Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Верификация результатов мониторинга NDVI спутниковой группировки Planet по наземным опорным данным в полевом опыте Центра точного земледелия РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Зейлигер А.М. (1), Железова С.В. (1), Ермолаева О.С. (1), Максименко Е.В. (2), Веллер В.Е. (1), Ананьев А.А. (1)
(1) Российский государственный аграрный университет МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва, Россия
(2) АО НИИ Точных приборов, Москва, Россия
Представлены результаты пространственно-временного анализа хода роста сельскохозяйственных культур в вегетационные периоды 2017-2019 г. Исследования проводили в научно-производственном полевом опыте Центра точного земледелия Полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева (N 55,8369˚; E 37,5636˚). Общая площадь полигона составляет около 6 га, опыт включает четыре поля площадью по 0,8 и 1,4 га. Культуры зерно-пропашного севооборота – озимую пшеницу, картофель, ячмень, викоовсяную смесь – возделывают по технологиям традиционного и ресурсосберегающего земледелия. Опыт заложен двухъярусно в двукратной повторности, и каждое поле разделено на 8 учётных делянок, площади которых составляют 0,1 и 0,18 га.
Для расчета вегетационного индекса NDVI по данным Planet (далее NDVI-Planet), использовались красный и ближний инфракрасный каналы безоблачных изображений спутниковой группировки Planet с разрешением порядка 3 м/пиксель. Для пространственно-временного анализа данных дистанционного зондирования и для расчета индекса NDVI в среде ArcGIS 10.4 был разработан инструмент автоматической обработки снимков Planet. В результате для каждой из 32-х делянок полевого опыта для всех полученных безоблачных изображений были рассчитаны соответствующие массивы геоданных, содержащие от 150 до 170 пикселов внутри границ каждой опытной делянки.
Для верификации индексов NDVI-Planet были использованы данные еженедельного наземного мониторинга индекса NDVI, проведенные прибором GreenSeeker RT 200 (Trimble) с активным источником излучения. При этом для получения репрезентативных данных наземного мониторинга NDVI-GreenSeeker, сопоставимых по площади охвата с размерами осреднения NDVI-Planet, была использована методика сканирования поверхности растительного покрова сельскохозяйственных посевов с высоты 1,5 м над уровнем земли, по контурам с размерами 1,5×3 м.
На этапе пространственно-временного анализа профилей индексов NDVI-Planet и NDVI-GreenSeeker, относящихся к соответствующим делянкам были сформированы профили дифференциальных и кумулятивных значений обоих наборов данных NDVI. Затем, эти профили были использованы для расчета профилей статистических параметров одномоментных массивов (среднее и коэффициент дисперсии) на всех опытных делянках. Было показано, что в ряде случаев характер поведения профилей статистических параметров для одной и той же культуры значимо связан с вариантом применяемых технологий обработки почв. Проведенный кластерный анализ NDVI-Planet позволил идентифицировать внутри опытных посевов одномоментные границы квазиоднородных контуров. Сопоставление изменений границ этих контуров во времени с дополнительными данными наземных обследований посевов позволило идентифицировать влияние ряда внешних факторов на пространственную вариабельность роста и развития сельскохозяйственных посевов. На заключительном этапе было проведено сравнение рядов NDVI-Planet и NDVI-GreenSeeker, а также оценить корреляцию данных кумулятивных величин обоих индексов на момент уборки урожая с опытными данными биомассы посевов сельскохозяйственных культур.

«Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 16-0501097 и № 19-29-05261»

Ключевые слова: Дистанционное зондирование, наземный мониторинг, посевы сельскохозяйственных культур, NDVI, биомасса

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

425