Оцінка геофізичного рельєфу місцевості, як фактора впливу на ступінь визрівання сільськогосподарських зернових культур

Врегулювання питань раціонального використання земельних ресурсів є привілейним завданням для нашої держави, як для одного із лідерів агропромислового сільськогосподарського (с/г) виробництва у світі. Саме тому постає питання створення серйозного комплексу контролю за сільськогосподарським виробництвом, що має містити в собі декілька напрямків з: еколого-економічної оцінки поточного стану сільськогосподарських угідь, здійснення постійного оперативного моніторингу стану вегетації зростаючих культур за допомогою методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ), вивчення транскордонних переносів забруднюючих речовин, вивчення структури підстилаючої поверхні, оцінки метеорологічних чинників на ступінь дозрівання зростаючих культур, програмних засобів по контролю за дотриманням норм і правил раціонального використання земельних ресурсів, науково-обґрунтований підбір мінеральних і хімічних добрив до конкретного класу культури, використання сучасних технологій управління агропромисловою технікою (за допомогою датчиків GPS та спеціалізованих апаратних та програмних комплексів), створення географічних інформаційних систем (ГІС) та моделей підтримки прийняття управлінських рішень, тощо. Кожен з цих напрямків є дуже важливою складовою, що значно впливає на кінцевий результат – об’єм зібраного врожаю.

Ключові слова: сільське господарство, аерокосмічний моніторинг, рельєф, TIN-модель, геоінформаційна система.

Вступ. Вивченням проблем розвитку аграрного сектору в Україні займаються багато науковців та спеціалістів різноманітних напрямків. Це обумовлено тим, що цей сегмент ринку є найбільшою складовою ВВП країни. Робота з сільськогосподарським виробництвом вже давно не є звичайною роботою фермерів на полі, зараз вона виражається як єдина система взаємодії між високоточними системами контролю за аграрною технікою, побудовою комп’ютерних інформаційних систем моніторингу стану посівів з подальшим плануванням проведення робіт та приблизним розрахунком об’ємів майбутнього врожаю, використання аерокосмічних методів моніторингу за с/г ділянками, сучасними розробками (що стосуються селекції культур та винайденням відповідних мінеральних добрив) агрохімічних компаній, вивченням впливу техногенних чинників та транскордонних переносів забруднення техногенними речовинами, жорсткого державного контролю за дотриманням норм та правил використання земель сільськогосподарського призначення, тощо. Тобто процес зрощення с/г культур вийшов на принципіально новий, більш якісний рівень, що звично ж позитивно вплинуло на якість та кількість об’ємів зібраного врожаю. Також світовими науковцями вивчаються фактори впливу геологічної структури рельєфу, як основного чинника на різницю визрівання конкретної культури на окремо взятій ділянці. В Україні ця проблема ще не є достатньо дослідженою, тому вона набула подальшого розгляду у матеріалі цієї статті.

Постановка завдання. Метою даної статті є аналіз геофізичної структури рельєфу на стан дозрівання с/г зернових культур на території земельних ділянок у Карлівському районі Полтавської області (степова зона України).

Виклад основного матеріалу. Визначення окремих місць земельної ділянки, що схильні до процесів ерозії ґрунту є складним завданням для візуальних методів дослідження, тому найбільш легким, оперативним та раціональним шляхом вирішення цього питання є використання сучасних досягнень апаратного та програмного забезпечення дистанційного аерокосмічного дослідження Земної поверхні. Методи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) дозволяють чітко та оперативно визначити різниці у ступенях вегетації рослинності [1] на окремо взятій земельній ділянці, а інтеграція цих методів з тріангуляційними моделями місцевості дозволяє вивчати закономірності між геофізичною структурою поверхні [2] та місцями виникнення ерозійних процесів. З використанням мапи ізоліній висот та спеціалізованого програмного засобу ArcGIS будується TIN-модель рельєфу місцевості (рис. 1.1) та визначаються кути нахилу ґрунту (рис.1.2).

Рис. 1.1. TIN-модель

Рис. 1.2. Кути нахилу ґрунту

З використанням даних ДЗЗ (а саме знімків КС Landsat) та спеціалізованого програмного забезпечення (ENVI) [3] розраховується нормалізований різницевий індекс рослинності NDVI, а також проводиться класифікація результатів розрахунку цього індексу (за методом K-means) [4, 5]. Таким чином для кожної окремої земельної ділянки формується деякий набір інформації (табл. 1), що в подальшому дає змогу виявляти проблеми дозрівання с/г культур у конкретних місцях цієї ділянки та оперативно приймати рішення що до врегулювання цієї ситуації.

Висновки: Результати досліджень відображають, що на земельній ділянці, що знаходиться на території Карлівського району Полтавської області визрівання озимої пшениці проходить нерівномірно, це обумовлено тим що підстилаючи поверхня не є рівномірною, в результаті чого в місцях підвищеного нахилу ґрунту виникає проблема розвитку процесів ерозії, а також виносу поживних речовин та мінеральних добрив з території земельної ділянки. Проблемні місця виявлено, надалі можна приймати рішення та проводити роботи що до врегулювання цієї ситуації.

Література:
• Куссуль Н. Оценка состояния растительности и прогнозирование урожайности озимых культур Украины по спутниковым данным [Текст] / Н. Куссуль, Н. Ильин, С. Скакун, А. Лавренюк. – К.: Институт космических исследований НАНУ-НКАУ, 2005. – 25с.
• Стародуб Ю.П. Інформаційні технології в комп’ютерному моделюванні еколого-геофізичних процесів. [Текст] / Ю.П. Стародуб, П.П. Урсуляк. Львів, ЛДУ БЖД, 2013р., 160с. (с. 44-45).
• http://www.pixelsolutions.com.ua/software/exelis-vis.html - ENVI. Спросите у снимков, что они скрывают, 30.10.13.
• Черепанов А.С. Спектральные свойства растительности и вегетационные индексы. [Текст] / А.С. Черепанов, Е.Г. Дружинина. Геоматика №3, 2009.
• http://mapexpert.com.ua/index_ru.php?id=20&table=news – Вегетационные индексы. Основы, формулы, практическое использование., 30.14.2011.