Введение 3
1. МОНИТОРИНГ КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫМИ
РЕСУРСАМИ 6
1.1. Понятие мониторинга и инвентаризации земель 6
1.2. Понятие дистанционного зондирования земли 11
1.3. Отечественный и зарубежный опыт в мониторинге земель с помощью
ДДЗ 15
2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЗЗ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1. Особенности спектральных характеристик объектов 21
2.2. Дешифрирование данных ДЗЗ 25
2.3. Обработка цифровых снимков 29
2.4 Территория исследования и исходные данные 34
3. МОНИТОРИНГ И ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ С ПОМОЩЬЮ ДДЗЗ И
ГИС В ПИЛОТНОМ РЕГИОНЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН 40
3.1. Методика проведения исследования 40
3.2. Оценка точности классификации 53
3.3. Обзор результатов исследования 60
Заключение 66
Список использованных источников
Проанализировав ход истории, можно точно сказать о том, что во все времена благосостояние общества находилось в тесной зависимости с уровнем развития сельского хозяйства. Умение рационально использовать земельные ресурсы являлось и, в большой мере, остается основой материального благополучия людей и государства. Земля - это важный природный компонент, сложность оптимального использования которого, обусловлена ее количественной и качественной неоднородностью, а так же изменчивостью ее свойств.
Для эффективного управления земельными ресурсами необходимо выполнять целый комплекс мероприятий по землеустройству и мониторингу земель, а так же заниматься регулированием отношений в области использования земель и вовлечения их в хозяйственный оборот.
На сегодняшний день, важнейшей задачей в сфере управления земельными ресурсами является организация мониторинга данных ресурсов, который призван вести комплексные наблюдения за их состоянием, а так же отслеживать влияние природных и антропогенных факторов. Цель - предотвращение загрязнения земель, обеспечение их продуктивности, регулирование качества окружающей среды. Этому способствует организация системы мер по дальнейшей интенсификации землепользования, повышению плодородия почв, проведению системы землеустроительных работ, а также работ по снижению антропогенной нагрузки на почвы.
Установившаяся устойчивая тенденция к ухудшению количества и качества сельскохозяйственных угодий обуславливает актуальность проведения работ по мониторингу земель. Ухудшения качества связанно с прекращением внесения в почвы минеральных и органических удобрений, невыполнением почвозащитных, агрохимических и мелиоративных мероприятий, нарушением севооборотов,. В этой связи первоочередной задачей является совершенствование в республике мероприятий по мониторингу земель, что
позволит, отслеживать и предотвращать воздействие негативных процессов и явлений, разрабатывать меры по их предупреждению и минимизации негативного влияния на почвенный покров территории республики.
Целью данной работы является проведение мониторинга с последующей инвентаризацией сельскохозяйственных земель Республики Татарстан используя доступные средства данных дистанционного зондирования земли и геоинформационных технологий. Важным нюансом исследования является доступность представляемых средств мониторинга для исследователей, землепользователей, владельцев и арендаторов земель в связи с этим в исследовании ставятся следующие задачи:
- Разработка методики проведения мониторинга и инвентаризации сельскохозяйственных земель с помощью ДДЗ и ГИС
- Разработка метода подсчёта площадей сельскохозяйственных земель.
Объектом исследования является сельскохозяйственные земли
Республики Татарстан, предметом же обозначено изменение площади данных сельскохозяйственных земель
Основой проведения мониторинга послужат средства геоинформационных систем, которые будут применены для работы с данными дистанционного зондирования земли, преимущественно с многоканальными спутниковыми снимками, полученных за последние несколько лет.
Структура работы представлена следующим образом:
Исследовательская работа состоит из трёх частей первая- теоретическая, вторая и третья - практические.
В первой главе происходит разъяснение понятий приводимых в работе, глубокое изучение теоритической и законодательной базы исследования, а так же описание и разбор методов и средств проведения мониторинга и инвентаризации земель описанных отечественными и зарубежными исследователями ранее.
Во второй главе рассматриваются аспекты физических основ проведения съемки с аэрокосмических аппаратов, процесс дешифрирования снимков, как основного источника получения информации из снимков, а так же обозначается методика исследования и приводится разработанная методика мониторинга и инвентаризации сельскохозяйственных земель.
Третья глава предполагает рассмотрение оценки точности проведенной работы в ГИС и обзор результатов проведенного исследования, по итогам которых приводятся выводы, рекомендации и мнение исследователя о проведенной работе.
