CC BY
32
4. Belyakov, A. M. Regional'naya adaptivno-landshaftnaya sistema zemledeliya Nizhnego Povolzh'ya [Tekst] / A. M. Belyakov, A. V. Solonkin i dr. - Volgograd: Print, 2012 - Р. 22-24.
5. Dospehov, B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'ta-tov issledovanij) [Tekst] / B. A. Dospehov. - M.: Agroproimzdat, 1985. - Р. 315.
6. Zelenev, A. V. Jekonomicheskaya jeffektivnost' vozdelyvaniya zernovyh kul'tur v biologizi-rovannyh sevooborotah v Nizhnem Povolzh'e [Tekst] / A. V. Zelenev, I. P. Zeleneva, E. V. Sem-inchenko //Nauchno-agronomicheskij. - 2017. - №1. - P. 4-6.
7. Loshakov, V. G. Sevooborot i plodorodie pochvy [Tekst]/ V. G. Loshakov. - M.: VNIIA, 2012 . - P. 171.
8. Pleskachev, Yu. N. Ispol'zovanie "Rancho" pri ispol'zovanii yachmenya [Tekst] / Yu. N. Pleskachev, I. B. Borisenko i dr.// Nauchno-agronomicheskij zhurnal. - 2012. - №2. - P. 30.
9. Smirnov, B. M. Rekomendacii po metodike provedeniya nablyudenij i isssledovanij v polevom opyte [Tekst]/ Smirnov B. M. i dr. - Saratov, 1973. - P. 200-209.
10. Suhov, A. N. Agrofizicheskie pokazateli svetlo-kashtanovyh pochv i ih regulirovanie priemami osnovnoj obrabotki pochvy [Tekst] / A. N. Suhov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouni-versitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2011. - №1. - P. 72-78.
11. Tagirov, M. Sh. Vliyanie sposobov osnovnoj obrabotki na vodno-fizicheskie pokazateli pochvy i produktivnost' yarovoj pshenicy [Tekst]./ M. Sh. Tagirov, R. S. Shakirov, I. G. Gilaev // Zemledelie. - 2015. - №8. - P. 20-21.
12. Tyutyuma, N. V. Metodika optimizacii polevyh sevooborotov zernovoj specializacii i struktura ispol'zovaniya pashni v agrolandshaftah Nizhnego Povolzh'ya [Tekst] / N. V. Tyutyuma, V. A. Fedorova, E. A. Zenina // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2016. - №1. - P. 64-71.
13. Udalov, A. V. Osnovy biojenergeticheskoj ocenki proizvodstva produkcii rastenievodstva [Tekst] : ucheb. posobie / A. V. Udalov, A. P. Avdienko, A. M. Struk. - p. Persianovskij: FGOU VPO "Donskoj GAU", 2008. - P. 108.
14. Cherkasov, G. N. Osnovnye napravleniya jekologizacii zemledeliya [Tekst] / G. N Cher-kasov // Sbornik dokladov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii GNU VNIIZiZPJe, 10-12 sentyabrya 2014 goda. - Kursk, 2014. - P. 3-6.
E-mail: [email protected].
