AGRIS - 

Data provenance by Country

2022

Gos'kov, E.A. | Vorob'eva, T.S. | Vorob'ev, I.B.

When studying the structure of forest stands on the upper border of the forest, a new method was used to obtain and process field material by above ground laser scanning. Information about the structure of the vegetation cover on the upper forest boundary, which is most sensitive to climate change, is not sufficiently disclosed in modern studies. The results of laser scanning can provide detailed information about the structure and dynamics of aboveground vegetation in the studied conditions. The possibility of using laser scanning in the upper forest boundary ecotone was tested. The peaks of the Iremel mountain range located in the southern Urals (the border of the Chelyabinsk region and the Republic of Bashkortostan) served as the research object. Laser scanning was carried out on a high-altitude profile in 2020 at an altitude of 1329–1411 m above sea level. Using this method, digital terrain and forest canopy models were obtained. These models made it possible to determine the boundaries of the crowns of trees and shrubs. Based on the analyzed data, mapping of tree and shrub vegetation was carried out with the determination of the main taxation characteristics (tree height, crown length, crown area). The research allowed obtaining detailed information about the location (latitude and longitude) of 2639 trees and shrubs on the studied altitude profile. It was also found that the average height of trees on the profile gradually decreases from 3.7 m to 2.8 m with an increase in height from 1340 to 1400 m above sea level, as well as the degree of crown density. The length and width of the projection of the crowns, on the contrary, increase and the crown area changes from 2.2 to 3.1 m2. | При изучении структуры древостоев на верхней границе леса был применен новый метод получения и обработки полевого материала путем наземного лазерного сканирования. Информация о структуре растительного покрова на верхней границе леса, наиболее чувствительной к изменениям климата, в современных исследованиях раскрыта недостаточно. Результаты лазерного сканирования могут дать подробную информацию о структуре и динамике надземной растительности в изучаемых условиях. Была проверена возможность применения лазерного сканирования в экотоне верхней границы леса. В качестве объекта исследований послужили вершины горного массива Иремель, расположенного на Южном Урале (граница Челябинской области и Республики Башкортостан). Лазерное сканирование проводилось на высотном профиле в 2020 г. на высоте 1329–1411 м над уровнем моря. С помощью данного метода получены цифровые модели местности и лесного полога. Данные модели позволили определить границы крон деревьев и кустарников. На основе проанализированных данных проведено картирование древесно-кустарниковой растительности с определением основных таксационных характеристик (высота дерева, протяженность кроны, площадь кроны). Исследования позволили получить подробную информацию о местоположении (широта и долгота) 2639 деревьев и кустарников на изучаемом высотном профиле. Выявлено, что средняя высота деревьев на профиле снижается постепенно от 3,7 до 2,8 м с увеличением высоты от 1340 до 1400 м над уровнем моря, как и степень сомкнутости крон. Длина и ширина проекции крон, напротив, увеличиваются, и площадь кроны изменяется от 2,2 до 3,1 м2.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Rogachev, V.E. | Agapitov, E.M. | Fomin, V.V. | Sukhanov, M.P. | Rogachev, L.E.

