Дистанционное картографирование аридных пастбищных ландшафтов

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК: 631.617

ДИСТАНЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ АРИДНЫХ ПАСТБИЩНЫХ ЛАНДШАФТОВ

А.А. Тубалов, кандидат сельскохозяйственных наук,

Всероссийский НИИ агролесомелиорации Россельхозакадемии, г. Волгоград

В статье представлены материалы картографирования почвенного и растительного покрова аридных пастбищных ландшафтов. Подробно исследован вопрос распространения в регионе исследования почв различного гранулометрического состава, а также участков территорий со сбитым травостоем.

Ключевые слова: аридные пастбищные ландшафты, почвенные фотоэталоны, гранулометрический состав почв, фотоэталоны растительных группировок, территории со сбитым травостоем, фототон.

Природная закономерность распространения почв с различным гранулометрическим составом может служить основой для разработки норм, регулирующих выпас домашних животных в аридных ландшафтах. Характеристика гранулометрического состава почв предопределяет устойчивость растительного покрова к разрушению под воздействием выпаса домашних животных, а также характер и негативные последствия, связанные с процессом разрушения почв.

Для уменьшения временных и трудовых затрат на выполнение работ, связанных с исследованием аридных экосистем, которые занимают огромные территории и отличаются динамичностью компонент в течение различных периодов, целесообразно развивать исследования, основанные на применении данных дистанционного зондирования земли.

Основной целью проводимых исследований являлось получение фактических данных, характеризующих распространение основных групп почв по гранулометрическому составу в регионе исследований, и определение состояния растительного покрова на них.

Объектом проводимых исследований стали аридные пастбищные ландшафты Харабалинского района Астраханской области.

Методика проводимых исследований основана на методических наработках отдела ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследования ВНИАЛМИ [1-3].

Основой для обеспечения точности проводимых работ по дистанционной оценке свойств почвенного покрова являлась база данных фотоэталонов [4]. Она была составлена по материалам полевых и лабораторных исследований почвенного и растительного покровов, проведенных на полигоне «Пески Берли».

На рисунке 1 представлен исходный космоснимок исследуемой территории, на котором отображены агроландшафты Харабалинского района Астраханской области. Видами угодий, которые представлены на данном снимке, являются: пастбища, пойменные экосистемы Волго-Ахтубинской поймы, немногочисленные поля орошаемого земледелия, селитебные территории. Основными типами почв являются: песчаные пустынные, бурые пустынные, солонцы, аллювиальные почвы. Наиболее распространенными группами почв по гранулометрическому составу являются легкие суглинки и пески [5].

Рисунок 1 - Исходный космоснимок изучаемого агроландшафта

Основной особенностью проведенных исследований стало стремление повысить эффективность работ, связанных с дешифрированием дистанционной информации, за счет применения пакетов прикладных программ, осуществляющих автоматическую классификацию мультиспектральных изображений, использования инструментов полуавтоматического выделения изображений.

Последовательность этапов проведенных работ по получению фактических данных, характеризующих гранулометрический состав почв и состояние растительного покрова, следующая:

• создание на основе фотоэталонов и обработанного в программном комплексе ENVI изображения слоя, соответствующего территориям со сбитой растительностью;

• разработка слоя, отражающего распространение песчаных массивов (на основе определения прямых и косвенных дешифровочных признаков, а также использования данных топографических карт М 1: 25 000);

• произведение на основе использования возможностей программного комплекса, позволяющего работать с растровой графикой, подсчета площадей с различными характеристиками (песков, участков, лишенных растительности, участков песков, лишенных растительности);

• формирование и анализ базы данных параметров, характеризующих долевое участие различных категорий земель в структуре изучаемого региона.

На рисунке 2 представлен результат обработки космоснимка программным комплексом ENVI. Осуществлена классификация мультиспектрального изображения с помощью алгоритма K-means.

В результате полученное изображение обладает большей контрастностью и наглядностью, с помощью него легче осуществлять распознавание площадей, характеризуемых близкими значениями фототона (прямого дешифровочного признака).

