презентаципо сельскому хозству

Современные технологии Современные технологии космического мониторинга космического мониторинга

земель сельскохозяйственного земель сельскохозяйственного назначенияназначения

Сельскохозяйственный мониторинг

• Определение границ с/х угодий

• Классификация с/х культур

• Мониторинг с/х культур– Мониторинг всхожести – Прогнозирование урожайности с

использованием ДДЗ

• Мониторинг состояния с/х культур– Оценка ущерба от погодных катаклизмов и

болезней растений– Определение наличия удобрений или

дефицита влаги

Решение задач для сельского хозяйства

• Топографическая основа 1:50000;

• Векторный слой полей за 2009 год с атрибутивной информацией (фактические и плановые значения: культура, потребность в удобрениях K, P, N, валовый сбор, принадлежность и т.д. );

• Космические снимки – 2007-2009 гг

3 покрытия в 2010 г (апрель-май, июнь-июль и август-сентябрь)

• Архивные космические снимки

12-07-2009 (полное покрытие) и 30-08-2009 (западная часть)

• Серия дополнительных снимков за 2009 г. и 2010 г. (сезон весна – осень)

Исходные данные

Северский район, Краснодарский край

Топографическая основа 1:50000 с границами полей


Тематическая карта принадлежности с/хполей района


Тематическая карта сельхоз культур

Информация по полям Северский район, Краснодарский край


разрешение 2,5 м + векторный слой полей

Масштаб 1:25 000

Точность – 5-7 м

Площадь – 2200 кв.км

(2,5м) и векторный слой полей

Высокая точность ортофотопланов позволяет выполнять работы по межеванию и инвентаризации сельхозугодий вплоть до М 1:10000.

Возможность на порядок снизить затраты по этим видам работ.

(2,5м) и векторный слой полей

Высокая точность продукта ортофотопланов позволяет выполнять работы по межеванию и инвентаризации сельхозугодий вплоть до М 1:10000.

Возможность на порядок снизить затраты по этим видам работ.


Космический снимок RapidEye, 12-07-2009разрешение 5 м, RGB+ векторные слои


Космический снимок RapidEye, 12-07-2009разрешение 5 м, NIR-R-G+ векторные слои


Индекс NDVI12-07-2009разрешение 5 м+ векторные слои

Тип объекта RED NIR NDVI

Густая растительность

0.1 0.5 0.7

Разряженная растительность

0.1 0.3 0.5

Открытая почва

0.25 0.3 0.025


Предварительная классификация по дереву решений + векторные слои

Оценка достоверности исходных данных(план посадок, фактическое состояние на 2009 год

+ информация со снимка RapidEye)

Поля Агрофирмы «Кубань»

План посадок культур

Фактическое состояние по таблицам

Фактическое состояние по RapidEye

Корреляция результата предваритель-ной классификации и исходных данныхоколо 80 %

Индекс NDVI:состояниепосевов(всхожесть и продуктив-ность)

ОТД9.БУГ.9001

Эродированный участок поля на крутом склоне к реке

Несмотря на бедность почв в центре поля посевы взошли

раньше, нежели на других участках

Это связано с южной экспозицией склона, что приводит на наиболее крутом его участке

к ранней вегетации за счет усиленной инсоляции.

В дальнейшем развитие всходов на этом участке затормозится, вплоть до гибели в связи с нехваткой питательных веществ

ОТД3.ЗАРЯ.3326

Довольно частое явление – бурное развитие всходов по периферии поля и слабое развитие – в центре

ОТД3.ЗАРЯ.3326

Очевидно такое явление связано с особенностями агротехники

Сельское хозяйство

Проективное покрытие растительности

Сомкнутость


Оценка содержания азота в тканях растений


Выявление полей сахарной свеклы с разным содержанием сахара

Содержание сахарозы

Высокое (ранний сбор урожая)

Низкое (поздний сбор урожая)

