Использование космических снимков для картирования сельхозугодий

Касьянов О.В., Слободян В.А. (ООО "ГИСИНФО", г. Харьков)

Сельское хозяйство - эта одна из сфер деятельности, где ключевое значение для принятия решений имеет пространственная информация. Для составления бюджета, для планирования работ, для контроля за ходом выполнения работ нужно четко представлять количество обрабатываемых земель, их местонахождение, текущее состояние и историю, местоположение и состояние подъездных дорог, инфраструктурных объектов. Кроме того, сельскохозяйственные работы очень чуствительны к погодным условиям, а это значит, что для своевременного принятия решений при их изменении необходима информация о текущем местонахождении техники и персонала, возможности их оперативной переброски с одного участка на другой. Поэтому представить себе работу руководителей и агрономов крупного сельхозпредприятия без использования карт, отображающих, как минимум, местонахождение и размеры полей, просто невозможно.

Однако так сложилось, что в последние десятилетия созданию качественных карт сельхозугодий уделялось не так много внимания. Не хватало средств, менялись формы собственности на землю, постоянно менялась конфигурация хозяйств. Расчет на то, что при переоформлении прав собственности будет проведена качественная инвентаризация, себя не оправдал. Из-за нехватки средств во многих случаях для размежевания были использованы старые схемы хозяйств или карты территории, возраст многих из которых исчисляется уже не одним десятком лет. Даже в тех случаях, когда инвентаризация земель действительно проводилась, при размежевании часто не были учтены права на землю других пользователей (предприятий трубопроводного транспорта, энергетики), из сельскохозяйственных земель не были исключены участки, непригодные для обработки. Как следствие, руководители многих предприятий могут пользоваться картами, на которых сельхозугодия отражены неверно, имеют значительные отличия в площадях, не содержат сведений об ограничениях на использование отдельных участков. В результате происходит неверный расчет затрат на произвоство, арендных платежей, неправильная оценка урожайности, неверное представление о косвенных затратах, связанных с движением вспомогательного транспорта, с пробегом машин от полей до складов, токов и т.п.

Для непосредственного руководителя или агронома хозяйства риски от использования недостоверных планово-картографических материалов могут частично компенсироваться опытом работы на данной территории. А вот инвесторы и компании, занимающиеся страхованием урожаев, в такой ситуации могут полагаться лишь на честное слово руководства на местах.

Чтобы исправить ситуацию следует сегодня создать или обновить планово-картографические материалы на сельскую местность, отразить на них положение каждого участка-пая, его правовой статус, нанести зоны действия ограничений и сервитутов, схемы дорог, включая полевые дороги, расположение объектов инфраструктуры. А в дальнейшем фиксировать происходящие изменения и периодически обновлять картматериалы.

Есть несколько способов решения задачи картирования: геодезическими методами, обмером с помощью средств навигации, с использованием материалов космической или аэрофотосъемки.

Геодезическая съемка обеспечивает самый точный результат обмеров. Однако ее выполнение требует дорогостоящего оборудования, привлечения подготовленных специалистов и больших затрат времени и средств на объезд/обход каждого участка местности. Поэтому геодезическая съемка представляется очень дорогой и трудновыполнимой задачей, если речь идет о картографировании на территориях в десятки тысяч гектаров.

Многие хозяйства начали практиковать создание карт с помощью обмера навигационными устройствами. Этот способ кажется многим достаточно дешевым, так как навигационные устройства стоят недорого и можно не привлекать специалистов, а решить задачу своими силами. Однако стоит учитывать, что gps-устройства, предназначенные для картирования стоят практически столько же, сколько и геодезическое оборудование, а также требуют покупки корректирующих сигналов. Средства же персональной навигации, сколько раз бы в их название не вставили слово "Агро", все-равно остаются средством навигации, с ошибкой измерений в 7-10 метров. Их использование вполне уместно, если речь идет о нанесении на карту отметок о местах взятия проб грунта, о местоположении очага заболеваний растительности или оперативном картировании отдельных изменений, но создание на основе таких измерений карт не позволит существенно уточнить размеры полей. Не стоит также сбрасывать со счетов тот факт, что "своему" персоналу точно также прийдется обойти каждый участок поля и прилегающие к нему земли, а значит, произойдет лишь некоторое перераспределение затрат на эту работу.

Гораздо перспективнее на фоне двух других способов выглядит создание карт полей по результатам дистанционных измерений: по материалам аэрофотосъемки и космической съемки. Этот способ дает возможность оперативно охватить съемкой значительные площади, обеспечивает приемлимую точность и высокую наглядность материалов (рис. 4). При выборе между аэрофотосъемкой или космической съемкой местности приходится учитывать, что первая способна обеспечить более точными материалами, но намного сложнее в организации. Космическая съемка, наоборот, становится сегодня все доступнее вследствие увеличения числа коммерческих аппаратов ДЗЗ. Кроме этого, появление аппаратов ДЗЗ, осуществляющих съемку с разрешением 0.5-1 метр позволяет получать фотопланы местности с точностью, достаточной для создания/обновления карт масштаба 1:5000 и даже 1:2000, что вполне приемлимо для создания подробных карт сельхозугодий.

Определенную проблему в использовании космических снимков для картирования территорий сельскохозяйственных предприятий создает ограничение на минимальную площадь заказа. Для небольшого предприятия, обрабатывающего незначительные площади, это означает переплату за "лишнюю" площадь съемки. Однако стоит отметить, что исходя из размера минимального заказа на космическую съемку аппаратами GeoEye или IKONOS в 100 кв. км., применение космической съемки становится достаточно эффективным уже при картировании хозяйств с площадями обрабатываемых земель 5 тыс. га и более.

Для обработки материалов съемки нами используется фотограмметрическая система PHOTOMOD, компании Ракурс. Модульность этого комплекса позволяет подобрать оптимальный по функциональности и цене состав средств. Например, для создания карт полей можно ограничиться покупкой лишь пяти основных блоков Desktop Montage, AT, Solver S, Mosaic и Vector, что уменьшает общие затраты на обработку снимков и, как следствие, стоимость конечных материалов.

Технологическая схема обработки космических снимков средствами PHOTOMOD и ГИС "Карта 2008" представлена на рисунке 5.

Поскольку использование стереосъемки для формирования карт сельхозугодий представляется достаточно дорогим мероприятием, то кроме определения с помощью GPS-оборудования опорных и контрольных точек, проводится также выборочная наземная геодезическая съемка для уточнения модели рельефа.

Сиситема PHOTOMOD позволяет выгрузить итоговый фотоплан в любой системе координат. Однако мы остановили свой выбор на системе WGS-84 c проекцией UTM. Так как фотоплан и произведенные на его основе карты в этой системе координат можно использовать в диспечерской системе сельхозпредприятия, на нем легче фиксировать места взятия агрохимических проб, очаги распространения заболеваний растений, определяемые с помощью навигационного GPS. И главное, в отличие от материалов, изначально создаваемых в проекции Гаусса-Крюгера, фотопланы и карты в проекции UTM не становятся сражу же ограниченными в использовании и могут свободно применяться в хозяйствах для решения различных задач.

В дальнейшем на фотоматериалы наносятся данные кадастрового учета, составляемые землеустроительными фирмами при оформлении договоров аренды земель (приведение данных из файлов формата IN4 к проекции UTM ГИС "Карта 2008" выполняет автоматически). Наложение таких данных (рис. 6) позволяет руководству компании увидеть, как в данный момент обстоят дела с оформлением документов аренды, какие именно участки и у кого арендуются, осуществлять просмотр сведений об арендодателях.

Можно связать отображаемые на фоне фотоплана кадастровые данные со скан-копииями договоров аренды и регистрационного дела аренды, оперативно получать отчеты о составе арендодателей на определенном поле, числящихся за предприятием землях в разрезе каждого поля и кадастрового участка.

Наложение кадастровых данных на фотоплан позволяет понять причины ситуации, когда площадь земель по кадастровому учету не сходится с площадью фактически используемых земель. Например на рисунке 7, приведен анализ использования арендованных земель из которого видно, что на выделенном участке 5.7 га пашни из 108.2 га, числящихся по кадастровому учету, находятся вне обработки.

Изучение фотопланов, полученных по космическим снимкам, позволяет оценить состояние полей (рис. 8) и прилегающих территорий. Наглядно продемонстрировать эти сведения инвесторам, которые хотят получить полную информацию о предприятии, но не могут при этом сами посетить каждое поле и каждый объект хозяйства.

В итоге по фотопланам формируются различные наборы тематических карт (рис. 9), которые позволяют не только отбражать контуры полей, но и вести базы данных по состоянию полей, по обрабатываемым культурам, по объектам инфраструктуры хозяйства. Это позволяет оперативно регистрировать и анализировать дополнительную информацию, получаемую в ходе объездов полей агрономом и другими специалистами хозяйства.

Фотоплан служит основой для ведения разнообразных рабочих карт в электронном виде (планирование использования земель на следующий год, планирование агрохимических и фитосанитарных мероприятий, оперативное планирование работ).

Рисунок 9. Тематические карты хозяйства

Сформированный по космическим снимкам ортофотоплан ложится в основу информационной системы предприятия, позволяет отказаться от использования давно устаревших и недостоверных бумажных карт.

Наш партнер в проектах картографирования земель по материалам космической съемки:
	Компания "Ракурс" (Россия) - разработчик фотограмметрической системы PHOTOMOD, официальный дистрибьютер данных GeoEye и Spot Image.

Другие материалы по теме на страницах сайта:

ГИС "Панорама-Агро": комплексная автоматизация в сельском хозяйстве
PHOTOMOD: цифровая фотограмметрическая система для персонального компьютера
Данные ДЗЗ: IKONOS

На главную страницу
Copyright: Касьянов О.В., 2007-2017 e-mail: info@panorama.kharkov.ua