Прогнозирование ожидаемой урожайности зерновых культур по данным КА «Метеор-М» №2-2

На протяжении последних лет особую актуальность приобретает активное использование отечественных космических систем при решении задач агропромышленного производства. Наращивание группировки космических аппаратов (КА) серии «Метеор-М» в значительной мере повышает качество мониторинга окружающей среды за счет частоты получения данных и пространственного разрешения космических снимков. Настоящая работа направлена на изучение возможности применения информации съёмочной аппаратуры КМСС-2 КА «Метеор-М» №2-2 в прогностической модели биопродуктивности Erosion Productivity Impact Calculator (EPIC).

Математическое моделирование ожидаемой урожайности учитывает ряд параметров, среди которых важную роль играет вегетационный индекс NDVI. Оценка пригодности использования величин NDVI КА «Метеор-М» №2-2 в прогностических расчётах осуществлялась путём проведения статистического анализа с архивными значениями КА Terra/MODIS. Исследование проводилось на территории Новосибирской области в период активной вегетации 2021 года. За время наблюдений было получено 238 пар вегетационных индексов, коэффициент корреляции которых составил 0,974. Вместе с тем, при наличии тесной статистической связи отмечалось расхождение диапазонов значений индексов. В связи с этим было принято решение дополнительно построить модель линейной регрессии по данным 2021 года и применить полученное уравнение зависимости переменных для сезона 2022 года. Таким образом, приведение NDVI (КМСС 2) к единому диапазону значений с NDVI (MODIS) позволило выполнить экспериментальное моделирование ожидаемой урожайности в 2022 году.

Прогностические работы выполнялись с применением апробированной технологии, в основе которой лежит модель биопродуктивности EPIC, реализованная в специализированном программном комплексе. В процессе вычислений учитываются результаты космического мониторинга состояния посевов, массивы данных метеопараметров наблюдательной сети Росгидромета, а также архивная информация, отражающая особенности вегетационных сезонов Новосибирской области за последние восемнадцать лет. Результатом работы прогностической модели являются показатели урожайности для каждого отдельного поля, которые выражаются в центнерах с одного гектара. Экспериментальные расчёты проводились на территории 6-ти сельскохозяйственных предприятий, площадью 14 151 гектар, которые включали 79 полей: пшеница – 62, овёс – 7, ячмень – 10. Оценка надёжности результатов прогнозирования осуществлялась посредством архивных данных фактической урожайности. Средняя величина оправдываемости прогнозов по всем хозяйствам составила 81,7%, для отдельных видов культур: пшеница – 81,2%, овёс – 81,5%, ячмень – 83,4%.

В ходе проведенного исследования установлена эффективность использования данных прибора КМСС-2 КА «Метеор-М» №2-2 в прогностической модели биопродуктивности EPIC, адаптированной к агроклиматическим условиям Западной Сибири. Опытным путём получены достаточно точные показатели ожидаемой урожайности зерновых культур.