоинформационных технологий Адыгейского государственного университета, научный сотрудник Адыгейского научно-исследовательского института сельского хозяйства РАСН, Майкоп, e-mail: gic-info@yandex.ru

Бжецева Асиет Безруковна

Научный сотрудник Адыгейского научно-исследовательского института сельского хозяйства РАСН, Майкоп, е-mail: gnuaniish@mail.ru

Плисенко Ольга Анатольевна

Старший преподаватель кафедры автоматизированных систем обработки информации и управления, заведующий сектором программирования центра интеллектуальных геоинформационных технологий Адыгейского государственного университета, Майкоп, e-mail: gic-info@yandex.ru

Методология базовой цифровой платформы умного точного земледелия Республики Адыгея

(Рецензирована)

Аннотация. Материалы статьи содержат результаты исследования, посвященного поиску оптимальных решений проблемы рационализации землепользования. Применение системы современного высокоточного земледелия, интегрирующего самые передовые технологии сельскохозяйственного производства, возможно лишь в условиях адаптации агротехники к существующим природным условиям, причем с учетом использования геоинформационных технологий, как в процессе сбора данных, так и при их автоматизированном анализе, мониторинге рационального и экономически целесообразного использования земель, а также обеспечения условий для применения данных дистанционного зондирования. Этим задачам и служит разработанная геоинформационная платформа автоматизированной паспортизации сельскохозяйственных полигонов на основе адаптивно-ландшафтного мезорайонирования, автоматизированной классификации природно-экологических мор-фотипов поверхности рельефа, микроклиматической оценки и локализации репрезентативных точек агрохимического мониторинга в целях рационального экономически эффективного землепользования и воспроизводства почвенного плодородия.

Ключевые слова: точное земледелие, цифровая платформа, репрезентативные точки, агроландшафт, морфотипы рельефа, массоэнергоперенос, геоинформационное агроэкологическое макро-, мезорайонирование, мониторинг, паспортизация полигонов сельскохозяйственных полей.

Varshanina Tatyana Pavlovna

Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Geography Department, Head of the Center for Intellectual Geoinformation Technologies, Adyghe State University, Researcher of the Adyghe Research Institute of Agriculture of the Russian Academy of Agricultural Science, Maikop, e-mail: gic-info@yandex.ru

Bzhetseva Asiet Bezrukovna

Researcher of the Adyghe Research Institute of Agriculture of the Russian Academy of Agricultural Science, Maikop, е-mail: gnuaniish@mail.ru

Plisenko Olga Anatolyevna

Senior Lecturer at the Department of Automated Systems of Processing Information and Control, Head of the Software Engineering Sector at the Center for Intellectual Geoinformation Technologies, Adyghe State University, Maikop, e-mail: gic-info@yandex.ru

Basic digital platform methodology for knowledge-based precision farming of the Adyghea Republic

Abstract. The article contains the results of a study devoted to the search for optimal solutions to the problem of land management rationalization. In essence, the use of a modern high-precision farming system that integrates the most advanced agricultural production technologies is possible only in the conditions of adaptation of agrotechnics to existing natural conditions, taking into account the use of geoinformation technologies, both in the process of data collection and in their automated analysis, monitoring of rational and economically viable land use, as well as providing conditions for the use of remote sensing data. Precisely, these are tasks of the developed geoinformation

platform for automated certification of agricultural polygons based on adaptive landscape mesozoning, automated classification of natural and ecological morphotypes of the relief surface, microclimatic assessment and localization of representative points of agrochemical monitoring for the purpose of rational and cost-effective land management and reproduction of soil fertility.

Keywords: precision farming, digital platform, representative points, agrolandscape, terrain morphotypes, mass energy transfer, geoinformation agroecological macro-, mesozoning, monitoring, certification of polygons of agricultural fields.

Цифровые платформы являются программными средствами, обеспечивающими оперирование большими объемами специализированно структурированных междисциплинарных данных, для решения целевых задач.

Точное земледелие относится к наукоемким и высокотехнологичным производствам, использующим природные, биологические, техногенные и трудовые ресурсы для поддержки экономически целесообразного устойчивого и экологически сбалансированного землепользования.

