Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 202-213
Исследование особенностей развития посевов зерновых озимых на основе их спектрально-отражательных характеристик
Э.А. Терехин
1 , О.А. Маринина
2 1 Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород, Россия
2 Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
Одобрена к печати: 20.10.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-5-202-213
Изложены результаты анализа спектрально-отражательных свойств озимых зерновых культур, полученные с применением материалов дистанционного зондирования Земли. Исследование выполнено на примере посевов, типичных для территории Белгородской области и Центрального Черноземья. Экспериментальные данные получены со 158 посевных площадей. Установлено, что различия в сроках проведения посевных работ оказывают более существенное влияние на различия в наступлении фенофаз озимых, чем условия зимовки. Таяние снежного покрова на полях в отдельные даты зимнего периода четко проявляется на значениях сезонного хода NDVI. С использованием наземных данных показано влияние роста посевов после зимнего периода на значения вегетационного индекса. Величина коэффициента вариации NDVI и проверка гипотезы о нормальном распределении в конкретные временные срезы могут выступать критериями, определяющими степень однородности биофизических параметров растительности, произрастающей на разных посевных площадях. В периоды, когда фазы развития выравниваются, наблюдается резкое снижение выборочного коэффициента вариации и стандартного отклонения. Установлено, что наибольшей однородностью проективного покрытия и зеленой фитомассы посевы характеризуются в период второй половины мая – середины июля. Минимальные значения коэффициента вариации NDVI (5–6%), рассчитанного на каждую анализируемую дату с интервалом в 16 дней, наблюдаются в период середины июня.
Ключевые слова: растительный покров, озимые зерновые, дистанционное зондирование, Landsat, MODIS, NDVI
Полный текстСписок литературы:
- Агроклиматические ресурсы Белгородской области. Л.: Гидрометеоиздат. 1972. 91 с.
- Барталев С.А., Егоров В.А., Ершов Д.В., Исаев А.С., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Уваров И.А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 4. С. 285–302.
- Береза О.В., Страшная А.И., Лупян Е.А. О возможности прогнозирования урожайности озимой пшеницы в Среднем Поволжье на основе комплексирования наземных и спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 18–30.
- Кондратьев К.Я., Козодеров В.В., Федченко П.П. Аэрокосмические исследования почв и растительности. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 226 с.
- Лукин С.В. Динамика урожайности озимой пшеницы в Белгородской области // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 7. С. 52–55.
- Лупян Е.А., Барталев С.А., Крашенинникова Ю.С. Наблюдение аномально раннего развития сельскохозяйственных культур в южных регионах России весной 2016 года на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 240–243.
- Миклашевич Т.С., Барталев С.А. Метод определения фенологических характеристик растительного покрова на основе временных рядов спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 9–24.
- Плотников Д.Е., Барталев С.А., Жарко В.О., Михайлов В.В., Просянникова О.И. Экспериментальная оценка распознаваемости агрокультур по данным сезонных спутниковых измерений спектральной яркости // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 199–208.
- Повх В.И., Шляхова Л.А., Воробейчик Е.А. Использование технологий дистанционного зондирования земли для решения задач прогноза урожайности зерновых культур в республике Адыгея // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Т. 6. № 2. С. 419–424.
- Савин И.Ю., Негрэ Т. О новом подходе к использованию NDVI для мониторинга состояния посевов сельскохозяйственных культур // Исследование Земли из космоса. 2003. № 4. С. 91–96.
- Терехин Э.А. Спектральные отражательные свойства сельскохозяйственной растительности Белгородской области (по материалам космической съемки) // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2012. Т. 20. № 15 (134). С. 188–193.
- Терехин Э.А. Применение данных дистанционного зондирования для мониторинга посевов озимых культур Белгородской области // География и природные ресурсы. 2015а. № 3. С. 175–181.
- Терехин Э.А. Сезонная динамика NDVI многолетних трав и ее использование для типизации их посевов на территории Белгородской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015б. Т. 12. № 1. С. 9–17.
- Шевырногов А.П., Зоркина Т.М., Жукова В.М., Жукова Е.Ю., Жидкая М.В. Изучение сезонной динамики сельскохозяйственных посевов на территории Хакасии по снимкам Terra MODIS // Сибирский Вестник сельскохозяйственной науки. 2007. №5. С. 29–35.
- Шульгин А.М. Климат почвы и его регулирование. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 300 с.
- Dong T., Liu J., Qian B., Zhao T., Jing Q., Geng X., Shang J. Estimating winter wheat biomass by assimilating leaf area index derived from fusion of Landsat-8 and MODIS data // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2016. Vol. 49. P. 63–74.
- Huete A., Justice C., van Leeuwen W. MODIS vegetation index (MOD13) // Algorithm theoretical basis document. 1999. Version 3. P. 19–21.
- Jamali S., Seaquist J., Eklundh L., Ardö J. Automated mapping of vegetation trends with polynomials using NDVI imagery over the Sahel // Remote Sensing of Environment. 2014. Vol. 141. No. 9. P. 79–89.
- Pan Y., Li L., Zhang J., Liang S., Zhu X., Sulla-Menashe D. Winter wheat area estimation from MODIS-EVI time series data using the Crop Proportion Phenology Index // Remote Sensing of Environment. 2012. Vol. 119. P. 232–242.
- Wiegand C.L., Richardson A.J., Escobar D.E., Gerbermann A.H. Vegetation Indices in Crop Assessments // Rem. Sens. Environment. 1991. No. 35. P. 105–119.
- de Wit A., Duveiller G., Defourny P. Estimating regional winter wheat yield with WOFOST through the assimilation of green area index retrieved from MODIS observations // Agricultural and Forest Meteorology. 2012. Vol. 164. P. 39–52.
- Yan L., Roy D.P. Automated crop field extraction from multi-temporal Web Enabled Landsat Data // Remote Sensing of Environment. 2014. Vol. 144. P. 42–64.
- Zhang J., Zhang L., Xu C., Liu W., Qi Y., Wo X. Vegetation variation of mid-subtropical forest based on MODIS NDVI data – A case study of Jinggangshan City, Jiangxi Province // Acta Ecologica Sinica. 2014. Vol. 34. No. 1. P. 7–12.