ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.18
УДК: 681.7.069.32
Эвристический и прикладной потенциал совмещения микроволнового
влажностно-температурного зондирования почвы
и фотосъемки в фациально-дифференцированных агрогеосистемах
Е.П. Новичихин 1,4, Н.Ф. Хохлов 1,2, А.Г. Болотов 1,2, И.А. Сидоров 1, А.Г. Гудков 1, И.О. Порохов 5, С.В. Чижиков 1,3
1МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5
2РГАУ МСХА им. К.А.Тимирязева, 127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49
3ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН» 115201, Москва, Каширский пр., д. 13
4ИРЭ РАН, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп.7.
5 ЦНИРТИ имени академика А.И. Берга, 105066, Москва, ул. Новая Басманная, д.20
Статья поступила в редакцию 20 ноября 2022 г.
Аннотация. В работе обсуждаются биоценотические условия, границы и преимущества дополнительного оснащения аэромобильной платформы (БПЛА) микроволновой радиометрической системой влажностно-температурного зондирования включаемых в оборот неоднородных пахотных угодий моренных равнинных ландшафтов с фотосъемкой. Теоретически обосновывается необходимость и приведен алгоритм получения и использования информации по проективному покрытию листовой поверхности для вычисления поправок результатов зондирования влажности почвы СВЧ-радиометром. Рассматриваются подходы к рационализации обследования, методы статистического анализа данных фотосъемки, позволяющих прогнозировать транслокальный вектор динамики сорного компонента вводимых в оборот земель. Приводятся агропроизводственные приложения совместного микроволнового зондирования и фотосъемки на плантациях многолетних технических культур. Цель работы – обсудить особенности условий и показать открывающиеся возможности и перспективы агрономического приложения результатов совмещения микроволнового влажностно-температурного зондирования почвы и цифровой фотосъемки при освоении залежных фациально-дифференцированных земель, планируемых для закладки плантаций многолетних технических культур. Получены следующие новые результаты: проведен анализ влияния растительного покрова на результаты дистанционного определения влажности почвы с использованием двухполяризационного СВЧ-радиометра L-диапазона, предложен способ коррекции радиометрических данных о влажности почвы с использованием дополнительных данных фотосъемки при наличии поверхностной растительности, Приведена карта влажности поля, полученная в результате натурного эксперимента с последующей обработкой данных, показана возможность контролируемых агропроизводством предсказаний на основе совмещения микроволнового влажностно-температурного зондирования почвы и фотосъемки в фациально-дифференцированных агрогеосистемах повторения фитоценотической картины коренной фациальной неоднородности. Практическая значимость работы заключается во внедрении полученных новых алгоритмов учета экранирующего действия растительного покрова на поверхности почвы при микроволновом радиометрическом зондировании поверхности почвы с борта БПЛА в технологические процессы выращивания сельскохозяйственных культур обеспечивает устойчивое развитие технологий растениеводства, повышение урожайности и получение дополнительной прибыли предприятиям АПК.
Ключевые слова: СВЧ-радиометр, дистанционное зондирование, БПЛА, агрогеосистемы, влажность почвы, проективное покрытие поверхности почвы листьями.
Финансирование: исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 22-19-00063, https://rscf.ru/project/22-19-00063
Автор для переписки: Новичихин Евгений Павлович, epnov@mail.ru
Литература
1. База данных «Флора сосудистых растений Центральной России». [web]. www.impb.ru. Дата обращения: 15.11.2022. www.impb.ru/https://www.impb.ru/eco/show_info.php?id=2148.
2. Белов С.Г., Белуга Г.И., Верба В.С., Сидоров И.А., Веснин С.Г., Гуляев Ю.В., Гудков А.Г., и др. всего 49 авторов. Информационно-измерительные и управляющие радиоэлектронные системы и комплексы. Москва, Радиотехника. 2020. 490 с
3. Бузулук Г.Н., Созинов О.В. Методы учета проективного покрытия растений с использованием фотоплощадок. Известия Самарского научного центра российской академии наук. 2014. Т.16. № 5(5). С.1644-1649
4. Гуляев Ю.В., Шутко А.М., Сидоров И.А. и др. СВЧ-радиометрия земной и водной поверхностей: от теории к практике. София, Академическое издательство имени проф. Марина Дринова. 2014.
5. Еременко Е.А. , Панин А.В. Ложбинный мезорельеф Восточно-Европейской равнины. Москва, МИРОС. 2010. 192 с.
6. Иванов Д. А. Разработка ландшафтно-адаптивного землепользования Верхневолжья на основе геостатистических методов. Вестник Брестского государственного технического университета. 2019. №2. С.14-23. https://rep.bstu.by/bitstream/handle/data/3742/14-23.pdf?sequence=1&isAllowed=y
7. Кирюшин В.И. Теория адаптивно-ландшафтного земледелия и проектирования агроландшафтов. Москва, Колосс. 2013. 443 с.
8. Лиханова И. А., Железнова Г. В. Синтаксономия производных сообществ на залежах средней и южной тайги европейского северо-востока России. Turczaninowia. 2021. Т.24. №4. С.140-156. http://turczaninowia.asu.ru/article/view/10796.
9. Малышкин Н.Г. Эффективность химической борьбы с сорняками в посевах яровой пшеницы в условиях Северного Зауралья. Автореф. Канд.наук. Тюмень. 2008.
10. Марков М.В. Агрофитоценология. Казань, Из-во Казанского Университета. 1972. 226 с.
