Прогнозирование урожайности при помощи спутника

31 марта 2016 - Веб-редактор
article9911.jpg

Вовремя посеянная пшеница – это 50% гарантии качественного урожая, так как от правильного выбора периода сева зависит конечный результат сельхозгода. О том, как зарубежный опыт может помочь аграриям области, на семинаре для фермеров рассказал консультант по прогнозированию погоды, президент «Eyes on Earth» Алан Баист и прокомментировал старший технический советник проектов по устойчивому управлению земельными ресурсами Фируз Ибрагимов.

 

 

 

 

 

 

– Мы уже третий год работаем с Костанайским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства и помогаем разрабатывать разные периоды посева и оптимизировать их, – отметил Фируз Ибрагимов. – Показываем опыт Канады, США, Европы, их плюсы и отличия. Определить максимальный уровень доступности влажности почвы способствуют снимки со спутника, а их совмещение с наземными данными, которые мы получаем от гидрометеорологических постов, позволяют иметь достоверную картину. Объединяем наиболее подходящие температуры и максимальную влажность почвы, исходя из этих показаний, назначаем сроки посева. Также мы хотим рассказать о том, как определить объем будущего урожая фермера со своей земли.

 

 

Используя космические снимки, можно еще на фазе колошения подсчитать, сколько центнеров аграрии получат с гектара земли. До конца июля этого года планируем организовать геопортал, на котором разместится вся информация о долгосрочном планировании, прогнозировании и точном определении периода сева, урожайности сельхозкультур. Это будет большая вебплатформа, а на ней – приложение. Любой фермер может скачать его на свой смартфон и получить специфичный прогноз и инструкцию по выращиванию того или иного вида культуры.

 


Взаимосвязь проб и спутниковых данных

 


Влажность почвы является решающим фактором, влияющим на производство пшеницы в Северном Казахстане. Объемы ее урожая в стране тесно связаны с продовольственной безопасностью и международной стабильностью в Центральной Азии. Для получения представления и проведения мониторинга влияния влажности почвы на урожайность были использованы данные проб (ДП) для определения колебаний и соотнесения с изменчивостью величин влажности, полученных со спутников.

 

 

Наблюдения за влагой в почве на основе измерений проб служат точками калибровки спутниковых измерений.

 

 

При помощи уравнений регрессии, полученных от этой взаимосвязи, определяются ковариации между количественными показателями. Во многом эта взаимосвязь между данными проб и индексом влажности (ИВ) оказалась существенной и может быть использована для эффективного показателя того, каким образом колеблется влага в верхнем слое почвы в Казахстане на протяжении важного периода выращивания пшеницы.

 

 

Обычно наблюдается две исключительные взаимосвязи: одна – в летний период в июне, июле и августе, а вторая – в мае, когда номинальная растительность покрывает земную поверхность. Результаты опытов оказались очень важными и могут быть применены для проведения мониторинга распределения влаги в верхнем слое почвы в северных областях Казахстана. Исследование проводилось консультантом по прогнозированию погоды, президентом «Eyes on Earth» Аланом Баистом.

 


– Основная цель анализа – осуществление линейной взаимосвязи между спутниковыми данными и пробами измерений, – пояснил Алан Баист. – Со временем они должны быть обозначены как векторы. Данные проб можно получить в период десяти дней, измерение обычно проводится 8, 18 и 28 каждого месяца. Период наблюдений начался в 2003 году и продолжился до 2012. Показания по пробам были получены от трех областей: Северо-Казахстанской, Акмолинской и Костанайской. Они являются источником калибровки, который мы выбрали для моделирования наблюдений с индексом влажности.

 

 

При исследовании, проведенном совместно с Казгидрометом и Национальным институтом космических исследований, была продемонстрирована выгода от исключения резко отклоняющихся значений для определения связи между данными проб и индексом влажности. Эти измерения in situ имеют большую ценность, поскольку получены путем непосредственного отслеживания в профиле влаги в почве на глубине 20, 50 и 100 см. Так как измерения in situ – это наблюдения в одной точке, они не могут в полной мере представлять прилегающие территории, к которым их обычно относят.

 

 

Учитывая проблему проведения прямого мониторинга влаги, демонстрируем простую, но надежную процедуру ее прогнозирования, используя значения содержания влаги на поверхности, полученные от спутниковых данных. Мы применяем индекс влажности в качестве индекса влажности поверхности, который варьируется от нуля, обозначая, что влаги у поверхности не обнаружено, и до процентного ее содержания.

 

 

Шкала начинается от нуля и доходит до 100, что означает: вся поверхность – это жидкая вода. Одним из преимуществ спутниковых наблюдений является то, что они позволяют проводить мониторинг почти в реальном времени. Если эта связь будет значимой, то спутник сможет предоставлять текущую информацию в пространственном и временном разрешении о влаге в почве на всей территории выращивания пшеницы в Северном Казахстане.

 


Оценка и прогнозы

 


Ученые подготовили комплексную модель значения временного ряда влаги в почве на май, которая дает прогнозы в результате спутниковых наблюдений. Они сравниваются с данными проб. Такая оценка проводится в каждой из трех областей в период с 2003 года по 2012. В Костанайской области видны всего лишь небольшие отклонения в некоторые отдельные годы. Число наблюдений проб, которые вошли в исследование по оценке, заметно изменилось в период учета.

 

 

В первый год было проведено только 12 наблюдений, за последние три года произошло значительное увеличение: их число уже превышает 60. Отмечается отличное совпадение в течение последних трех лет, что является доказательством того, что эта модель имеет важное значение.

 


Итоги и выводы

 


Алан Баист полагает, что в этой модели устанавливается реальная взаимосвязь между данными проб и индексом влажности в летнее время. Здесь обычно наблюдается соотношение 5,5 к 1 для них, и оправданность модели составляет 58%. Следовательно, можно использовать это уравнение регрессии и ИВ для проведения почти точной оценки влаги в почве как при среднем разрешении, так и недельных временных интервалах во время важного периода сезона роста озимой пшеницы.

 

 

 

 

– Нами использована комплексная модель мая для моделирования измерений проб и оценки результатов в сравнении со всеми методами сбора данных, – сказал Алан Баист. – При проведении исследования получены некоторые обнадеживающие результаты. В итоге эта взаимосвязь была значительной как в отношении сравнения временных рядов, так и пространственного сравнения между годами. Данные результаты дали нам уверенность в том, что спутниковые наблюдения могут быть использованы для получения представления о количестве влаги, содержащейся в верхнем десятисантиметровом слое почвы в мае.

 

 

Посевной сезон, количество влаги очень влияют на всходы и получение урожая пшеницы. Подводя итог, следует отметить, что очень важно вовремя подготовить почву. Как только сойдет снежный покров и она достаточно подсохнет для проведения полевых работ, ученые будут применять значения влажности для того, чтобы узнать, когда необходимо начинать посевную.

 

 


Кристина ГЕРАСИМОВА
фото Василия ВАСИЛЬЕВА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

comments powered by HyperComments

Комментарии

 

Видео