CC BY
68
УДК: 528.93, 528.946
СОЗДАНИЕ СЕРИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КАРТ СЕВЕРНОГО ВЬЕТНАМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ И ДАННЫХ ДЗЗ ИЗ КОСМОСА
Леонид Александрович Пластинин
Иркутский Национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, доктор технических наук, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (3952)40-51-05, e-mail: [email protected]
Борис Николаевич Олзоев
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, кандидат географических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (3952)40-51-05, e-mail: [email protected]
Хоанг Зыонг Хуан
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, аспирант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (924)700-57-73, e-mail: [email protected]
В настоящее время во Вьетнаме стоит задача о повышении продуктивности, качества и устойчивого развития производства сельскохозяйственной продукции на основе современных технологий. Успешное решение такой задачи требует сельскохозяйственного картографического обеспечения, которое является основным инструментом для отображения состояния сельскохозяйственной инфраструктуры и результатов сельскохозяйственной инвентаризации. В статье представлена методика и технология создания комплексных электронных сельскохозяйственных карт северного Вьетнама с использованием ГИС-технологий и ДЗЗ из космоса.
Ключевые слова: Вьетнам, геоинформационное картографирование, сельское хозяйство, дистанционное зондирование Земли.
CREATING A SERIES OF ELECTRONIC AGRICULTURAL MAPS FOR NORTH VIETNAM USING GIS TECHNOLOGIES AND REMOTE SENSING DATA FROM SPACE
Lеоnid A. Plastinin
Irkutsk national research technical university, 664074, Russia, Irkutsk, 83 Lermontov St., Ph. D., prof. of the Department of Mine survey and Geodesy, tel. (3952)40-51-05, e-mail: [email protected]
Boris N. Olzoev
Irkutsk national research technical university, 664074, Russia, Irkutsk, 83 Lermontov St., Candidate of Geographical Sciences, ass. prof. of the Department of Mine survey and Geodesy, tel. (3952)40-51-05, e-mail: [email protected]
HoangDuong Huan
Irkutsk national research technical university, 664074, Russia, Irkutsk, 83 Lermontov, post-graduate student of the Department of Mine survey and Geodesy, tel. (924)700-57-73, e-mail: [email protected]
Currently, the task in Vietnam is increase the productivity, quality and sustainability for agricultural production based on modern technologies. The successful solution for this problem requires the agricultural map support, which is the main tool to display the status of agricultural infrastructure and agricultural inventory results. The article is presents a methodology and technology for creating complex electronic agricultural maps in northern Vietnam with using GIS and remote sensing from space.
Key words: Vietnam, GIS mapping, agriculture, remote sensing of the Earth.
Вьетнам является индустриально-агарной страной, в которой до сих пор сельское хозяйство играет ведущую роль в экономике страны. Особые природные условия, интенсивно используются современными технологиями развития сельского хозяйства, в т. ч. современной картографией, ГИС и ДЗЗ из космоса. При этом осуществляется картографирование сельскозозяйственных культур [1,2,6], создаются карты возраста риса, его урожайности [5], и карты использования земель [7], разрабатывается технические основы создания комплексной электронной сельскохозяйственной карты [8], выполняется мониторинг развития риса и прогноз производительности его урожая [9], разрабатывается сезоный мониторинг развития рисовых посевов [10], и др. В то же время до сих пор в стране не разработана методика и технология геоинформационного картографирования сельскохозяйственных объектов и комплексов по данным ДЗЗ из космоса. В связи с этим, разработка содержания и технологии создвания комплексных сельскохозяйственных карт становитя актуальной современной проблемой страны.
Для реализации этой задачи в качестве исходных данных используются базовые цифровые космические снимки Landsat 8 OLI на дату 01 июля 2015г., топографическая карта на исследуемую территорию и дополнительная отраслевая информация. В качестве дополнительных данных используются космические снимки со спутника SPOT 5 (2009 г.) и со спутника Quickbird (2009 г.)
