CC BY
95
УДК 528.9:681.3:577.4:574 Б.Т. Курбанов
Национальный центр геодезии и картографии, Ташкент
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МОНИТОРИНГА
Развитие человечества всегда протекало в тесной зависимости с окружающей средой. В процессе своего исторического развития человечество заботило, прежде всего, основная проблема - проблема благополучия. На раннем этапе - это добыча пищи, позднее - увеличение урожая сельскохозяйственных культур преимущественно за счет освоения новых земель, с развитием промышленности - все более интенсивное использование природных ресурсов. При этом человечество не заботили то состояние окружающей среды, к которому приводило непродуманное, порой варварское использование природно-ресурсного потенциала в угоду своего благополучия. В результате усиленными темпами стали развиваться процессы опустынивания, засоления земель, деградации почв, растительного покрова, загрязнения поверхностных вод и др. природа, окружающая среда оказались весьма уязвимыми к чрезмерной эксплуатации и антропогенному прессингу, применению неэффективных систем ирригации и управления водными ресурсами, нерациональных методов землепользования. Ярким примером является Аральский кризис - самая крупная экологическая и гуманитарная катастрофа в новейшей истории человечества, разразившаяся на протяжении всего лишь одного поколения. Под его воздействием оказались около 35 миллионов человек, проживающих в бассейне Аральского моря. Человечество начало беспокоить состояние окружающей среды только тогда, когда негативные ее изменения привели к изменению климата, снижению урожайности сельхозкультур, начали отрицательно сказываться на комфортности проживания и здоровья населения.
Анализ развития мировой экономики свидетельствует, что в период с 1950 г. до 1985 г. производство зерна возрастало почти на 3 % в год, за тот же период потребление продуктов животноводства на душу населения возросло на 40 %. В 90-х годах ситуация начала меняться в худшую сторону. Обозначились острые противоречия между быстро прогрессирующей численностью населения на Земле и возможностями использования природных ресурсов. Пик ежегодного роста мировой экономики пришелся на 60-е годы и составил 5,2 %. В 70-е годы он снизился до 3,4 %, а в 80-е — упал до 2,9%. С 1990 по 1994 гг.мировой экономический рост составил около 0,5 % в год.
В период с 1950г. до 1985г. почти на 3 % в год возрастало производство зерна, на 40 % за тот же период увеличилось потребление продуктов животноводства на душу населения. С 1985 г. потребление продовольствия на душу населения ежегодно сокращается на 1 %.
Используемые традиционные аграрные технологии исчерпали себя, площадь пахотных угодий, пастбищ, остались практически прежними. Количество производимого зерна, мяса, уловы рыбы не соответствуют темпам
роста населения. Аналогичная картина наблюдается и в области потребления минерального сырья.
Ведущие страны мира пришли к пониманию, что выход из складывающейся ситуации следует искать в использовании современных технологий. Рациональное использование природных ресурсов требует привлечения наряду с современными технологиями по добыче, переработке минерально-сырьевых ресурсов, возделыванию продуктов
сельскохозяйственного производства, также современных информационных ресурсов и технологий по их использованию. Одним из видов современных информационных продуктов являются материалы космических съемок, которые могут быть успешно использованы для различных отраслей, таких, как сельское хозяйство, экология, поиск полезных ископаемых, оборона и др.[ 1,2,4,5 и др.] В последние годы существенно повысились объемы использования материалов дистанционного зондирования для решения различных народнохозяйственных задач (табл.1). При этом доля использования материалов космических съемок растет быстрее по сравнению с использованием материалов аэрофотосъемки [3]. Это объясняется несколькими факторами. По разрешающей способности космическая съемка вплотную приблизилась к аэрофотосъемке. При этом кадр космической съемки охватывает большую территорию по сравнению с аэрофотосъемкой, что упрощает процедуру их обработки. В отличие от аэрофотосъемки космическая съемка дает возможность единовременной съемки сразу в нескольких зонах спектра. Космические технологии обеспечивают съемку в нескольких зонах спектра. Количество спектральных зон может достигать двух сотен (гиперспектральная съемка).
Применение многозональных снимков по сравнению с черно-белыми, при прочих равных условиях дает более достоверную и детальную информацию о состоянии природных ресурсов, видовом составе растительности, его распределении и соответственно занимаемым ими площадям. Цветные снимки по информативности стоят между многозональными и черно-белыми.
Таблица 1. Мировое долевое соотношение объемов использования
космических съемок и аэроснимков
Год Доля аэроснимков, % Доля космических снимков, %
1995 78 22
2000 60 40
2005 34 64
Для Республики Узбекистан острейшей проблемой стала усиливающаяся из года в год экологическая и демографическая нагрузка на землю. При сохраняющемся высоком приросте населения площадь пахотных земель на душу населения неуклонно снижается и составляет на сегодня 0.17 га. Вместе с тем потенциал вовлечения в сельхозоборот новых земель, пригодных для ведения сельского хозяйства близок к исчерпанию. Наряду с
указанным наблюдается постоянное снижение плодородия и возрастание загрязнения пахотных земель. Во многом росту указанных проблем способствовала монокультура хлопчатника, нарушение севооборота, приводившее к истощению почв, а также чрезмерное потребление минеральных удобрений и ядохимикатов. Низкая культура земледелия ведет к усилению процессов ветровой и водной эрозии, вторичного засоления.