11. Матюк Н.С., Рассадин А.Я., Полин В.Д.. Солдатова С.С. Обработка и окультуривание залежных земель в Центральном Нечерноземье. Земледелие. 2010. №4. С.26-29. https://cyberleninka.ru/article/n/obrabotka-i-okulturivanie-zalezhnyh-zemel-v-tsentralnom-nechernozemie
12. Медведев И.Ф., Губарев Д.И., Графов В.П. Фациальная дифференциация земельных ресурсов на основе повышения экологизации агроландшафта. Земледелие. 2018. №1. С.10-15.
13. Мутиков В.М. Рекомендации по введению залежных земель в оборот. Чебоксары. 2008. 8 с.
14. Плющев В.А., Сидоров И.А., СВЧ-радиометрические системы с синтезированной апертурой. Российский технологический журнал. 2014. №1(2). С.119-127.
15. Фисюнов А.В. Сорные растения. Москва, Колосс. 1984. 320 с.
16. Якушев В.П. На пути к точному земледелию. Санкт-Петербург, Издательство ПИЯФ. 2002. 458 с.
17. Archer F., Shutko A., Coleman T., Haldin A., Sidorov I., Novichikhin E. Microwave Remote Sensing of Land Surface from Mobile Platform: The Alabama 2003-2005 Experiment. Abstract. To be presented at "The Int 7IEEE 2006 Geoscience & Remote Sensing Symposium (IGARSS'06)". Denver, CO, USA. 31 July-04 August. 2006.
18. Dammer K.H., Schirman M. Primarily tests of a optoelectronic in-canopy sensor for evaluation of vertical disease infection in cereals. Pest management Science. 2022. V.78. P.143-149. https://doi.org/10.1002/ps.6623
19. Jackson T.J., Schmugge T.J. Vegetation effects on the microwave emission of soils, Remote Sensing of Environment. 1991. V.36. P.203-212. https://doi.org/10.1016/0034-4257(91)90057-D
20. Katterer T. and Andren O. Predicting daily soil temperature profiles in arable soil in cold temperature regions from air temperature and leaf area index. 2009.Acta Agricultural Scandinavica, Section B-Plant soil, Science. V.59. №1. P.77-86
21. Ustyuzhanin A., Schirmann J.I., Chochlov N., Dammer K.-H. Identifizierung von Beifuβblättriger Ambrosie (Ambrosia artemisiifolia) mittelsBildverarbeitung in einemWinterrogenfeld. GesundePflanzen. 2015. V.67. P.165-173
22. Natalie R., Bumgarner, Whitney S. Miller, and Matthew D., Kleinhenz I. Digital Image Analysis to Supplement Direct Measures of Lettuce Biomass Hortechnology. Hort-Technology. 2012. V.22(4) P.547-555 https://cpb-us-w2.wpmucdn.com/u.osu.edu/dist/9/24091/files/2015/10/Bumgamer_DigitalImageAnalysis-2eoibo2.pdf
23. Khokthong W., Zemp D.C., Irwan B.et all. Drone-Based Asssesment of Canopy Cover for Analysing Tree Morttality in an Oil Palm Agroforest. Front. For.Glob.Change. 2019. V.30. https://doi.org/10.3389/ffgc.2019.00012
24. UAVs in Agriculture. [web]. https://www.fas.scot Дата обращения: 15.11.2022. https://www.fas.scot
25. Sidorov I.A., Gudkov A.G., Agasieva S.V., Khokhlov N.F., Chernikov A.S., Vagapov Y. A portable microwave radiometer for proximal measurement of soil permittivity. Computers and Electronics in Agriculture. 2022. V.198. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169922003933?via%3Dihub#:~:text=https%3A//doi.org/10.1016/j.compag.2022.107076
26. Wigneron J.-P., Jackson T.J., O'Neill P., Lannoy G. De, Rosnay P., Walker J.P., Ferrazzoli P., Mironov V., Bircher S, Grant J.P., Kurum M., Schwank M., Munoz-Sabater J., Das N., Royer A., Al-Yaari A., Al Bitar A., Fernandez-Moran R., Lawrence H., Mialon A., Parrens M., Richaume P., Delwart S., Kerr Y., Modelling the passive microwave signature from land surfaces: A review of recent results and application to the L-band SMOS & SMAP soil moisture retrieval algorithms. Remote Sensing of Environment. 2017. V.192. P.238-262. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.01.024
27. Болотов А.Г., Шеин Е.В., Сидоров И.А. Метод определения влажности почвы в системе адаптивного-ландшафтного земледелия. Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2021. Т.13. №4. С.10-14. https://doi.org/10.18127/j22250980-202104-02
28. Сидоров И.А. Методы определения влажности почвы для системы точного земледелия. Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2018. T.10. №4. С.44-50
29. Сидоров И.А., Гудков А.Г., Шашурин В.Д., Чижиков С.В., Новичихин Е.П., Хохлов Н.Ф., Порохов И.О., Пчелинцев В.Э., Агандеев Р.В. Дистанционное определение влажностного портрета дамбы СВЧ-радиометром с борта беспилотного летательного аппарата. Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2022. T.14. №3. С.5-13. https://doi.org/10.18127/j22250980-202203-01
Для цитирования:
Новичихин Е.П., Хохлов Н.Ф., Болотов А.Г., Сидоров И.А., Гудков А.Г., Порохов И.О., Чижиков С.В. Эвристический и прикладной потенциал совмещения микроволнового влажностно-температурного зондирования почвы и фотосъемки в фациально-дифференцированных агрогеосистемах. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.18