О возможности использования беспилотных систем для оценки надземной фитомассы степи

Разработка принципов рационального использования степных экосистем и повышения их продуктивности возможны на основе комплексной оценки данных дистанционного зондирования и традиционных методов исследования. Для получения достоверной и актуальной информации о состоянии земного покрова в настоящее время широко используются материалы аэро- и космической съемки. Поскольку мульти- и гиперспектральные камеры для беспилотных систем пока не получили широкого распространения вследствие их дороговизны, то значительный интерес представляют вегетационные индексы (ВИ), рассчитываемые по изображениям в видимом диапазоне спектра – так называемые цветные или хроматические индексы. Гражданское использование беспилотной авиатехники в сельском хозяйстве считается наиболее перспективным и применяется для инвентаризации и мониторинга состояния посевов, контроля персонала и техники, внесения удобрений, пестицидов и инсектицидов, картографирование NDVI и др. Число исследований с применением цветных ВИ для количественной оценки степных биоресурсов все еще мало и практически отсутствуют в Байкальском регионе, значительная часть которого характеризуется засушливым климатом. Цель работы – выявление возможности использования цветных ВИ для определения надземной фитомассы степной растительности в Байкальском регионе. На территории исследования, были определены две мониторинговые площадки. Урожайность растительной массы определялась скашиванием всех растений у поверхности почвы на площадках 0,25 кв.м. в трехкратной повторности. Одновременно осуществлялась аэрофотосъемка площадок с помощью беспилотного летательного аппарата с некалиброванной RGB-камерой. Всего выполнено 11 облетов с начала вегетации. Также использованы 16-дневные композиты MODIS NDVI для оценки взаимосвязи спутниковых, наземных и данных БПЛА. В результате исследования выявлено, что фитомасса имеет два пика за сезон. Первый пик отмечен в начале июня, который обеспечивается в основном питательными веществами, накопленными в течение летне-раннеосенного периода прошлого года и запасами влаги зимне-весеннего периода. Второй пик приходится на конец июля после выпадения обильных осадков за счет вегетации текущего года. В результате корреляционного анализа выявлено, что наибольшая связь фитомассы наблюдается с индексами ExG, GLI, NDI, VARI и достигает удовлетворительного значения 0,76. Корреляция укосов с NDVI значительно больше и составляет 0,9. Таким образом, выявлено, что использование цветных индексов RGB-съемки с БПЛА позволяет оценить запасы фитомассы степной растительности вкупе с контрольными укосами на достаточно обширной территории.
Работа выполнена в рамках государственного задания БИП СО РАН и при поддержке грантов РФФИ № 18-016-00211 и № 18-55-91047.