The study of carbon sequestration by plantations is an urgent task in the context of overcoming the results of possible negative scenarios of global and regional climate warming. To be able to analyze in detail the distribution of carbon in plantations, it is important to use a systematic approach and to cover all climatic zones. For this purpose, a network of carbon polygons was created in the Russian Federation. There are shown the results of the assessment of carbon stocks at the plot of the carbon research site "Ural-Carbon" (Severka) of the Sverdlovsk region located in the Training and Experimental Forestry of the Ural State Forestry Engineering University using the guidelines of the Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation for forest management data. The analysis of carbon stocks at the polygon under study was carried out on the basis of forest inventory data, with reference to the age structure of plantations, the dominant species and the stock of plantations. Also, based on the results of the calculations, there is presented a map of the carbon content of the stands of the "Ural-Carbon" (Severka) carbon polygon using the QGIS geographic information system. The map is a vector polygonal layer that includes a set of units of the smallest division of the polygon area for calculating the carbon stock in plantations (plot), having the form of interactive elements comprising data on the designation of the element in space (number of the quarter and plot), composition of the plantation, average age, average height, degree of density which includes the element (plot), area of the plot, average carbon stock (t/ha), type of forest, type of forest conditions, plot stock, average stock per 1 ha, age class and dominant species. Also, all this data is available in the attribute table for the map. | Изучение депонирования углерода насаждениями является актуальной задачей в контексте преодоления результатов возможных негативных сценариев глобального и регионального потепления климата. Для возможности детального анализа распределения углерода в насаждениях важно использовать системный подход и охватить все климатические зоны. С этой целью в Российской Федерации была создана сеть карбоновых полигонов. Данная работа показывает результаты оценки запасов углерода на участке карбонового научно-исследовательского полигона "Урал-Карбон" (Северка) Свердловской области, расположенного в лесхозе Уральского государственного лесотехнического университета с использованием методических указаний Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации по лесоустроительным данным. Анализ запасов углерода на изучаемом участке был произведен на основании данных лесоустройства, учитывающих возрастную структуру насаждений, преобладающую породу и запас насаждений. По итогам расчетов представлена карта содержания углерода насаждениями карбонового полигона "Урал-Карбон" (Северка), полученная при помощи геоинформационной системы QGIS. Карта представляет собой векторный полигональный слой с совокупностью единиц наименьшего деления площади полигона (выдела) для проведения расчетов запаса углерода в насаждениях. Имеет вид интерактивных элементов, включающих данные по обозначению элемента в пространстве (номер квартала и выдела): состав насаждения, средний возраст, среднюю высоту, полноту насаждения, которое включает элемент (выдел), площадь выдела, средний запас углерода (т/га), тип леса, тип лесорастительных условий, запас на выделе, средний запас на 1 га, класс возраста и преобладающая порода. Также все эти данные доступны в атрибутивной таблице для карты.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Lavrennikova, O.A. | Bochkarev, E.A. | Zudilin, S.N., Samara State Agrarian Univ.

7 ill. | Summaries (En, Ru) | Разработка и освоение проектов внутрихозяйственного землеустройства на агроландшафтной основе способствует рациональной организации территории с.-х. предприятий. ГИС-технологии являются важным инструментом в создании землеоценочной основы для точных систем земледелия и необходимым компонентом в системе комплексного управления хозяйством. Цель исследований - оптимизация использования земельного фонда и разработка геоинформационного обеспечения агроландшафтного проектирования на уровне отдельного с.-х. предприятия. Создана почвенная карта землепользования для одного из сельхозкооперативов Самарской области. В качестве фоновых компонентов почвенного покрова выступают черноземы южные 58,3% и черноземы типичные 39,3%. Составлены карты обеспеченности почв гумусом и основными макроэлементами. Путем взаимного наложения электронных карт выявлены участки земель для размещения севооборотов. Было запроектировано 2 полевых севооборота и 1 кормовой севооборот. По каждой группе земель, выделенной для размещения определенного севооборота, была определена проектная площадь иосновные условия, подлежащие учету при проектировании севооборотов; также выделялись однородные участки по почвенным условиям, уклону и рельефу местности, по требованию механизации обработки почвы, наличию развивающихся эрозионных процессов. Результатом работы является оптимизация структуры с.-х. угодий, составление тематических карт, цифровой модели рельефа местности, выполнена топографическая привязка землепользования, запроектированы севообороты в соответствии с агроландшафтными условиями землепользования для разработки и внедрения инновационных технологий возделывания с.-х. культур. | The development and development of on-farm land management projects on an agrolandscape basis contributes to the rational organization of the territory of agricultural enterprises, as a result, the efficiency of land use is improved, the ecological situation of rural areas is improved, and farming becomes profitable. An important tool in creating a land valuation framework for accurate farming systems is GIS technology. At present, GIS (geographic information systems) are a necessary component in the system of integrated management of the economy. The purpose of the research is to optimize the use of the land Fund and develop geo-information support for agricultural landscape design at the level of a separate agricultural enterprise. A soil map of land use has been created for one of agricultural cooperatives in the Samara region. The background components of the soil cover are southern black soil 58.3% and typical black soil 39.3%. Maps of soil availability with humus and basic macronutrients have been compiled. By overlapping electronic maps, land plots for placing crop rotations were identified. 2 field crop rotations and 1 forage crop rotation were designed. For each group of land allocated for certain rotation, was determined the surface area and the main conditions to be considered when designing crop rotations is also distinguished by homogeneous sites according to soil conditions, slope and terrain, at the request of the mechanization of soil tillage, presence of developing erosive processes. The result of the work is the optimization of the structure of agricultural land, compilation of thematic maps, a digital model of the terrain, topographic reference of land use is made, crop rotation is designed in accordance with agro-landscape conditions of land use for the development and implementation of innovative technologies for the cultivation of agricultural crops. | 14 ref.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Luneva, N.N., All-Russia Research and Development Inst. of Plant Protection, St. Petersburg