Рисунок 2 - Результат классификации мультиспектрального изображения в программном комплексе ENVI

Для проведения последующих работ полученное изображение было импортировано в среду программного комплекса Photoshop. Данный комплекс позволяет проводить операции с отдельными слоями, а также обладает возможностями выделения участков изображения на основе устанавливаемых границ для диапазонов значений фототона. Применение данной функциональной возможности обеспечило точность выделения дешифрируемых контуров и значительно сократило время, требуемое для создания новых изображений.

Синтезированное изображение на основе дешифрирования космоснимка и применения данных топографических карт представлено на рисунке 3. Оно отражает распространение в регионе исследований песчаных массивов и почв со сбитой растительностью.

Анализ пространственного положения зон распространения территорий со сбитым травянистым покровом позволяет отметить следующие особенности: очаговый характер распространения данных зон, тяготение их к селитебным территориям (в данном случае к районному центру - п. Харабали, нижняя часть карты). Выявленная закономерность пространственного распространения зон с обедненным травянистым покровом подчеркивает антропогенный характер причин развития данных процессов: территории прилегают к водопоям, к местам отдыха и содержания домашних животных.

Рисунок 3 - Синтезированное изображение региона исследований

В таблице 1 приведена площадная характеристика распространенных природноантропогенных комплексов региона исследований.

Таблица 1 - Площадная характеристика некоторых природноантропогенных комплексов региона исследований

2 км га %

Песчаные массивы 139,3 13931 16,1

Территории со сбитой растительностью 79,7 7973 9,2

Открытые пески 14,4 1439 1,7

В целом (полигон исследований) 865,7 86574 100

Анализ данных таблицы 1 позволяет констатировать наличие процессов опустынивания - общая площадь территорий со сбитым травостоем равна 7973 га, при этом площадь песков, лишенных растительности, составляет 1439 га. В целом в исследуемом регионе велика доля песчаных массивов в общей структуре всех угодий (16 % площади исследуемого региона). В совокупности с тем, что животноводство является основной отраслью сельского хозяйства, возникает необходимость нормирования выпаса, особенно на песчаных массивах и территориях, прилегающих к ним.

Поставленная перед исследованием задача - получение фактических данных, характеризующих распространение основных групп почв по гранулометрическому составу в регионе исследований и определение состояния растительного покрова на них - была решена на основе применения пакетов прикладных программ по работе с дистанционными данными. В последующем

планируется использовать полученные материалы при исследовании наличия взаимосвязи между процессами опустынивания и нагрузкой выпаса скота. Разработанный в ходе выполнения поставленных задач алгоритм анализа дистанционного изображения может быть использован в дальнейшем при оценке аридных ландшафтов, где необходимо оперативно предпринимать мелиоративные меры для предотвращения и предупреждения негативных экологических последствий, связанных с трансформацией почвенного покрова.

Библиографический список

1. Методические указания по дистанционному эколого-экономическому мониторингу аридных пастбищ на основе ГИС-технологий [Текст]/К.Н. Кулик [и др.]. -М.: РАСХН, 2009. - 37 с.

2. Методические указания по ландшафтно-экологическому профилированию при агролесомелиоративном картографировании [Текст]/К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН, 2007. - 41 с.

3. Применение информационных технологий в агролесомелиоративном картографировании [Текст]: метод. пособие /К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН, 2003. - 48 с.

4. Тубалов, А.А. Оценка состояния растительного и почвенного покровов аридных пастбищных ландшафтов [Текст] /А.А. Тубалов, А.В. Вдовенко, А.С. Кравченко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - № 1 (33). - С. 91-96.

5. Почвы СССР [Текст]/Т.В. Афанасьева, В.И. Василенко, Т.В. Терешина, Б.В. Шеремет; отв. ред. Г.В. Добровольский. - М.: Мысль, 1979. - 380 с.

E-mail: vnialmi@avtlg.ru