Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 171-185
Возможности и опыт оперативного дистанционного мониторинга состояния озимых культур на территории России
П.В. Денисов
1, 2 , И.И. Середа
1 , К.А. Трошко
1, 3 , E.А. Лупян
1 , Д.Е. Плотников
1 , В.А. Толпин
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 ООО «Институт космических исследований Земли», Москва, Россия
3 Институт географии РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 10.04.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-171-185
В работе рассматриваются данные, продукты и инструменты, реализованные в сервисах Вега-Science (http://sci-vega.ru/) и Вега-Pro (http://pro-vega.ru/), которые позволяют проводить оценку состояния сельскохозяйственных культур в различные периоды их развития. Опыт, накопленный в Институте космических исследований РАН (ИКИ РАН), фактически позволил создать методику постоянного оперативного мониторинга озимых культур, оценки их состояния и дальнейшего развития. В основе методики лежит детектирование площадей посевов, определение динамики вегетационного индекса NDVI на землях, занятых озимыми культурами, и анализ полученной информации совместно с метеорологическими показателями. Кроме того, анализ более чем 20-летнего ряда таких данных позволил для каждого района наблюдения провести расчёт среднемноголетних «норм» временной динамики NDVI. Отклонения временного хода NDVI от таких норм также используется как один из параметров оценки состояния озимых культур. На основе опыта, полученного авторами, сформулированы рекомендации по использованию тех или иных параметров и инструментов для проведения оценок состояния и развития озимых культур в разные годы и периоды. На различных примерах демонстрируются возможности использования инструментов анализа данных, реализованных в сервисах Вега-Science и Вега-Pro. В том числе демонстрируются потенциальные возможности проведения оценок урожайности озимых культур. В работе также представлен анализ качества обсуждаемых оценок, который показывает достаточно высокое их совпадение с реально наблюдаемой динамикой развития озимых культур.
Ключевые слова: Вега-Science, Вега-Pro, мониторинг посевов, озимые культуры, спутниковые системы наблюдения Земли, дистанционное зондирование
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С. А., Елкина Е. С., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А. Дистанционная оценка озимых культур урожая 2017 года в Российской Федерации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 275–280.
- 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.
- Денисов П. В., Крашенинникова Ю. С., Лупян Е. А., Мартьянов А. С., Плотников Д. Е., Середа И. И., Толпин В. А., Трошко К. А. Наблюдение развития озимых культур в России осенью 2018 года на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 272–280.
- Денисов П. В., Середа И. И., Трошко К. А., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А. Особенности развития озимых и яровых культур на европейской территории России в сезоне 2019–2020 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 306–311.
- Клещенко А. Д., Савицкая О. В. Технология ежедекадной оценки урожайности зерновых культур по спутниковой и наземной агрометеорологической информации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 178–182.
- Куссуль Н. Н., Кравченко А. Н., Скакун С. В., Адаменко Т. И., Шелестов А. Ю., Колотий А. В., Грипич Ю. А. Регрессионные модели оценки урожайности сельскохозяйственных культур по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 95–107.
- 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.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Крашенинникова Ю. С., Плотников Д. Е., Толпин В. А. (2017а) Аномальное развитие яровых культур в регионах европейской части России в 2017 году // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 324–329.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Крашенинникова Ю. С., Плотников Д. Е., Толпин В. А. (2017б) Наблюдение раннего развития озимых культур в южных регионах европейской части России весной 2017 года на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 268–272.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Крашенинникова Ю. С., Плотников Д. Е., Толпин В. А., Уваров И. А. Анализ развития озимых культур в южных регионах европейской части России весной 2018 года на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 272–276.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Кашницкий А. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Константинова А. М., Кобец Д. А., Мазуров А. А., Марченков В. В., Матвеев А. М., Радченко М. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. (2019а) Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170.
- Лупян Е. А., Буланов К. А., Денисов П. В., Крашенинникова Ю. С., Плотников Д. Е., Толпин В. А., Трошко К. А., Уваров И. А. (2019б) Анализ развития озимых культур в южных регионах европейской части России в феврале 2019 года на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 266–271.
- Лупян Е. А., Денисов П. В., Середа И. И., Трошко К. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А. Наблюдение развития озимых культур в южных регионах России весной 2020 г. на основе данных дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 2. С. 285–291.
- Лупян Е. А., Середа И. И., Денисов П. В., Трошко К. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А. Дистанционный мониторинг состояния озимых культур зимой 2020–2021 гг. на Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 1. С. 165–172.
- Миклашевич Т. С., Барталев С. А., Плотников Д. Е. Интерполяционный алгоритм восстановления длинных временных рядов данных спутниковых наблюдений растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 143–154.
- Нейштадт И. А. Построение безоблачных композитных спутниковых изображений MODIS для мониторинга растительности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Т. 3. № 2. С. 359–365.
- Плотников Д. Е., Барталев С. А., Лупян Е. А. Метод детектирования летне-осенних всходов озимых культур по данным радиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5. Т. 2. С. 322–330.
- Плотников Д. Е., Миклашевич Т. С., Барталев С. А. Восстановление временных рядов данных дистанционных измерений методом полиномиальной аппроксимации в скользящем окне переменного размера // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 103–110.
- Плотников Д. Е., Барталев С. А., Лупян Е. А., Толпин В. А. Оценка точности выявления посевов озимых культур в весенне-летний период вегетации по данным прибора MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 132–145.
- Середа И. И., Денисов П. В., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А., Трошко К. А. Уникальные условия развития озимых культур, наблюдаемые по данным спутникового мониторинга на европейской территории России в октябре 2020 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 304–310.
- Толпин В. А., Комаров В. Б. Анализ эффективности нормировки на температуру при построении «норм» среднемноголетней временной динамики вегетационных индексов // Материалы 18-й Всероссийской открытой конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 371.
- Толпин В. А., Лупян Е. А., Барталев С. А., Плотников Д. Е., Матвеев А. М. Возможности анализа состояния сельскохозяйственной растительности с использованием спутникового сервиса «ВЕГА» // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 7(306). С. 581–586.
- Уваров И. А., Халикова О. А., Балашов И. В., Бурцев М. А., Лупян Е. А., Матвеев А. А., Платонов А. Е., Прошин А. А., Толпин В. А., Крашенинникова Ю. С. Организация работы с метеорологической информацией // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. С. 30–45.