Опыт проведения космического мониторинга агротехнических работ в Казахстане

В планы по развитию космической деятельности РК входит создание космической системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). В этой связи чрезвычайно важно создать условия для их эффективного практического применения. Круг решаемых с помощью спутниковых данных задач для Министерства сельского хозяйства РК уже на протяжении многих лет включает ежегодный мониторинг снежного покрова и весеннего запаса продуктивной влаги пахотных земель, определение площадей ярового сева, оценку состояния, засоренности и прогноз продуктивности зерновых культур в основных зерносеющих северных областях Казахстана. Накопленный опыт позволил развить это направление прикладных задач ДЗЗ и расширить возможности информационного обеспечения руководства данными по космическому мониторингу темпов посевной и уборочной кампаний, а также результатами анализа зернопарового севооборота в течение последних пяти лет.
Практическое использование спутниковых данных для проведения дистанционного мониторинга агротехнических работ в Северном Казахстане основывается на космической съемке среднего разрешения TERRA/MODIS (250 м), IRS/P6 (56м) и радиолокационной съемке со спутника RADARSAT-1. Тематическая калибровка спутниковых данных осуществляется по полям на сети стационарных подспутниковых полигонов сельскохозяйственного назначения.
Дистанционная оценка календарных сроков и площадей ярового сева базируется на данных ежедневного космического мониторинга территории Северного Казахстана в период проведения весенних агротехнических работ с помощью спутниковой системы TERRA/MODIS и IRS/P6/Awifs. Для этого сначала строится маска ярового сева. Принцип распознавания посевов основан на фиксации резких изменений спектральных характеристик сельскохозяйственных полей после их механической обработки, а определение сроков сева - на анализе спектральных особенностей всходов зерновых культур в период начала кущения. Темпы посевной кампании оцениваются для трех сроков – ранний, оптимальный и поздний. Результаты космического мониторинга представляются в виде картосхем размещения пахотных земель с цветовым выделением соответствующих сроков сева.
Зернопаровые севообороты – основная схема землепользования в Северном Казахстане. Дистанционный контроль севооборота базируется на ежегодно обновляющихся масках парующихся полей, которые строятся внутри маски ярового сева. Метод построения маски паровых полей основан на регистрации низких коэффициентов отражения в ближней инфракрасной области (TERRA/MODIS канал 2) по космоснимкам весеннего и летнего периодов. Так на основе данных ежегодного мониторинга пахотных земель Северного Казахстана получена картина зернопарового севооборота в период с 2006 по 2010 года. Полученная классификация служит базой для более детального анализа состояния зерновых посевов и прогноза урожайности.
Космический мониторинг уборки зерновых посевов на территории свыше 12 млн. гектар в Северном Казахстане осуществляется с помощью ежедневных данных TERRA/MODIS и дополнительных заказов данных IRS/P6/Awifs и широкополосных съемок со спутника RADARSAT-1. Сложности распознавания убранных полей связаны с различными способами уборки - проводится либо прямое комбайнирование, либо свал с последующим подбором и обмолотом. Возможны также различные варианты обработки соломы: измельчение и разбрасывание; формирование валков. Обработка данных ДЗЗ показала, что по снимкам IRS можно идентифицировать убранные поля независимо от технологии уборки. На снимках MODIS распознается только уборка, включающая измельчение и разбрасывание соломы, что приводит к значительному изменению коэффициентов отражения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Размещения убранных полей к определенному сроку уточняется по данным со спутника RADARSAT-1. Результаты космического мониторинга представляются в виде таблиц и картосхем.