Объектом исследования выбрана пригородная территория г. Ханой, где сформировалась основная сельскохозяйственная деятельность северного Вьетнама. Исследуемая территория находится в северо-западной части дельты Красной реки, в центре северного Вьетнама, имеет географические координаты от 20053' до 21023' северной широты и от 105044' до 106002 восточной долготы, с площадью 3344,7 км2. Большая часть территории занимает равнина (3/4 площади) с высотой меньше 50 м над уровнем моря, а 1/4 площади территории занимают горные и предгорные местности (рис. 1).
Методика комплексного сельскохозяйственного картографирования включает визуальные и автоматизированные методы дешифрирования и геоинформационное моделирование сельскохозяйственных комплексов.
Рис. 1. Географичекое положение и цифровой снимок исследуемой территории
(в синтезе RGB 7:5:3)
При визуальном дешифрировании разновременных космических снимков со спутников Landsat 8 OLI и выполнялось одновременно с использованием дополнительных снимков со спутников SPOT 5 и Quickbird. При этом предварительно было выделено 13 классов комплексов и объектов: рисоводство, кукурузоводство, овощеводство, цветоводство, однолетние насаждения, фруктоводство, луговодство, рыболовство, лесные массивы, гидрография, населенные пункты, промышленные комплексы, открытые грунты.
Для проведения автоматической классификации с обучением выбран алгоритм максимального правдоподобия, так как данный алгоритм относится к наиболее точным методам классификации объектов на космических снимках, близкие по спектральным характеристикам (сельскохозяйственные культуры, растительность). Для этого по космическому снимку были выбраны обучаюшие эталоны для 11 классов (по данным полевого обследования). Далее был использована программа ENVI 5.2., в которой реализованы ряд алгоритмов автоматической классификации космических снимков, в т.ч. алгоритм максимального правдоподобия для выполнения классификации по обучаемым эталонам [3]. Результат проведения ав-томатичекой классификации представлен на рис. 2.
Рис. 2. Результат автоматической классификации с обучением
Нами проведена математическая оценка результат афтоматической классификации космических снимков с обучением путем вычисления матицы ошибок, об-шую точность и коэффицент Каппа. Результаты получены, что
- точность классификации каждого класса составляет от 79,92 до 99,66 %;
- общая точность результата классификации составляет 92,88 %;
- коэффициент Каппа равен 0,92.
Отсюда сделан вывод, что полученный результат при автоматизированной классификации сельскохозяйственных комплексов и объектов по космическим снимкам можно использовать для создания сельскохозяйственных карт.
Результат автоматической классификации космических снимков необходимо конвертировать в векторный вид с целью создания сельскохозяйственных карт в среде ГИС. В программе ENVI 5.2. реализована функция «Class to vector», позволяющая конвертировать растровые данные на векторные слои. Входными данными является изображение результата классификации снимков, которое содержит 11 классов комплексов и объектов. С помощью функции конвертации каждый
класс преобразован в отдельный векторый слой (shape file), с которым можно работать в ГИС-программах [3].
Полученные векторные слои позволяет создать комплексную электронную карту (КЭСК), которая предназначена для управления и планирования сельского хозяйства, инветаризации сельскохозяйственных производств. Она может быть применена при составлении атласа сельского хозяйства данной территории, а также она может быть использована для изучения территории в целях устойчивого развития региона.
В качестве картографической основы при создании КЭСК была использована цифровая топографическая карта машстаба 1:100 000 данной территории. При оформлении КЭСК была использована программа ArcGIS 10.1 [4]. Все векторные данные, используемые для создания КЭСК, были представлены в системе координат VN-2000, с проекцией UTM и эллипсоидом WGS-84. Вариант КЭСК масштаба 1:100 000 с компановкой представлен на рис. 3.
Рис. 3. Комплексная электронная сельскохозяйственная карта пригородной территории г. Ханой масштаба 1 : 100 000 (бумажный уменьшенный вариант)
Для отображения объектов сельскохозяйственной инфраструктуры был использован способ локализационных значков. Они были выбраны из библиотеки условных обозначений программы Лге018 10.1, которая содержит все условные знаки для топографических, геологических, экологических и других специальных карт [4].
