Ауыл шаруашылығы мақсатындағы нысаналарды бақылау үшін жерді қашықтықтан зондтау әдісін пайдалану | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Молодой ученый Қазақстан

Опубликовано в Молодой учёный №48 (338) ноябрь 2020 г.

Дата публикации: 30.11.2020

Статья просмотрена: 24 раза

Библиографическое описание:

Рахметолла, А. К. Ауыл шаруашылығы мақсатындағы нысаналарды бақылау үшін жерді қашықтықтан зондтау әдісін пайдалану / А. К. Рахметолла. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 48 (338). — С. 623-627. — URL: https://moluch.ru/archive/338/75780/ (дата обращения: 27.02.2021).



Берілген мақалада жерді қашықтықтан зондтау деректерінің тиімділігі жайлы баяндалады. Қазіргі таңда жерді қашықтықтан зондтау үлкен проблемаларды шешуде ұтымды пайдаланылуда. Қашықтықтан зондтаудың негізгі артықшылықтары,оны пайдалану барысында басқа спутниктік түсірілімдерге қарағанда ақпараттың тез жетуі, сенімді мәліметтермен қамтамасыз етуі. Сонымен қатар Қазақстандағы қашықтықтан зондтаудың пайдалану аясы мен проблемалық жақтары қарастырылған. Қазақстан Республикасының өте үлкен аумағын әсіресе ауыл шаруашылық жерлерін құнарын төмендетпей дұрыс пайдалану үшін қашықтықтан зондтауды енгізу маңызы көрсетілген. Зерттеу нәтижесінен қашықтықтан зондтауды Қазақстанда пайдалану болашағы өте кең екенін ұқтым. Себебі, үлкен аумақты алып жатқан жерді уақытылы қадағалап,қатерлі апаттарды алдын алу үшін жедел әрі сенімді ақпарат көздерін тұтыну керек. Мәселенің практикалық маңызы ауыл шаруашылығы карталарын жедел түрде жасау және жаңарту,егін көлемін ұдайы бақылау арқылы оның түсімін ұлғайту сондай-ақ осы мақала арқылы болашақ мамандардың берілген әдіске қызығын арттыру арқылы қашықтықтан зондтаудың тиіміділін ұғына отырып,әдісті пайдалануды ұлғайту.

Кілттік сөздер: қашықтықтан зондтау, ауыл шаруашылық жер, ақпарат көзі.

В данной статье излагаются эффективность дистанционного зондирования земли. На сегодняшний день дистанционное зондирование земли рационально используется для решений больших проблем. Основные преимущества дистанционного зондирования даны в данной статье это: во время его использовния быстрое достижение земли с космоса а так же обеспечивание достоверными информациями. Также в данной статье рассматривается область использование и проблематические стороны дистанционного зондирования земли в Казахстане. Показаны важные значение использовние дистанционного зондирования на большой территорий нашей страны. В результате исследования я поняла что перспектива использование дистанционного зондирования в Казахстане очень велика. Для того чтобы, своевременно следить за большой территорией земли в то же время предотвращать аварий нужно использовать достоверные информаций.

Практическая важность данной методики это: оперативное состовление и обновление сельскохозяйственных карт,увеличение урожайности при помощи постоянной кантроли над урожаям, также с помощью данной статьи увеличить интерес будущих специалистов и при помощи этого прочно внедрить использования данного метода.

Ключевые слова: дистанционное зондирование, сельскохозяйственные земли, достоверные информаций.

Жерді қашықтықтан зондтау (ЖҚЗ) — жер беті мен оның бетінде орналасқан обьектілер, атмосфера, мұхит,жердің жоғарғы қабаты туралы мәліметті қашықтықтан алу. Қашықтықтан зерттеудің физикалық негізі болып обьектінің өзіндік немесе шағылысқан сәулеленуі арасындағы байланыс, сондай-ақ оның биогеофизикалық сипаттамасы және кеңістіктік орналасқан орны жатады. [1]

Қашықтықтан зондтау арқылы обьектінің физикалық және химиялық қасиеттерін білуге болады. Қашықтықтан зондтау әдістеріне фотографиялық түсірілім жүргізу жатады. Оның айтарлықтай шектеуі бұл эмульсия қабаты тек электромагниттік спектрдің көрінетін немесе жақын сәулелену бөлігіне ғана сезімтал. [2]

