Оценка урожайности картофеля по данным съемки с БПЛА

К основным источникам информации о состояния растительного покрова относятся различные вегетационные индексы, основанные на поглощении и отражении поверхностью энергии в различных диапазонах электромагнитного спектра. Вегетационные индексы представляют собой эффективные способы количественной и качественной оценки фитомассы, продуктивности и состояния растительного покрова. Эти индексы широко используются при обработке спутниковых данных, а также данных аэросъемки.
Одним из перспективных направлений своевременного и экономичного мониторинга окружающей среды является использование данных, полученных с использованием БПЛА. Использование БПЛА – в числе наиболее перспективных технологий для нужд сельского хозяйства. БПЛА позволяют проводить оптимизацию поливов и режима аэрации, что в свою очередь приводит к снижению климатических рисков растениеводства и увеличению урожая. Сохранение урожая является актуальной проблемой для засушливых регионов России, в том числе регионов Восточной Сибири (Бурятия, Забайкальский край), где наблюдается затянувшийся маловодный период.
Для исследования возможности прогнозирования урожайности в 2018 г. в три срока (23 июля, 18 августа, 17 сентября) с помощью БПЛА с высоты 200 м проведена серия съемок сельскохозяйственного поля площадью 0,25 км2 в Иволгинском районе Республики Бурятия. Культивируемая культура – картофель. Полученные в результате съемок ортофотопланы использованы для построения карт цветных (хроматических) вегетационных индексов ExG, NDI, GLI.
В конце вегетационного периода проведен отбор картофеля на урожайность в 30 точках. Рассчитаны максимальные и средние значения вегетационных индексов в радиусе 1 метра. Определены количество и вес крупных, средних и мелких клубней, масса ботвы и высота посевов. В результате корреляционного анализа выявлено, что наилучшая связь вегетационных индексов наблюдается для крупных клубней, при этом урожайность средних и мелких клубней имеет низкие значения корреляции. Корреляционная связь для максимальных значений индексов ExG и GLI выше, чем для средних. Наиболее высокие значения корреляции с урожайностью товарных клубней характерны для августа – r=0,57-0,59 для индексов ExG и GLI. При этом корреляционная связь максимальных значений всех вегетационных индексов с урожайностью товарных клубней выше, чем c высотой посевов (r=0,48). Получено хорошее соответствие результатов проведенного эксперимента с вегетационными индексами, рассчитанными по данным спутниковой съемки.
Исследование выполнено при поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-016-00211.