Осознавая необходимость решения эколого-экономо-социальных проблем, стоящих перед Узбекистаном, руководство страны предпринимает ряд мер, направленных на их смягчение. Практически ликвидирована монополия хлопчатника, предпринимаются усилия к повышению эффективности оросительных систем, к общему повышению культуры земледелия. Однако говорить о скорой ликвидации указанных проблем не приходится. По-видимому, для их решения потребуется не один десяток лет.
Глубокий анализ ситуации в аграрном секторе Республики Узбекистан, выработка наиболее оптимальных управленческих решений возможен при наличии достаточного объема актуальной и объективной информации об анализируемых объектах, будь то состоянии посевов, виды на урожай, границы хозяйств или площади под посевными и др.
Стремление наладить эффективное, рациональное и плановое управление в аграрном секторе наталкиваются на массу проблем. В первую очередь - это отсутствие достоверных, объективных сведений, как о местности, так и о характере и режиме землепользования.
На этапе перехода к рыночным отношениям в Узбекистане начаты работы по передаче в аренду фермерам земель сельскохозяйственного назначения. Земли передаются в аренду сроком до 50 лет с правом наследования. Арендная плата и земельный налог определяются с учетом качества земель, его бонитета. В данной ситуации необходимо с достаточной точностью определить бонитет земель каждого фермерского хозяйства. При этом фермерские хозяйства на этапе становления могут занимать незначительные площади, иногда это всего несколько гектаров. Возникает необходимость организации и ведения мониторинга земель на основе современных информационных технологий и материалов космической съемки высоко разрешения.
В настоящее время в республике ведутся работы по организации мониторинга земельных ресурсов. Работы ведутся на базе ГИС-технологий и с использованием космических снимков Ikonos. Используются красный, зеленый, голубой и ближний инфракрасный зоны спектра. В процессе работы над проектом используется программные продукты Intergraph. Предварительно космические снимки проходят процедуру ортофототрансформирования с использованием цифровых моделей местности. Ведутся работы по созданию банка эталонов дешифрирования, которые планируется использовать в процессе автоматизированного дешифрирования космических снимков.
На основе анализа материалов космической съемки Ikonos решаются следующие задачи:
- Оценка состояния сельскохозяйственных культур, засоренность, изреженность, полегание и пр;
- Идентификация различных сельскохозяйственных культур и определение занятых ими площадей;
- Оценка влияния удобрений на продуктивность посевов и почв;
- Инвентаризация лугов, культурных сенокосов, пастбищ с оценкой их состояния и продуктивности;
- Объективное картографирование сельхозугодий;
- Учет типов землепользования и способов ведения агротехники;
- Составление карт и границ землепользования сельскохозяйственных предприятий и кадастровых карт;
- Изучение состава и свойств почв, почвенное картографирование;
- Почвенно-сельскохозяйственное районирование территории обследуемого региона;
- Выполнение работ по геоботаническому обследованию пастбищ и др.
На основе космических снимков разрабатываются карты сельхозугодий
масштаба 1:10000. Анализируя эти карты, фермеры получают возможность определить состояние сельхозугодий и выработать мероприятия, которые целесообразно проводить для повышения урожайности хлопчатника, пшеницы и др. По космическим снимкам выделяются сильнозасоленные или супесчаные почвы, урожайность на которых весьма низкая и их целесообразно вывести из сельхозоборота. На рис. 1 представлен космический снимок одного из районов Баяутского района Сырдарьинской области. Справа показаны территории с сильнозасоленными участками, которые целесообразно вывести из сельскохозяйственного оборота. К настоящему времени проведены работы в двух районах общей площадью 2000 квадратных километра. В будущем планируется проводить аналогичные работы на всей орошаемой территории Республики Узбекистан.
Рис.1. Пример использования космических снимков Ikonos для сельскохозяйственного мониторинга.
Использование материалов дистанционного зондирования (прежде всего результаты разновременной многозональной съемки одних и тех же территорий) позволит в будущем решать следующие задачи:
- Динамическая оценка состояния сельскохозяйственных культур по фазам вегетации (степень созревания);
- Прогнозирование урожайности и определение сроков созревания сельскохозяйственных культур на больших площадях;
- Оценка и контроль динамики хода сезонных сельскохозяйственных работ;
- Контроль за воздействием сельскохозяйственной деятельности на экологическое состояние окружающей среды и др.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Абдуазизов А.А., Иванов Б.Т., Курбанов Б.Т., Самборский А.А. Проблемы использования спутниковой информации при создании Единой системы государственных кадастров Республики Узбекистан. // Тез. Докл. Научно-практической конференции «Космические исследования, технологии и конверсия-11». -Ташкент., Узгосагентство космических исследований, 1997.. - С. 9 - 10.
2. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. - М., Наука. 1976 г.
3. Киенко Ю.П. Основы космического природоведения: Учебник для вузов. - М.: "Картгеоцентр-Геодезиздат", 1999. 285 с.
4. Курбанов Б.Т., Салахутдинов Р.З. Оценка состояния окружающей среды: новые подходы и решения. // Geodeziya, kartografiya va kadastr. - 1998. - № 1. - С.42-46.
5. Смирнов Л.Е. Аэрокосмические методы географических исследований. - Л., Наука. 1975 г.
© Б.Т. Курбанов 2005