Қазіргі таңда қашықтықтан зондтаудың өзара байланысты екі бағыты бар олар: жаратылыстану ғылымы (қашықтықтан зерттеу) және инженерлік-техникалық (қашықтан басқару әдістері). [3] Қашықтықтан зондтау әдісі ғарыштық аппараттарда орналастырылатын цифрлық өңдеулерге қолайлы форматтарда электромагниттік сәулелерді тіркейтін сенсорлар қолдануға негізделген. Көптеген әдістерде қашықтықтан зондтау инфрақызыл диапазонды сәулелену, жылулық инфрақызыл және электромагниттік спектрлі радиожиілікті пайдаланады. [4]

Қашықтан зондтау технологиялары (Жерді қашықтан зондтау) ғарыштан зерделеу және оның ресурстарын тиімді пайдалану және басқаруға көмектесетін планетамызды үнемі қадағалап отыратын құрал [5]. Қашықтықтан зондтау технологиясы қазіргі таңда біздің өміріміздің барлық аспектілерін қамтиды(жұмыс,бизнес,үй және отбасы). Қашықтықтан зондтаудың ғарыштық жүйелері қысқа уақыт ішінде үлкен аумақтардан қажетті мәліметтерді алуға мүмкіндік береді (қиын және қауіпті аймақтарды қоса алғанда). [6]Қашықтықтан зондтау спутниктерінен алынған суреттер көптеген салаларда — ауыл шаруашылығы, геологиялық және гидрологиялық зерттеулер, орман, қоршаған ортаны қорғау, аумақтық жоспарлау, білім беру, зияткерлік және әскери мақсаттарда қолданылады. [7]

Қашықтықтан зондтау әдістерінің жеңілдеуіне байланысты жер және су ресурстарын, топырақты,орманды ауыл шаруашылығы дақылдарын, қалалық инфрақұрылымды картографиялау және егінді бағалау айтарлықтай жеңілдеді [8]. Ғарыштық суреттер географиялық ақпараттық жүйелердің көмегімен тиімді шешім қабылдау үшін керек.Осыған сәйкес объектілерді дешифрлеу үшін визуалды, және талдаудың сандық әдістері қолданылады. [9]

Әрі қарай қашықтықтан зондтау қолданылатын бірнеше маңызды бағыттарды қарастырамыз:

  1. Жер пайдалану және жер ресурстарын картографиялау
  2. Қалалардың өсімін зерттеу
  3. Ауыл шаруашылығы
  4. Жер асты суларын картографиялау
  5. Су тасқынымен күресу
  6. Гидроморфологиялық зерттеулер
  7. Аймақтық жоспарлау
  8. Табиғи апаттармен күрес [10]

Жер ең басты табиғи ресурс болып табылады және кез-келген қоғамның экономикалық дамуының негізі болып табылады. [11]

Осы бағыттардың кез-келгенінің дұрыс жоспарлануы дәл және толық ақпаратты талап етеді.Сәйкес келетін карталарды жасау жүйелі түрде жүргізілуі және жақсы құрылымдалған болуы шарт ол үшін ең алдымен жер ресурстарының класстарын анықтау керек.

Ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылық дақылдары спектрдің көрінетін бөлігін жақсы сіңіруімен (0,4 мкм-ден 0,7 мкм-ге дейін) жақын инфрақызыл диапазондағы жоғарғы шағылыстыру қасиетімен ерекшеленеді. [12] Өсімдіктердің құрылымы әртүрлілігімен вегетациялық кезеңімен басқа да сипаттамаларымен ерекшеленеді, әрі олар ғарыштық суреттерде әртүрлі көрінуі мүмкін. Бұл сипаттамалардың кейбіріегістік жерлерді, кірістілік болжамдарын және т. б. бағалау үшін пайдаланылады өсімдіктердің жай-күйін анықтау. Бұл сипаттамалардың кейбірі егістік жерлерін,түсім болжамдарын және т. б. бағалау өсімдіктердің жай-күйін анықтау үшін пайдаланылады. Атап айтқанда, ауылшаруашылық дақылдарының жетілунің индикаторы болып спектрлік сәуленің жақын инфрақызыл және қызыл диапазондағы сәулеге арақатынасы алынады. [13]