Проведя данную исследовательскую работу в заключении можно сказать о том, что, по моему мнению, она является успешной, так как в ходе нее были решены основные задачи и цель исследования, а именно:
- Разработана методика исследования, позволяющая проводить мониторинг земель, главным образом сельскохозяйственных, но и не только, без использования каких либо материальных средств для получения данных ДЗЗ;
- Проведения мониторинга сельскохозяйственных земель в пилотном регионе Республики Татарстан в период с 1998 по 2016 год;
- Разработана методика подсчета площадей разных классов земель;
- Предложены рекомендации по усовершенствованию методики исследования.
Как и любая другая методика или исследование предложенное решение не является совершенным и требует дальнейших доработок и совершенствования.
Основные рекомендация по улучшению качества получаемых результатов, конечно, основаны на недостатках методики исследования. Первым недостатком можно выделить трудоемкость процесса, возникающая при анализе отдельных районов. Этого можно избежать исследуя всю площадь территории снимка в целом. Но так же стоит отметить, что вычислительные процессы и методики, на сегодняшний день, не могут полностью заменить визуального дешифрирования дешифровщиком, следовательно для этого требуется гораздо больше времени. Вторым недостатком является практически полная невозможность изучения количественных характеристик сельскохозяйственных земель с помощью ДДЗЗ. С помощью некоторых комбинации каналов, а так же вегетационных индексов, есть возможность изучать некоторые характеристики, среди них влажность почв и созревание культур, однако, в этом случае они больше дают относительную качественную
оценку, но не количественные показатели. Третьим недостатком, на мой взгляд, является зависимость от погодных условий. Этот недостаток накладывает огромное ограничение на возможности изучения земной поверхности с помощью ДДЗЗ. Так, например, в данном исследовании оказалось невозможным использование снимков за 2018 и 2019 года в виду наличия на них сильной облачности. Для решения этой проблемы наилучшим решением видеться использования БПЛА, которые можно использовать практически в любую погоду, но это является более дорогостоящим и трудоемким вариантом.
Среди достоинств методики исследования, в первую очередь, хочется отметить ее доступность, поскольку спутниковые снимки представленного в работе разрешения, на сегодняшний день, предоставляются бесплатно. Кроме того, по результатам исследования, методика показала высокую точность определения площади сельскохозяйственных земель, что доказывает эффективность ее использования. Наличие в исследовании нескольких комбинаций канало позволило доказать, что большинство недостатков снимков возможно нивелировать с помощью манипуляций с каналами. Ярким тому примером является результат получившийся на снимках 2011 и 2016 года, так при комбинации канало «естественные цвета» снимок 2011 года показал один из худших результатов, а снимок 2016 один из лучших, а при комбинации искусственных цветов с преобладанием красного цвета получилось всё наоборот.
В скором времени, ожидается запуск нового спутника «Landsat 9» точность и качество предоставляемых данных, которого будет выше чем уже имеющихся на орбите спутников, что однозначно позволит улучшить качество проводимого мониторинга и инвентаризации земель разного назначения.
В качестве рекомендаций по усовершенствованию методики для возможности более эффективного её использования, как на уровне государства, отдельных субъектов и муниципальных районов так и на уровне отдельных хозяйств предлагается несколько путей решения.
Более дорогостоящий в краткосрочном плане и более качественный в
плане разрешения снимков метод - повсеместное использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые, в последнее время, получили широкое распространение. Помимо очевидных плюсов и минусов данный способ имеет и несколько не таких очевидных, среди них необходимость постоянного участия оператора съемки, который производит выезд на место съемки, взлёт, посадку БПЛА, непосредственную съемку и дальнейшую обработку снимков.
Второй способ это закупка снимков у служб, компаний и т.д., которые являются поставщиками спутниковых снимков. Этот метод, очевидно должен использоваться на начальном этапе проведения мониторинга и внедрения точного земледелия. Среди его минусов можно назвать затратность, а так же зависимость от поставщика снимков.
Последняя рекомендация, являющаяся наиболее масштабной, это создание собственной группировки спутников, способных производить необходимую съемку с высокой периодичностью и разрешением. Среди плюсов этого метода можно назвать независимость получения снимков, возможность коммерциализации съемки и выгодность в долгосрочном плане, а среди минусов большие разовые затраты и временные издержки необходимы для разработки и запуска спутников.
На сегодняшний день, компьютерные технологии до сих пор не могут в полной мере заменить визуальное дешифрирование, однако, как уже говорилось в самом начале работы, от того как эффективно государство и человек использует земельные ресурсы во многом зависит их благосостояние, а для этого необходимо иметь оперативно получаемую информацию о их состоянии.
В дальнейшем главной целью по обеспечению мониторинга сельскохозяйственных земель должны стать - обеспечение их максимальной эффективности, учитывая принцип рационального землепользования; предотвращение загрязнения земель в оперативном режиме, регулирование использования земель по назначению. Всё это возможно делать с помощью данных ДЗЗ, но для этого необходимо обеспечить их регулярное и оперативное получение.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
