
Л.Ð. Сладких, М.Г. Захватов, Е.И. Сапрыкин, Е.Ю.СахароваÂ
ВВЕДЕÐИЕ
ИнтенÑивное развитие данных диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ (ДЗЗ) в поÑледние деÑÑÑ‚Ð¸Ð»ÐµÑ‚Ð¸Ñ Ð¾Ñ‚ÐºÑ€Ñ‹Ð»Ð¾ новые возможноÑти оперативного мониторинга поÑевов ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур.  ОпределÑющим признаком ÑельÑкохозÑйÑтвенной культуры и ее ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ ÑвлÑетÑÑ ÑÐ¿ÐµÐºÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð¾Ñ‚Ñ€Ð°Ð¶Ð°Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ ÑпоÑобноÑть, характеризующаÑÑÑ ÑˆÐ¸Ñ€Ð¾ÐºÐ¸Ð¼ диапазоном в отражении Ð¸Ð·Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð½Ñ‹Ñ… длин волн. С развитием ÑредÑтв Ñпутниковых измерений и раÑширением группировки Ñпутников ДЗЗ Ñтало возможным решение Ñамых разнообразных задач в облаÑти ÑельÑкого хозÑйÑтва в том чиÑле: поÑтроение и уточнение Ñхем внутрихозÑйÑтвенного землеуÑтройÑтва, раÑчет площадей полей и рабочих учаÑтков, Ð¸Ð´ÐµÐ½Ñ‚Ð¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур и неиÑпользуемых земель, оценка ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов и прогнозирование урожайноÑти.
Важно отметить, что одной из оÑновных оÑобенноÑтей Ñпутникового мониторинга ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов ÑвлÑетÑÑ Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ…Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾Ñть Ð²Ñ‹Ð¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð²ÑƒÑ… уÑловий: выÑокое проÑтранÑтвенное и временное разрешение измерений. Ð’Ñ‹Ñокое проÑтранÑтвенное разрешение обеÑпечивает наблюдение за небольшими учаÑтками Ð¿Ð¾Ð»Ñ Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾Ñтью оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов. Временное разрешение обеÑпечивает мониторинг динамики роÑта и Ñ€Ð°Ð·Ð²Ð¸Ñ‚Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ñтений как в течение одного вегетационного периода, так и Ñравнение и анализ  данных NDVI вегетационных Ñезонов за большой Ñ€Ñд лет.
К оÑновным преимущеÑтвам иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ… ДЗЗ отноÑÑÑ‚: выÑокую доÑтоверноÑть информации; оптимальную периодичноÑть Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¸; широкий охват иÑÑледуемой территории; получение данных в едином Ñтандартизированном виде; возможноÑть Ð½Ð°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑтатиÑтичеÑкой информации и дальнейшим ретроÑпективным анализом Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ð½Ð¾Ð·Ð° урожайноÑти и оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов.
Ð Ð°Ð·Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð² ФГБУ «ÐИЦ «Планета» Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ Ð¼Ð¾Ð½Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð½Ð³Ð° ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов поÑредÑтвом Ñпутниковых наблюдений включает в ÑÐµÐ±Ñ Ð´Ð²Ð° взаимоÑвÑзанных Ð½Ð°Ð¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ñ‹:  прогнозирование урожайноÑти на отдельных полÑÑ…, хозÑйÑтвах, админиÑтративных районах, облаÑÑ‚ÑÑ…; оценку ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по трем градациÑм, принÑтым в агрометеорологии: хорошее ÑоÑтоÑние поÑевов, удовлетворительное и плохое.
