Изучение структуры почвенного покрова с использованием материалов космической съемки и ГИС

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Сельскохозяйственные науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ И ГИС
Анна Илларионовна Павлова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630 108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры геодезии, e-mail: annstab@mail. ru
Алексей Владимирович Кубасов
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Россия, г. Омск, пр. Королева, 26, научный сотрудник, e-mail: sibapk@mail. ru
Александр Григорьевич Нагибин
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Россия, г. Омск, пр. Королева, 26, e-mail: sibapk@mail. ru
В статье рассмотрены вопросы цифрового картографирования структуры почвенного покрова (СПП) по материалам космической съемки. Предложено получать качественные и количественные показатели СПП при интегрированном использовании технологий автоматизированной обработки космических снимков и ГИС.
Ключевые слова: структура почвенного покрова, почвенные комбинации, космические снимки, ГИС.
THE STUDYING OF STRUCTURE OF THE SOIL COVER WITH USE OF MATERIALS OF SPACE IMAGES AND GIS
Anna I. Pavlova
Siberian State Academy of Geodesy, б30 108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St. ,
e-mail: annstab@mail. ru Alexey W. Kubasov
Siberian Research Institute of Agriculture, Senior Fellow, б44 012, Russia, Omsk, pr. Korolev, 2б, e-mail: sibapk@mail. ru
Alexsandr G. Nagibin
Siberian Research Institute of Agriculture, Senior Fellow, б44 012, Russia, Omsk, pr. Korolev, 2б, e-mail: sibapk@mail. ru
In this article is discuss the questions of digital mapping soil structure that based on space imagies. The authors proposed receive qualitative and quantitative indicators for integrated use automated interpretation of space imagies and GIS.
Key words: structure of the soil cover, soil combinations, space imagies, GIS.
Изучение структуры почвенного покрова (СПП) является одним из основных направлений современной картографии почв. Выдвинутое В. М. Фридлан-дом учение о структуре почвенного покрова позволяет изучать почвенный покров как открытую сложную систему, состоящую из закономерно повторяющихся почвенных комбинаций, связи между которыми имеют различный характер. Среди основных природных факторов, влияющих на формирование СПП, выделяют рельеф и литолого-геоморфологические условия. Поэтому при анализе СПП важную информацию содержат топографические, геоморфологические карты, а также материалы дистанционного зондирования. Изучение СПП по материалам космической и аэрофотосъемки способствует выявлению границ почвенных комбинаций, анализу иерархического строения почвенного покрова и условий залегания в рельефе.
Актуальность исследований обусловлена тем, что показатели структуры почвенного покрова необходимы для целей агроэкологической оценки и типизации земель. Оценка неоднородности почвенного покрова в количественном выражении базируется на элементах информационного анализа. При таком подходе мерами разнообразия неоднородности почвенного покрова служат показатели пространственной и классификационной дифференциации почвенного покрова (коэффициенты расчлененности, контрастности, сложности и неоднородности почвенного покрова).
Учесть качественные и количественные показатели СПП возможно при интегрированном использовании технологий автоматизированной обработки космических снимков и ГИС. В связи с этим целью исследований являлось изучение СПП с использованием космических снимков и ГИС.
Совокупность информации, необходимой для картографирования структур почвенного покрова и их количественной оценки описывается в базах данных ГИС. Интеграция данных реализуется через пространственную и атрибутивную составляющую в виде: результатов дешифрирования космической информации, топографической и тематических карт. При этом создание атрибутивных баз данных ГИС предполагает оцифровку тематических карт, привязанных в единой картографической проекции (в качестве которой служила топографическая карта масштаба 1: 25 000). В результате работы сформированы тематические карты и атрибутивные базы данных ГИС: почв, почвообразующих пород, рельефа, условий увлажнения.
Распознавание космического снимка, полученного с ИСЗ Landsat-7 ETM+, осуществлялось с привлечением методов предварительной обработки и автоматизированных методов дешифрирования. Предварительная обработка изображений направлена на гистограммные преобразования и фильтрацию изображений, увеличение контрастности изображений. В последующем результаты предварительной обработки служат основой для автоматизированной классификации снимка по значениям спектральных яркостей. Для этого использовались процедуры сегментации и алгоритм автоматизированного дешифрирова-
ния (1Б0Ва1а). Это позволило повысить оперативность процедур распознавания, а также исключить влияние субъективного фактора при выделении границ почвенных контуров и почвенных комбинаций.
