ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.09.2020
Просмотров: 117
Скачиваний: 2
2. ДИСТАНЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
По прямым дешифровочным признакам большинство сельскохозяйственных культур, особенно близкие по структурным характеристикам, даже на крупномасштабных ахроматических аэроснимках опознаются неуверенно.
По мере уменьшения масштаба фотографирования или снижения разрешения съемочной системы происходит яркостная интеграция полей, остаются за пределами разрешения структурные особенности самих растений, их посадок (посевов). На мелкомасштабных аэро- и космических снимках единственным прямым признаком остается тон (цвет) изображения.
КСЯ сельскохозяйственных культур в период их зеленой окраски в видимой области спектра мало различаются. Поэтому и различия оптической плотности фотоизображения при съемке растений в этот период будут незначительными. Индвидуальные особенности изменения цветового аспекта культур в различных фенологических стадиях и временное несовпадение стадий дифференцируют спектральную отражательную способность различных видов растений. Следовательно, правильный выбор сроков съемки может повысить достоверность опознавания сельскохозяйственных культур.
Анализ результатов многократного определения спектральной отражательной способности культур показывает, что тон широкозональных фотоизображений, даже при оптимальных сроках съемки, не может обеспечить одновременного распознавания всех культур с нужной достоверностью (90...95 %). Дифференциация оптических плотностей для всех культур на данном снимке не обеспечена. Подтверждением этому служат увеличенные фрагменты зональных снимков (см. разд. 16.2). Поэтому от однозональной съемки переходят к многозональной. Спектральные признаки становятся основными. Достоверность опознавания большинства культур с их помощью при правильном выборе съемочной системы и условий съемки доходит до 75...95 %. Однако некоторые культуры вследствие сезонного сближения их спектральных характеристик распознаются ненадежно. Один из путей повышения достоверности распознавания таких культур — использование разновременных съемок. Конкретные сроки съемок определяют по результатам изучения сезонного хода спектральной отражательной способности близких по оптическим характеристикам культур.
Одна из важнейших задач дистанционного изучения сельскохозяйственных культур, особенно зерновых, — прогнозирование их урожайности двумя основными вариантами.
В первом варианте, наиболее простом и быстром, прогнозирование основано на одноразовом дистанционном изучении состояния посевов — определяют высоту и плотность стеблестоя, т. е. объем биомассы. По биомассе судят о вероятном выходе зерна, полагая, что между биомассой и выходом зерна существует определенная взаимосвязь. В некоторых случаях такой вариант дает неплохие результаты. Но бывают и неудачные решения, когда указанная взаимосвязь нарушается вследствие, например, неблагоприятных для формирования колосьев и налива зерна погодных условий в определенные вегетационные периоды. Очевидно, что прогнозирование на основе одноразового непосредственного изучения посевов может быть использовано, когда сама биомасса является выходным продуктом, например при определении урожайности фуражных культур.
Основа
второго варианта — математическое
моделирование процесса
развития культур. В моделях учитывают
все основные факторы,
формирующие урожай: почвы и их состояние,
динамика погоды
в период вегетации, фактическое состояние
посевов при прохождении
основных вегетационных стадий. Такие
модели от носятся к динамическим,
функционирование их базируется на
регулярном
поступлении информации с ресурсных и
метеорологических
спутников о текущем состоянии посевов
и погоды. Большое значение в повышении
достоверности прогнозов имеют авиационные
технические и визуальные наблюдения
за состоянием
посевов,
увлажненностью почвы, температурным
режимом. Результаты
таких наблюдений позволяют одновременно
оперативно принимать меры к улучшению
состояния посевов и защите растений.
Поэтому прогнозирование в этом варианте
будет также динамическим.
Прогнозы периодически корректируют с
учетом послед
них
данных о текущем состоянии посевов и
принятых агротехнических и
агрохимических мерах по улучшению
состояния. Прогнозируют
также сроки вероятного созревания
зерновых и определяют
оптимальные сроки уборки. Такие прогнозы
выдают за три месяца до вероятного
поспевания и корректируют через
каждый
месяц. Последний прогноз — за полмесяца
до начала уборки.
Авиационными средствами наблюдения могут быть следующие виды съемок: фотографическая, телевизионная кадровая, в том числе и телерепортажная, ИК- и радиотепловая, радиолокационная, а также аэровизуальные наблюдения. Спектральный интервал регистрации, особенно при выявлении очагов заболевания растений, выбирают по результатам спектрометрирования изучаемых явлений, а линейное разрешение съемочной системы — по размерам этих явлений.