В настоящее время в цифровом сопровождении точного земледелия преобладает «машинный» подход, который можно назвать механистическим. С применением комплекса дорогостоящей техники и способа сенсорной диагностики, в том числе дистанционной, с площади сельскохозяйственных земель с заданной масштабной регулярностью считывается информация о состоянии почв и посевов, требуемых дозах внесения удобрений, прогнозируемой урожайности. При агротехнических мероприятиях относительно каждого из перечисленных слоев информации производится программирование технических средств обработки полей и посевов для достижения максимально возможного выравнивания условий произрастания насаждений. Этот метод в условиях переменчивых погодных условий, которыми известны наши широты, требует перманентной актуальной корректировки агротехнических мероприятий, что удорожает производство сельхозпродукции.

Важнейшим недостатком точной машинной технологии является отсутствие аналитического системного подхода к процессу адаптации системы земледелия природным особенностям на локальном уровне. Создание базовой цифровой платформы точного земледелия, основанной на аналитической автоматизированной обработке пространственных данных, с их мониторингом, в том числе с помощью дистанционного сенсорного метода, позволяет решить эту проблему.

К базовой информационной составляющей точного земледелия необходимо отнести характеристики иерархии пространственных единиц агроландшафтного макро-, мезо- и микрорайонирования территории. С агроландшафтным районированием связан выбор адаптивных способов пространственно-временного размещения культивируемых видов и сортов растений, специальных приемов агротехники и почвозащитной обработки почвы.

В границах единиц районирования располагаются полигоны полей севооборота, пространственно изменчивые по микроклиматическим условиям, что связано с формой поверхности, ее уклоном и экспозицией относительно сторон света, определяющих пространственную дифференциацию, агрохимическое состояние почв. Вследствие этого в дерево классификации иерархии пространственных единиц требуется включать элементарные единицы морфотипов поверхности рельефа, относительно которых определяются границы полигонов полей. Такая структура данных позволяет обеспечить автоматизированную паспортизацию сельскохозяйственных полигонов с учетом их агроэкологических свойств.

Выделенные гомоморфные поверхности предназначены для перерасчета микроклиматических условий в пределах полигонов полей, определения репрезентативных точек отбора проб агрохимического обследования с последующей непрерывной интерполяцией данных на всю поверхность контуров полей.

Внедрение этих технологий позволяет производить, в соответствии с учетом наземного и дистанционного мониторинга пространственно дифференцированного и прогнозируемого микроклиматического и агрохимического состояния земель, оптимальный режим высева семян, внесения удобрений, пестицидов и биологически активных веществ, что и обеспечивает экономический и экологический эффект.

В соответствии с изложенным целью исследования является разработка базового геоинформационного ресурса паспортизации сельскохозяйственных полигонов на основе адаптивно-ландшафтного мезорайонирования сельскохозяйственных земель равнинно-горной территории Республики Адыгея, пространственно дифференцированной микроклиматической и агрохимической оценки сельскохозяйственных полигонов с применением информационно-математической структурной 3Б геометрической поверхности рельефа, проектирования экологически сбалансированного землепользования на основе природного экологического каркаса.

В рамках исследования определены следующие задачи:

1. Разработка структуры предметных данных базовой цифровой платформы природно-хозяйственных районов ландшафтно адаптивного экологически сбалансированного землепользования.

2. Определение структурообразующих параметров базы данных объектов агроланд-шафтного макро-, мезо- и микрорайонирования территории Адыгеи в масштабе 1:50000 в соответствии с природно-хозяйственным районированием сельскохозяйственных земель, пригодных для разнообразных видов использования, с привлечением данных Атласа Республики Адыгея [1].

3. Разработка обобщенных алгоритмов микроклиматического районирования и паспортизации сельскохозяйственных полигонов по характеристикам экологических морфотипов поверхностей рельефа, квазиоднородных по параметрам массо-энергопереноса.

4. Разработка обобщенных алгоритмов оценки экологической сбалансированности землепользования административной единицы территории и функциональной целостности ее природного ландшафта как составляющей системы природного экологического каркаса Адыгеи.

Условия, материалы и методы

Объектом исследования являются обобщенные алгоритмы определения структуры данных цифровой платформы паспортизации полигонов сельскохозяйственных полей и мониторинга процессов умного точного земледелия Республики Адыгея.

Пирамида детализации объектов адаптивных агроэкологических природохозяйствен-ных районов на макро- и мезоуровнях произведена с учетом того, что расположенная в равнинно-горных условиях Северо-Западного Кавказа Адыгея отличается многовариантностью происходящих на ее территории климатических процессов. При этом из-за отсутствия репрезентативной сети метеорологических наблюдений выделение пространственных единиц климата мезомасштабного уровня произведено по комплексу характеристик его среднестатистического состояния с привлечением анализа закономерностей модификации макроклима-тического фона в физико-географических условиях равнинно-горного региона [2].