Summaries (En, Ru) | There has been identified the species complex of weeds, for which the conditions of heat and moisture supply in the Voronezh region are suitable. For this purpose ecological and geographical analysis was used. Its first stage consisted in identifying the values of heat and moisture factors that limit the propagation of plant species in even lands in the northern direction (the isoline value of the average annual sum of active temperatures above +5 deg C that describes the northern boundary of species distribution zone in the Russian Federation) and southern direction (the average annual value of hydrothermal coefficient isoline, which describes the southern boundary of the zone of major distribution of species in the Russian Federation). The second stage included comparing the obtained values with similar values of isolines describing the Northern and the Southern boundaries of the Voronezh region. A complex of 135 species of weed plants commonly growing in the specified territory has been identified and verified by the data of scientific publications and the authors' own research. GIS was used to make a model of a territory within the Russian Federation similar to the Voronezh region in terms of heat and moisture supply. The similarity of hydrothermal conditions determines the distribution of 135 species of the mentioned weed plants complex not only within Voronezh Oblast, but also in the modeled territory, which is confirmed by the data of numerous scientific publications. The obtained results represent a multi-year forecast of distribution of the identified species complex in this territory. Knowing the range of values of limiting factors allows predicting the changes in the distribution of species within this territory with changing climatic conditions. Multi-year regional forecast of distribution of the specified 135 weed species in the Voronezh region allows planning the volume of production of protection products for plants cultivated in the region, as well as improving plant protection technologies. | Выявлен видовой комплекс сорных растений, для которых условия тепло- и влагообеспеченности территории Воронежской области являются подходящими. Использован эколого-географический анализ, заключающийся на первом этапе в выявлении показателей факторов тепла и влаги, лимитирующих распространение видов растений на равнинных территориях в северном (показатель изолинии среднегодовой суммы активных температур выше +5 град. С, описывающей северную границу зоны распространения вида на территории РФ) и южном (среднегодовой показатель изолинии гидротермического коэффициента, описывающей южную границу зоны основного распространения вида на территории РФ) направлениях. Второй этап заключался в сопоставлении полученных показателей с аналогичными показателями изолиний, описывающих северную и южную границы Воронежской области. Выявлен и верифицирован данными научных публикаций и собственных исследований комплекс из 135 видов сорных растений, стабильно произрастающих на указанной территории. С использованием ГИС смоделирована территория в пределах РФ, аналогичная по уровню тепло- и влагообеспеченности территории Воронежской области. Сходство гидротермических условий обусловливает распространение 135 видов вышеупомянутого комплекса сорных растений не только в пределах Воронежской области, но и на смоделированной территории, что подтверждено данными многочисленных научных публикаций. Полученные результаты представляют собой многолетний прогноз распространения выявленного видового комплекса на данной территории. Знание пределов показателей лимитирующих факторов позволяет предвидеть изменения в распространённости видов в пределах этой территории при изменении климатических условий. Многолетний региональный прогноз распространения указанных 135 видов сорных растений на территории Воронежской области позволяет планировать объём производства средств защиты растений, возделываемых в данном регионе, а также совершенствовать технологии защиты растений. | 35 ref.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Vlasenko,V.S. | Borisov, E.S., Omsk Agrarian Scientific Center

