Спосіб створення ґрунтових карт

Спосіб створення ґрунтових карт, що включає космічну багатозональну зйомку у видимій та бли 3 12599 4 паперовому варіанті. та відобразити ґрунтові контури в залежності від Поставлена задача вирішується за рахунок томасштабів картографування та специфіки тематиго, що у відомому способі створення ґрунтових чного завдання (наприклад, картографування ерокарт, яким передбачено використання космічної зійно небезпечних ґрунтів, і т.п.). Великомасштаббагатозональної зйомки у видимій та ближній інфна топографічна основа високої якості рачервоній частині спектру, обробку одержаних трансформується в графічний файл при застосурезультатів методом кластерного аналізу, та наванні електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) земні дослідження, згідно з винахідницьким задута необхідного програмного забезпечення, а також мом на базі кластерного аналізу з використанням проводяться заходи по її покращенню (виключенгеоінформаційних систем складають карту яскраня непотрібних позначок, деталей та фона, довевості ґрунтових ареалів, які прив'язують до систедення пунктирних горизонталей, тощо), оцифровці ми географічних координат з використанням прита прив'язки її редагованого варіанту. Застосуванладів глобального позиціонування, та на кожній з ня ЦМР дозволяє в автоматичному режимі знімати них закладають принаймні один ґрунтовий розріз, кількісну інформацію для проведення її морфомеза яким визначають ґрунтові відмінності та ідентричного аналізу (абсолютні відмітки місцевості, тифікують їх з подібною яскравістю у досліджувадовжина та експозиція схилів, лінійні вимірювання ному регіоні. довжин ліній та кривих, площ, показники форми Спосіб здійснюється таким чином. контурів на карті тощо) та отримувати необхідні Проводиться географічна прив'язка багатосперезультати у картографічному вигляді. ктрального космічного знімку з використанням геоПроводиться експертне оцінювання всього інформаційних систем. Для визначення територій, отриманого на попередніх етапах роботи масиву які мали відкриту (орну) ґрунтову поверхню, проінформації з метою визначення критеріїв дискреводиться розрахунок зонального відношення чи тизації космічного зображення картографованої вегетаційних індексів, які являють собою різного території та принципів його генералізації. роду відношення чи лінійні комбінації каналів зйоЦифрова обробка багатоспектрального зомки, серед них найчастіше використовується склабраження включає кластерний аналіз за різними дне зональне відношення (Q) [3]. Розрахунок виметодами, які враховують тонові та текстурні відконується в геоінформаційній системі (ГІС) і його мінності об'єктів. В алгоритмі кластерного аналізу результатом с карта полів, поверхня яких була не закладено можливість вірної класифікації (або закрита рослинністю чи сніговим покровом у мокластеризації) навіть змішаних за показниками мент зйомки. Надалі саме ці поля вважаються тетону та текстури точок зображення, а висока точриторіальним об'єктом для картографування ґрунність та достатність результатів забезпечується тового покриву. Далі проводиться детальний комплексним використанням просторових хараканаліз космічного зображення полів-полігонів, петеристик та яскравості [4, 5]. Результатом провершим етапом якого є попереднє візуальне дешифдення цієї процедури є карта визначених ареалів, рування, під яким слід вважати логічний аналіз що прив'язані в системі географічних координат. зображення з використанням допоміжних матеріаДалі проводиться польова зйомка та ґрунтове лів (картографічних, літературних джерел, устанообстеження території полів-полігонів, при цьому вчих матеріалів, т.п.). Ця процедура повинна заскладається такий маршрут, щоб на кожному з безпечити максимально можливий збір виділених при кластерному аналізі ареалах було різноманітної інформації про відзняту територію та закладено не менше одного фунтового розрізу для провести її схематичну ув'язку з основними дешихарактеристики вертикальної будови ґрунту. Ґрунфрувальними ознаками - яскравістю (фототон, товий профіль ретельно описують та відбирають кольоровий тон, контрастність) та структурою зоґрунтові зразки. Вся система розрізів ґрунту і відбраження (розміри та форми контурів, характер бору зразків прив'язується в системі географічних розподілу яскравості в них). Етап основної обробкоординат за допомогою приладів глобального ки зображення всіх діапазонів сканування передпозиціонування (GPS). Після проведення аналітибачає використання комплексу комп'ютерних мечних досліджень з відібраними в полі зразками, тодів обробки цифрових сигналів зображення. визначеним ареалам остаточно надаються назви Основна мета такої обробки відеоданих - підвита створюється легенда ґрунтової карти. щення її контрастності, різкості та підкреслення Сучасні засоби картографування ґрунтів (зокконтурів для створення робочого варіанту покрарема, використання комп'ютерних технологій з шенного зображення для кожного з діапазонів скаавтоматизованими засобами обробітку числової нування. інформації) визначають нові вимоги до оформленРельєф завжди мав важливе, навіть приориня результатів досліджень та їх особливості. А тетне, значення в процесах ґрунтоутворення, висаме, всі отримані в ході досліджень картосхеми значав умови дренування території та характер та картограми повинні подаватися в електронній поверхневого зволоження. Сучасним методом формі, необхідно створювати узагальнені файли врахування геоморфологічних особливостей карстатистичної та обліково-довідкової інформації тографованої території ще на підготовчому етапі є про властивості ґрунтів картографованої території створення цифрової моделі рельєфу (ЦМР) на у табличній формі (матричній), створювати файли території визначених полів-полігонів, для чого виз вичерпною інформацією про прив'язки, що викокористовується топографічна основа великої якосристовувались в ході картографування. ті. На початку її створення необхідно визначитися Приклад здійснення способу. з формами рельєфу, які дозволять укладачам карЕкспериментальна перевірка запропонованим ти оптимально точно та достовірно діагностувати способом проведена на даних архівної багатоспе 5 12599 6 ктральної зйомки космічного апарату SPOT терирів. Зроблено детальний статистичний аналіз циторії Черняхівського району Житомирської області, фрової інформації зображення з метою обґрунтущо була проведена 22.08.1995р. і виконана при вання принципів для її наступної дискретизації, що нульовій хмарності з роздільною здатністю до 20м. допускає змістовну інтерпретацію. Сумісне викоДля географічної прив'язки знімка використана ристання результатів статистичного аналізу та топографічна карта масштабу 1:10000, де визнапрофілів яскравостей за окремими трансектами, чалися координати опорних (орієнтуючих) точок. які характеризуються найбільш складним малюнПрив'язка знімка вважалася закінченою при встаком зображення, було встановлено необхідноновленні географічних координат мінімум в п'яти достатню кількість класів для подальшого проветочках знімка (чотири в кутах і одна - в центрі). дення кластерного аналізу. За допомогою скануючого пристрою при ЕОМ і Для точного аналізу особливостей рельєфу відповідного програмного забезпечення, знімок території поля-полігону створювалась ЦМР (фіг.2). трансформувався з малюнка в об'єкт ГІС, де проПроведено експертне оцінювання всього ведено його остаточну прив'язку в необхідній для отриманого на попередніх етапах роботи масиву подальшої роботи картографічній проекції. інформації для визначення критеріїв дискретизації У зв'язку з тим, що задачам фунтового картогкосмічного зображення картографованої території рафування відповідає різнобічний аналіз яскравота принципів його генералізації. Було зроблено стей зображення знімка на територіях позбавлевисновок про те, що необхідно-достатня кількість них у момент зйомки рослинного покриву, класів (або ареалів) для дослідженого поля станорозрахунковим методом в автоматичному режимі з вить 3. використанням ГІС було визначено коефіцієнт Наступний етап створення ґрунтової карт складного зонального відношення Q для кожного проведення числової таксономії оптичних яскраелементу зображення (піксела) за формулою [3]: востей території поля-полігону. Для цього застосовували один із методів кластерного аналізу, а Q=( 1- 2)/( 1+ 2), саме метод К-середніх. [4]. В результаті автоматиде 1 - значення яскравості у ближньому інфзованого розрахунку визначені інтервали оптичних рачервоному діапазоні спектру; яскравостей в якості таксонів, на основі яких ство2 - значення яскравості у червоній частині рюються картосхеми території полів-полігонів. Для спектру; цього використовують можливості статистикоQ - вегетаційний індекс або складне зональне математичного програмного забезпечення та ісвідношення. нуючих ГІС. Результатом цієї процедури стало Результатом цієї процедури було визначення отримання кластерної карти, тобто попередньої полів, які характеризуються від'ємними значеннякарти ґрунтових ареалів (фіг.3). ми Q, тобто не були закриті рослинністю під час Далі проведено ґрунтове обстеження полів космічної зйомки, їх території прив'язані в системі полігонів за традиційною схемою [7, 8, 9]. При географічних координат та було обране одне поцьому закладався такий маршрут обстеження, ле-полігон для подальшого створення його велищоб на кожному виділеному ареалі було закладекомасштабної ґрунтової карти (фіг.1). но не менш одного ґрунтового розрізу для детальНа етапі попереднього візуального дешифруної характеристики вертикальної побудови ґрунту вання збиралася різноманітна інформація про те(фіг.3). риторію цього полігону [6]. Встановлено, що воно Ґрунтовий