Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 11–15 ноября 2024 г.

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

XXII.F.418

Оценка изменений температуры посевов сельскохозяйственных культур в течение периода вегетации по наземным, беспилотным и спутниковым данным

Емельянов Д.В. (1), Ботвич И.Ю. (1), Косов И.В. (2)
(1) ИБФ СО РАН, Красноярск, Россия
(2) ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия
Мониторинг температуры земель сельскохозяйственного назначения с применением трехуровневого дистанционного зондирования (наземного, беспилотного и спутникового) имеет критическое значение для повышения эффективности сельского хозяйства (Liu, 2024). Интеграция данных с различных уровней позволяет создавать более точные модели прогноза урожайности, оперативно реагировать на стрессовые условия, такие как засуха или заморозки, и оптимизировать использование водных ресурсов. Это особенно важно для регионов с экстремальными климатическими условиями, к которым относится и Красноярский край (Астапов, 2019; Воронина 2021; Мамаш, 2020).
Проведено измерение радиационной температуры растительного и почвенного покрова сельскохозяйственных полей в ОПХ “Минино” ФИЦ КНЦ СО РАН. Оценка значений радиационной температуры выполнена с помощью температурной камеры XT2, установленной на беспилотное воздушное судно Matrice 210 RTK V2 и спутниковых данных Landsat 8/9 (Емельянов, 2020; Емельянов, 2021; Емельянов, 2021; Емельянов, 2022). Измерение температуры в почвенных горизонтах выполнены на глубине 1, 5 и 15 см с помощью автономных регистраторов температуры (data logger) TR-5L.
Проведен комплексный анализ изменений пространственного распределения радиационной температуры, значений NDVI и высот растений на исследуемых сельскохозяйственных полях в течение периодов вегетаций 2022 и 2023 гг.
Комплексный анализ радиационной температуры и температуры корнеобитаемого слоя на тестовых участках в течение периода вегетации 2023г. показал, что наименьшие различия между показателями (в среднем до ±2°С) зафиксированы в начале периода вегетации – при минимальном количестве надземной фитомассы и при ее отсутствии. С увеличение высоты растительности и проективного покрытия разница между параметрами увеличивается и достигает своего максимума в период с 30 июня по 6 июля. В этот же период было недостаточное количество влаги - с 26 июня по 13 июля количество выпавших осадков не превышало 0.6 мм в отдельные дни при среднесуточной температуре 19.3℃. Начиная с первых чисел августа разница между показателями изменяется незначительно до 6℃.
В результате проведенного анализа установлено, что различие значений радиационной температуры исследуемых участков определяется наличием растительного покрова и его морфологическими характеристиками. Разница температур корнеобитаемого слоя и поверхности растительного покрова увеличивается с приростом надземной фитомассы. Измерение температуры почвы и растительного покрова показывает, что участки, занятые растительностью, имеют способность сохранения влаги от испарения и, создавая теневые зоны, сохраняют почву от пересыхания.

Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ - FWES-2024-0032 “Влияние структурных, динамических и оптических характеристик хлоропластов на продуктивность сельскохозяйственных растений”.

Ключевые слова: LST – land surface temperature, спутниковые и беспилотные данные, сельскохозяйственные посевы
Литература:
  1. Liu et al. Exploring multi-features in UAV based optical and thermal infrared images to estimate disease severity of wheat powdery mildew // Computers and Electronics in Agriculture. – 2024. Vol. 225. P. 109285.
  2. Астапов А.Ю., Рязанова Ю.А. Применение беспилотных летательных аппаратов в садоводстве // Наука и образование. 2019. № 2(4).
  3. Воронина П. В., Пестунов И. А., Кудряшова С. Я. Картографическое моделирование температурных полей поверхности Новосибирской области по данным спутникового зондирования// Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. Т. 4, № 1. С. 45–51.
  4. Мамаш Е. А., Пестунов И. А., Чубаров Д. Л. Анализ пространственно-временного распределения температуры подстилающей поверхности на территории Новосибирска на основе данных космического аппарата Landsat-8// Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли : Материалы VII Международной научной конференции, Красноярск, 29 сентября – 02 октября 2020 года / Сибирский федеральный университет, Институт космических и информационных технологий. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2020. С. 254–258.
  5. Емельянов Д.В., Ботвич И.Ю., Мальчиков Н.О., Шевырногов А.П. Оценка динамики температур сельскохозяйственных объектов по данным беспилотных воздушных судов// Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2020. 13(6). С. 757-765.
  6. Емельянов Д.В., Ботвич И.Ю., Мальчиков Н.О., Шевырногов А.П. Характеристика температурной динамики посевов ярового ячменя по данным беспилотных летательных аппаратов// В сборнике: Региональные системы комплексного дистанционного зондирования агроландшафтов. Материалы III Всероссийского научно-практического семинара. Под общей редакцией А.А. Шпедта [и др.]. Красноярск, 2021. С. 106-113.
  7. Емельянов Д.В., Ботвич И.Ю., Шевырногов А.П. Разность температур листовой поверхности и почвы - дополнительный фактор для анализа состояния посевов// В сборнике: Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли. Материалы VIII Международной научной конференции; электронное научное издание. Науч. редактор Е.А. Ваганов, отв. ред. Г.М. Цибульский. Красноярск, 2021. С. 182-186.
  8. Емельянов Д.В., Ботвич И.Ю., Ивченко В.К., Шевырногов А.П. Построение и анализ карт высот растительности агроценозов по данным беспилотной съемки в различные фазы вегетации// Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 15. № 3. С. 308-317.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Емельянов Д.В., Ботвич И.Ю., Косов И.В. Оценка изменений температуры посевов сельскохозяйственных культур в течение периода вегетации по наземным, беспилотным и спутниковым данным // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. C. 176. DOI 10.21046/22DZZconf-2024a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

176