Результаты распознавания космического снимка использовались для определения количественных показателей структуры почвенного покрова с помощью ГИС МарМо. Количественная оценка неоднородности почвенного покрова выполнена с помощью коэффициента расчленения (КР), коэффициента контрастности (КК), коэффициента неоднородности (КН). Коэффициент расчленения характеризует общую расчлененность границ почвенных контуров. В зависимости от значения коэффициента расчленения различаются: нерасчлененные (КР& lt-2), слаборасчлененные (2& lt-КР<-4), среднерасчлененные (4& lt-КР<-6) и сильно-расчлененные (КР& gt-6).
Характеристика почвенного покрова по контрастности свойств почв определялась в зависимости от значения коэффициента контрастности (КК): очень контрастный (КК& gt-9), контрастный (7& lt-КК<-9), среднеконтрастный (5& lt-КК<-7), малоконтрастный (3& lt-КК<-5), очень неконтрастный (КК & lt- 3), по методу, предложенному Ю. К. Юодисом. Для оценки контрастности почвенного покрова использован ряд показателей: гранулометрический состав почв, содержание гумуса, мощность гумусового горизонта, увлажнение, степень эродированности почв.
Исследования выполнены на примере ОПХ & quot-Фрунзе"- Тарского района Омской области. Как показали проведенные исследования, границы почвенных ареалов приурочены к определенным формам рельефа, а генетико -геометрическое строение почвенного покрова обусловлено мезорельефом. Например, выявлена закономерная приуроченность переувлажненных земель к пониженным формам рельефа, с вертикальным расчленением рельефа менее 5 м и углами наклона рельефа менее 1°. В депрессиях рельефа встречаются болотные почвы и лугово-болотные с озерно-болотными отложениями в качестве почвообразующих пород. На периферии западин распространены почвы разной степени оглеения.
Комплексный подход в картографировании СПП позволил выделить почвенные комбинации, охарактеризовать их по составу и соотношению компонентов, коэффициентам расчленения контуров, контрастности и неоднородности почвенного покрова. Для целей типизации земель была выполнена их сравнительная характеристика.
Для СПП водоразделов характерно формирование среднеконтрастных почвенных комбинаций (КК=6,7), представленных сочетанием дерново -подзолистых с глееподзолистыми в нижних частях склонов и в приречных террасах (Пд-2л (86%)+Птг-г (14%)), с нерасчлененными границами почвенных контуров КР=1,45. Почвенный покров слабонеоднородный (КН=9,8).
В слабопониженной равнине формируются комплексы почв (КК=11. 6) с фоновой серой лесной среднемощной и включениями солоди луговой и солоди лугово-болотной (С2−2с (84%)+СД1с (12%)+Сдб (4%)). Почвенный покров сильнонеоднородный (КН=21,08), с нерасчлененными границами почвенных контуров КР=1,67, и пятнистой формой почвенных комбинаций.
Пойма по морфологическому строению разделена на ложбинно-гривистую (прирусловую), волнисто-равнинную (центральную) и пониженную (притеррасную), занятую большей частью речками и болотами. Так, в СПП гривистой поймы распространены сочетания аллювиальных луговых слаборазвитых, аллювиальных луговых временно и избыточно увлажненных с включениями аллювиальных болотных торфяных и аллювиальных лугово-болотных перегнойных (АЛ32т (54%)+АБт (20%)+Алп (20%)+АЛ32с (6%). Для сочетаний характерная серповидная форма со слаборасчлененными границами почвенных контуров КР=2,08. Почвенный покров средненеоднородный (КН=14,9).
Таким образом, в результате проведенных исследований выполнено картографирование СПП с привлечением методов распознавания космических снимков и ГИС. Это позволило охарактеризовать почвенные комбинации по их принадлежности к определенной генетико-геометрической форме, условиям залегания в рельефе, количественным показателям.
© А. И. Павлова, А. В. Кубасов, А. Г. Нагибин, 2013

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой