Картографирование посевных площадей озимой пшеницы с использованием методов ДЗЗ

Картографирование структуры посевных площадей является важной задачей для оценки состояния агроландшафтов, влияния на посевы различных факторов и эффективности агротехнических мероприятий [1, 2]. При этом в качестве объекта исследований влияния различных факторов на посевы чаще используют озимые культуры. Состояние растительности, фиксируемое спутниковыми системами дистанционного зондирования Земли в определенные моменты времени, сильно зависит от фенологических фаз. По этой причине анализ состояния посевов яровых культур не может производиться в отрыве от данных о сроках сева. Иначе разница в состоянии растительности может быть вызвана не влияние различных факторов, а несовпадением фенологических фаз культур на разных полях. Состояние посевов озимых культур в весенний период определяется не столько сроками сева предшествующей осенью, сколько условиями зимовки и погодой у период весенней вегетации. Эти факторы у озимых схожи, поэтому возможно проведение анализа состояния посевов под влиянием различных факторов, но в сходных почвенноклиматических условиях [3]. В связи с этим возникает необходимость разработки электронных карт посевных площадей озимых культур для последующего анализа их состояния.

Выполнено картографирование границ всех пахотных земель на территории Еланского района Волгоградской области по данным дистанционного зондирования Земли из космоса. В качестве источника данных использовались разновременные спутниковые изображения Sentinel-2. С помощью сервиса «Вега-Science» [4] были определены расположение полей с озимыми культурами на каждый сезон за период 2019-2023 гг.

Ранее в Еланском районе были рассмотрены закономерности сезонной динамики NDVI посевов озимых культур в зависимости от особенностей рельефа, т.е. от экспозиции и крутизны склонов, на которых расположены посевные площади. Большая часть пахотных земель с озимыми культурами располагается на склонах крутизной до 1°, а остальные 10% на склонах до 3°. Преобладающая часть сельскохозяйственных полей, занятых озимыми культурами располагается на склонах северо-восточной экспозиции [5].

Посевные площади озимых культур, определенные с помощью данных дистанционного зондирования, были сопоставлены с материалами официальной статистики. Полученные оценки отличаются на 1020% как в большую, так и меньшую стороны. В относительно неблагоприятные сезоны, например, 2017-2018 или 20202021 отмечено занижение величин посевных площадей озимых по спутниковым данным, вызванное неудовлетворительным состоянием посевов. Например, 2020 г. характеризуется сильнейшей засухой, которая привела к угнетению растительности в осенний период и сильным пыльным бурям на юге европейской России [6]. По этой причине озимые культуры на полях детектируются хуже, из-за чего возможен их недоучет [7]. В остальные годы отмечено превышение площадей по спутниковым данным, который может быть объяснен несколькими причинами: неправильное детектирование озимых культур, а также отнесение к озимым полей, которые заняты ими только частично, целиком.

На рисунке представлена пространственная динамика озимых полей в Еланском районе Волгоградской области в

2019-2023 гг. Статистические данные о величинах посевных площадей доступны со значительным опозданием, поэтому использование ДЗЗ дает возможность более быстрой или оперативной оценки посевных площадей. В сезон 2021-2022 площадь озимых составила свыше 60 тыс. га. По данным ДЗЗ, при том, что на конец 2022 г. официальные статистические данные отсутствуют. Также по данным ДЗЗ возможно определение посевных площадей озимых в осенний период, что не охватывается данными статистики. Так в декабре 2022 г. по данным сервиса «Вега-Science» можно определить площади озимых культур сезона 2022-2023 (62,8 тыс. га), что по открытым статистическим данным станет возможно только в 2024 г.

Рис. Размещение полей с озимыми культурами за 2019-2023 гг.

Таким образом, с помощью методов дистанционного зондирования и ГИС-технологий определены площади и пространственные характеристики полей с озимыми культурами в Еланском районе

Волгоградской области. Это позволит в дальнейшем проводить исследования состояния посевов под влиянием различных факторов.