ПРОГÐОЗИРОВÐÐИЕ УРОЖÐЙÐОСТИ
Оценка характериÑтики раÑтительноÑти производитÑÑ Ñ Ñ€Ð°Ñчетом вегетационных индекÑов. Вегетационный Ð¸Ð½Ð´ÐµÐºÑ â€” Ñто показатель, раÑÑчитываемый в результате операций Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ Ñпектральными диапазонами Ñлектромагнитного Ñпектра. Отражение раÑтительного покрова в краÑной и ближней инфракраÑной облаÑÑ‚ÑÑ… Ñлектромагнитного Ñпектра теÑно ÑвÑзано Ñ ÐµÐ³Ð¾ Ñтруктурой и ÑоÑтоÑнием. Ð”Ð»Ñ Ñ‚Ð¾Ð³Ð¾, чтобы количеÑтвенно оценить ÑоÑтоÑние раÑтительноÑти, широко применÑетÑÑ Ð½Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ð»Ð¸Ð·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ð¹ разноÑтный вегетационный Ð¸Ð½Ð´ÐµÐºÑ NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Ð˜Ð½Ð´ÐµÐºÑ ÑƒÑ‡Ð¸Ñ‚Ñ‹Ð²Ð°ÐµÑ‚ краÑную зону Ñлектромагнитного Ñпектра вблизи 0,63 мкм и ближнюю инфракраÑную зону около 0,86 мкм.
где     NIR — отражение в зоне ближнего инфракраÑного Ñпектра;
RED — отражение в зоне краÑного Ñпектра.
Ð’ краÑной облаÑти Ñпектра предÑтавлен макÑимум Ð¿Ð¾Ð³Ð»Ð¾Ñ‰ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñолнечной радиации хлорофиллом, в инфракраÑной облаÑти Ñпектра — макÑимум Ð¾Ñ‚Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ»ÐµÑ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ Ñтруктурами лиÑта [3].
Реализацией идеи ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ð¸ мониторинга ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов поÑлужили Ð¼Ð¾Ð´Ð¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»Ð¸ EPIC в программный ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ SDIM и Ñоздание алгоритма оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов зерновых культур. ÐмериканÑÐºÐ°Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÑŒ биопродуктивноÑти EPIC, разработана в ТехаÑÑкой ÑельÑкохозÑйÑтвенной научно-иÑÑледовательÑкой лаборатории (Temple, TX, Soil and Water Research Laboratory), автор [Dr.Williams] [6]. ÐепоÑредÑтвенное иÑпользование модели EPIC было веÑьма затруднено из-за отÑутÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¸Ñ… параметров, вводимых в модель. Было принÑто решение модифицировать модель EPIC, в результате чего был Ñоздан программный ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ SDIM (Sistem of Databases and Imitating Modeling). ÐœÐ¾Ð´Ð¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»Ð¸ EPIC в программный ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ Â SDIM проведена в ЮгорÑком ÐИИ информационных технологий. Ðвтор программного комплекÑа SDIM кандидат техничеÑких наук Ð’.М. БрыкÑин. Проведена корректировка и наÑтройка программного комплекÑа SDIM на оÑнове метеоданных и данных о фактичеÑкой урожайноÑти зерновых культур за 1985-2004г. Ввод метеоданных за большой Ñ€Ñд лет мотивируетÑÑ Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ…Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾Ñтью адаптации программы к климатичеÑким уÑловиÑм Западной Сибири. Ð’ программном комплекÑе  SDIM ÑчитаетÑÑ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ð¹Ð½Ð¾Ñть различных ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур (пшеница, овеÑ, Ñчмень и др.). Ð’ SDIM ÑодержитÑÑ Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ñ‹Ð¹ функциональный набор ÑредÑтв Ð´Ð»Ñ Ñ€ÑƒÑ‡Ð½Ð¾Ð¹ и автоматичеÑкой обработки данных [2]. Ð˜Ð½Ð´ÐµÐºÑ Ð²ÐµÐ³ÐµÑ‚Ð°Ñ†Ð¸Ð¸ ÑвлÑетÑÑ Ð¾Ñновным предиктором в раÑчете прогноза урожайноÑти в программном комплекÑе SDIM, кроме Ñтого вводÑÑ‚ÑÑ Ð½Ð°Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ðµ метеоданные по Ñледующим параметрам:
- макÑÐ¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð° воздуха;
- Ð¼Ð¸Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð° воздуха;
- Ñуммарные Ñуточные оÑадки;
- отноÑÐ¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð²Ð»Ð°Ð¶Ð½Ð¾Ñть воздуха;
- ÑреднÑÑ ÑкороÑть ветра;
- ÑÑƒÐ¼Ð¼Ð°Ñ€Ð½Ð°Ñ ÑÐ¾Ð»Ð½ÐµÑ‡Ð½Ð°Ñ Ñ€Ð°Ð´Ð¸Ð°Ñ†Ð¸Ñ.
