Контрастирование пространственного распределения растительности методом расчета адаптивных спектральных вегетационных индексов по данным дистанционного зондирования

Традиционные методы мониторинга сельскохозяйственных угодий сталкиваются с проблемой неэффективности, вызванной низкой детализацией получаемых сведений и сложностью оперативного доступа к данным. Эта ограниченность снижает адаптивность земледелия к быстро меняющимся условиям и локальным особенностям полей. Для повышения эффективности управления земельными ресурсами и внедрения концепции точного земледелия необходим переход к современным инструментам, предоставляющим высокоточные и актуальные геопространственные данные. В этом контексте, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) выступает как ключевой технологический инструмент для оценки состояния агроценозов и разработки дифференцированных агротехнических стратегий (Цыганков и Сысенко, 2012; Тупикова, 2022; Kliyanenko, 2024).
Целью данной работы является разработка метода расчета адаптивных спектральных вегетационных индексов по данным спутникового, беспилотного и наземного дистанционного зондирования.
Адаптивные спектральные индексы — это специализированные комбинации данных отражения в разных частях спектра, которые динамически корректируются или подбираются в зависимости от поставленной агрономической задачи. В отличие от стандартных индексов (таких как NDVI), адаптивные индексы демонстрируют повышенную чувствительность к тонким изменениям биофизических характеристик агроценозов, что делает их более эффективными инструментами для точной диагностики состояния посевов.
В результате проведённой работы разработано программное обеспечение (на языке Python) для расчета адаптивных индексов по данным дистанционного зондирования (спутниковым, беспилотным, полевой спектрометрии) (Емельянов и др., 2024) Программное обеспечение обеспечивает обработку больших объемов данных ДЗЗ. Апробация проведена при анализе внутриполевой неоднородности посевов сельскохозяйственных культур ОПХ "Минино" ФИЦ КНЦ СО РАН по беспилотным данным 2023 -2025 гг. (Ботвич и др., 2024).
Результатом работы являются детализированные электронные карты сельскохозяйственных полей полученные на основе расчета адаптивных индексов. Карты наглядно отображают пространственную изменчивость посевов. Полученная информация позволяет подобрать вегетационные индексы для усиления пространственных контрастов изображений при малых отличиях спектров отражения. Разработанная методика и программа обладают потенциалом для масштабирования и использования в других сельскохозяйственных предприятиях и регионах.

Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ - FWES-2024-0032 “Влияние структурных, динамических и оптических характеристик хлоропластов на продуктивность сельскохозяйственных растений”.