CC BY
105
ВНЕДРЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
УДК 631.004
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ДИСТАНЦИОННОМ МОНИТОРИНГЕ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
О.И. Просянникова, д.с.-х.н., В.В. Михайлов, Т.А. Калинина, Ю.А. Королев
Центр агрохимической службы «Кемеровский», e-mail: [email protected] Статья поступила в редакцию 19.10.2009 г.
Рассмотрен опыт совмещения ГИС-технологий и системы спутникового мониторинга при решении задач сельскохозяйственного производства.
Ключевые слова: сбор информации, ГИС-технологии, мониторинг земель, космические снимки, векторные карты.
GIS-TECHNOLOGIES TO DISTANCE MONITORING OF AGRICULTURAL LANDS O.I. Prosyannikova, V. V. Mikhaylov, T.A. Kalinina, Yu.A. Korolev
Experience of combine employment of GIS-technology and cosmic monitoring for solution of agricultural problems is presented in article.
Keywords: formation of database, GIS-technologies, monitoring of lands, cosmic observation photo, vectorial maps.
Для эффективного развития аграрного производства необходимо внедрение высокоэффективных технологий сбора и обработки информации. Как свидетельствует мировой опыт, информационные технологии могут оказать существенную помощь при решении многочисленных задач, связанных с планированием, прогнозом, анализом и моделированием сельскохозяйственных процессов [1]. В связи с тем, что информация здесь, как правило, пространственно привязана, наиболее эффективным представляется применение геоинформационных систем (ГИС). Опыт работы в этой сфере позволил модифицировать ГИС под задачи различных уровней. С 1999 г. в России используется ГИС сельскохозяйственной отрасли [2] и построена ГИС муниципального образования [3]. В 2003 г. после подготовительных работ Главный вычислительный центр Минсельхоза РФ начал активно проводить мероприятия по внедрению и адаптации ГИС в сельскохозяйственной отрасли [1].
Работы по использованию ГИС при мониторинге земель сельскохозяйственного назначения в Кемеровской
области начаты в 1998 г. [4]. Для предоставления землепользователям картографического материала используют ГИС «Полис для агрохимслужбы» (ГИС «ПОЛИС»), разработанный совместно с Кемеровским территориальным центром информатизации и кадастровых систем органов Государственной власти. На протяжении одного цикла агрохимического обследования был создан электронный атлас сельскохозяйственных предприятий, содержащий векторные карты и семантический материал в виде агро-экологических характеристик земельных участков.
В последнее время ГИС «ПОЛИС» успешно адаптирован для решения задач в Системе дистанционного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. Первым этапом стала идентификация сельскохозяйственных полей на снимках, полученных со спутника. Трудность здесь заключается в том, что по целому ряду причин векторизованные карты, созданные на основе картографического материала, используемого в агро-химслужбе, не совпадают с космоснимками (рис. 1). Несоответствие видно сразу.
Рис. 1. Фрагмент наложения исходной векторной карты, нарисованной по плану внутрихозяйственного землеустройства на космоснимок
(белым цветом отображены объекты векторной карты, нарисованные по плану внутрихозяйственного землеустройства)
ВНЕДРЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
Рис. 2. Фрагмент наложения трансформированной векторной карты, нарисованной по плану внутрихозяйственного землеустройства на космоснимок
Совмещение карт и космоснимков может быть выполнено двумя способами. Первый заключается в векторизации непосредственно космоснимка. Как показывает практика, часть объектов на нем идентифицируются с трудом. На помощь в этом случае, в качестве справочника, приходят ранее векторизованные карты, на которых все объекты уже установлены. При работе используют персональный компьютер, оснащенный двумя мониторами, на одном из которых производится собственно векторизация космоснимка, на другом - представлена векторная карта этой же территории, выполненная по плану внутрихозяйственного землеустройства, почвенная карта или другой картографический материал, облегчающий дешифрование космоснимка.
При втором способе используют дополнительные возможности ГИС «ПОЛИС», позволяющие трансформировать границы объектов и местоположение их на векторной карте. Для этого необходимо определить достоверно опознаваемые точки на векторной карте и на космоснимке (пересечение дорог, мосты, повороты ЛЭП и пр.), в которых фиксируются точные координаты. Координаты этих точек с космоснимка наносятся тем же точкам на векторной карте, и затем запускается процедура корректировки карты. Точность совпадения с космоснимком будет тем выше, чем большее количестве точек фиксируется (до некоторого предела). В этом случае результатом трансформации является исправленная векторная карта, границы объектов на которой совпадают с ситуацией на космос-нимке. На практике применяют оба способа.
На рисунке 2 тот же участок снимка и объекты векторной карты, нарисованные по плану внутрихозяйственного землеустройства, обозначены белым цветом после трансформации («исправления») векторной карты.
В Кемеровской области выполнена привязка векторных карт и космоснимков двух районов. Очерчены границы полей и заданы в границах района их порядковые номера. Вместе с ОКАТО области и района номер поля является уникальным в границах Российской Федерации. Полученные результаты могут быть использованы в нескольких направлениях.
Одной из составляющей БД является результат наземных измерений, параметров состояния агрофитоценозов, выполненных синхронно с космическими съемками. Известно, что сельскохозяйственные культуры в разные фа-
зы развития имеют свои особенности. Анализируя снимки полей и сопоставляя их с результатами наземных наблюдений, можно на первом этапе составить банк изображении культур и фаз их развития. В дальнейшем, выбирая для космоснимка наиболее подходящий вид из банка изображений, можно делать суждения о развитии культуры и прогнозе урожайности. Использование дополнительной информации, например метеоданных, позволит уточнить прогноз выбором года со сходными условиями произрастания сельскохозяйственных культур.
В настоящее время наблюдается частое изменение границ землепользования, что вызывает серьезные затруднения при мониторинге плодородия почв, оценке мероприятий по поддержанию уровня плодородия. Одной из задач станет отслеживание перечня полей в каждом хозяйстве, а космоснимок позволит определить возделываемые культуры, а также поля, выведенные из сельскохозяйственного оборота.
Решение этого далеко не полного перечня задач потребует большого объема наземных наблюдений, сбора дополнительной информации, значительных технических и людских ресурсов, но дает серьезный инструмент для ведения сельскохозяйственного производства.
Таким образом, использование космических средств наблюдения позволит более объективно оценить посевные площади, возможную урожайность культур, а также использование земельных ресурсов. Координатная привязка полей создаст основы для точного земледелия, адресного внесения удобрений и мелиорантов.
Литература
1. Темников В.Н., Столпаков А.В., Рухович Д.И. Система дистанционного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения, e-mail: [email protected].
2. Темников В.Н. Применение геоинформационных систем в сельском хозяйстве России // Информационный бюллетень Минсельхоза России, 2007, № 11-12.
3. Андрианов Д.Е. Модели, методы и алгоритмы обработки и анализа разнородных данных пространственно-распределенных объектов в геоинформационных системах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - Курск, 2008.
4. Михайлов В.В. Технология электронного картографирования // Агрохимический вестник, 1999, № 4.