УДК 528.7
ОЦЕНКА ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ НА ОСНОВЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЦИФРОВОЙ АЭРОСЪЕМКИ
ASSESSMENT OF FOREST PLANTATIONS IN THE VOLGA-AKHTUBA FLOODPLAIN ON THE BASIS OF PHOTOGRAMMETRIC PROCESSING
OF DIGITAL AERIAL
Д.К. Вогель, аспирант В.Г. Юферев доктор сельскохозяйственных наук
D. K. Vogel', V.G. Yuferev
ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», г. Волгоград
FSBSI «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation
of the Russian Academy of Sciences», Volgograd
В статье приведена разработанная методика и технология фотограмметрической обработки данных аэрофотосъемки со сверхлегкого беспилотного летательного аппарата для создания модели высоты лесного насаждения, основанная на определении высоты рельефа и абсолютной высоты местности. Приведены результаты применения методических предложений для разработки цифровых моделей местности по аэрофотоснимкам, определены параметры обработки снимков, проведено моделирование по облаку точек и приведены результаты фотограмметрической обработки снимков. Определены методические приемы фотограмметрической об-
работки данных для создания модели высот лесного насаждения. При этом данные о рельефе местности под сомкнувшимися кронами деревьев и кустарников можно получить в период отсутствия листвы. Объект исследований - участок Волго-Ахтубинской поймы. Аэрофотоснимки и координаты опорных точек были обработаны в программе Agisoft Photoscan. На этапе построения плотного облака точек был выбран способ расчёта с минимальным учётом мелких деталей, что дало возможность практически не учитывать ветви деревьев и кустарников. В результате было построено плотное облако точек, где на месте деревьев и кустарников были отображены только точки стволов и отдельные точки крон. Плотное облако точек было классифицировано по элементам рельефа и элементам растительности. По полученным данным на основе точек класса рельеф была построена цифровая модель рельефа. Использование фотограмметрической обработки данных позволяет осуществлять анализ изменений важных таксационных характеристик, в том числе текущего и среднего прироста высоты насаждения, с использованием периодической съёмки. Цифровая модель высот древостоя лесного насаждения и полученный на её основе ортофотоплан могут быть использованы для проведения инвентаризации и картографирования лесных насаждений.
The article describes the developed technique and technology of photogrammetric data processing for aerial photography from an ultra-light unmanned aerial vehicle to create a model of the height of a forest stand based on determining the height of the relief and the absolute altitude of the terrain. The results of the application of methodological proposals for the development of digital terrain models on aerial photographs are given, the parameters of image processing are determined, the simulation on the cloud of points is made and the results of photogrammetric processing of the photographs are given. Methods of photogrammetric data processing for creation of model of heights of forest plantations are determined. In this case, data on the terrain under the closed canopy of trees and shrubs can be obtained in the absence of foliage. The object of research is a area of the Volga-Akhtuba floodplain. Aerial photographs and coordinates of the control points were processed in the program Agisoft Photoscan. At the stage of construction of a dense cloud of points, the method of calculation was chosen with minimal consideration of small details, which made it possible to practically ignore the branches of trees and shrubs. As a result, a dense cloud of points was built, where only the points of the trunks and individual points of the crowns were displayed on the place of trees and shrubs. A dense cloud of points was classified according to relief elements and vegetation elements. According to the received data, based on the relief class points, a digital relief model was built. the use of photogrammetric data processing allows analysis of changes in important taxation characteristics, including current and average growth of plantation height, using periodic surveys. The digital model of forest stand heights and the orthophoto obtained on its basis can be used for inventorying and mapping forest plantations.
Ключевые слова: фотограмметрия, цифровая модель, лесное насаждение; высота, рельеф, древесная и кустарниковая растительность, облако точек.
Key words: photogrammetry, digital model, forest plantation; height, relief, woody and shrubby vegetation, a cloud of dots.
Введение. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) - это комплекс, состоящий из летательного аппарата без экипажа с возможностью программирования полёта и наземной системой управления. В настоящее время БПЛА используются во всевозможных сферах человеческой деятельности. Сверхлёгкий БПЛА с цифровой видеокамерой на борту уже сейчас является незаменимым инструментом в сфере градостроительства, сельского хозяйства и экологического мониторинга [6]. Наряду с этим, растёт использование БПЛА с целью реконструкции трёхмерных моделей с помощью комплексного применения фотограмметрии на основе цифровых снимков.
Использование сверхлёгких БПЛА позволяет производить съёмку с низкой высоты, что в свою очередь даёт возможность трёхмерной реконструкции крон древостоя. Измерение высоты древостоя представляет большой интерес для оценки запаса, биопродуктивности лесных экосистем и их состояния.