Миннесота, сентябрь 2001

Нормальное (сбор урожая в срок)


Снимок RapidEye синтезнатуральные цвета

Выявление участков полей с низким содержанием

органического вещества

Выявлениеучастков

подверженныхводной эрозии


Топографические карты и планы 1:25 000 являются основой для:

• Разработки планов и прогноза социально-экономического развития регионов

• Поддержки и управления процессами использования земельных, лесных и иных природных ресурсов

• Поддержки и управления в сфере агропромышленного комплекса

• Мониторинга и охраны окружающей среды

• Информационного обеспечения инвестиционных проектов

• Создания навигационных карт и планов

Картографическая основа 1 : 25 000

С каждым годом, в условиях роста инфраструктуры, возникает проблема в обеспечении отраслевых структур обновленной топографической основой,

отражающей реальное состояние территории.

На снимке видно появление новых поселков дачного типа, повлекших за собой вырубку лесного массива.

На снимке видно комплексное изменение местности –построена плотина, проложены новые дороги

Проблема актуализации картографической основы

Факторы, определяющие целесообразность использования космической съемки:

1. Доступность данных для потребителя любого уровня

2. Наличие архива

3. Оперативность получения данных

4. Возможность создать картографический материал с разреженной (по сравнению с топографическими картами сопоставимого масштаба) нагрузкой

5. Большой пространственный охват.

6. Возможность отобразить объекты, которые не показываются на топографических или других специальных картах или показаны с недостаточной степенью точности (степени заболоченности, мелкие озера, лесовозные дороги) и т.п.

7. Возможность определить и отобразить специальные характеристики объектов (например характер нарушения участка территории, параметры лесосек и т.п.)

Возможность использования космических снимков

Использование данных ALOS PRISMдля обновления топографических карт

масштаба 1:25 000

Компания «СОВЗОНД», август 2009 г.

• Дата запуска– Январь 24, 2006

• Орбита– 691 km, Солнечно синхронная– 10:30 время пересечения

экватора• Характеристики сенсора

– 2.5 m Pan, 10 m MS• Blue, Green, Red, NIR

– 35 km полоса захвата Pan– 70 km полоса захвата MS– 8-bit радиометрический

диапазон• Периодичность съемки

– 46 дней

Космический аппарат ALOS

В режиме Normal за один сеанс съемки формируются изображения образующие триплет (стереосъемка одной территории в 3-х комбинациях)

Длина волны 0.52-0.77μm

Количество объективов : 3, AT +/- 23.8 deg (Nadir / Forward / Backward)

Пространственное разрешение : 2.5m для камеры NadirШирина полосы : 35km режим Normal

70km режим ObservationУклонение от надира : +/- 1.5 deg.Метод съемки : сканирующая линейкаДинамический диапазон : 8 Бит

Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping

Съемка в режиме Normal Съемка в режиме Observation

Сенсор PRISM: технические характеристики

Определение высот методом корреляции по пирамиде “от

грубого к точному”

Обработка стереопары ALOS

Цифровая модель поверхностиЦифровая модель поверхности

Обновление карт масштаба1: 50 000 по материалам космической съемки

Фрагмент цифровой модели поверхности (DSM), полученной по стереопаре ALOS PRISM . Шаг на

местности 10 м.

Продуктами обработки стереопар ALOS PRISM являются цифровые модели местности с шагом от 5 до 10 м, созданные как с использованием наземных опорных точек, так и без них. Точность полученных моделей составляет:1.Опорные точки используются:5 м – точность в плане; 5 м - абсолютная точность по высоте; 5 м – относительная точность по высоте.

2. Опорные точки не используются:10 м – точность в плане; 8 м - абсолютная точность по высоте;

5 м – относительная точность по высоте.



