Возможности использования беспилотных летательных аппаратов для оперативного мониторинга продуктивности почв | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Возможности использования беспилотных летательных аппаратов для оперативного мониторинга продуктивности почв

И. Ю. Савин1, Ю. И. Вернюк1, И. Фараслис2

1Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017, Россия, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2 

2Фессалоникийский университет Аристотеля, 54124, Волос, Греция

На основе обзора научной литературы показано, что современный уровень технического развития и доступность позволяют рассматривать беспилотные летательные аппараты в качестве надежного средства оперативного мониторинга почв и посевов отдельных полей и небольших хозяйств. Возможности использования изображений, полученных с помощью беспилотных летательных аппаратов, в значительной степени предопределяются типом съемочной аппаратуры. Миниатюризация съемочной аппаратуры позволяет уже в настоящее время получать изображения, по своим свойствам (спектральное разрешение) сопоставимые со спутниковыми данными. В настоящее время изображения, получаемые с беспилотных летательных аппаратов, используются для того, чтобы визуально удаленно оценить какой-либо объект наблюдений. Но уже появились публикации, в которых обсуждается возможность компьютерного анализа получаемых изображений, в том числе в сельском хозяйстве. Имеется опыт построения на основе данных беспилотных летательных аппаратов и их компьютерного анализа цифровых моделей рельефа поля, проведения оценки и осуществления мониторинга эродированности почв, оперативной оценки состояния посевов сельскохозяйственных культур. Преимуществом данных, получаемых с использованием беспилотных летательных аппаратов, по сравнению со спутниковыми изображениями является возможность подоблачной съемки. Основное ограничение использования данных, получаемых с помощью беспилотных летательных аппаратов, – недостаточная миниатюрность съемочной аппаратуры и невозможность охвата мониторингом больших территорий.

Ключевые слова: БПЛА, дистанционные методы, дешифрирование почв, состояние посевов.


THE POSSIBLE USE OF PILOTLESS AIRCRAFTS FOR OPERATIVE MONITORING OF SOIL PRODUCTIVITY

I. Yu. Savin1, Yu. I. Vernyuk1, G. Faraslis2

1V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, 119017 Russia, Moscow, Pyzhevskii 7, bld. 2

2Aristotle University of Thessaloniki, University Campus 54124 Thessaloniki Greece

As seen from a comprehensive review of literature sources, at the current stage of technological development and simplicity the pilotless aircrafts should be considered as a reliable tool for operative monitoring of soils and crops on fields and areas of small farms. The possibilities to use the imagery obtained by pilotless aircrafts are predetermined by a type of survey apparatus to a considerable extent. At present, the miniature survey apparatus permits to obtain images, the spectral resolution of which can be compatible with those obtained by satellites. Today, the images of pilotless aircrafts are used to give a visual assessment of any object to be surveyed. There are publications devoted to the computer analysis of images including those used for agricultural purposes. The experience is becoming common to use the imagery obtained by pilotless aircrafts and their computer analysis for constructing digital models of the field relief, monitoring over the soil erodibility and operative valuation of the agricultural crops state. Being compared with satellite imagery, the data of pilotless aircrafts have a number of advantages in aerial surveying. The major limits to use data obtained by pilotless aircrafts consist in insufficient miniaturization of the surveying apparatus and the fact that the monitoring cannot be organized to control over large areas.

Keywords: unmanned aerial vehicle, remote sensing techniques, soil interpretation, crops status.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

