Із початку 2000 років більше спеціалістів у галузі дистанційного зондування, саме оцінки стану сільськогосподарських посівів, систематизують дані не тільки супутникові, а й отримані з ДКЛА. Нині ведеться фундаментальна робота низки авторитетних спеціалістів — американців Е. Редмонда Ханта та Мішеля Кавігелі. Вони з 2008 року почали дослідження щодо використання ДКЛА під час визначення стану та врожайності сільськогосподарських рослин у США. Використавши серед інших приладів цифрову камеру Olympus D40, вони дійшли висновків, що це дуже дешева та перспективна платформа для оперативного визначення стану посівів (об’єктами дослідження були кукурудза та соя). Методично фахівці розраховували цифрові значення та будували графіки залежності відбивної здатності від довжини хвилі (рис. 1).
Рисунок 1. Залежності відбивної здатності цифрових значень від довжини хвилі цифрової камери Olympus D40
На жаль, науковці зупинилися у перетворенні цифрових значень камери у вегетаційний індекс NGRDI та не стали розвивати методичну складову. Це позначилось на висновках роботи, коли було показано, що неможливо розрізняти різні види рослин, використовуючи вегетаційний індекс. Паралельно ними доведено, що канали червоний та зелений мають дуже низьку відбивну здатність для аналізу рослин. Для визначення кількості азоту в рослинах застосовувався двоякий підхід — аерофотозйомка та одночасно листова діагностика на основі приладу Minolta SPAD-502 chlorophyllmeter (Spectrum Technologies, Inc., Plainfield, IL, USA) із закладанням польових дослідів на об’єкті дослідження. Аналіз даних засвідчив чіткий вплив мікрорельєфу на стан рослинності, мікропольові досліди закладені з різним внесення азотних добрив.
Інші дослідники з Франції (Каміль Лелонг та Філіп Бургер) провели дослідження неподалік Тулузи (рис. 2).
Рисунок 2. Розрахунок індексу LAI для ділянок пшениці
Як сенсори було використано дві камери з CCD-матрицями Canon EOS-350D, Sony DSC-F828. Автори проводили вимірювання ними після перевірки в лабораторії на співпадіння довжин хвиль та каналів. Особливістю їх дослідів було одночасне закладання різних сортів пшениці на 332 ділянки (з чотирма повтореннями) з метою встановлення залежностей між відбивною здатністю образів пшениці та сортами. Вони отримали залежності між двома вегетаційними індексами LAI (коефіцієнт кореляції 82%), GNDVI (92%) та результатами біофізичних показників рослин. В результаті зауважили, що побутові камери доцільно використовувати в рамках дистанційного зондування на легких БЛА з метою оцінки стану сільськогосподарських посівів.
Взагалі практично всі дослідники в своїх роботах для оцінки стану рослинності використовують різні вегетаційні індекси, що були розроблені для супутникової зйомки. Інші методичні підходи (наприклад, прямі вимірювання значень RGB) зустрічаються рідко. Тобто нині виникла потреба в розвитку нових методичних підходів щодо оцінки стану сільгоспкультур, ґрунтового покриву та близьких до них наукових екологічних і таксаційних завдань.
Визначення мікрорельєфу на основі аерофотозйомки
Мікрорельєф на полі виступає одним із факторів, який впливає на врожайність сільгоспкультур. Тому для його визначення застосовують різні підходи та методи. Одним із напрямів є використання ДКЛА для його визначення. Мікрорельєф поля визначає його корисну площу та надає землекористувачу інформацію про можливість посіву і використання сільгосптехніки з різним рівнем ефективності на цьому полі. Якщо рельєф поля не має великих нерівностей, то його площа посіву дорівнює майже 100%, що дає відмінні результати посіву. В інших випадках ці нерівності псують ефективну площу та зменшують урожаї. До останніх відносять: бугри, прируслові вали та коси, полігональні ґрунти, піщані брижі, степові блюдця. Такий мікрорельєф зобов’язаний передусім екзогенним процесам у середовищі (водній та вітровій ерозії і антропогенному фактору).
Виявлення нерівностей мікрорельєфу є вельми актуальною проблемою, якою займаються постійно. Дуже гострою вона є за вирощування рису, злакових культур, для яких зміна режиму вологи є критичною. Для цього використовують, як правило, найбільш достовірні та надійні польові контактні методи, які, на наш погляд, мають недоліки, а саме: вони довготривалі та можуть задовольнити за швидкістю спостережень невеликі господарства.
Подібні завдання вирішувала низка дослідників із США. Характерною рисою усіх робіт було використання для аналізу архівної інформації, яка має високий рівень валідності (достовірності). Однак можна бути впевненим, що це питання є дискусійним, тому що кожен сезон поля має певне антропогенне навантаження у вигляді використання сільгосптехніки, що призводить до «міграції» нерівностей грунту. Тому застосування архівних даних із космосу є не досить репрезентативним. Тривале проведення польових контактних методів призводить до збільшення часу обстеження. Тому виникає питання актуалізації інформації щодо поля та в цілому господарства.
Спираючись на закордонний досвід стосовно використання носія апаратури для отримання знімків поверхні полів на базі ДКЛА, ми спробували повторити ті методичні прийоми, що використовували для отримання подібної інформації з метою систематизації та уніфікації використання ДКЛА. У ході проведення аерофотозйомки для оцінки врожайності сільськогосподарських культур на полі, окрім запланованого результату, були отримані знімки з характерними нерівними колами на території поля, яке досліджувалося, та суміжного. За більш детального аналізу зроблено припущення щодо генезису цих кіл. Так, у разі візуального обстеження кожне коло мало прогин від 10–20 до 80 см та від 10 до 20 м у діаметрі. Так було встановлено розподіл степових блюдець та інших нерівностей на полі (фото 1).
Фото 1. Полігон НААН «Саливінки», Київська обл. (стрілками відмічені центри нерівності)
Тобто існує така можливість щодо виявлення змитих ареалів ґрунту не тільки в період, коли грунт без рослинності, а й в умовах, коли вона активно фотосинтезує. За спостереженнями різних авторів та результатами власних зйомок констатуємо, що сільськогосподарські культури мають важливе значення для ідентифікації нерівностей (мікрорельєфу) поля. Найбільш вагомий внесок у виявлення неоднорідності площі вносять злакові культури: пшениця, жито, ячмінь тощо.
У 2016 р. групою дослідників із Філіппін проведено зйомки на території фермерського господарства з метою виявлення втрат урожайності фруктових плантацій та безпосередньо ґрунту. Згідно з результатами зйомки з ДКЛА встановлено осередки господарства, де був дуже строкатий рельєф, що призводило до втрат та змиву родючого шару до 250 т/рік (фото 2).
Фото 2. Приклад водної ерозії за результатами зйомки з ДКЛА
Максим СОЛОХА, зав. лаб., ННЦ «Інститут
ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського»