Рис является главной культурой среди многих сельскохозяйственных культур, выращиваемых во Вьетнаме. Поэтому карта рисовых полей имеет большое значение при решении задач рисоводства территории. Создание карты рисовых полей пригородной территории г. Ханой позволит контролировать и инвентаризировать площади выращивания риса. Карта рисовых полей может быть использована как инструмент для планирования и управления производством продукции рисоводства на этой территории.
Карта рисовых полей пригородной территории г. Ханой была создана путем сопоставления данных результата классификации космических снимков (слоев суходольного и поливного риса, леса и др.) с природно-хозяйственными слоями комплексов и объектов (гидрографии, сети дорог, рельефа и др.), полученных по топографической карте масштаба 1:100 000 исследуемой территории (рис. 4).
Рис. 4. Карта рисовых полей пригородной территории
г. Ханой
Комплексная электронная сельскохозяйственная карта пригородной территории г. Ханой и карта рисовых полей позволяют оптимально управлять сельскохозяйственными ресурсами региона, осуществлять текущую и перспективные задачи, планирования сельскохозяйственной деятельности в регионе и использовать их в инвентаризации сельскохозяйственного производства территории.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пластинин Л.А. Геоинформационное картографирование сельскохозяйственных угодий на территории Вьетнама с использованием данных ДЗЗ [Текст] / Л.А. Пластинин, Хоанг Зыонг Хуан // сб. материалов Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: в 2 т. - Новосибирск: Изд-во СТ^ГиТ, 2015. - Т. 2. - C. 50-54.
2. Пластинин Л.А. Картографирования сельскохозяйственных культур Вьетнама с использованием EHC и данных многозональной космической съемки LANDSAT 7 [Текст] / Л.А. Пластинин, Хоанг Зыонг Хуан // Геодезия и картография. М., 2015. - № 7. - C. 31-35.
3. Программный комплекс ENVI// Учебное пособие. Компания «Cовзонд», М. 2007. 265с.
4. Руководство пользователя «ARCMAP» [Текст] // Учебное пособие. М. - 2GG5. - 7G7 c.
5. Огупин В. П. Мониторинг и картографирование возрастных категорий рисовых посевов на основе данных многозональной съемки Landsat 7 ETM+/ В. П^тупин, Хоанг Зыонг Хуан, Чинь Ле Хунг // Вестник ИрГТУ, 2014. №4. - C.85-9G
6. Хоанг Зыонг Хуан. Картографирование сельскохозяйственных культур по космическим снимкам среднего разрешения// Материалы VII ^бирской научно-практической конференции «Молодых ученых по наукам о Земле». Новосибирск, 2014 г. - C. 438-439.
7. Хоанг Зыонг Хуан. Издание карты использования земель на территории Вьетнама на основе EHC и ДЗЗ из космоса // Интерэкспо ГЕО-Cибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СТУГиТ, 2015. Т. 2. - C. 63-67.
В. Хоанг Зыонг Хуан. Технические основы создания комплексной электронной сельскохозяйственной карты Вьетнама на основе геоинформационных систем и дистанционного зондирования Земли из космоса [Текст] // Вестник ИрГТУ. - 2G15. - № 6. - C. 61-67.
9. Duong Van Kham. Nghien cuu ung dung cong nghe vien tham va GIS phuc vu giam sat trang thai sinh truong, phat trien va du bao nang suat lua o Dong bang song Hong// De tai nghien cuu khoa hoc cap bo. Ha Noi. - 2G14. - 12G tr.
1G. Lam Dao Nguyen. Rice crop monitoring by using remote sensing data// Journal of Science of the Earth. Viet Nam. № 7. - 2G14. - P. 2В6-293.
О Л. А. Пластинин, Б. H. Олзоев, Хоанг Зыонг Хуан, 2016