Структуроформирующие показатели пространственных объектов подсистемы «Объекты эколого-почвенного районирования» разработаны в соответствии с пирамидой детализации по таксонам: почвенно-биоклиматический пояс - почвенно-биоклиматическая область -почвенная зона - горная почвенная провинция - почвенный округ - почвенный район. Объекты почвенного районирования выделены в соответствии с введенным В.И. Кирюшиным [3] понятием - «элементарный ареал агроландшафта». Выделение почвенных ареалов агро-ландшафтов произведено в итоге классификации структуроформирующих показателей почв, рельефа и климата.

Объекты природно-экологических морфотипов рельефа сельскохозяйственных полигонов идентифицируются по комплексу структурных линий [4], ограничивающих квазиоднородные по условиям массо-энергопереноса поверхности в масштабе 1:25000. На пересечении структурных линий обозначаются репрезентативные точки природно-экологических наблюдений, в том числе отбора почвенных агрохимических проб.

Определение и классификация элементарных морфотипов рельефа практически однородных по параметрам массоэнергопереноса, с последующим вычислением их микроклиматических и агрохимических характеристик, производится на основе авторской информаци-

онно-математической структурной 3Э геометрической поверхности рельефа [5].

Алгоритмы оценки экологической сбалансированности землепользования формулируются с позиции оценки функциональной целостности ее природного ландшафта как составляющей системы природного экологического каркаса. Оценка экологического баланса территории производится по двум известным показателям, иллюстрирующим репрезентативность ее природного экологического каркаса: коэффициенту экологической стабильности территории и коэффициенту антропогенной нагрузки, отображающих соотношение измененных (не более 65%) и природных, и полуприродных территорий (не менее 30-35%) [6]. Состояние природного экологического каркаса оценивается с помощью применяемых в биоэкологии гамма и альфа индексов, по степени связанности его узловых элементов природными коридорами, с рекомендациями восстановления связанности там, где она нарушена [7].

Результаты исследования

ГИС-АГРО Адыгеи обеспечивает пирамиду детализации природно-экологических характеристик относительно объектов мезо- и микрорайонирования от сельскохозяйственных земель республики в целом до паспорта каждого сельскохозяйственного полигона в соответствии с требованиями высокоточного земледелия (рис. 1).

Рис. 1. Функциональная схема цифровой платформы умного точного земледелия

В северной части Адыгеи сельскохозяйственные земли располагаются в пределах плоского, волнистого и холмистого сегментов Закубанской равнины, четко разделяемых по параметрам энергии рельефа. В горном Майкопском районе сельскохозяйственные земли находятся в долинах рек и на прилегающих к ним склонах.

Морфометрические, экспозиционные параметры рельефа и положение уровня грунтовых вод, наряду с основным фактором плодородия почв, играют существенную роль в успешности организации высокоточного земледелия. Равнинно-горное расположение республики, близость глубоководного Черного моря, экранирующая роль Главного хребта определяют высокое многообразие мезо- и микроклиматических условий выращивания сельскохозяйственных культур.

Пространственный анализ многолетних инструментальных данных позволил на макроуровне по величине горизонтальных градиентов температуры и осадков разграничить рав-

нинную зону преобладания циркуляционного фактора и горную зону преобладания процессов динамической трансформации [8]. Дальнейшая детализация данных выявила пять типов секторного климата по соотношению влияния континентального и морского воздуха, проявляющихся в типах годового хода температуры (один континентальный, три морских) и осадков (три континентальных, два морских). Принимались во внимание также сезонные отличия направления градиентов температуры, осадков, атмосферного давления, годовой ход осадков, скорость и повторяемость ветра по направлениям, тренды температуры и осадков.

Ландшафтно-климатические районы выделены по отличию в направлении по сезонам градиентов температуры, осадков, атмосферного давления, годовой сумме осадков, среднемесячной и среднесуточной температуре почвы, продолжительности солнечного сияния, обеспеченности осадков различной интенсивности, коэффициенту увлажнения, запасу воды в снежном покрове. Учитывались также природно-экологические свойства поверхности рельефа, теплофизические свойства почв.

На мезоуровне оценивается антропогенное изменение климата, и по характеристикам изменения альбедо поверхности, объемной теплоемкости и годовому ходу влажности почвенного покрова, площади гидрологических объектов, типу растительности, виду землепользования выделены комплексные микроклиматические районы. На локальном уровне климат характеризуется в соответствии с положением места в пределах комплексного микроклиматического района [8] в результате перерасчета параметров в рельефе с учетом теп-лофизических свойств поверхности и экспозиции относительно основных тепло / влагонесущих потоков.