Аэрофотосъемка при известных достоинствах (документальности результатов регистрации, высоком линейном разрешении, достаточно тонкой передаче изменений яркости снимаемой поверхности) имеет в данном применении ряд недостатков: невысокая оперативность передачи информации, использование (одноразовое) дорогостоящих серебросодержащих материалов и др.
Большей оперативностью, что в данном случае очень важно, при достаточной энергетической избирательной способности обладают телевизионные съемочные системы. Телерепортажная аэросъемка отличается своеобразной формой представления информации — динамической. Если необходимо, то отдельные кадры такой съемки можно рассматривать в статическом режиме. Видеозапись может сопровождаться словесным комментарием оператора. Словами же передается информация о положении наблюдаемых объектов, условиях съемки и др. Линейное разрешение видеозаписи порядка 80 см при высоте полета 700 м вполне достаточно для обнаружения любых аномальных явлений на посевах.
Возможность выполнения в реальном масштабе времени процедуры квантования диапазона видеосигналов позволяет выделять и одновременно определять площади аномальных проявлений в посевах.
К оценке изреженности стеблестоя могут быть привлечены ИК- и радиотепловые съемки. Тепловой режим посевов коррелируется со степенью их изреженности. При этом определяют относительное изменение температур на исследуемых и эталонных участках с известными характеристиками травостоя. Радиометрические съемки имеют ряд ограничений: измерения должны выполняться в короткие временные интервалы при скорости ветра на поверхности не более 4 м/с и умеренной влажности почвы.
Возможности радиолокационной съемки, обладающей важным для регулярного контроля состояния посевов преимуществом (всепогодностью), нуждаются в исследовании. Установлено, что интенсивность рассеяния радиосигнала зависит от структуры растений и плотности травостоя. С помощью РЛСБО хорошо дифференцируются пропашные и зерновые культуры, участки с различными биометрическими характеристиками и др.
Развитие озимых зерновых культур контролируют по крайней мере три-четыре раза. В период всходов, до начала кущения, проверяют качество выполнения посевных работ, равномерность внесения удобрений (по однородности развития и цвета растений), засоренности посевов. По результатам обследования в этот период планируют выполнение агрохимических мероприятий (ранневесенние подкормки, обработку гербицидами). Прогнозируют возможность полегания растений (по интенсивности формирования вегетативной массы) и соответственно необходимость обработки посевов ретардантами. Принимают решение о пересеве погибших или сильно изреженных посевов. Аналогично контролируют всходы яровых культур.
Одно-двухразовые наблюдения посевов в середине вегетации позволяют проследить ход развития растений, наличие и степень их поражения болезнями, вредителями, повреждения неблагоприятными погодными условиями, засоренность. На основе собранной информации корректируют план мероприятий по текущей подкормке и защите растений, определяют вероятные сроки созревания хлебов по полям.
В предуборочный период контролируют состояние стеблестоя и равномерность созревания, выявляют участки полегших посевов, определяют долю таких участков в общем массиве. На любом этапе эффективен один из наиболее оперативных и дешевых способов контроля — аэровизуальный. Оптические различия большинства аномальных явлений в посевах приходятся на видимую область спектра. Поэтому наблюдатель может достаточно точно выявлять такие аномалии и на глаз определять их площадь (ошибка порядка 6...8 %). Аэровизуальные наблюдения сопровождаются выборочной аэрофотосъемкой наиболее типичных участков посевов. Результаты наблюдения регистрируют на картах, планах, фотосхемах, записывают словесно с помощью диктофона, заносят в специальные бортовые журналы. Аэровизуальные наблюдения эффективны также при контроле хода и качества уборочных работ.
Съемочные средства (фотографические, телевизионные) используют также при контроле качества выполнения агротехнических и других мероприятий, а также при изучении эффективности новых технических средств и технологических вариантов выполнения этих работ. Например, по аэрофотоснимкам или телевизионным изображениям объективно и документально оценивают качество, в частности, равномерность внесения минеральных удобрений, правильность полива.
Важнейший критерий оценки эффективности средств фитопатологического контроля — оперативность получения информации о вспышках заболеваний растений, поражении их вредителями. Только при достаточной оперативности может быть выполнена своевременная диагностика заболеваний (поражения) и приняты меры по сохранению урожая. Запоздавшая по организационным или техническим причинам информация может оказаться также полезной, но уже для оценки возможных потерь при прогнозировании урожайности.
Параметры съемочной системы, частоту и время дистанционных наблюдений выбирают на основании данных о развитии различных заболеваний и их проявлениях через изменение спектральной отражательной способности. Характер изменения выявляют, сопоставляя результаты систематического спектрометрирования больных и здоровых растений. При этом важно установить, на сколько своевременно и какими средствами можно констатировать факт заболевания.