Создание ортофотопланов

Исходные данные:

Материалы космической съемки

Модели снимков (RPC)

Цифровая модель рельефа местности ЦМР с картматериала или ЦМП по стереопаре ALOS

Программное обеспечение:

ENVI

Выходные данные:

• Ортотрансформированноеизображение

Модель снимка

Оценка точности ортотрансформирования по

опорным точкам

Создание ортофотопланов


Московская область. Московская область. Съемка Съемка ALOS PRISMALOS PRISM,, разрешение разрешение 2.5 2.5 м.м.

Площадь региона:Площадь региона:47 41047 410 кв.кмкв.км

Полное покрытие региона Полное покрытие региона обеспечивается обеспечивается 5757 снимкамиснимками

В мозаике используютсяВ мозаике используютсяснимки, полученные сснимки, полученные с1414..0404..0707 по по 1919..0707..0808

Облачность наОблачность нарезультирующемрезультирующемпокрытии непокрытии неболее более 15 % 15 %

Создание мозаик Создание мозаик выполняется навыполняется на субъектысубъектыфедерации илифедерации илиадминистративные районы административные районы

Рузский районРузский район

Формирование геопространственной основы на базеФормирование геопространственной основы на базеснимков снимков ALOS PRISMALOS PRISM,, разрешение разрешение 2.5 2.5 м.м.

Предварительная обработка Предварительная обработка исходной информацииисходной информации::

-- Считывание модели снимка Считывание модели снимка (RPC(RPC));;

-- СубпиксельноеСубпиксельное совмещение совмещение изображений отдельныхизображений отдельныхдетекторов;детекторов;

-- Радиометрическая коррекция;Радиометрическая коррекция;

На базе PRISM и AVNIR-2

СинтезированиеСинтезирование цветных данных сцветных данных сразрешением разрешением 2.5 2.5 м.м.

Фрагмент снимка Фрагмент снимка ALOSALOS--PRISM PRISM –– ч/б, ч/б, разрешение 2,5 мразрешение 2,5 м

Фрагмент снимка Фрагмент снимка RapidEye RapidEye –– цвет., цвет., разрешение разрешение 55 мм

Оценка точностиОценка точности

Наложение Наложение GPSGPSтреков для оценки треков для оценки точности точности

СКОСКО=7=7мм

Оценка точности сторонними компаниямиОценка точности сторонними компаниями

...Использовать можно и при создании карт и при обновлении масштабов от 1:25 000 с использованием для ортокоррекции наземных опорных точек и до 1:100 000 без использования для ортокоррекции наземных опорных точек, а также как подложку при выполнении различных тематических ГИС-проектов...

АО КАЗГЕОКОСМОС, г. Алматы (Казахстан)

... Без привлечения дополнительных измерений продукт ОРТОРЕГИОН может быть использован для составления и обновления топографических карт масштаба 1:25 000 или иных картографических материалов, требования к геометрической точности которых характеризуются средней ошибкой положения точки не более 10 м...

ООО «Тримм», г. Пермь (Россия)

...проведенное тестирование продукта ОРТОРЕГИОН позволяет рекомендовать его для обновления топографических карт и изготовления другой картографической продукции масштаба 1:25 000......благодаря продукту ОРТОРЕГИОН реальностью стало получение точной пространственной информации без сбора наземных данных, что приводит к существенному сокращению финансовых и, что иногда более важно, временных затрат.

ФГУП "Уралгеоинформ", г. Екатеринбург (Россия)

Визуальное дешифрирование объектов по прямым и косвенным дешифровочным признакам

Обновление карт масштабаОбновление карт масштаба1: 1: 550 000 по материалам космической съемки0 000 по материалам космической съемки

Дешифрирование ортофотоплана

••Текущий контроль за состоянием посевов зерновых, масличных, технических, овощных и Текущий контроль за состоянием посевов зерновых, масличных, технических, овощных и других культур, оценка всхожести, засоренности, степени спелости сельскохозяйственных других культур, оценка всхожести, засоренности, степени спелости сельскохозяйственных культур по оптическим и радарным снимкам. Оперативное формирование готовых культур по оптическим и радарным снимкам. Оперативное формирование готовых статистических выкладок с высокой степенью точности (5статистических выкладок с высокой степенью точности (5--10%) на территорию края 10%) на территорию края