Топырақ жамылғысы

Құрғақ топырақтың шағылыстырушы қасиетінің ең басты ерекшелігі шағылыстырушы қасиетінің және толқын ұзындығының көрінетін және жақын инфрақызыл диапазондағы спектрде ұлғаюы. Дегенмен, топырақ минералды және күрделі қоспа болып табылатындықтан әртүрлі физикалық,химиялық және органикалық заттар оның сәулені сіңіруіне және шағылыстыруына әсер етеді [14]. Топырақ құрамындағы ылғалдылығы, органикалық зат мөлшері, темір тотығы, саз, шаң және құм топырақ бетінің кедір-бұдырлығы осының барлығы топырақ жамылғысының сәулені сіңіру және шағылыстыру қасиетіне тікелей әсер етеді. [15]

Топырақтың сыртқы қасиеттері бірінші кезекте оның минералдық құрамына тығыз байланысты себебі, топырақ тау жыныстарының желге мүжілу нәтижесі болып табылады. Топырақтың шағылыстырушы спектірі оның құрамындағы минералды компоненттердің шағылыстыру қасиетінің көрінісі. Топырақтың спектрлік қасиетін анықтайтын басқа фактор ылғалдылық болып табылады. Топырақ ылғалының өсуі басқа параллельді шағылысушы сәулелердің туындауына алып келеді. Топырақытң спектральдық қасиетіне әсер ететін соңғы фактор, бұл оның құрылымымен байланысты кедір-бұдырлығы. [16]

Эксперименттік деректер топырақ альбедосының оның ұсақ бөлшектерінің азаюына байланысты өсетінін көрсетті. Шыныдығында топырақтың ірі бөлшектері оған кедір-бұдырлық береді, бұл өз кезегінде жарықты ұстап тұратын беткі қабатты түзеді.

Ауыл шаруашылық дақылдарының орын алатын аумағын бағалау. Түрлі ауыл шаруашылық дақылдары егілген аудандарды анықтау олардың спектральды сипаттамаларындағы сандық талдауға негізделген. Әдетте, осындай талдау үшін сандық сараптама қолданады,ал ауыл шаруашылығы дақылдарының немесе плантацияларының ауданын бағалау бірнеше кезеңдерден тұрады. Бірінші далалық байқауларды пайдалана отырып суреттегі ауыл шаруашылығы дақылдары егілетін аудандар белгіленеді. Содан кейін әрбір аймақ үшін оның спектрлік стандартын анықтап, суреттің классификациясыын оқу үлгісіне негіздеп орындайды. Аудан деңгейінде деректерді талдау кезінде,ауданның шекарасын белгілейді, содан кейін ауданға тиісті пикселдерді ерекшелейді. Содан кейін обьектілерді классификациясы бойынша жіктейді. Бұл әдіс Үндістанның түрлі аудандарында бидай, күріш, майлы дақылдар, мақта өсіп тұрған алқаптарының көлемін анықтау үшін сәтті қолданылған. [17]

1 сурет. Қашықтықтан зондтау әдісін қолдана отырып алқап жағдайын анықтау

Үлкен аумақты зерттеу кезінде (мысалы, аймақ) айтарлықтай үлкен көлемде мәліметтерді өңдеу және далалық зерттеулерді әлдеқайда көп орындау керек. Бұл жағдайда егістік жиналмастан бұрын қысқа уақыт ішінде үлкен көлемді ақпараттарды талдау қиынға түседі. Бұл мәселені шешу үшін түрлі іріктеу әдісі қолданылады. Бұл әдістердің мәні зерттелетін ауыл шаруашылығы алқаптары агротехникалық және агроклиматтық жағдайларына байланысты бірнеше бірдей аумақтарға бөлінеді әрқайсысы өз кезегінде 10х10 км көлеміндегі жерлер. Әлдеқайда әртүрлі аумақтар кішірек көлемде бөлінеді,олар: 5х5км немесе 7,5х7,5км болуы мүмкін. Аумақтарды бұдан әрі бөлу оның бұл аймақтағы ауыл шаруашылығы дақылдары қанша пайыз бөлігін алуына байланысты орындалады 50 %-дан жоғары немесе төмен. Нәтижесінде сипатталған әдіс бойынша өңделетін деректердің көлемін айтарлықтай төмендетуге болады. Кей кезде аумақтарды екінші рет бөлу үшін визуалды дешифрлеу немесе сандық ақпаратты өңдеу арқылы алынатын маусымдық ақпаратты пайдаланады.

