ТЕМАТИЧЕСКОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ НА ОСНОВЕ КОСМОСНИМКОВ TERRA/MODIS Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №2 2013

УДК 55:502.64.185

Канд. с.-хоз. наук Н.Э. Бекмухамедов * Канд. техн. наук Н.Р. Муратова * Канд. геогр. наук С.М. Северская Р. Жумабекова Р. Курбанова

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ НА ОСНОВЕ КОСМОСНИМКОВ ТЕНИА/МОБ^

ПАСТБИЩНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, ВЕГЕТАЦИОННЫЙ ИНДЕКС №У1, ДИСТАНЦИОННАЯ ОЦЕНКА, ПРОДУКТИВНОСТЬ, ПОДСПУТНИКОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, СПЕКТРАЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ

Разработана методика дистанционной оценки продуктивности и состояния пастбищных экосистем на основе метода «года аналога» с использованием космоснимков КА Terra/Modis. Рассчитана сезонная продуктивность естественных пастбищ Алма-тинской и Карагандинской областей. На основании средне многолетних данных ЫБУ1 построены карты продуктивности естественных пастбищ.

Воздействие на пастбищные экосистемы в различных регионах Казахстана требует все большего внимания к проблеме сохранения их продуктивности, так как естественные кормовые угодья являются решающими для создания прочной кормовой базы. Применение космических методов исследования, при инвентаризации растительности, в значительной степени связано с большими площадями и труднодоступностью территорий. Подспутниковые исследования, обладая значительной обзорностью и информативностью, позволяют объективно оценить обстановку и принять эффективные меры

Методика дистанционной оценки продуктивности пастбищ основана на материалах подспутниковых исследований пустынной и сухостеп-ной растительности пастбищ. В результате исследований 2010 г. был разработан метод «года-аналога» для оценки продуктивности пастбищ, осно-

Институт космических исследований, г. Алматы

27

ванный на сравнении распределения NDVI для текущего года с банком многолетних спектральных образов на тестовых участках [1, 2]; определении поправочных коэффициентов и расчете продуктивности по контурам типов пастбищ по следующим формулам:

NDVI - NDVI

R _ ' ' тек ' max

NDVImax - NDVImin Y ~ Y + R(Y — Y ^

тек min V max min J '

где NDVIтек - интегральная величина, рассчитываемая как сумма декадных максимальных значений NDVI для весеннего и летнего сезонов текущего года; NDVImax, NDVImin - интегральные величины, рассчитываемые как сумма декадных максимальных и минимальных значений NDVI для весеннего и летнего сезонов в период с 2001 по 2011 гг.; YmeK - урожай

пастбищ для данной растительной ассоциации по сезонам.

В 2011 г. этот метод применялся для расчета сезонной продуктивности пустынных, полупустынных и сухостепных пастбищ на территории Карагандинской и Алматинской областей. К решению поставленной задачи были привлечены данные TERRA/MODIS (разрешение 250 м) за 2001...2011 гг. для анализа NDVI; данные полевых обследований продуктивности пастбищ на тестовых участках; информация из базы данных по типам и продуктивности кормовых угодий специально разработанной ГИС «Пастбища Казахстана». В базу вошли картографические материалы «Карты кормовых угодий Казахской ССР» и информация из ее легенды, отражающая сезонную максимальную и минимальную урожайность для различных растительных ассоциаций.

Первым этапом тематической обработки являлось построение ежедекадных карт NDVI по снимкам MODIS за период с 2001 по 2011 гг. Пример для ковыльно-злаковой растительности с участием люцерны (участок № 251 Шетского полигона) приведен в табл. 1. На основании этих данных мы определяли NDVImax и NDVImin для каждой декады и каждого пикселя весеннего и летнего сезона за период с 2001 по 2011 годы, и распределение этих же значений NDVI для текущего года.

Расчет урожайности был сделан для всех растительных ассоциаций тестовых участков полигонов. В качестве примера в табл. 2 приведены результаты расчета урожайности для пастбищ, наблюдаемых на полигоне «Бозой» Алматинской области.

28

Таблица 1

Декадные данные ЫБУТ по снимкам МОБТБ для участка № 251

Декада Год шт шах

2001 2006 2007 2008 2009 2010 2011

04-41 0,21 0,22 0,15 0,23 0,21 0,06 0,15 0,1 0,2

04-42 0,29 0,23 0,18 0,26 0,21 0,18 0,3 0,2 0,3

04-аз 0,28 0,28 0,34 0,3 0,27 0,25 0,38 0,2 0,4

05-41 0,34 0,33 0,42 0,33 0,36 0,38 0,28 0,3 0,4

05-42 0,41 0,36 0,5 0,46 0,4 0,43 0,48 0,4 0,5

05-аз 0,45 0,41 0,57 0,52 0,47 0,53 0,55 0,4 0,6

06-41 0,54 0,46 0,6 0,53 0,45 0,63 0,51 0,5 0,6

0б-а2 0,57 0,55 0,59 0,54 0,4 0,62 0,49 0,4 0,7

06-аз 0,5 0,54 0,44 0,4 0,6 0,47 0,4 0,7

07-41 0,55 0,58 0,59 0,49 0,34 0,51 0,55 0,3 0,6

07-42 0,44 0,59 0,61 0,42 0,31 0,43 0,54 0,3 0,7

07-43 0,59 0,64 0,45 0,37 0,49 0,52 0,4 0,6

Таблица 2

Урожайность растительных ассоциаций полигонов Алматинской области, полученная расчетным путем и в полевых условиях