По перечиÑленным выше параметрам Ñоздана база метеоданных за 30 лет по 64 метеоÑтанциÑм ÐовоÑибирÑкой облаÑти и ÐлтайÑкого ÐºÑ€Ð°Ñ Ð·Ð° период Ñ 1985 г. по текущий год. РаÑчет прогноза урожайноÑти на отдельных полÑÑ… в хозÑйÑтве и админиÑтративных районах оÑущеÑтвлÑетÑÑ Ð¿Ð¾ раÑÑчитанным NDVI и метеоданным ближайшей метеоÑтанции. Â Ð”Ð»Ñ Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑвÑзей между NDVI и фактичеÑким ÑоÑтоÑнием ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур необходимы Ð¸Ð·Ð¼ÐµÑ€ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ð´ÐµÐºÑа вегетации на полÑÑ… теÑтовых хозÑйÑтв, поÑтому был определен перечень ÑельÑкохозÑйÑтвенных предприÑтий, на полÑх которых ежегодно проводилиÑÑŒ Ñъемы NDVI Ñровых зерновых культур. ТеÑтовые хозÑйÑтва были выбраны в ÑоответÑтвии Ñ Ð°Ð³Ñ€Ð¾ÐºÐ»Ð¸Ð¼Ð°Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑким районированием ÐовоÑибирÑкой облаÑти и разным уровнем интенÑивноÑти Ð·ÐµÐ¼Ð»ÐµÐ´ÐµÐ»Ð¸Ñ — хороший уровень земледелиÑ, Ñредний (удовлетворительный) и низкий (плохой).
Проведены иÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð·Ð°Ð²Ð¸ÑимоÑти значений NDVI и биомаÑÑÑ‹ Ñровой пшеницы на полÑÑ… 15 теÑтовых хозÑйÑтв ÐовоÑибирÑкой облаÑти. Результаты иÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ÐºÐ°Ð·Ð°Ð»Ð¸ хорошую взаимоÑвÑзь биомаÑÑÑ‹ пшеницы Ñ ÑƒÑредненными, в рамках полÑ, значениÑми NDVI. Ðнализ Ñпутниковых данных и фактичеÑкой урожайноÑти на полÑÑ… теÑтовых хозÑйÑтв показал, что ÑущеÑтвует доÑтаточно Ñ…Ð¾Ñ€Ð¾ÑˆÐ°Ñ ÑвÑзь между значениÑми NDVI и урожайноÑтью Ñровой пшеницы. КоÑффициент коррелÑции значений индекÑа вегетации на отдельных полÑÑ… и фактичеÑкой урожайноÑти Ñровой пшеницы ÑоÑтавил 0,83.
Ðаличие колок (учаÑтки куÑтарников и древеÑной раÑтительноÑти) на полÑÑ… влечет за Ñобой проблему «Ñмешанных пикÑелей», которые необходимо иÑключать при раÑчете прогноза.  Кроме Ñтого, на качеÑтво и точноÑть прогнозов влиÑÑŽÑ‚ еще два веÑьма ÑущеÑтвенных фактора: во-первых, активноÑть циклоничеÑких процеÑÑов в первой половине июлÑ, ÑледÑтвием чего ÑвлÑетÑÑ Ñкранирование облачноÑтью иÑÑледуемых территорий в период макÑимальных NDVI, во-вторых, веÑьма Ñ€ÐµÐ´ÐºÐ°Ñ Ñеть метеоÑтанций, в админиÑтративных районах площадью до 6 тыÑ. кв. км может быть  только одна метеоÑтанциÑ.