Жерді қашықтықтан зондтау деректерін ауыл шаруашылығында маңызды шешімдерді қабылдау үшін кеңінен қолданылып келе жатыр. Қашықтықтан зондтау деректерін қолданудың басым және қарқынды дамып келе жатқан салалары: ауыл шаруашылығының ғарыштық мониторингі, ауыл шаруашылық жерлерін басқару және агросақтандыру болып табылады.

Басым бағыттардың тізімін кеңейте отырып, қашықтықтан зондтауды қолдану арқылы ауыл шаруашылығында шешілетін бірқатар мәселелерді атап өту қажет. Ол мәселелерге мыналарды жатқызу керек:

– Ауыл шаруашылығы жерлерін және іргелес аумақтарды картаға түсіру, анықтамалық жоспарларды және атмосфералық деректер базасын құру. Ауыл шаруашылығы жерлерінің карталарын жасау және жаңарту.

– Егістік аумақтарының шекарасындағы өзгерістерді бақылау.

– Вегетациялық индекс негізінде егістік жағдайын бақылау.

– Ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін бағалау және егістік түсімі туралы болжамды анықтау.

– Ауылшаруашылық жерлерінің топырақ жамылғысының сипаттамаларын картаға түсіру, қашықтықтан түсірілген суреттер негізінде қолданыстағы топырақ-агротехникалық карталарды жаңарту.

– Тозған жерлердің аумағын анықтау және картаға түсіру.

– Ауыл шаруашылық өндірісімен байланысты агротехникалық, эрозияға қарсы және басқа да іс-шараларды жоспарлау және бақылау. [18]

2 сурет. Қашықтықтан зондтау мүмкіншіліктері (Fields area бағдарламасы)

Бүкіл әлемде ғарыштық технологиялар ауылшаруашылық өндірісін басқарудың әртүрлі әкімшілік деңгейлерінде кеңінен қолданыс тапты. Біздің елімізде жерді қашықтықтан зондтау технологиялары ауыл шаруашылығында жаңадан өз орынын иеленіп жатыр. Сонымен бірге Қазақстан ғарыштық суреттерді ауыл шаруашылығында пайдаланудың оң нәтижелеріне ие.

Қазақстан Республикасының агроөнеркәсіптік кешенін дамытуда заманауи ғарыштық технологиялар маңызды орын алады. Қазақстанның жер көлемі өте үлкен болғандықтан ауыл шаруашылық жерлерін мониторингілеу үшін қашықтықтан зондтау деректерін пайдалану үлкен маңызға ие. Соңғы 15 жылда «Ғарыштық зерттеулер мен технологиялар ұлттық орталығы» АҚ Қазақстан Республикасының Ұлттық ғарыштық мониторинг жүйесін құрды. Ол Қазақстанда ауыл шаруашылығы өндірісінің ғарыштық мониторингі міндеттерін шешу үшін ГАЖ-технологияларының жиынтығымен қамтылған. Оның атқаратын міндеттер тізіміне келесілер жатқызылады: жаздық дақылдардың егістік алқаптарын картаға отырғызу, агротехникалық жұмыстардың қарқындылығы мен масштабын бақылау, егістіктің жай-күйін бағалау және дәнді дақылдардың түсімін болжау. [19]

Жерді қашықтықтан зондтаудың басты мәселелерінің бірі -астық дақылдарының жасыл биомассадағы мөлшерін анықтау. Бұл факторды бағалау үшін арнайы технология әзірленді ол егістік дәрежесін болжап және болашақ егінге кері әсер ететін факторларды ескереді.