Based on the results of diagnostic studies using the immune diffusion reaction (IDR) and the hematological method, an analysis of the epizootic situation of cattle leukemia in the Omsk Region in 2014–2018 has been carried out. It has been found out that there is a tendency towards an increase in the number of bovine leukemia virus (BLV) infections from 10.7% in 2014 to 16.8% in 2018. The percentage of infected cattle during this period remained practically unchanged and amounted to 0.3–04%. In all 32 districts of the Region BLV cases were registered, while the level of seroprevalence varied widely, for example from 2% in Sedelnikovo District to 42.9% in Cherlak District in 2018 Sick cows in the hematological stage of leukemia were found only in 13 districts. During the next stage of the current research, in order to visualize the degree of leukemia infection spread across territorial units epizootic zoning was carried out with the help of newly elaborated computer program that allows to evaluate the studied parameters, then data were ranked according to their significance level (high, medium and low) and put on outline map. With the help of the epizootic zoning, territorial units with high spread of BLV were identified – over 30%, with average spread – from 10% to 30% and low spread – up to 10%. According to the results of serological studies for 2018, 6 districts were included in the first group, 16 in the second group and 10 in the third group. The ranking of territorial units for the manifestation of leukemia in the hematological stage made it possible to identify areas with the following figures: up to 0.3% of sick animals (Kalachinsk, Lyubino and Sedelnikovo Districts); from 0.3 to 1 (Kormilovka, Moskalenki, Novovarshavsk, RusskayaPolyana, Tara, Tevriz and Sherbakul Districts) and more than 1.0% of sick cows (Maryanovka, Pavlogradka and Ust-Ishim Districts). | На основании результатов диагностических исследований с помощью реакции иммунной диффузии (РИД) и гематологического метода проведен анализ эпизоотической ситуации по лейкозу крупного рогатого скота в Омской области за 2014–2018 гг. Установлена тенденция увеличения числа инфицированных вирусом лейкоза крупного рогатого скота (ВЛКРС) с 10,7% в 2014 г. до 16,8% в 2018 г. Процент больных лейкозом коров в этот период оставался практически неизменным, составив 0,3–04%. Во всех 32 районах области зарегистрированы случаи носительства ВЛКРС; уровень серопревалентности варьировал в широких пределах, например, в 2018 г. от 2% в Седельниковском районе до 42,9% в Черлакском. Только в 13 районах были выявлены коровы в гематологической стадии заболевания лейкозом. На следующем этапе исследований для визуализации степени распространения лейкозной инфекции по территориальным единицам провели эпизоотическое районирование, используя разработанную компьютерную программу, позволяющую оценить изучаемые показатели, затем провести их ранжирование по уровню значимости (высокий, средний и низкий) и нанести их на контурную карту. С помощью эпизоотического районирования выделены территориальные единицы с высокой распространенностью носительства ВЛКРС – свыше 30%, средней – от 10 до 30% и низкой – до 10%. По результатам серологических исследований за 2018 г. в первую группу вошли 6 районов, во вторую – 16 и в третью – 10. Ранжирование территориальных единиц по проявлению лейкоза в гематологической стадии позволило отметить районы с выявлением: до 0,3% (Калачинский, Любинский, Седельниковский); от 0,3 до 1,0 (Кормиловский, Москаленский, Нововаршавский, Русско-Полянский, Тарский, Тевризский, Шербакульский) и свыше 1,0% больных коров (Марьяновский, Павлоградский, Усть-Ишимский). | Summaries (En, Ru) | 2 ill. | 10 ref.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Minaev, N.V., Russian State Agrarian Univ., Moscow