Таким образом, определены структуроформирующие показатели объектов подсистемы «Климатические ресурсы» (табл. 1) и выявлен 21 низовой объект ландшафтно-климатического районирования [2], с учетом которых произведено эколого-почвенное районирование.

Таблица 1

Структуроформирующие показатели подсистемы «Климат» (фрагмент)

Пространственная единица Уровень детализации Показатели

климатические других компонентов

Зона преобладания: А) циркуляционного фактора Макроклимат УТСг<5,5°/ 100 км УИсг<800 мм / 100 км

Б) динамической трансформации УТсг>5,5°/ 100 км УИсг>800 мм / 100 км

Зона преобладания циркуляционного фактора Сектор: 1) влияния умеренно-континентального воздуха Секторный климат ГАТ - >26°С !Яг - < 550 мм ТГХТ - континентальный ТГХО - континентальный 1 ГХПНВ Расстояние до морских побережий. Морфоструктуры: положение относительно тепло / влагонесущих потоков, высота над у.м.

2) переходный от морского к континентальному ГАТ - 23-26°С !Яг - 550-920 мм ТГХТ - континентальный ТГХО - континентальный 2, 3, 4 ГХПНВ

3) преобладающего влияния черноморского воздуха ГАТ - 19-23°С !Яг - 720-1300 мм ТГХТ - морской 1 ТГХО - морской 1 ГХПНВ

Обозначения: УГсг - градиент температуры среднегодовой; УЯсг - градиент осадков среднегодовой; ХЯг - годовая сумма осадков; ТГХТ - тип годового хода температуры; ТГХО - тип годового хода осадков; ГХПНВ - годовой ход преобладающего направления ветра

Основу модуля «Эколого-почвенные ресурсы РА» составляет иерархия природных единиц почвенного районирования территории, выделяемых по необходимому комплексу средоформирующих показателей.

Равнинная часть республики относится к Приазовско-Предкавказской степной провинции мицеллярно-карбонатных мощных и сверхмощных черноземов Черноземной зоны. Северо-Кавказская горная провинция горно-луговых, горных бурых лесных слабоненасыщенных, насыщенных и остаточно-карбонатных, горных серых лесных, горных коричневых почв сухих лесов и кустарников, карбонатных, типичных и выщелоченных черноземов.

Таксоны эколого-почвенного районирования выделялись по параметрам термического, радиационного режима, характеристикам увлажнения, высотному положению, литологии почвообразующих пород, структур рельефа. В республике по полному спектру почвообра-зующих факторов определено 39 низовых эколого-почвенных пространственных единиц, на мезоуровне являющихся элементарными единицами почвообразования и основой для природно-хозяйственного районирования территории.

В результате геоинформационного агроэкологического макро- и мезорайонирования республики в масштабе 1:50000 выделено и охарактеризовано 9 природно-хозяйственных районов, в которых по структурообразующим факторам почвообразования определено 35 низовых подрайонов [8] (рис. 2).

Рис. 2. База данных с характеристиками агроландшафтных мезорайонов по компонентам:

рельеф, почва, климат, мезокроклимат

Микроклиматическая оценка полигонов полей производится с использованием информационно-математической 3Б геометрической поверхности рельефа, с помощью которой ав-томатизированно классифицируются природно-экологические морфотипы элементарных поверхностей.

К экологическим морфотипам отнесены поверхности, квазиоднородные по морфомет-рическим параметрам, и, следовательно, по характеристикам массоэнергопереноса.

Выделение экологических морфотипов рельефа происходит по ограничивающим их структурным линиям - геометрического места точек с экстремальными и нулевыми значениями основных морфологических параметров. К ним относятся гребневые и килевые линии максимальных и минимальных уклонов, выпуклых и вогнутых перегибов склонов, а также морфоизографы - линии с нулевой горизонтальной кривизной.

Наряду со структурными линиями по возможным пересечениям структурных линий в рельефе выделяются характерные точки [4]. В их число входят репрезентативные точки агрохимического анализа почвенных проб.