ÐЛГОРИТМ ОЦЕÐКИ СОСТОЯÐИЯ ПОСЕВОВ
ÐÐ°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ ÑтатиÑтика измерений индекÑа вегетации в теÑтовых хозÑйÑтвах, Ñоздание базы метеоданных и фактичеÑкой урожайноÑти Ñ 1985 г., Ð°Ñ€Ñ…Ð¸Ð²Ð½Ð°Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ñ ÐšÐ Terra/Modis (разрешение 250 м) поÑлужили базой ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð°Ð»Ð³Ð¾Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¼Ð° оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по трем градациÑм, принÑтым в агрометеорологии: хорошее ÑоÑтоÑние поÑевов, удовлетворительное и плохое на юге земледельчеÑкой зоны Западной Сибири (ОмÑкаÑ, ÐовоÑибирÑкаÑ, КемеровÑÐºÐ°Ñ Ð¾Ð±Ð»Ð°Ñти и ÐлтайÑкий край) [4].
Ð”Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð°Ð»Ð³Ð¾Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¼Ð° оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов была проведена Ð¿Ñ€ÐµÐ´Ð²Ð°Ñ€Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ð° по  инвентаризации ÑельÑкохозÑйÑтвенных земель, Ñхемы внутрихозÑйÑтвенного землеуÑтройÑтва теÑтовых хозÑйÑтв переведены в цифровую форму Ñ…Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ (риÑ. 1). По информации Ñ ÐšÐ Landsat (проÑтранÑтвенное разрешение 30 м) в ГИС-приложении ArcMap 10 поÑтроены векторные Ñлои Ñхем внутрихозÑйÑтвенного землеуÑтройÑтва.

При Ñоздании векторных Ñлоев внутри полей взÑты реперные точки, ÐºÐ°Ð¶Ð´Ð°Ñ Ñ€ÐµÐ¿ÐµÑ€Ð½Ð°Ñ Ñ‚Ð¾Ñ‡ÐºÐ° имеет Ñвой порÑдковый номер. Векторные Ñлои предÑтавлÑÑŽÑ‚ Ñобой определенные группы однотипных объектов. Ðто Ñлои Ñ Ñ€ÐµÐ¿ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ точками, полÑми, колками, дорогами, наÑеленными пунктами, озерами, болотами и реками. За период Ñ 2001 по 2011 гг., была проведена работа по раÑчету индекÑа NDVI в заданных реперных точках. Ð’Ñе реперные точки введены в базу данных и иÑпользуютÑÑ Ð² дальнейшем Ð´Ð»Ñ Ñъема значений индекÑов вегетации при раÑчете прогноза урожайноÑти в программном комплекÑе SDIM и в алгоритме оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов. Таким образом, Ñоздана ÑƒÐ½Ð¸ÐºÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð±Ð°Ð·Ð° данных, позволÑÑŽÑ‰Ð°Ñ Ð¾Ð±ÐµÑпечить проÑтранÑтвенно-временной мониторинг ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов. База данных включает в ÑебÑ:
- геопривÑзанные реперные точки Ñхем внутрихозÑйÑтвенного землеуÑтройÑтва ÑельÑкохозÑйÑтвенных предприÑтий;
- архив раÑÑчитанных NDVI Ñ 2001 по 2015 гг. по информации Ñ ÐšÐ Terra/Modis, проÑтранÑтвенное разрешение 250 м.
ПоÑкольку на территории региона большой процент земель не иÑпользуетÑÑ Ð¿Ð¾Ð´ ÑельÑкохозÑйÑтвенные поÑевы, необходимо было выделить пахотные земли и неиÑпользуемые. Пахотные земли, например в ÐовоÑибирÑкой облаÑти, ÑоÑтавлÑÑŽÑ‚ вÑего 13.5% от общей площади облаÑти.