розріз №1. розташоване у Житомирсько-Коростенському агНазва ґрунту: Ясносірнй слабозмитий глеюварогрунтовому районі Центрального Полісся, який тий на суглинках. представляє собою слабохвилясту рівнину з невеОпис профілю ґрунту: ликими підвищеннями та численними зниженнями 1. НЕ(орн) 0-23см Суміш НЕ і Е. Ущільнений, та западинами. Територія району є частиною друпластинчастий, комковатий; зустрічаються залізигої тераси річки Прип'ять і має малорозчленований сто-марганцеві примазки, червоточини, світло-сіре рельєф, де яружно-балочна сітка становить мен2 забарвлення, легкий суглинок, чіткий перехід. ше 0,1км/км . Ґрунтотворні породи цієї території 2. Ie(gl)(h) 23-39см Горіхуватої структури, по представлені головним чином глинисто-піщаними і граням біла кремянка, залізо-гумусовий глянц, супіщаними воднольодовиковими та стародавніми зустрічаються включення уламків кристалічних річковими відкладами, а найбільшу площу в районі порід, ущільнений, бурувато-сірий із світлими плязаймають дерново-підзолисті ґрунти переважно на мами кремянки перехід поступовий. підвищених елементах рельєфу та сформовані під 3. Igl 39-65см Бурувато-брудного кольору, по лісовою, переважно хвойною рослинністю, в умограням маленькі гнізда кремянки. Оглеєння виравах достатнього зволоження та поділяються за жається у вигляді значної наявності залізоступенем розвитку підзолистого процесу на слабомарганцевих примазок і сизуватого відтінку, воло, середньо- та сильно-підзолисті. На рівних водогий, включення уламків кристалічних порід, приздільних землях на лісових породах домінують моподібної структури. опідзолені ґрунти, а долини річок та балок вкриті 4. Pigl 65-110см і гл. В'язка оглеєна з сизуваскладним комплексом гідроморфних ґрунтів: дертим відтінком, розпадається на окремі грані, неодновими, лучними, лучно-болотними, болотними та норідна за забарвленням, зустрічаються тверді торфовищами. уламки кристалічних порід (обкатані і необкатані). Проведено основну обробку зображення з виҐрунтовий розріз №2. користанням комп'ютерних методів перетворення Назва ґрунту: Лучний глибокий (намитий) сугцифрових сигналів зображення для підвищення линковий. його контрастності, різкості та підкреслення конту 7 12599 8 Опис профілю ґрунту: дібрали ґрунтові зразки для аналітичних дослі1. Н(е)(орн) 0-20см Комковатої структури, ущіджень. Вся система розрізів ґрунту і відбору зразльнений, темно-сірого забарвлення. Перехід посків прив'язувалась в системі географічних коордитуповий. нат за допомогою GPS. Після проведення 2. Н(е)(п/о) 20-35см Підорний комковатий, ущіаналітичних досліджень з відібраними в полі зразльнений, темно-сірий, черворої перехід чіткий. ками, визначеним ареалам було остаточно надано 3. Ні 35-62см Гумусовий, вологий, горіхуватої назви, що відображає легенда ґрунтової карти структури. (фіг. 3). 4. HPgl 62-72см Світлі оглеєні включення поДжерела інформації: роди, залізо-марганцеві примазки, іржаво-вохристі 1. Россия, патент RU 2102748 С1. Усовершенконкреції. ствованный способ агрохимического обследова5. Phgl 72-110см Залізо-марганцеві конкреції, ния почв. зверху оглеєна гумусована порода, поступовий 2. Россия, Патент RU 2105974 С1. Способ диперехід в Pgl. агностики почвенного покрова по данным дистан6. Pgl(h) 110см і гл. Нерівномірного забарвционной информации. лення порода, оглеєна, суглинкова, сізуватого ко3. Виноградов Б.В. Аэрокосмический монитольору, в'язка. ринг экосистем. - М.: Наука, 1984. - 320с. Ґрунтовий розріз №3. 4. Факторный, дискриминантный и кластерный Назва ґрунту: Темносірий лісовий глеюватий анализ. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 215с. суглинковий 5. Дистанционное зондирование: количестОпис профілю ґрунту: венный подход. - М.: Недра, 1983. - 414с. 1. НЕ 0-32см Рихлий, темно-сірий, комковатий, 6. Ґрунти Черняхівського району Житомирської до глибини 12см рихлий (культивований), перехід області та заходи по їх поліпшенню // Додаток до слабо виражений, сильно ущільнений. карти ґрунтів району. Матеріали "Укрземпроект". 2. НІ 32-60см Комковатий, слабогоріхуватий, Київ, 1963. ущільнений, перехід поступовий. 7. Почвенная съемка. Руководство по поле3. Iph(gl) 60-80см Гумусові затьоки, слабо ущівым исследованиям и картированию почв. - М.: льнений, перехід поступовий. Изд-во АН СССР, 1959. - 200с. 4. Phgl 80-90см Лесоподібний суглинок, оглеє8. Руководство по составлению почвенных и ний, рихлий, в'язкий, слабогумусний. агрохимических карт / Под ред. А.В. Соколова. 5. Pgl 90 і гл. Оглеєний лесоподібний суглинок, М.: Колос, 1964. - 384с. рихла порода, жовто-палевого кольору. 9. Полевой определитель почв / Под ред. Н.И. У всіх ґрунтових розрізах, через кожні 10см віПолупана и др.. - К.: Урожай, 1981. - 320с. 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 12599 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601