Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Семнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XVII.F.501

Использование данных тепловой съемки для дешифрирования свойств почв

Грубина П. Г. (1), Савин И.Ю. (1), Вернюк Ю.И. (1), Шарычев Д.В. (1), Прудникова Е.Ю. (1), Щепотьев В. Н. (1)
(1) Почвенный институт им. В. В. Докучаева, Москва, Россия
Урожайность сельскохозяйственных культур во многом определяется состоянием почв и наличием в них доступных питательных веществ. Именно поэтому в сельскохозяйственном производстве важное значение имеет почвенное и агрохимическое обследование земель, результатом которого являются карты параметров почвенного плодородия. Картографирование параметров почвенного плодородия происходит на основе полевых работ и лабораторных исследований образцов почв. Работы проводятся в соответствии с утвержденными методиками [3]. Большая трудоемкость подобных работ и достаточно сильная изменчивость параметров плодородия почв (NPR, рН, содержание гумуса, влажность почв и т.п.) приводят к тому, что получить оперативно подобные данные для больших территорий практически невозможно и очень затратно [6,8]. Нами проведен анализ возможности использования результатов тепловой съемки для детектирования параметров плодородия почв на примере ключевого участка на пахотной серой лесной почве.
Объектом исследования является почвенный покров тестового поля «Жежельна», расположенного в Ясногорском районе Тульской области. Площадь поля составляет около 90 га. Рельеф территории исследований широковолнистый. Представлен равниной, с преобладающими высотами 250 метров, наиболее высокие точки - 320м. Присутствует расчленение овражнобалочной и речной сетью [1]. На поле преобладают серые лесные пахотные почвы [5]. Полевые исследования проходили в августе и сентябре 2018 года, после уборки урожая. Всего было заложено 25 точек опробования. В лаборатории были выполнены следующие анализы: определение содержания гумуса, определение рН почвы (водн. и сол.), обменные основания по Шолленбергеру (Ca2+, Mg2+, K+, Na+), Р2О5 подвижный (по Кирсанову), К2О обм. (по Масловой), общий азот по стандартным методикам [4]. Кроме того, определялись следующие физические параметры почв: плотность, твердость, влажность относительная, влажность, структура, количество пор аэрации, порозность [2]. Одновременно с отбором образцов проводилась съемка свежепроборонованной открытой поверхности почвы с высоты 150-180 см. в пятикратной повторности с использованием тепловизора FLIR VUE 512, работающего в ИК диапазоне 7.5 ~ 13.5 мкм [7]. Было проведено построение моделей линейной регрессии на основе данных тепловизионной съемки открытой поверхности пашни.
Было установлено, что существует корреляция между физико-химическими свойствами почвы (содержание кальция, магния, рН почвы, влажность относительная, влажность объемная и весовая, плотность и запасы почвенной влаги) и данными тепловой съемки. Регрессионные уравнения были использованы для построения карт отдельных свойств почв в ГИС.
В дальнейшем найденные закономерности могут служить основой для дистанционного построения автоматизированных алгоритмов дешифрирования свойств почв, определяющих плодородие серых лесных почв данного района по изображениям открытой поверхности пашни по данным ДДЗ.
Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ 18-016-00052/19.

Ключевые слова: тепловая съемка, ИК-съемка, ДДЗ, Тульская область, почвенные свойства
Литература:
  1. Агроклиматический справочник по Тульской области / Глав. упр. гидрометеорол. службы при Совете Министров СССР. Упр. гидрометеорол. службы центр. областей. – Л.: Гидрометеоиздат, 1958. - 128 с.
  2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986 г.- 416 с.
  3. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. 240 с.
  4. Орлов, Д.С. Спектральная отражательная способность почв и их компонентов /Д.С. Орлов, Н.И. Суханова, М.С. Розанова. – М.: Изд-во МГУ. – 2001. – 176 с.
  5. Ратников, А.И. Почвы Тульской области:автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. с.-х. наук / А.И. Ратников.- М., 1960.- 25 с.
  6. Савин И.Ю. Современный спутниковый мониторинг почв и посевов: достижения и проблемы // в сборнике: Применение средств дистанционного зондирования земли в сельском хозяйстве. 2015. С. 29-32.
  7. Eisele A., Chabrillat S., Hecker C., Hewson R., Lau I. C., Rogass C., Segl K., Cudahy T. J., Udelhoven T., Hostert P., Kaufmann H. Advantages using the thermal infrared (TIR) to detect and quantify semi-arid soil properties //Remote Sensing of Environment. Vol. 163. 2015. P. 296-311.
  8. Eisele A., Lau I., Hewson R., Carter D., Wheaton B., Ong C., Cudahy T.J., Chabrillat S., Kaufmann H. Applicability of the Thermal Infrared Spectral Region for the Prediction of Soil Properties Across Semi-Arid Agricultural Landscapes // Remote Sensing. Vol. 4. 2012. P.3265-3282.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

417