Отражение спектра солнечной радиации в экосистемах по материалам дистанционного зондирования земли

На основе графоаналитического и статистического анализа спектра отраженной солнечной радиации по мультиспектральным снимкам космических аппаратов усовершенствован способ почвенно-агрохимического обследования земель сельскохозяйственного назначения в равнинных регионах без построения цифровой модели рельефа. Способ основан на дифференцированном изучении влияния диапазонов съемки путем усложненного кластерного анализа светоотражения экосистем с учетом возможности варьирования цветовыми каналами в системе RGB для раздельного учета поглощения солнечной радиации почвенным и растительным покровом. По космическим снимкам высокого разрешения (5 м на пиксель) космического аппарата RapidEye (Германия) изучалось светоотражение агроценозов в период парования поля и последующего возделывания на этих полях яровой мягкой пшеницы в фазе ее цветения, а также на залежных землях, намечаемых к повторному освоению. Исследования проводились в лесостепной зоне Ишим-Иртышского междуречья Западной Сибири в 2011-2014 гг. В целях выявления специфических особенностей ареалов почвенных разностей и растительных парцел в пределах исследуемого земельного массива проводится автоматизированная кластеризация по величине коэффициента спектральной яркости (КСЯ) его элементов на 6-12 классов в зависимости от сложности состава экосистемы. При этом возможен статистический анализ трендов спектральной кривой зависимости отражения видимой и инфракрасной части спектра солнечной радиации от диапазона съемки. На этапе синтезирования снимков, полученных в разных диапазонах частот, предлагается приоритет ближнего инфракрасного диапазона спектра отражения солнечной радиации (0,845-0,885 мкм), который несет относительно большую часть энергии по сравнению с коротковолновой видимой частью спектра. В статье впервые обосновывается предложение рассчитывать величину поглощения экосистемами солнечной радиации сопоставлением максимально возможной величины радиации, поступающей на поверхность Земли, с ее отражением той или иной экосистемой или ее компонентами, каждый из которых избирательно поглощает свою долю солнечной энергии либо на формирование биомассы, либо на накопление гумуса и другие почвенные процессы. Информация космических снимков о состоянии почвенного покрова отличается от информации аэрофотоснимков, положенных в основу традиционной методики почвенного картирования тем, что она определяется не по открытой поверхности поля, которая поглощает более 90% приходящей радиации, а по спектральному анализу отраженной ее части агроценозами преобладающих в регионе полевых культур, либо биогеоценозами типичных природных экосистем.