Егін шаруашылығы аудандарында вегетациялық кезең барысында әзірленген бағдарламалар мен инструкцияларға сәйкес агрометеорологиялық және спектрометриялық өлшемдер, топырақ пен өсімдік жамылғысының жай-күйін бағалау, егістік сапасына сондай-ақ өнімділік элементтеріне сипаттама беріледі. Стационарлық байқаудан басқа, Қазақстандағы дәнді дақылдарды жаппай жинау кезеңінде жыл сайын далалық зерттеулер жүргізіледі. Астық алаңдарын қараған кезде күтілетін өнімділікпен (өнімділік тығыздығы, бидай мөлшері, саны аумағы және т. б.) байланысты параметрлер анықталады. Алынған мәлімет спутниктік ақпараттарды арнайы калибрлеу және дәнді дақылдар түсімін анықтау үшін пайдаланылады. Қажетті көлемдегі ақпарат тек қашықтықтан зондтау деректерін және жердегі байқау мен өлшеуді ортақ пайдаланған жағдайда ғана алынады. [20]

Өкінішке орай біздің еліміздегі агроөнеркәсіптік кешендегі жетілдірілген нарықтық механизмдердің жоқтығы, фермерлер класының жоқтығы аграрлық секторға ғарыштық технологияларды қарқынды енгізуге кедергі келтіреді. Бірқатар себептерге байланысты ауыл шаруашылығы тауарын өндірушілер өздерінің шаруашылықтарында осындай технологияларды енгізуді қаламайды. Мәселе аудандық немесе жеке фермадағы қашықтан зондтау жүйесін енгізу туралы емес, қарапайым кеңістіктік мәліметті өз шаруашылығында пайдаға асыра қолдану. Қазіргі таңда дерліктей барлық ауыл шаруашылығына қатысты қашықтықтан зондтау жұмыстары тақырыптық геопорталдар және тақырыптық геоақпараттық жобаларды құрумен тығыз байланысты екенін айта кеткен жөн (тақырыптық ГАЖ құру). Мұның бәрі ауыл шаруашылығында маңызды шешім қабылдауда тұлғалардың, өндірушілердің, фермерлердің және ауыл шаруашылық жерлерін пайдаланушылардың жан-жақты,сенімді және нақты деректерге қолжетімділігіне ықпал етеді. [21]

Ғарыштық суреттерден басқа, қашықтықтан зондтаудың басқа да технологиялары бар: дәстүрлі әуе іздестіру, сондай-ақ ұшқышсыз әуе аппараттары. Сонымен қатар спутниктік позициялау және навигация технологиялары қарқынды дамып келеді. Ақпаратты алудың осы немесе басқа әдісін таңдау толығымен міндетке байланысты болып табылады. Дегенмен, ғарыштық суреттерден алынған деректерде басқа технологиялардан ерекшеленетін бірқатар артықшылықтар бар.

Ауыл шаруашылығында қашықтықтан зондтау технологияларын қолданудың артықшылықтары:

– Жылдамдылығы. Қазіргі спутниктік бейнелерді ең қысқа мерзімде (күніне дейін) жеткізуге болады. Яғни оларды қабылдағаннан кейін дереу ГАЖ-ға біріктіруге болады. Түсіруді белгілі бір күн немесе түсірілім сериясы үшін алдын-ала жоспарлауға болады.

– Сенімділігі.Суреттер бізге ауылшаруашылық статистикасының қайшы және әрдайым сәйкес емес фактілеріне қарағанда, сенімді ақпаратпен қамтамасыз етеді.

– Біртектілік, мониторинг үшін суреттер сол калибрленген сенсордан келеді. Яғни оларды дешифрлеу үшін (оның ішінде автоматтандырылған алгоритмдерді қолдану арқылы) суреттерді жақсартуға бағытталған кез-келген күрделі өзгерістерді орындау талап етілмейді. Маңыздылығының бірі әуедегі деректермен салыстырғанда фотограмметриялық өңдеудің қарапайымдылығы.

– Бір уақыттылығы және қайталануы. Қазіргі заманғы ғарыштық суреттер жоғары және өте жоғары ажыратымдылықтағы күніне дейінгі аралықта түсіруі мүмкін.