Предложенная А.Н. Ласточкиным [4] классификация элементов рельефа имеет ряд инновационных возможностей, позволяющих:

- разработать математическую модель поверхности каждого конкретного элементар-

ного объекта геометрической поверхности рельефа, однородного по параметрам массо-энергопереноса;

- произвести идентификацию каждого элементарного объекта рельефа в базе данных;

- разработать классификацию элементарных объектов поверхности по градациям геотопологических показателей, существенных для дифференциации агротехнических приемов обработки почв и выращивания культур;

- дифференцировать по выделенным ареалам контрольные точки для дешифрирования относительно них данных дистанционного зондирования по состоянию почв и насаждений;

- по итогам мониторинга данных дистанционного зондирования разработать целевые программы по агротехническим приемам и процессам ухода за насаждениями специализированной техникой;

- разработать систему репрезентативных точек для отбора проб агрохимического анализа;

- разработать технологию интерполяции и экстраполяции данных агрохимического анализа для дифференцированной оценки состояния почв по площади полей.

Таким образом, поверхность сельскохозяйственных земель представляется в виде структурной 3Б геометрической модели классифицированных: 1) природно-экологических морфотипов поверхности рельефа, относительно которых корректируются режимы обработки почв и насаждений, отрабатываются приемы дешифрирования результатов космической деятельности; 2) репрезентативных точек отбора проб агрохимического обследования для последующей непрерывной интерполяции данных на всю поверхность контуров полей.

Метод построения в геоинформационной среде математической классифицированной модели трехмерной геометрической поверхности рельефа и выделения природно-экологических морфотипов поверхности отработан на примере территории ФГБНУ «Адыгейский НИИСХ» (Республика Адыгея).

Земли ФГБНУ «Адыгейский НИИСХ» расположены в пределах волнистого сегмента Закубанской равнины на плоской части водораздела между реками Гиага и Псенафа.

В результате автоматизированной классификации структурных линий рельефа произведена идентификация контуров морфотипов природно-экологических местоположений в рельефе территории относительно контуров полей севооборота (рис. 3).

Рис. 3. Классификация гомоморфных поверхностей территории ФГБНУ «Адыгейский НИИСХ», Республика Адыгея

В границах выявленных индивидуальных контуров производится перерасчет микроклиматических условий в результате определения параметров экспозиции относительно сторон света, уклона поверхности, прихода солнечной радиации на заданные стадии морфогенеза культурных растений (рис. 4).

Рис 4. Микроклиматическая оценка гомоморфных поверхностей рельефа: а) экспозиция; б) уклоны; в) приход солнечной радиации

Определение локализации репрезентативных точек отбора агрохимических проб обеспечивает последующую непрерывную интерполяцию данных обследования на всю поверхность контуров полей (рис. 5), мониторинг и исследование закономерности миграции элементов питания в гомоморфных поверхностях под различными культурами в изменяющихся условиях тепло- и влагообеспеченности.

Рис. 5. Интерполяция относительно гомоморфной поверхности данных агрохимических проб в репрезентативных точках

Преимуществом этого подхода являются предупреждающие агротехнические приемы в соответствии с результатами мониторинга закономерности миграции искомых веществ в гомоморфных поверхностях в реальных микроклиматических условиях, что существенно удешевляет уход за посевами по сравнению с «машинным» точным земледелием.

Цифровая платформа точного земледелия Адыгеи включает модуль оценки экологической сбалансированности землепользования территории и функциональной целостности ее природного ландшафта как составляющей системы природного экологического каркаса. Картографическая инвентаризация ПЭК территории и оценка репрезентативности производится по космоснимкам (рис. 6).

Рис. 6. Инвентаризация природного экологического каркаса на равнине

Оценка состояния лесомелиоративных насаждений осуществляется по мультиспек-тральному снимку Rapid Eye высокого разрешения -5 м по ранжированному значению NDVI [9]. В соответствии с принятыми критериями оценки около 20% растительности полезащитных полос республики находятся в неудовлетворительном состоянии (рис. 7).

Актуализация оценки экологического баланса территории по коэффициенту экологической стабильности территории и коэффициенту антропогенной нагрузки осуществляется их расчетом методом скользящей палетки площадью 2 км2.

Модуль обеспечивает непрерывную актуальную оценку экологической сбалансированности землепользования, выявление проблемных территорий, возможное оперативное реагирование и проектирование.

Выводы

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Разработана иерархическая структура данных цифровой платформы умного точного земледелия территории Адыгеи, которая обеспечивает системное представление агроланд-шафтного пространства от мезо- до локального уровня, автоматизированную паспортизацию полигонов полей, мониторинг условий массоэнергопереноса в гомоморфных поверхностях.