и ЫБУТ Урожай, ц/га

^ 5 св £ шах шт тек Коэффициент расчет наземные данные

30 0,563 0,14 эфемерово-разнотравные 0,23 0,52 4,0 5,3

31 0,547 0,16 эфемерово-полынные 0,25 0,40 5,2 5,9

32 0,499 0,17 бобово-разнотравные 0,23 0,33 4,6 6,3

33 0,543 0,17 эфемерово-разнотравные 0,26 0,39 3,8 3,7

218 0,47 0,15 разнотравно-бобовые 0,28 0,53 7,2 8,2

219 0,427 0,16 разнотравно-терескеновые 0,23 0,43 3,7 4,2

220 0,459 0,15 разнотравно-бобовые 0,24 0,31 4,6 5,9

29

№ участка ЫБУ1 Коэффициент Урожай, ц/га

тах тт тек расчет наземные данные

221 эфемеровые

0,454 0,14 0,27 0,29 3,72 3,7

222 разнотравно-терескеновые

0,336 0,15 0,32 0,70 4,8 4

223 эфемеровые

0,353 0,15 0,32 0,56 4,1 3,2

224 злаково-жузгуновые

0,394 0,17 0,28 0,32 4,5 4,1

225 злаково-жузгуновые

0,296 0,16 0,31 0,66 3,7 5,3

226 эфемеровые

0,521 0,13 0,36 0,26 4,8 3,6

1 терескеново-полынные

0,412 0,2 0,29 0,41 7,8 7,0

2 терескеново-бобовые

0,484 0,16 0,21 0,14 6,7 6,1

35 чингилово-злаковые

0,477 0,15 0,33 0,54 3,5 2,2

36 полынно-терескеновые

0,373 0,24 0,32 0,58 3,7 4,2

38 терескеново-полынные

0,37 0,24 0,31 0,48 4,8 5,6

89 чиево-полынные

0,359 0,18 0,25 0,41 5,0 7,0

Сравнительная оценка продуктивности пастбищ, рассчитанная с помощью вегетационного индекса ЫВУ1 (по спутниковым данным) за весенний период и полученная в полевых условиях за период 2010 и 2011 гг., дает основание утверждать, что процент ошибки в прогнозе урожайности колеблется в пределах 10...15 % (рис. 1).

Оценка урожая полигонов Шетского района Карагандинской области также подтверждает наши экспериментальные данные (рис. 2).

По отработанной методике были проведены расчеты и построены карты летней и весенней продуктивности пастбищ не только полигонов, но и для Шетского района и для территории Алматинской области. В ка-

30

честве примера приводим «Карту весенней продуктивности пастбищ Шет-ского района» (рис. 3).

Таким образом, предложенная нами методика оценки естественных пастбищ, на основании космоснимков ТЕКВЛ/МОВ1$, позволяет оценить экологическое состояние естественных пастбищ. С большой долей достоверности определяется продуктивность естественных кормовых угодий на текущий год. й 9

й 8 га

П § 7

д и

о О

а

£

5 4

о с ;

(О ->

о 1 & 2

га * 1

О

г—,

>■ О

Я — 0.78

0

1

8

2 3 4 5 6 7 Урожайность по наземным данным

Рис. 1. Сопоставление данных по продуктивности: наземных и полученных экспериментально с полигонов Алматинской области за весну

2011 года.

а 18

^ 1б

га

г ы

ё 12

0

а

1 10

& 8

о с

и О

К

О

6 4 2

0

0

НГ= 0.95

20

5 10 15

Урожайность по наземным данным Рис. 2. Данные урожая, полученные по экспериментальным и наземным данным, полигон Шетский, весна и лето 2011 г.

31

Рис. 3. Карта-схема весенней продуктивности пастбищ Шетского района Карагандинской области в 2011 г.

32

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лупян Е.А., Барталёв С. А., Савин И.Ю. Технологии спутникового мониторинга в сельском хозяйстве России // Аэрокосмический курьер. -2009. - № 6. - С. 47-49.

2. Чимитдоржиев Т.Н., Ефременко В.В. Об использовании различных индексов вегетации в дистанционном зондировании экосистем // Исследование Земли из космоса. - 1998. - № 3. - С. 49-56.

Поступила 6.06 2012

Н.Э. Бекмухамедов Н.Р. Муратова С.М. Северская Р. Жумабекова Р. Курбанова

ТЕКИЛ/МОБ^ ГАРЫШТЬЩ СУРЕТТЕР1 НЕГ1З1НДЕ ТАБИГИ ЖАЙЫЛЫМДАРДЬЩ еН1МДЫ1П МЕН ЭКОЛОГИЯЛЬЩ ЖАГДАЙЫН ТАКЫРЫПТЬЩ БАЖАЙЛАУ

«Жыл аналогы» здгстемесг неггзгнде жайылымдъщ экожуйелердгц ешмдШгг мен жагдайын аращашыщтыщтан багалаудыц эд1стемес1 вцделд1. Terra/Modis FА-ныц гарыштыщ суреттерт щолдану арщылы. Алматы жэне Караганды облыстары табиги жайылымдарыныц мезгтдт етмдш1г1 есептелтд1. Орташа квпжылдыщ ЫБУ1 мэл1меттер1 нег1зтде табиги жайылымдар оммдтг1мц карталары щурастырылды.

А-шар. гылымд. канд. Техн. гылымд. канд. Геогр. гылымд. канд.

33