Измерительная технология наблюдения за численностью саранчовых методами дистанционного зондирования Земли из космоса

Наблюдаемое глобальное потепление климата привело к вспышкам численности саранчовых в южных регионах России. Это определило необходимость обеспечения системы защиты растений надежным инструментом оперативного наблюдения и прогнозирования районов массового развития саранчовых. Учитывая гигантскую территорию России, с экономических позиций подобный мониторинг целесообразно выполнять с широким применением методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса.
Исходными ограничениями при космическом мониторинге численности саранчовых являются: - малый размер особей саранчи по сравнению с геометрическим разрешением на местности современных спутниковых съемочных систем; - необходимость выполнения мониторинга в производственном режиме, что требует применения спутниковых съемочных систем с высокой повторяемостью съемок;
Преодоление этих ограничений возможно путем использования методик измерительного направления ДЗЗ из космоса с использованием космических материалов, полученных спутниками системы EOS. Основой такого подхода является восстановление по материалам космических съемок количественных характеристик земной поверхности, важных для экологии саранчовых. Выявление значимых многомерных связей между и этими количественными характеристиками и плотностью саранчовых является основой картографирования очагов массового их размножения.
Для разработки этой технологии обосновано размещение тестового полигона в Карасукском районе Новосибирской области как представительной территории для всей степной и лесостепной зоны юга Западной Сибири. Размеры тестового полигона 50 х 70 км. В пределах полигона на основе анализа материалов спутников NOAA(AVHRR), Terra(MODIS), Landsat TM размещено 30 ключевых участков размером 2 х 2 км. На каждом ключевом участке по равномерной сети на 30 точках наблюдений весной, в середине лета и осенью в 2005 и 2006гг выполнялся учет численности саранчовых. Одновременно с учетами на территорию тестового полигона были получены материалы спутников NOAA(AVHRR), Terra(MODIS). Кроме того, на ключевых участках были выполнены: - описания видового состава растительных сообществ; - измерения биомассы; - описания почв, измерения температуры и влажности почв;
По материалам космических съемок для каждого сезонного аспекта учета численности саранчовых были восстановлены следующие количественные характеристики поверхности: - конвективный тепловой поток; - среднесуточная скорость испарения влаги с поверхности; - тепловая инерция; - вегетационный индекс; - цифровая модель поверхности SRTM и ее производные.
В результате, на основе многомерного регрессионного анализа полученных данных была построена карта плотности саранчовых на территории всего тестового полигона. Участки повышенной плотности саранчовых, выявленные в 2005г. на основе космической технологии совпали с местами массового их размножения, зафиксированными в 2000 г., когда наблюдалась вспышка численности саранчовых на юге Западной Сибири. Это доказало возможность практической реализации измерительной технологии космического мониторинга саранчовых.