Определены структуроформирующие показатели иерархии пространственных единиц геокомпонентов агроландшафтов республики в их системообразующей связи.

Иерархия пространственных единиц агроландшафтов Адыгеи - 11 природно-

хозяйственных районов и 35 подрайонов - содержит в базе данных параметрические и описательные характеристики.

Рис. 7. Оценка экологической сбалансированности территории равнинной Адыгеи

В результате автоматизированной классификации структурных линий рельефа произведена идентификация контуров морфтипов ландшафтно-экологических местоположений относительно контуров полей севооборота.

Относительно выявленных индивидуальных контуров обеспечено определение параметров: экспозиции относительно сторон света, уклона поверхности, прихода солнечной радиации на заданные стадии морфогенеза культурных растений, результатов почвенных обследований.

Обеспечено автоматизированное определение положения репрезентативных точек отбора агрохимических проб для последующей непрерывной интерполяции данных на всю площадь полей.

Разработаны обобщенные алгоритмы модуля оценки экологической сбалансированности территории в системе природного экологического каркаса.

Цифровая платформа умного точного земледелия предназначена для автоматизированных операций:

- внесения в паспорта полей севооборота индивидуальных природных экологических характеристик местоположений;

- детализации положения ключевых участков для эффективного мониторинга по муль-тиспектральным снимкам высокого разрешения состояния почв и развития посевов, уточнения методов прогнозирования урожайности;

- удешевления технологии ухода за посевами;

- усовершенствования и удешевления методов отбора агрохимических проб;

- уточнения пространственно-дифференцированной оценки бонитетов почв и сельскохозяйственных культур и т. д.

Примечания:

1. Варшанина Т.П., Митусов Д.В. Ландшафтная кар- 1. та РА. Атлас Республики Адыгея. Майкоп: ЗАО «Ассоциированный картографический Центр-М», 2005. 57 с.

2. Варшанина Т.П., Митусов Д.В. Климатические 2. ресурсы ландшафтов Республики Адыгея. Майкоп: Изд-во АГУ, 2005. 237 с.

References:

Varshanina T.P., Mitusov D.V. Landscape map of the Republic of Adyghea. Atlas of the Republic of Ady-ghea. Maikop: ZAO Associated Cartographic Center-M, 2005. 57 pp.

Varshanina T.P., Mitusov D.V. Climatic resources of the landscapes of the Republic of Adyghea. Maikop: Publishing House of the Adyghe State University,

3. Кирюшин В.И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Москва: МСХА им. К. А. Тимирязева, 1995. 81 с.

4. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание наук о Земле. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2002. 762 с.

5. Варшанина Т.П., Плисенко О.А. Алгоритмы построения и визуализации информационной физико-математической цифровой модели рельефа. Интегрированная ГИС региона (на примере Республики Адыгея). Киров: Камертон, 2012. С. 70-74.

6. Волков С.Н. Землеустройство. Т. 2: Землеустроительное проектирование. Внутрихозяйственное землеустройство. Москва: Колос, 2001. 648 с.

7. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. Москва: ГЕОС, 1998. 418 с.

8. Варшанина Т.П., Митусов Д.В. Агроклиматическая карта РА. Атлас Республики Адыгея... С. 2757.

9. Изображения Земли из космоса: примеры применения. Москва: ООО Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС», 2005. 100 с.

2005. 237 pp.

3. Kiryushin V.I. Methods of the development of adaptive landscape systems of agriculture and technologies of cultivation of agricultural crops. Moscow: Moscow Agricultural Academy of K.A. Timiryazev, 1995. 81 pp.

4. Lastochkin A.N. System morphological basis of Earth Sciences. St. Petersburg: SPbSU Publishing House, 2002. 762 pp.

5. Varshanina T.P., Plisenko O.A. Algorithms for constructing and visualizing an informational physical and mathematical digital terrain model. Integrated GIS of the region (based on the Republic of Adyghea). Kirov: Kamerton Publishing House, 2012. P. 70-74.

6. Volkov S.N. Land Management. Vol. 2. Land management planning. Farm land management. Moscow: Kolos, 2001. 648 pp.

7. Vinogradov B.V. Fundamentals of landscape ecology. Moscow: GEOS, 1998. 418 pp.

8. Varshanina T.P., Mitusov D.V. Agroclimatic map of the Republic of Adyghea. Atlas of the Republic of Adyghea... P. 27-57.

9. Images of the Earth from space: application examples. Moscow: SKANEX Engineering and Technology Center, 2005. 100 pp.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.