– Кеңістікті қамтуы. Басқа тәсілдермен жоғарыдан алынатын суреттер қашықтықтан зондтау секілді кең ауқымды кеңістікті жоғарғы сапаны сақтай отырып қамти алмайды.

– Қолданбалы тапсырмаларды шешу. Көптеген спутниктік жүйелердің көрінетін, инфрақызыл, жылу және радиолокациялық диапазондағы түсірілімдерді жасай алуы көптеген параметрлерді бақылауға мүмкіндік береді,оларға мыналарды жатқызса болады: ауыл шаруашылық дақылдарының түрі, егістік түрі, агротехникалық шаралар, жерді пайдалану, құрғақшылыққа төзімділік, топырақтың құнарлылығы және тағы басқалар. Сондай-ақ қашықтықтан зондтау деректерінің құны кеңістіктік деректердің балама көздерін пайдаланғаннан гөрі төменірек екенін атап өткен жөн. Космостық суреттерге тосқауыл болып табылатын фактор бұл-бұлттылық. Алайда, мысалы, радиолокациялық деректерді пайдаланған кезде, бұлтты фактор кедергі болмайды — спутникте орнатылған радармен жіберілетін сигналдар бұлттардың болуына сезімтал емес. Сол себепті қашықтықтан зондтау көптеген мәселелерді шешуде уақытты да қаржыны да үнемдейтін тәсіл болып табылады [22].

Әдебиет:

1. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. Кашкин В. Б., Сухинин А. И. Москва, 2001 г. (125 б)

2. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. Шовенгердт Р. А. Москва, 2010 г (49 б)

  1. Дистанционное зондирование и географические информационные системы Чандра А. М., Гош С. К. Москва: 2008 г (202 б)
  2. Дистанционное зондирование Земли из космоса — обзор законодательства и правоприменительной практики А.Балагуров Москва, 2009 (189–190 б)

5. Гиперспектральное дистанционное зондирование в геологическом картировании. Владимир Леонидович Щербаков Москва 2016 (11 б)

  1. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. Кашкин В. Б., Сухинин А. И., Логос, Москва, 2001 г.(16)
  2. Методы и средства моделирования систем дистанционного зондирования земли из космоса ДЕМИН А. В. (73 б)
  3. Методы дистанционного зондирования при разведке и разработке месторождений нефти и газа. Д. М. Трофимов, М. Д. Каргер, М. К. Шуваева Казан 2005г. (120 б)

9. Дистанционное зондирование Земли и геоинформационные системы ДЕНИСОВ А. В. Санкт-Петербург 2014 (3 б)

10. Анализ методов и средств контроля систем дистанционного зондирования земли. Афиногенов Е. И. Литео 2012 г.(89 б)

  1. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. Турлапов В.Е Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007. (27 б)
  2. Географические и земельные информационные системы. Закатов П. С. КолосС, 2006. (215 б)
  3. Картографические проекции и методика их выбора для создания карт различных типов. Запорожченко А.В Панорама 2007. (3 б)
  4. Космические системы дистанционного зондирования Земли. Гарбук С. В., Гершензон В. Е. А и Б, 2003.(22 б)
  5. Michael Zeiler. Modeling Our World: The ESRI Guide to Geodatabase Design.(105 б)
  6. GIS Applications in Agriculture. 2007 Francis J. Pierce, David Clay.(321 б)

17. Geographic information systems in transportation research. Jean-Claude Thill. 2015 (8 б)

18. Image processing and jump regression analysis. P.Qiu 2005 (378 б)

19. Geoinformation. Remote Sensing, Photogrammetry and Geographical Information Systems. Gottfried Konecny. 2016 (45 б)

20. Encyclopedia of GIS. Hui Xiong. 2015 (63 б)

  1. Innovations in Remote Sensing and Photogrammetry Simon Jones, Karin Reinke. 2009(78 б)
  2. High Performance Computing in Remote Sensing. A. J. Plaza 2013(129 б)
Основные термины (генерируются автоматически): дистанционное зондирование Земли, дистанционное зондирование, Москва, GIS, немес, ESRI, Казахстан, космос, мена, цифровая обработка изображений.


Ключевые слова

қашықтықтан зондтау, ауыл шаруашылық жер, ақпарат көзі
Задать вопрос