По Ñпектрально-динамичеÑким признакам раÑÐ¿Ð¾Ð·Ð½Ð°Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑти проведена клаÑÑÐ¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ñ Ð·ÐµÐ¼ÐµÐ»ÑŒ в ГИС-Ð¿Ñ€Ð¸Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ¸Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñледующей ручной коррекцией [5]. Созданы маÑки неиÑпользуемых земель, Ð´Ð»Ñ ÐºÐ°Ð¶Ð´Ð¾Ð³Ð¾ иÑÑледуемого района была поÑтроена ÑÐ²Ð¾Ñ Ð¼Ð°Ñка неиÑпользуемых земель. Ðа риÑунке 2 маÑка неиÑпользуемых земель ÐовоÑибирÑкой облаÑти и ее увеличенный фрагмент. Ð”Ð»Ñ Ð¿Ð¾ÑÑ‚Ñ€Ð¾ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð°Ñок иÑпользовалиÑÑŒ Ñпутниковые Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹Ñокого и Ñреднего Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¾Ñ‚ÐµÑ‡ÐµÑтвенных и зарубежных КÐ: Lаndsat-5, Landsat-7, Landsat-8, Spot-4, «КанопуÑ-В», «РеÑурÑ-П» â„–1 и «РеÑурÑ-П» â„–2. Выделенный клаÑÑ Ð½ÐµÐ¸Ñпользуемых земель на раÑтровых данных преобразован в векторную форму и вноÑитÑÑ Ð² базу данных. С целью выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ð¹ в объекте «Ð¿Ð°ÑˆÐ½Ñ» (раÑпашка новых земель, зараÑÑ‚Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÐµÐ¹) и обеÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð°Ð¸Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ доÑтоверной работы алгоритма оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов, периодичеÑки выполнÑетÑÑ Â Ð¾Ð±Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ðµ Ñозданных маÑок неиÑпользуемых земель.
Ð”Ð»Ñ Ð²Ñ‹ÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ð±Ñ‰Ð¸Ñ… тенденций изменений индекÑа вегетации проведены иÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð´Ð¸Ð½Ð°Ð¼Ð¸ÐºÐ¸ значений NDVI в теÑтовых хозÑйÑтвах, предварительно разделенных на три категории: Ñ Ñ…Ð¾Ñ€Ð¾ÑˆÐ¸Ð¼, удовлетворительным и плохим земледелием. Полученной выборки недоÑтаточно Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ… критериев отнеÑÐµÐ½Ð¸Ñ NDVI к одной из трех категорий, но можно найти общие тенденции изменений NDVI в течение вегетационного периода. Ðнализ полученных результатов показал, что чем выше уровень Ð·ÐµÐ¼Ð»ÐµÐ´ÐµÐ»Ð¸Ñ Ð² хозÑйÑтве, тем больше изменÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ NDVI за вегетационный период (больше разница между минимумом и макÑимумом). Ðто Ñтало критерием, по которому можно отнеÑти хозÑйÑтво к одной из трех градаций на окончание вегетационного периода, Ð¾Ñ†ÐµÐ½Ð¸Ð²Ð°Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð²ÐµÐ½ÑŒ Ð·ÐµÐ¼Ð»ÐµÐ´ÐµÐ»Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ фактичеÑкой урожайноÑти. По Ñтому критерию можно клаÑÑифицировать гораздо больше хозÑйÑтв и определить критерии Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚Ð¸Ð²Ð½Ð¾Ð¹ клаÑÑификации ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов в течение вÑего вегетационного периода. По Ñтому критерию протеÑтированы  Ñпутниковые данные Ñ ÐšÐ Terra за больший период Ñ 2001 по 2011 гг.
Ð”Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚  оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов иÑпользуютÑÑ:
- тематичеÑкие продукты MOD09GQ и MOD09GA или MYD09GQ и MYD09GA КРÑерии EOS, Ñодержащие информацию об отражающей ÑпоÑобноÑти поверхноÑти Земли, в необходимых Ð´Ð»Ñ Ñ€Ð°Ñчета NDVI Ñпектральных каналах, Ñлужебную информацию об учаÑтках, закрытых облачноÑтью или аÑрозолÑми;
- Ñхемы полей внутрихозÑйÑтвенного землеуÑтройÑтва Ñ Ñ€ÐµÐ¿ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ точками;
- маÑки неиÑпользуемых земель.
Ðа оÑнове архива Ñпутниковых данных MOD09 и данных о меÑте Ð¿Ð¾Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‡Ð¸Ñ… учаÑтков полей, ÑоÑтавим множеÑтво Ñъемов. Съем предÑтавлÑет из ÑÐµÐ±Ñ ÐµÐ´Ð¸Ð½Ð¸Ñ‡Ð½Ð¾Ðµ измеренное значение NDVI в реперной точке учаÑтка:
Ðа оÑнове трех множеÑтв характерных значений ÑтроÑÑ‚ÑÑ Ð³Ñ€Ð°Ð½Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ðµ Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ NDVI, по которым можно определить ÑоÑтоÑние поÑевов в любой день вегетационного периода, а не поÑле его окончаниÑ.