••Раннее прогнозирование характеристик урожайности тех или иных культур на базе текущего Раннее прогнозирование характеристик урожайности тех или иных культур на базе текущего состояния посевов, выявленного по космоснимкам, и краткосрочных и долгосрочных состояния посевов, выявленного по космоснимкам, и краткосрочных и долгосрочных метеопрогнозов.метеопрогнозов.

••Полный мониторинг темпов уборки урожая одновременно на территории всего края.Полный мониторинг темпов уборки урожая одновременно на территории всего края.

••Получение независимой и объективной статистической информации об объемах продуктов Получение независимой и объективной статистической информации об объемах продуктов растениеводства, собранных в тех или иных хозяйствах в целях устранения случайных или растениеводства, собранных в тех или иных хозяйствах в целях устранения случайных или преднамеренных искажений официальной статистики, укрытия доходов, совершенствования преднамеренных искажений официальной статистики, укрытия доходов, совершенствования налогообложения.налогообложения.

••Выявление и прогнозирование неблагоприятных экологических явлений, связанных с Выявление и прогнозирование неблагоприятных экологических явлений, связанных с сельскохозяйственным природопользованием (ветровая и водная эрозия, засоление, сельскохозяйственным природопользованием (ветровая и водная эрозия, засоление, вытаптывание почвогрунтов скотом и т.д.), в целях учета этих процессоввытаптывание почвогрунтов скотом и т.д.), в целях учета этих процессов

Решаемые задачи

RapidEye

Уникальная система дистанционного

зондирования компании RapidEye AG

для решения мониторинговых задач

RapidEyeПять мини-спутников дистанционного зондирования Земли RapidEye (Германия) 29 августа 2008 года были запущены с космодрома Байконур.

• Пространственное разрешение 5 м, съемка ведется в мультиспектральном режиме

• Высота орбиты - 630 км

• Каждый спутник облетает земной шар ежесуточно 15 раз

• Орбитальная группировка ежедневно снимает территорию 4,5 млн. кв.км

• Расчетный срок активного существования спутников составляет 5-7 лет

RapidEyeRapidEye

Режим съемки Мультиспектральный, съемка ведется в пяти каналах

Диапазон синий: 0,44–0,51зеленый: 0,52–0,59красный: 0,63–0,685длинноволновый красный: 0,69–0,73ближний ИК: 0,76–0,85

Пространственное разрешение 6,5 м при съемке в надир5 м после обработки

Радиометрическая разрешающая способность 11 бит/пиксел

Стерео нет

Ширина полосы съемки 77 км

RapidEye

Съемка земной поверхности соспутников Rapid Eye ведется в пятиканалах.

Уникальным для спутников высокогоразрешения является канал«длинноволновый красный», которыйоптимально подходит для мониторингасостояния растительного покрова, чтопозволяет сделать продукциюRapidEye AG привлекательной дляанализа состояния посевов в сельскомхозяйстве.

Маневренность аппаратов, большие площади съемки, возможность их ежедневного мониторинга, а также высокое пространственное разрешение делают использование данных со спутников RapidEyeособенно перспективными:

• для решения задач планирования и управления в нефтегазовой и транспортной сфере;

• для целей мониторинга нефтяных разливов, охраны окружающей среды и чрезвычайных ситуаций ;

• в сельском и лесном хозяйстве.

RapidEye

RapidEye

Получение и обработка космической информации

в режиме времени, близком к реальному

Отображение космической информации в геоинформационной

среде

Анализ космической информации и представление результатов для

принятия решений

ЦЕНТР КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО АНАЛИЗА

презентаципо сельскому хозству

Documents

Transcript of презентаципо сельскому хозству