  1. Андроников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос, 1979. 280 с.
  2. Афанасьева Т.В., Трифонова Т.А. Типология пойменных земель р. Оби на основе комплексного дешифрирования материалов аэрокосмической съемки // Вест. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 1983. № 4. С. 3–9.
  3. Аэрокосмические методы в почвоведении и их использование в сельском хозяйстве. М.: Наука, 1990. 247 с.
  4. Вернюк Ю.И., Анисимов К.Б., Бакулин Д.А., Гайдаров К.А., Докукин П.А., Дрожжин О.В., Клещенко М.М., Кузин А.В., Нагорный В.Д., Поддубский А.А. Опыт комплексного применения беспилотных и сверхлегких пилотируемых летательных аппаратов, систем глобального позиционирования и геоинформационных систем для исследования, картографирования и мониторинга почвенного и растительного покрова хозяйств // Инновационные процессы в АПК. М., 2013. С. 423–428.
  5. Вернюк Ю.И., Савин И.Ю., Гайдаров К.А. Опыт применения локальной аэрофотосъемки, геодезических методов и ГИС технологий при исследовании почв и объектов окружающей среды для экологической экспертизы // Науки о Земле. 2012. № 2. С. 7–12.
  6. Кирьянова Е.Ю., Савин И.Ю. О возможностях оценки контрастности почвенного покрова Саратовского Поволжья по спутниковым данным Landsat // Цифровая почвенная картография: теоретические и экспериментальные исследования. М., 2012. С. 189–209.
  7. Кирьянова Е.Ю., Савин И.Ю. Неоднородности посевов, определяемые по спутниковым данным MODIS, как индикатор контрастности почвенного покрова // Докл. РАСХН, 2013. № 3. С. 6–39.
  8. Конюшкова М.В. Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки:Дис. … к. с.-х. н. М., 2010. 300 с.
  9. Кравцова В.И., Николаева С.А. Возможности использования многозональных снимков в исследовании почвенного покрова // Космическая съемка и тематическое картографирование. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. С. 148–154.
  10. Кренке А.Н. Коррекция почвенных карт на основе данных дистанционного зондирования и цифровой модели рельефа // Цифровая почвенная картография: теоретические и экспериментальные исследования. М., 2012. С. 284–302.
  11. Левенгаупт А. И. Опыт применения аэрофотосъемки при изучении Днепровских плавень // Материалы по проблеме Нижнего Днепра. Т. 2. 1931. С. 143–152.
  12. Лупян Е.А., Савин И.Ю., Барталев С.А., Толпин В.А., Балашов И.В., Плотников Д.Е. Спутниковый сервис мониторинга состояния растительности (“Вега”) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 190–198.
  13. Пузаченко М.Ю. Многомерный анализ почвенного покрова на основе полевой и дистанционной информации // Цифровая почвенная картография: теоретические и экспериментальные исследования. М., 2012. С. 252–269.
  14. Савин И.Ю. Дешифрирование почвенного покрова лесостепи Центрально-черноземного района по среднемасштабным космическим снимкам. Автореф.дис. …. к. геогр. н. М., 1990. 27 с.
  15. Савин И.Ю., Симакова М.С. Спутниковые технологии для инвентаризации и мониторинга почв в России // Проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. М., 2012. Т. 9. № 5. С. 104–115.
  16. Селяков Л. Я. Из опыта Казахстанской съемки. М.: Геодезиздат, 1932.
  17. Симакова М.С. Картографирование почвенного покрова с использованием материалов аэро- и космической фотосъемки: Автореф. дис. … д. с.-х. н. М., 1984. 43 с.
  18. Сметанин И.С. Из опыта использования материалов аэрофотосъемки при почвенных исследованиях // Почвоведение. 1940. № 12. С. 66–72.
  19. Терешенков О.М. Почвенно-экологическое картографирование на основе аэрокосмической информации для целей охраны и оптимизации почвенных ресурсов: Автореф. дис. … д. геогр. н. СПб., 1993. 54 с.
  20. Якушев В.П., Лекомцев П.В., Матвеенко Д.А., Петрушин А.Ф., Якушев В.В. Применение дистанционного зондирования в системе точного земледелия // Вест. РАСХН. 2015. № 1. С. 23–25.
  21. Capolupo A., Pindozzi S., Okello K., Fiorentino N., Boccia L. Photogrammetry for environmental monitoring: The use of drones and hydrological models for detection of soil contaminated by copper // Sci. Total Environm. 2015. Vol. 514. P. 298–306.
  22. Nex F., Remondino F. UAV for 3Dmapping applications: a review // Appl. Geomat. 2014. Vol. 6(1). P. 1–15. http://dx.doi.org/10.1007/S12518-013-0120-x.
  23. Pierrot-Deseilligny M., De Luca L., Remondino F. Automated image-based procedures for accurate artifacts 3D modeling and orthoimage generation // Geoinform.sFCE CTU J. 2011. Vol. 6. P. 291–299.