The identification of factor and indicational features, which are characterized by the high informativity and field of view in relation to the soil cover organization, plays a very important role in the soil mapping. Such characteristics are more common for Unmanned Aerial Vehicles (UAV), which include spectrazonal imagery and digital elevation model (DEM) with ultrahigh spatial resolution, necessary for obtaining fine and large scale images. However, the agrogenic micro- and nanotopography is considered as a noise during the studies of the soil cover topographic differentiation under the conditions of plowland, as the genetic soil properties correlate with natural micro- and mesotopography. A filtration algorithm for the land surface roughness, which is not related to the spatial organization of the objective soil properties, is suggested in the paper. The stages of linear dimension identification for self-similar structures of the glacial and agrogenic topography based on two-dimensional Fourier decomposition are demonstrated using the example of a field topography digital model for the area of 125 hectares. Filtering in the frequency domain allowed restoring the natural field topography and substantiating the effective resolution of the DEM and the size of the area to calculate local morphometric specificities of the topography for digital soil mapping. | В задачах почвенной картографии важную роль играет выявление факторно-индикационных характеристик, обладающих высокой информативностью и обзорностью относительно организации почвенного покрова. В детальном и крупном масштабах этими свойствами обладают материалы съемки с беспилотных летательных аппаратов, включающие спектрозональные изображения и цифровую модель высот местности сверхвысокого пространственного разрешения. Однако в условиях пашни агрогенный нано- и микрорельеф выступает в качестве шума при изучении топографической дифференциации почвенного покрова, поскольку генетические свойства почв связаны с микро- и мезорельефом естественного происхождения. Предлагается алгоритм фильтрации неровностей земной поверхности, не связанных с пространственной организацией целевых почвенных свойств. На примере цифровой модели рельефа поля площадью 125 га (Владимирское ополье) демонстрируются этапы идентификации линейных размеров структур рельефа гляциального и агрогенного происхождения на основе двухмерного разложения Фурье. Фильтрация в частотной области позволила восстановить естественный рельеф поля и обосновать эффективное разрешение цифровой модели рельефа и размеры окрестности для расчета локальных морфометрических характеристик рельефа в целях цифровой почвенной картографии.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Kozlov, D.N. | Zhidkin, A.P. | Lozbenev, N.I., The V.V. Dokuchaev Soil Science Inst., Moscow

The paper presents original developments on the application of WaTEM/SEDEM erosion model for large-scale mapping of erosion patterns of the soil cover in the Central Russian Upland. The share of eroded soils in the composition of soil combinations on plowed slopes was evaluated; such estimation was carried out on the basis of a statistical comparison of the calculated rates of soil losses with the results of actual soil-morphological diagnostics of the degree of chernozems erosion. The obtained relations between share of eroded soils in soil cover patterns and modelled erosion rates were used for development of the map depicting typified combinations of soils with various degrees of erosion. Comparison with detailed soil survey materials showed that the map is accurate enough for the spatial diversity and configuration of eroded soils combinations description. At the given input parameters of the erosion model qualitative changes in the soil cover structure (share of slightly-eroded soils is more than 10%) start from the threshold value of water erosion of 8 t/ha/year. With an average annual erosion of 30 t/ha/year, the share of denuded soils exceeds 50%. The developed approach seems to be promising for solving fundamental and applied problems related to the study of structural and functional organization of the soil cover of slopes and for planning the erosion control measures in adaptive-landscape agriculture. | Представлены оригинальные разработки по применению эрозионной модели WaTEM/SEDEM для крупномасштабного картографирования эрозионных структур почвенного покрова Среднерусской возвышенности. Оценка участия смытых почв в составе почвенных комбинаций распаханных склонов проведена на основе сопоставления расчетных темпов смыва с результатами почвенно-морфологической диагностики степени эродированности черноземов в 859 точках. При заданных входных параметрах эрозионной модели качественные изменения в структуре почвенного покрова (доля слабосмытых почв более 10%) начинаются с порогового значения водной эрозии 8 т/га/год. При среднегодовой эрозии 30 т/га/год доля смытых почв превышает 50%. Полученные отношения между встречаемостью почв эрозионно-аккумулятивного ряда и интенсивностью смыва использованы для построения карты типизированных комбинаций почв разной эродированности. Сравнение с материалами детальной почвенной съемки показало, что карта отражает пространственное разнообразие и конфигурацию эрозионных почвенных комбинаций. Разработанный подход представляется перспективным для решения фундаментальных и прикладных задач, связанных с изучением структурно-функциональной организации почвенного покрова склонов и проектированием противоэрозионных мероприятий в адаптивно-ландшафтном земледелии.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Savin, I.Yu., The V.V. Dokuchaev Soil Science Inst., Moscow