Далее, на оÑнове Ñпутниковых данных MOD09 ÑтроитÑÑ Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ðµ значений NDVI Ð´Ð»Ñ Ð²Ñей гранулы, накладываютÑÑ Ð¼Ð°Ñки облачноÑти и неиÑпользуемых земель (облачные территории и неиÑпользуемые земли не иÑпользуютÑÑ Ð² поÑтроении карты). Затем, при помощи полученных ранее граничных значений NDVI, вÑе оÑтавшиеÑÑ Ñ‚Ð¾Ñ‡ÐºÐ¸ Ñнимка окрашиваютÑÑ ÑоответÑтвующим цветом (зеленым, еÑли значение в Ñтой точке попало в интервал ÑоответÑтвующий хорошему ÑоÑтоÑнию поÑевов, желтый — удовлетворительному, краÑный — плохому). Ð’ уÑловных обозначениÑÑ… указываетÑÑ Â Ð¿Ñ€Ð¾Ñ†ÐµÐ½Ñ‚Ð½Ð¾Ðµ Ñоотношение каждой градации оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов. ДобавлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð²ÐµÐºÑ‚Ð¾Ñ€Ð½Ñ‹Ðµ Ñлои рек и водоемов, админиÑтративные границы районов и Ð½Ð°Ð·Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð½ÐµÐºÐ¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ñ‹Ñ… наÑеленных пунктов (риÑ. 3).

Ðлгоритм оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов зерновых культур по Ñпутниковым данным позволÑет реализовать проÑтранÑтвенно-временной мониторинг ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов, как на региональном уровне, так и на уровне отдельных полей. ÐÐ°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¾Ñ†ÐµÐ½ÐºÐ¸ ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов отражает динамику роÑта и Ñ€Ð°Ð·Ð²Ð¸Ñ‚Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур в течение вÑего периода вегетации.
ОЦЕÐКРСОСТОЯÐИЯ ПОСЕВОВ ПО ДÐÐÐЫМ ДЗЗ И ÐÐЗЕМÐЫЕ МÐРШРУТÐЫЕ ОБСЛЕДОВÐÐИЯ
Ðлгоритм оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по Ñпутниковым данным позволÑет проводить оценку на уровне региона, района и отдельного хозÑйÑтва, где оцениваетÑÑ ÑоÑтоÑние поÑевов на каждом отдельном поле. Карты оценки поÑевов ÑоздаютÑÑ Ð½Ð° каждую безоблачную дату Ñъема.
Ðаземные агрометеорологичеÑкие маршрутные обÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð² ÐовоÑибирÑкой облаÑти проводилиÑÑŒ в Ñреднем на 150–200  полÑÑ… в 24 (из 30) админиÑтративных районах, оценка ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по данным ДЗЗ поÑтроена таким образом, что на территории, ÑоответÑтвующей объекту «пашнÑ», оцениваетÑÑ ÐºÐ°Ð¶Ð´Ñ‹Ð¹ пикÑель Ñпутникового раÑтра на пригодноÑть к одной из трех градаций. Тем не менее, процентное Ñоотношение градаций оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по ÐовоÑибирÑкой облаÑти в 2012 г. наземных и Ñпутниковых данных, практичеÑки Ñовпадают. Ð’ 2013, 2014, 2015  гг.  оценка ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов зерновых культур по наземным агрометеорологичеÑким обÑледованиÑм полей в хозÑйÑтвах и Ñпутниковым данным неÑколько отличаютÑÑ, по данным ДЗЗ ниже процент хорошего ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов. ФактичеÑÐºÐ°Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ð¹Ð½Ð¾Ñть зерновых (Ñровых: пшеница, овеÑ, Ñчмень) в 2013, 2014 и 2015 гг. ÑоÑтавила ÑоответÑтвенно 16,  12 и 14 ц/га — Ñто Ð½Ð¸Ð·ÐºÐ°Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ð¹Ð½Ð¾Ñть даже Ð´Ð»Ñ ÐºÐ»Ð¸Ð¼Ð°Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑких  уÑловий Сибири, Ñ‚.е. оценка ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов по данным ДЗЗ не противоречит ÑтатиÑтичеÑкой урожайноÑти зерновых культур.