Материалы и методы. При реконструкции трёхмерных моделей древесной и кустарниковой растительности с помощью фотограмметрической обработки снимков с БПЛА важно учитывать, что модель высоты лесного насаждения будет построена исключительно на основе видимых на снимках частей того или иного растения. В результате при таком способе построения цифровой модели мы получаем данные только для построения цифровой модели местности (ЦММ). Это обстоятельство можно не учитывать при съёмке древесной и кустарниковой растительности на местности, где рельеф исследуемой территории слабо расчленен эрозионной сетью, так как для построения цифровой модели рельефа (ЦМР) вполне достаточно иметь несколько опорных точек на местности и тех фрагментов рельефа, которые так или иначе будут запечатлены на аэрофотоснимках [1-3]. Для реконструкции трёхмерной модели древесной и кустарниковой растительности Волго-Ахтубинской поймы необходимы исходные данные о рельефе, так как основная доля деревьев и кустарников располагается по гривам вдоль берега ериков и вокруг озёр [8].
При использовании методов фотограмметрической обработки аэрофотоснимков для построения цифровой модели местности (рисунок 1) данные о рельефе местности под сомкнувшимися кронами деревьев и кустарников можно получить только под лиственными породами в период отсутствия листвы [9-11].
Это обусловлено тем, что при обработке аэрофотоснимков на этапе построения плотного облака точек имеется возможность понизить детальность снимков. Этот прием применяется для того, чтобы при расчёте плотного облака точек не учитывать ветви деревьев и кустарников.
Высота, м
Рисунок 1 - Визуализация цифровой модели местности
Для создания модели высоты лесного насаждения на основе аэрофотосъёмки [4, 5, 7] древесной и кустарниковой растительности Волго-Ахтубинской поймы и последующей фотограмметрической обработки результатов работа была разделена на три основных этапа:
1. Плановая аэрофотосъёмка местности после схода снега в период отсутствия листвы у деревьев и кустарников и построение ЦМР.
2. Построение цифровой модели высоты лесного насаждения.
3. Определение высоты лесного насаждения относительно рельефа.
Результаты и обсуждение. Объект исследований участок Волго-Ахтубинской
поймы с координатами центра 48° 34' 40" с.ш., 44° 56' 15" в.д. расположен вблизи населенного пункта Таловый. Для выполнения первого этапа съёмки исследуемой территории было сформировано полётное задание с параметрами, позволяющими наиболее точно построить рельеф местности.
Съёмка была произведена в конце марта 2018 г. до вегетационного периода и после схода снежного покрова. Для получения более точных результатов по исследуемой территории были размещены опорные точки и получены их координаты. Аэрофотоснимки и координаты опорных точек были обработаны в программе Agisoft Photoscan.
На этапе построения плотного облака точек был выбран способ расчёта с минимальным учётом мелких деталей, что дало возможность практически не учитывать ветви деревьев и кустарников. В результате было построено плотное облако точек, где на месте деревьев и кустарников были отображены только точки стволов и отдельные точки крон. Плотное облако точек было классифицировано по элементам рельефа и элементам растительности. По полученным данным была построена ЦМР на основе точек класса рельеф.
Исходные данные для второго этапа были взяты по результатам съёмки в июле 2017 г. В это время была проведена аэрофотосъёмка исследуемой территории и уточнены координаты опорных точек. На этапе построения плотного облака точек были проведены настройки, которые позволили получить максимальную детализацию формы крон деревьев и кустарников. Это плотное облако точек, как и на первом этапе, было классифицировано на точки рельефа и на точки растительности. В результате обработки были получены цифровая модель рельефа исследуемой территории и цифровая модель древесной и кустарниковой растительности (рисунки 2, 3).
50 0 50 100 150 200 м
Ы—I-1-1-1-1
Рисунок 2 - Визуализация цифровой модели рельефа
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 3 (51) 2018
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
50 О SO 100 150 2« и
ж-1-1-1-1
Рисунок 3 - Визуализация цифровой модели высоты деревьев и кустарников
На третьем этапе для определения высоты лесного насаждения относительно рельефа обе модели были обработаны с использованием геоинформационного комплекса «Спутник». Для повышения точности были использованы опорные точки с записанными координатами. В ГИС «Спутник» предусмотрена возможность вычисления разности объёмов и высот между поверхностями. В результате были вычислены высоты рельефа поверхности и высоты древесной растительности и построена трехмерная модель местности тестового участка (рисунок 4) и профиль рельефа и крон деревьев (рисунок 5).
Рисунок 4 - Визуализация трехмерной модели тестового участка с плоскостью профиля
Н,м •
О 25 5(1 75 100 125 150 175 200 225 250 275 L, м
--Древесная и кустарниковая растительность
--Рельеф
Рисунок 5 - Профиль рельефа и крон деревьев, построенный на основе
совмещенного облака точек
В результате исследований установлено, что фотограмметрические методы могут быть использованы для геоинформационного картографирования лесных насаждений и с учётом быстрого роста технологических возможностей имеют большой потенциал для увеличения точности работ.
Основные характеристики лесных насаждений, которые можно получить с использованием модели: минимальная, средняя и максимальная высота древесных и кустарниковых пород в древостое; полнота лесного насаждения; количество деревьев в насаждении; текущий и средний прирост высоты насаждения (с использованием периодической съёмки).
Заключение. Таким образом, применение фотограмметрического рабочего процесса для создания модели высот лесного насаждения позволяет осуществлять анализ изменений важных таксационных характеристик. Цифровая модель высот древостоя лесного насаждения и полученный на её основе ортофотоплан могут быть использованы для проведения инвентаризации и картографирования лесных насаждений. Использование цифровых аэрофотоснимков, получаемых при помощи беспилотных летательных аппаратов, для разработки цифровых моделей ландшафтов и их фотограмметрические исследования является доступным и достоверным методом выявления характеристик лесных насаждений.
Библиографический список
1. Аковецкий, В.И. Дешифрирование снимков [Текст] / В.И. Аковецкий. - M.: Недра, 1983. - 120 с.
2. Бахтинова, Е.В. Применение крупномасштабных аэрофотоснимков при инвентаризации рекреационных лесов [Текст] / Е.В. Бахтинова, Н.Г. Федоров // Лесное хозяйство. - 1987. -№ 2. - С. 51-52.
3. Боровиков, К.3. Инвентаризация защитных насаждений с помощью аэро- и космических снимков [Текст] / К.З. Боровиков, В.В. Сидоренко // Геодезия, аэрофотосъемка, картография. Экспресс-информация. - 1987. - № 3. - С. 27-28.
4. Дмитриев, И.Д. Лесная авиация и аэрофотосъемка [Текст] / И.Д. Дмитриев, В.С. Mу-рахтанов, В.И. Сухов. - M.: Агропромиздат, 1989. - Збб с.
5. Оценка информативности космических фотоснимков высокого разрешения для инвентаризации лесов [Текст] / В.И. Сухих, ВЖ. Жирин, Т.А. Зиемелис и др. // Исследования Земли из космоса. - 199б. - № 2. - С. 45-5б.
6. Применение сверхлёгких БПЛА для задач анализа и мониторинга в сельском хозяйстве [Электронный ресурс]/ - Режим доступа: https://pb-ur.ru/wp-content/uploads/ 201б/12/ AGRODRON-s.pdf.
7. Самойлович, Г.Г. Применение аэрофотосъемки и авиации в лесном хозяйстве [Текст] / Г.Г. Самойлович. - M.-Л.: Гослесбумиздат, 1953. - 47б с.
8. Юферев, В.Г. Ретроспективный анализ деградации лесов Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / В.Г. Юферев, Н.Н. Таранов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 201б. - № 3 (43). - С. бб-71.
9. Heusden, W.V. Monitoring changes in heathland vegetation using sequential aerial photographs [Текст] / W.V. Heusden // ITC.Journal. - 1983. - № 2. - P. 1б0-1б5.
10. Kulik, K.N. Aerial and Satellite methods of research in agrosilvicultural amelioration [Текст] / K.N. Kulik // The Third international Windbreaks and Agroforestry symposium proceedings. -Ridge Toun College, Canada, 1991. - P. 55-59.
11. Pernar, R. Estimating stand density and condition with the use of picture histograms and visual interpretation of digital orhtophotos [Текст] / R. Pernar, D. Klobucar // Annales experimentis silvarum culturae provehendis. - Zagreb: Universitas studiorum Zagrebiensis, Facultas forestalis. -2003.- V. 40 - P.81-111.
Reference
1. Akoveckij, V. I. Deshifrirovanie snimkov [Tekst] / V. I. Akoveckij. - M.: Nedra, 1983. -
120 p.
2. Bahtinova, E. V. Primenenie krupnomasshtabnyh ajerofotosnimkov pri inventarizacii rekreacionnyh lesov [Tekst] / E. V. Bahtinova, N. G. Fedorov // Lesnoe hozyajstvo. - 1987. - № 2. - P. 51-52.
3. Borovikov, K.3. Inventarizaciya zaschitnyh nasazhdenij s pomosch'yu ajero- i kosmicheskih snimkov [Tekst] / K. Z. Borovikov, V. V. Sidorenko // Geodeziya, ajerofotos'emka, kartografiya. jek-spress-informaciya. - 1987. - № 3. - P. 27-28.
4. Dmitriev, I. D. Lesnaya aviaciya i ajerofotos'emka [Tekst] / I. D. Dmitriev, V. S. Mu-rahtanov, V. I. Suhov. - M.: Agropromizdat, 1989. - 366 s.
5. Ocenka informativnosti kosmicheskih fotosnimkov vysokogo razresheniya dlya inven-tarizacii lesov [Tekst] / V. I. Suhih, V. M. Zhirin, T. A. Ziemelis i dr. // Issledovaniya Zemli iz kosmosa. - 1996. - № 2. - P. 45-56.
6. Primenenie sverhljogkih BPLA dlya zadach analiza i monitoringa v sel'skom hozyajstve [Jel-ektronnyj resurs]/ - Rezhim dostupa: https://pb-ur.ru/wp-content/uploads/ 2016/12/ AGRODRON-s.pdf.
7. Samojlovich, G. G. Primenenie ajerofotos'emki i aviacii v lesnom hozyajstve [Tekst] / G. G. Samojlovich. - M. - L.: Goslesbumizdat, 1953. - 476 p.
8. Yuferev, V. G. Retrospektivnyj analiz degradacii lesov Volgo-Ahtubinskoj pojmy [Tekst] / V. G. Yuferev, N. N. Taranov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2016. - № 3 (43). - P. 66-71.
9. Heusden, W.V. Monitoring changes in heathland vegetation using sequential aerial photographs [Текст] / W.V. Heusden // ITC.Journal. - 1983. - № 2. - P. 160-165.
10. Kulik, K.N. Aerial and Satellite methods of research in agrosilvicultural amelioration [Текст] / K.N. Kulik // The Third international Windbreaks and Agroforestry symposium proceedings. -Ridge Toun College, Canada, 1991. - P. 55-59.
11. Pernar, R. Estimating stand density and condition with the use of picture histograms and visual interpretation of digital orhtophotos [Текст] / R. Pernar, D. Klobucar // Annales experimentis silvarum culturae provehendis. - Zagreb: Universitas studiorum Zagrebiensis, Facultas forestalis. -2003.- V. 40 - P.81-111.
E-mail: [email protected]
УДК 633.854.78:631.674.6
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДСОЛНЕЧНИКА В РЕСПУБЛИКЕ ДАГЕСТАН
PERSPECTIVE TECHNOLOGY OF SUNFLOWER PRODUCTION IN THE REPUBLIC OF DAGESTAN
Л.Ю. Караева, аспирант С.А. Курбанов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Д.С. Магомедова, доктор сельскохозяйственных наук, доцент
L.U. Karaeva, S.A. Kurbanov, D.S. Magomedova
ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова», г. Махачкала
FSBEI HE «Dagestan State Budget Agricultural University by M.M. Dzhambulatov», Makhachkala
В условиях сухостепной зоны равнинного Дагестана изучено влияние густоты посева и капельного орошения при различных уровнях предполивной влажности почвы на урожайность и качество семян подсолнечника сорта СПК. Целью исследований являлось повышение эффективности производства маслосемян подсолнечника при орошении за счет совокупной оптимизации мелиоративных режимов и агротехники возделывания в одновидовых посевах. Объектом исследований являлись посевы подсолнечника на орошаемых землях равнинного Дагестана. Предмет исследований - элементы технологии возделывания подсолнечника при орошении капельным способом. Исследованиями установлено, что наиболее существенную роль в суммарном водопотреблении