One of the features of the transition from traditional soil cartography to digital technologies for compiling and using soil maps is a qualitative change in both the concept of "map" and the concept of "map scale". A map in digital cartography is a spatially coordinated database that can consist of many layers of information and can be visualized at any scale. The scale of traditionally compiled paper soil maps is of great importance for understanding the semantic load of the map and the degree of its generalization. When using digital soil mapping, the concept of "scale" loses its meaning. This happens because the level of generalization of soil information in this case is not determined by the scale at which the map is visualized on the computer monitor or printed, but by what pixel size the map was created (in the case of raster maps) or which map served the basis for creating a vector layer of the soil map. For raster soil maps it is more logical to use the concept of "pixel size" instead of "scale". For vector soil maps it is more important to indicate the scale of the original soil map (which was vectorized), rather than the scale of their visualization. The scale of visualization of the digital soil map is not important in the computer (digital) applied analysis of soil data. When creating raster soil maps, it is impossible to use source materials of different scales without bringing them to a unified level of generalization. All this must be taken into account when using digital soil mapping technology. | Одной из особенностей перехода от традиционной почвенной картографии к цифровым технологиям составления и использования почвенных карт является качественное изменение как понятия "карта", так и понятия "масштаб карты". Под картой в цифровой картографии понимается пространственно-координированная база данных, которая может состоять из многих слоев информации и может быть визуализирована в любом масштабе. Масштаб традиционно составленных бумажных почвенных карт имеет большое значение для понимания смысловой нагрузки карты и степени ее генерализованности. При использовании цифрового картографирования почв понятие "масштаб" теряет свое значение. Это происходит потому, что уровень генерализованности информации о почвах в этом случае определяется не тем, в каком масштабе карта визуализирована на экране монитора компьютера или распечатана, а тем, с каким размером пикселя карта создана (в случае растровых карт), или тем, какая карта служила основой для создания векторного слоя почвенной карты. Для растровых почвенных карт более логично оперировать понятием "размер пикселя" вместо "масштаб". Для векторных почвенных карт важнее указывать масштаб исходной почвенной карты (которая была векторизована), а не масштаб их визуализации. Масштаб визуализации цифровой почвенной карты не важен при компьютерном (цифровом) прикладном анализе почвенных данных. При создании растровых почвенных карт нельзя использовать исходные материалы разных масштабов без их приведения к единому уровню генерализованности. Все это необходимо учитывать при использовании цифровых технологий картографирования почв.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Voronin, A.Ya., The V.V. Dokuchaev Soil Science Inst., Moscow

The aim of the work was to search for indicators of the humus horizon thickness in chernozem soils based on the data of ground penetrated radar (GPR) surveying. Investigating was conducted on a test site located in the Tula region, Russia. Arable podzolized chernozems are main soil kind in the area, part of soil was eroded in varying extent. To the beginning of the research, the fields were plowed to a depth of 25 cm, and there was no vegetation and stubble on the surface. In parallel with GPR profiling in the field, soil was drilled to determine the low depth of the humus horizon. Based on the linked analysis of GPR profiling data and the field determination of the humus horizon thickness, a new indicator was proposed, namely the coefficient of asymmetry of the modal value of the peak of the spectral density of the first-period reflected pulse of the GPR, obtained at a frequency of 100 MHz. The proposed indicator demonstrates a good statistical relationship with the thickness of the humus horizon of chernozem. For the test region, a regression model of this relationship has been developed; its determination coefficient is about 0.82. To calculate the thickness of the humus horizon (А+АВ), it is suggested to use the bottom line of the second period of the spectral density of the reflected signal, which correlates well with the actual data. The developed approach can be used to map the thickness of the humus horizon in the chernozem soils of the research region. Theoretically, this approach can be extended to soils in other regions. | Целью работы был поиск индикаторов мощности гумусового горизонта черноземных почв по данным георадарной съемки. Исследования проведены в 2015 г. на тестовом участке, расположенном в Тульской области, с преобладанием пахотных оподзоленных черноземов, в том числе в различной степени эродированных. К началу исследований почвы поля были вспаханы на глубину до 25 см, растительность и стерня на поверхности отсутствовали. Параллельно с георадарным профилированием в поле проведено бурение почв для определения нижней границы гумусового горизонта. На основе сопряженного анализа данных георадарного профилирования и полевого определения мощности гумусового горизонта, которая варьировала в среднем от 45 до 59 см, был предложен новый показатель - коэффициент асимметрии модального значения вершины спектральной плотности георадарного импульса первого периода отраженного сигнала, получаемого с частотой 100 Мгц. Показатель характеризуется хорошей статистической связью с мощностью гумусового горизонта черноземных почв. Для региона исследований построена регрессионная модель этой связи с коэффициентом детерминации около 0,82. Для расчета мощности гумусового горизонта предложено использовать нижнюю границу второго периода спектральной плотности отраженного сигнала, который хорошо коррелирует с фактическими данными. Для региона исследований построена регрессионная модель связи с коэффициентом детерминации около 0,86. Разработанный подход может быть использован для картографирования мощности гумусового горизонта в черноземных почвах региона исследований. Теоретически данный подход может быть распространен и на почвы других регионов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Chinilin, A.V., Russian State Agrarian Univ., Moscow

