Оценка урожайности озимой пшеницы в Ставропольском крае с использованием NDVI

Использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в сельскохозяйственном производстве в основном связано с решением таких задач, как инвентаризация сельхозугодий, выделение участков, подверженных эрозии, заболачиванию, засоленности, опустыниванию и т.д. В последние годы эти данные все больше используются в исследованиях, позволяющих прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур. К сожалению, в Ставропольском крае такие исследования практически не ведутся. Целью нашей работы стало установление возможности использования вегетационного индекса NDVI для построения регрессионной модели урожайности основной зерновой культуры Ставропольского края – озимой пшеницы. В качестве исходных данных использованы материалы статистического управления Ставропольского края и Института космических исследований РАН (сервис VEGA). Анализ проведен за период с 2003 по 2013 гг.
Для каждого района края нами были рассчитаны средние значения NDVI за вегетативно-генеративный период во все годы, которые использовались в анализе. На основании полученных данных была построена регрессионная модель зависимости урожая зерна озимой пшеницы для Ставропольского края от NDVI, которая характеризуется довольно низкими значениями коэффициентов корреляции и аппроксимации (0,60 и 0,36 соответственно). Такие же модели были построены для каждого района. Коэффициент корреляции в среднем по районам составил 0,76, а коэффициент аппроксимации – 0,61. С нашей точки зрения, различные значения коэффициентов и свободных членов в полученных нами уравнениях регрессии, а так же широкие пределы величин коэффициентов корреляции и аппроксимации по районам края (0,38-0,88 и 0,51-0,94 соответственно) могут быть обусловлены влиянием почвенно-климатических условий возделывания. В Ставропольском крае по агроклиматическим и почвенным условиям выделено четыре зоны: I – крайне засушливая, II – засушливая, III – неустойчивого и IV – достаточного увлажнения.
С использованием данных о посевных площадях озимой пшеницы по районам мы рассчитали NDVI средний за весенне-летний период для каждой почвенно-климатической зоны и построили модели зависимости урожая озимой пшеницы от этого показателя, что значительно повысило точность регрессий. Полученные коэффициенты корреляции для I, II, III и IV зон определяются величинами 0,85, 0,90, 0,79 и 0,96 соответственно, при этом значения коэффициентов аппроксимации равны 0,72, 0,81, 0,62 и 0,92. При построении модели для всего Ставропольского края по данным, усредненным по почвенно-климатическим зонам края, была рассчитана следующая регрессионная зависимость: Урожай зерна = 117,6•NDVI - 29,04. Полученная модель обладает достаточно высокими характеристиками точности (R2=0,80).
Таким образом, построение регрессионных моделей зависимости урожая зерна озимой пшеницы от NDVI по данным территорий, относящихся к определенной почвенно-климатической зоне Ставропольского края, значительно улучшает их характеристики.