Конечными продуктами технологии мониторинга ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов  ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ð½Ð¾Ð· урожайноÑти на отдельных полÑÑ… в хозÑйÑтвах, админиÑтративных  районах, облаÑÑ‚ÑÑ… и карты — Ñхемы оценки ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов (регион, облаÑть, админиÑтративные районы и отдельные хозÑйÑтва).
ВЫВОДЫ
Ð˜Ð½Ñ‚ÐµÐ³Ñ€Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ñпутниковых измерений Ñпектральных параметров ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур, метеорологичеÑких данных, ÑтатиÑтичеÑкой урожайноÑти и коÑмичеÑких изображений в единую ГИС ÑиÑтему позволила Ñоздать технологию оперативного мониторинга ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов на юге Западной Сибири. ИÑпользование технологии мониторинга и Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ð½Ð¾Ð·Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ð¹Ð½Ð¾Ñти зерновых культур позволÑет перейти от точечных по меÑту и времени агрометеорологичеÑких наземных обÑледований полей к площадному мониторингу Ñ Ð´ÐµÑ‚Ð°Ð»Ð¸Ð·Ð°Ñ†Ð¸ÐµÐ¹ до отдельного Ð¿Ð¾Ð»Ñ Ð² течение вÑего периода вегетации ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур.
Ð¢ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ Ð¼Ð¾Ð½Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð½Ð³Ð° ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ñевов воÑтребована агрометеорологичеÑкими Ñлужбами ФГБУ Западно-СибирÑкого УГМС на территории ОмÑкой, ÐовоÑибирÑкой, КемеровÑкой облаÑтей и ÐлтайÑкого краÑ, Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð»Ð°Ñтных и районных органов гоÑударÑтвенной влаÑти, руководителей агрохолдингов, а Ñ‚Ð°ÐºÐ¶ÐµÂ Ð´Ð»Ñ Ñтраховых компаний, возмещающих ущерб ÑельхозпроизводителÑм.
 СПИСОК ЛИТЕРÐТУРЫ
- Барталев С.Ð., ЛупÑн Е.Ð., Ðейштадт И.Ð., Щербенко Е.Ð’. Разработка методов мониторинга пахотных земель РоÑÑии по данным Ñпутниковых наблюдений радиометром Modis. М. ИКИ Ð ÐÐ, 2007, 222 Ñ.
- БрыкÑин Ð’.М. Применение адаптированной модели биопродуктивноÑти EPIC и коÑмоÑнимков MODIS Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ð½Ð¾Ð·Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ð¹Ð½Ð¾Ñти зерновых культур на территории Западной Сибири. // ВеÑтник ÐГУ. СериÑ: Информационные технологии, 2007. — Ñ‚. 5, вып. 1, Ñ. 20–26.
- Виноградов Б.Ð’. ÐŸÑ€ÐµÐ¾Ð±Ñ€Ð°Ð·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ñ. М. МыÑль, 1981, 295 Ñ.
- Клещенко Ð.Д., Вирченко О.Ð’., Ð¡Ð°Ð²Ð¸Ñ†ÐºÐ°Ñ Ðž.Ð’. Спутниковый мониторинг ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð¸ продуктивноÑти поÑевов зерновых культур // Труды Ð’ÐИИСХМ, 2013. Вып. 38. Ñ. 54–70.
- Терехов Ð.Г., ВитковÑÐºÐ°Ñ Ð˜.С., Батырбаева М.Ж., Спивак Л.Ф. Принципы агроландшафтного Ñ€Ð°Ð¹Ð¾Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð°Ñ…Ð¾Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ… земель Северного КазахÑтана по данным LANDSAT и MODIS // Современные проблемы диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ из коÑмоÑа, 2010. — Ñ‚. 7. â„– 3. Ñ. 292–304.
- Williams J.R. The Erosion-Productivity Impact Calculator (EPIC). Technical Reference. US Department of Agriculture. 1997.