The results of digital mapping of organic carbon content within the arable horizons of soils and the assessment of obtained models accuracy with the use of machine learning methods for the area of Central Russian Upland in Voronezh region are presented. The digital mapping was based on 22 soil sampling points, applied for the learning and verification of models, and also on several sets of predictor variables. We took also digital elevation model, its derivatives and also remote sensing data of different spatial resolution as predictor variables. Several methods were used to create the spatial variability models for the investigated property based on the decision trees methods: random forest, boosting regression trees and Bayessian regression trees. The assessment of the models obtained accuracy was conducted by a method of cross-validation. As the accuracy indices we used the determination coefficient, mean absolute error and the root mean square error. The modelling results showed that the use of predictor variables presented by digital elevation model, its derivatives and Landsat 8 data we were able to obtain more sustainable models. The determination coefficient varied from 0.6 to 0.7, variation coefficient of Root mean squared error, i.e., the prognosing error varied from 0.5791 to 0.6520. Whereas, the best model was obtained with the method of Bayessian regression trees; whereas the predictor variables presented by the digital elevation model, its derivatives and Sentinel 2 data determination coefficient varied from 0.47 to 0.55, and the prognosing error varied from 0.7031 to 0.7909. It was revealed that in the described models according to different data sets the most significant were the various predictor variables. | Приведены результаты цифрового картографирования содержания органического углерода в пахотных горизонтах почв и оценки точности получаемых моделей с использованием методов машинного обучения для участка Среднерусской возвышенности Воронежской области. Цифровое картографирование основывалось на 22 точках почвенного опробования, используемых для обучения и проверки моделей, а также на нескольких наборах переменных-предикторов, в качестве которых выступали цифровая модель рельефа, производные от нее и данные дистанционного зондирования различного пространственного разрешения. Для построения моделей пространственного варьирования исследуемого свойства использовали несколько методов, основанных на деревьях решений: ансамбль деревьев решений, бустинг регрессионных деревьев и байесовские регрессионные деревья. Оценку точности полученных картографических моделей определяли методом перекрестной проверки, при этом в качестве показателей точности использовали коэффициент детерминации, среднюю абсолютную ошибку и корень среднеквадратичной ошибки. По результатам моделирования выявлено, что с использованием переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Landsat 8 удалось получить более устойчивые модели, причем коэффициент детерминации изменяется от 0.6 до 0.7, коэффициент вариации среднеквадратичного отклонения, т.е. ошибка прогноза - от 0.5791 до 0.6520. Лучшая модель получена с помощью метода байесовских регрессионных деревьев; тогда как для переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Sentinel 2 – от 0.47 до 0.55, ошибка прогноза от 0.7031 до 0.7909. Выявлено, что в описанных моделях по различным наборам данных наиболее значимыми оказывались разные переменные-предикторы.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation