Возможности проведения анализа характеристик, получаемых на основе данных различных спутниковых систем для групп виноградников с различными свойствами

ИИспользование современных методик дистанционного зондирования Земли позволяют получать объективную информацию о различных объектах и явлениях одновременно на больших территориях. В настоящее время эти возможности широко используются для мониторинга сельскохозяйственной деятельности (Барталев и др., 2016).
Данная работа посвящена изучению возможностей проведения анализа характеристик групп виноградников с различными свойствами, получаемых на основе данных дистанционного зондирования. Были проведены анализы по изучению влияния некоторых свойств виноградников в Республике Крым на их спектрально-временные характеристики.
Виноградники были разделены на несколько групп по свойствам и на несколько вариантов. Анализировались следующие свойства: возраст насаждений (от 1978 до 2010), различные схемы посадки, сроки созревания, с учетом цвета винограда. Для разделения на группы были использованы наземные данные из информационной базы данных (Толпин и др., 2017), которая была сформирована на южную прибрежную территорию Республики Крым от Фороса до Алушты. Информационная база создавалась в рамках проекта "Разработка научно методических основ геоинформационной технологии дистанционного мониторинга виноградников", выполняемого совместно Национальным научно-исследовательским институтом виноградарства и виноделия «Магарач» (ННИИВиВ «Магарач») и Институтом космических исследований РАН (ИКИ РАН) (Рыбалко и др., 2016).
Были проведены анализы спектральной информации по каждому полю в группе. Изучались зависимости спектральной яркости от длины волны. В качестве основных данных использовались данные Landsat 8. Было установлено, что наибольшие различия в спектральной яркости наблюдаются в канале 865 нм. Однако, несмотря на различия, какого либо значительного влияния характеристик винограда не наблюдается. Возраст виноградников в некоторой степени оказывает влияние на их спектральные характеристики, однако это влияние незначительно и зачастую нивелируется другими факторами. Схема посадки кустов винограда оказывает влияние на спектральные характеристики насаждений, однако более значимым является не количество растений на единицу площади, а ширина междурядий. Такие показатели, как окраска ягоды винограда и срок созревания сорта не имеют тесной связи со спектральными характеристиками виноградных насаждений. В дополнение к данным Landsat 8 были попытки использования гиперспектральных данных ГСА-1 спутника Ресурс П №1. Эти данные перспективны и представляют больше спектральной информации, однако их использование затруднено очень малой частотой съемки.
Также были проведены анализы динамики вегетационных индексов на каждом поле. В качестве основного индекса использовался вегетационный индекс NDVI рассчитанный по данным MODIS и Landsat. Какого-либо значительного влияние на величину индекса NDVI таких показателей как возраст насаждений, окраска ягоды винограда и срок созревания установлено не было. Было отмечено, что в период с конца мая по середину июня величина NDVI на участках с шириной междурядий 2,2 м превышает аналогичный показатель участков с шириной междурядий 3 м.
Для проведения анализов были использованы возможности спутникового сервиса ВЕГА, созданного банка данных и Центра коллективного пользования "ИКИ-Мониторинг" (Лупян и др, 2015). Вся необходимая информация получалась и анализировалась онлайн с помощью веб интерфейса сервиса ВЕГА. Проведенная работа показала доступность и возможность проведения анализа различных характеристик виноградников существующими инструментами и доступными данными. Несмотря на то, что значительные зависимости в спектрально-временных характеристиках виноградников не были найдены по данным MODIS и Landsat, имеет смысл продолжить исследования с использованием данных других спутников, особенно с гиперспектральными приборами, и других вегетационных индексов.
Работа выполнена при поддержке РФФИ проект 15-07-05564.