Тема: СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КАРТ ВЕГЕТАЦИОННОГО ИНДЕКСА NDVI ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Неотъемлемой частью любого современного сельскохозяйственного предприятия является планирование сельскохозяйственных операций и оперативный контроль за состоянием посевов. Это позволяет своевременно выявлять отклонения в росте и развитии растений, определять причины этих отклонений и принимать соответствующие управленческие решения. На сегодняшний день существует множество способов наблюдения за растениями в течение сезона. Это выход агронома в поле, анализ образцов почвы, использование данных с дронов и спутников и т.д. Самоанализ сопряжен со многими трудностями. Ранней весной все еще невозможно выехать на поля, хотя работы следует планировать исходя из текущего состояния урожая, а в разгар сезона культуры могут достигать высоты двух и более метров, что, в принципе, значительно усложняет анализ растений. В результате невозможно увидеть полную картину всего поля, что может привести к потерям урожая.
На помощь придет спутниковый мониторинг посевов. Это технология мониторинга изменений индекса растительности, полученная путем анализа спутниковых снимков. Наиболее часто используемый в сельском хозяйстве нормализованный относительный индекс вегетации (NDVI) описывает плотность растительности и позволяет фермерам оценивать появление, рост и наличие сорняков или болезней, а также прогнозировать продуктивность полей. Индексный показатель формируется с помощью спутниковых снимков зеленой массы, которая поглощает электромагнитные волны в видимом красном диапазоне и отражает их в ближнем инфракрасном диапазоне. Чем больше поверхность листьев растения и чем больше хлорофилла в листьях, тем больше растение поглощает падающий на него красный свет и меньше отражает. В результате можно получить полный спектральный анализ и определить участки, которые необходимо пересадить и удобрить.
Актуальность темы. Развитие сельского хозяйства Российской
Федерации в условиях цифровизации вызывает необходимость совершенствования методов мониторинга и анализа. Одним из наиболее оперативных, информативных и многофункциональных способов является многоспектральная дистанционная съемка поверхности Земли из космоса с помощью искусственных спутников Земли (далее - ИСЗ). Для анализа большого количества дистанционных материалов требуются современные подходы и методы их обработки. Одним из таких подходов является изучение спектральных характеристик почвы и растительного покрова, полученных по спутниковым снимкам, с целью проведения автоматической классификации. Разработанная методика позволяет проводить анализ пахотных земель на основе изучения спектральных характеристик земной поверхности с использованием космических данных, наземных спектрометрических данных, а также спутниковых данных беспилотных летательных аппаратов. Своевременное выявление растительности в подавленном состоянии позволяет оценить возможные риски и помогает принимать правильные решения в управлении сельским хозяйством, например, для предотвращения уничтожения посевов, высыхания земель, лесов, приводящих к засухе и опустыниванию территорий, для предотвращения чрезвычайных ситуаций и экологических проблем. Использование и анализ специальных карт вегетационного индекса растительности NDVI позволяет своевременно предотвращать эти проблемы в кратчайшие сроки. Также использование вегетационного индекса NDVI позволит достичь более высокой урожайности по сравнению с традиционным выездом на поля при меньшем объеме затрат;
Объект выпускной квалификационной работы – пахотные земли Челябинской области.
Предмет выпускной квалификационной работы – вегетационные карты NDVI пахотных земель Челябинской области.
Цель выпускной квалификационной работы – оценить состояние посевов зерновых на пахотных землях Челябинской области за выбранный период.
Задачи выпускной квалификационной работы:
— получить спутниковые снимки Челябинской области за выбранный период;
— выполнить создание вегетационных карт NDVI Челябинской области из
полученных космоснимков;
— провести анализ результата создания вегетационных карт NDVI, разработать
рекомендации по повышению урожайности пахотных земель.
Результаты выпускной квалификационной работы могут быть использованы различными агропредприятиями, Министерством сельского хозяйства Челябинской области.

Купить

Данная работа была выполнена с целью разработки методики по созданию и анализу карт вегетационного индекса NDVI для повышения урожайности и состояния пахотных земель с применением геоинформационных технологий.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
— рассмотрены история применения и основные подходы обеспечения ГИС- технологиями сельскохозяйственной отрасли;
— выполнен обзор различных технологий и подходов применения ГИС в сельском хозяйстве;
— произведено создание и анализ карт вегетационного индекса NDVI Челябинской области, разработаны рекомендации по повышению уровня урожайности земель.
В ходе работы было выявлено, что для улучшения работы студентов в сфере геоинформационных систем, в том числе создание и применение карт вегетационного индекса NDVI, должны быть выполнены следующие шаги:
1. расширение сотрудничества вузов с Государственной корпорацией по космической деятельности «Роскосмос»;
2. оказание содействия в организации мониторинга и получение спутниковых снимков ВУЗам с большим числом студентов;
3. увеличение числа доступной отечественной литературе по данной тематике;
4. создание отдельных структурных подразделений в учебных заведениях, ответственных за обеспечение доступности ГИС-технологий;

Купить