Геоінформаційний метод дистанційного зонування землі

Реферат: UA 103624 U UA 103624 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до методів дистанційного зонування землі і може бути використана для одержання оперативної інформації про розподіл та використання земельних ресурсів, стану сільськогосподарських угідь та ведення ефективного землевпорядкування. Відомий метод дистанційного дослідження сільськогосподарських посівів [Бесарабова Л.М., Гвоздев А.В., Павлова А.Г. Опыт дистанционного контроля фитосанитарного состояния пшеницы // Дистанционные методы анализа сельскохозяйственного производства. - М.: ВНИПТИК, 1982. - С. 107-114.], який полягає в розміщенні комплексу спеціалізованої апаратури на борту літаків ТУ-134 СХ, для моніторингу різних параметрів стану посівів, зокрема зрідженості, забур'яненості, полягання, ураження шкідниками та хворобами. Також відомий метод моніторингу посівів для прогнозування врожаю зерна [Шадчина Т.М. Наукові основи дистанційного моніторингу стану посівів зернових. - К.: Фітосоціоцентр, 2001. - С. 108-121 с], що базується на основі вибіркових параметрів супутникової спектрометрії у видимому діапазоні. До спільних недоліків вищеозначених методів можна віднести відсутність їх комплексного підходу у моніторингу кількісних та якісних характеристик досліджуваних територій за умови глибокого синтезу кадастро-картографічного зонування, бонітування ґрунтів та проектної документації щодо забудови населених пунктів, їх історико-культурного, функціонального, санітарно-екологічного, інженерно-геологічного та просторового співвідношення функціонального геоінформаційного простору усієї наявної графічної, семантичної інформації, що унеможливлює отримати цілісну картину землекористування та поділу досліджуваної території. Також до недоліків вищеозначених методів можна віднести те, що для створення нових планів землекористування залучається значна кількість спеціалізованого персоналу, що супроводжується об'ємними матеріальними та фінансовими втратами. Окрім того, застосування класичних методів з використанням аерофотофіксації з подальшою дешифровкою та виїздом на місцевість, зазвичай, ще до завершення робіт втрачає свою актуальність, оскільки отримані плани вже можуть бути застарілими. В основу корисної моделі поставлено задачу створення геоінформаційного методу дистанційного зонування землі для комплексного моніторингу кількісних та якісних характеристик картографічного матеріалу кадастрового зонування, генеральних планів бонітування ґрунтів та проектування забудов населених пунктів, їх історико-культурного, функціонального, санітарно-екологічного та інженерно-геологічного значення за умови мінімізації людського фактору та просторового співвідношення функціональних земельних зон та глобального інтегрування семантичного геоінформаційного простору цілісної картину наявного стану землекористування досліджуваної території. Поставлена задача вирішується шляхом створення геоінформаційного методу дистанційного зонування землі, в якому забезпечується інтерактивний комплексний аналіз спектрозональнального стану землі за рахунок використання глобальної супутникової системи моніторингу Landsat та програмного інтерфейсу ERDAS Imagine. Апаратурна комплектація системи Landsat містить фоторегестраційний блок Push broom scanner з системою інтегрованих лінійних датчиків моніторингу. У фокальній площині основного інструменту місії, Operational Land Imager, встановлено 14 модулів Focal Plane Modules, в кожному модулі міститься 10 лінійних сенсорів різних діапазонів, що надають можливість отримувати фіксовані повнокольорові фотоматеріали з інтегрованою мультиспектральною інформацією про тип поверхні. За допомогою глобальної супутникової системи моніторингу Landsat отримуємо знімки в 11 спектральних діапазонах з просторовим розширенням від 15 до 60 метрів на точку з роздільною здатністю 15 м. Після чого для графічної ідентифікації отриманих фотофіксацій застосовується програмне забезпечення ERDAS Imagine. Серед 11 діапазонів лише короткохвильові (1-4 і 8) відповідають видимому спектру, інші спектри людське око не розрізняє. Супутникова система моніторингу Landsat ідентифікує червоний, зелений і синій сенсори як 4, 3 і 2 відповідно. Цифрова фотофіксація відтворюється у вигляді інтегрованої сукупності пікселів, які утворюють базисну графічну сітку з стовбців і стрічок. Кожен піксель характеризується власною яскравістю від 0 до 255 ум. одиниць. Величина яскравості пов'язана зі здатністю земних об'єктів віддзеркалювати сонячні промені та впливає на те, наскільки суттєво проявлятимуться на знімку відмінності в яскравості об'єктів отриманого результату, локальний максимум в зеленій і ближній інфрачервоній області спектру в рослинності, визначить ділянки спектру, в якій межі відмінності яскравості різних об'єктів найбільш суттєві. Різні ділянки короткохвильового ІК або SWIR (короткохвильовий інфрачервоний) дозволяють відрізнити сухий та вологий ґрунт. 1 UA 103624 U 5 10 15 20 25 30 Якісна та територіальна ідентифікація отриманих фото земельних угідь здійснюється або на основі адаптивного програмного забезпечення, що самостійно реалізує територіальний поділ на задану оператором кількість класів з подальшим визначенням його на досліджуваній місцевості, або на основі співставлення отриманого знімку з попередньо створеним оператором знімком еталонного фотограмметричного полігону з якомога більшою варіацією територіальних особливостей (лісових земель, земель водного фонду, забудованих земель, земель сільськогосподарського призначення, земель промисловості). На фіг. 1 відображено фотофіксацію стану земель сільськогосподарського призначення в наслідок аналітичної комбінаторики зображень з сенсорів 7, 6 та 3, де чітко видно, що синім кольором відображено сухість ґрунту, а фіолетовим вологість. Також бачимо наочно розподіл рослинності по сільськогосподарських угіддях, що визначає ділянки спектру, в якій межі відмінності яскравості різних об'єктів найбільш віддзеркалює сонячні промені біомаси коричневим кольором. Можна зробити висновок, що на угіддях зростають різні культури відповідно рівню ділянки спектру. Використовують діапазон 5, який відповідає за кількісні оцінки рослинного покриву, вимірює ближній інфрачервоний спектр, який в свою чергу відображає зеленим кольором нормалізований вегетаційний індекс рослинності, що дозволяє характеризувати стан та ступінь зрілості рослин. На фіг. 2 за рахунок комбінаторики зображень з сенсорів 4, 5 і 2 до областей спектра відображено фотофіксацію стану земель лісогосподарського призначення та чітке зображення розмежування земельних територій (колір насиченого зеленого відображення листя дерев) та відсутності лісових насаджень (світло-зелена маса рослин позначена літерами А та Б). Завдяки можливостям розробленого геоінформаційного методу дистанційного зонування землі можна встановити: наочне виростання земель сільськогосподарського призначення; трансформацію угідь, або їх незмінність; дослідити цільове використання земель; виявити ступінь розораності та виснаження ґрунту; встановити зволоженість ґрунту та виявити показник кількості фотосинтетично активної біомаси (вегетаційний індекс); заліснення земель сільськогосподарського призначення; виявити зруйновані вогнем ділянки лісу, що утворені в результаті антропогенного навантаження; відслідкувати зміни лісових угідь в результаті трансформації та використання земель рекреаційного, історико-культурного призначення. Таким чином, застосування запропонованого геоінформаційного методу дистанційного зонування землі дозволяє оптимізувати склад інформативних спектральних каналів, покращуючи самі показники якості та оперативності інтерпретації отриманих картографічних матеріалів загалом за умови мінімізації споживаних матеріальних та фінансових витрат. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Геоінформаційний метод дистанційного зонування землі, який включає комплексний моніторинг кількісних та якісних характеристик кадастрово-картографічного матеріалу, що здійснюється за рахунок аналізу фотографічного матеріалу досліджуваних територій, який відрізняється тим, що фотографічний матеріал формують глобальною супутниковою системою комплексного спектрозонального моніторингу Landsat та розпізнають інтерактивним програмним забезпеченням для цифрової обробки ERDAS Imagine у різних спектральних діапазонах. 2 UA 103624 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3