Агролесомелиоративное картографирование и моделирование деградационных процессов на основе аэрокосмического мониторинга и геоинформационных технологий

Юферев, Валерий Григорьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Агролесомелиоративное картографирование и моделирование деградационных процессов на основе аэрокосмического мониторинга и геоинформационных технологий
ВАК РФ 06.03.04, Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

Автореферат диссертации по теме "Агролесомелиоративное картографирование и моделирование деградационных процессов на основе аэрокосмического мониторинга и геоинформационных технологий"

003479207

На правах рукописи

ЮФЕРЕВ Валерий Григорьевич

АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 06.03.04 — агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунстов

- 3 0К7 2003

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград - 2009

003479207

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийсю научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской акав мии сельскохозяйственных наук

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,

Рулев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Лобанов Михаил Петрович; доктор географических наук, доцент Анопин Владимир Николаевич; доктор сельскохозяйственных наук, доцент Габунщина Эмма Борисовна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственн;

мелиоративная академия»

Защита диссертации состоится 28 октября 2009 г. в 10 часов на заседай] диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учре: дении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиор ции Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 400062, Волгоград, Университетский пр., 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского и учно-исследовательского института агролесомелиорации

Автореферат разослан " сентября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, Л.А. Петрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Антропогенное воздействие на окружающую среду, особенно в arpo ландшафтах к началу 21 века привело к трансформации их в неустойчивые, деградированные экосистемы, поддержание которых в относительном равновесии требует постоянного увеличения затрат, что снижает конкурентоспособность продукции и повышает ее себестоимость. Даже использование современных ресурсосберегающих технологий агропроизводства не гарантирует сохранение плодородия почв и продуктивности пастбищ без использования средств и лесной мелиорации.

Наиболее уязвимым элементом агроландшафтов является почва, так как именно она подвержена максимальному воздействию внешних природно-климатических и антропогенных факторов. В Российской Федерации из 212 млн га сельскохозяйственных угодий деградацией и опустыниванием затронуто около 126 млн га (59,4% общей площади) [К. Н. Кулик и др., 2008].

Для значительных площадей агроландшафтов Юга Европейской части России, подверженных деградации и опустыниванию, необходимо точное научное обоснование землеустройства на основе современных компьютерных картографических продуктов, отражающих как агроэкологическое состояние таких площадей, так и основные факторы, влияющие на их продуктивность. Для выполнения этих работ обычно проводятся трудоемкие и дорогостоящие наземные обследования, которые в силу значительной площади территории не могут с достаточной объективностью и точностью описать и картографировать деградационные процессы. Применение аэрокосмических методов для изучения и картографирования агроландшафтов сокращает затраты на проектно-изыскательские работы, ускоряет темпы их проведения, повышает качество и точность проектной документации, обеспечивает высокую точность определения местоположения объектов, что в совокупности с системами GPS и ГЛОНАСС создает условия для точного, координатного земледелия. Аэрокосмические фотоснимки (АКФ) необходимы, в том числе, для инвентаризации и оперативного картографирования агролесомелиоративных

объектов одновременно на больших площадях и в короткое время.

Для предотвращения деградации почв и улучшения экологической обстановки необходимо знать региональные особенности деградационных процессов. Это требует сопряженного анализа всех компонентов агролесоланд-шафтов. Решению этих задач в значительной мере могут способствовать методы дистанционного зондирования и многопараметрического анализа на базе современных компьютерных технологий.

Присутствие на рынке аэрокосмической информации фотоснимков заранее заданными сроками, условиями и периодичностью позволяет осущ( ствлять практически непрерывный мониторинг состояния агролесоландшас] тов.

Результаты реализации диссертационной работы будут способствоват дальнейшему развитию агролесомелиорации, как составной части аграрног комплекса России, создадут фундамент для дальнейшего развития точечны (координатных) технологий агролесомелиоративного обустройства ландшас) тов.

Основные результаты работы реализованы при осуществлении диета! ционной оценки опустынивания ландшафтов Черноземельских и Кизлярсст пастбищ на территориях республик Калмыкия, Дагестан, Чеченской Респу* лики, Ставропольского края, Волгоградской и Астраханской области. Пр разработке картографических моделей состояния особо охраняемых приро, ных объектов (Бузулукский бор, Оренбургская обл., Волго-Ахтубинск; пойма), при картографо-аэрокосмическом мониторинге деградационнь процессов на территории Убсу-Нурского аймака Республики Монголия, пр составлении тематических карт деградации сельскохозяйственных угодий.

Диссертационная работа выполнялась с 1999 г. в соответствии с зад ниями РАСХН, ГКНТ по тематическим планам ГНУ ВНИАЛМИ Россельх закадемии (№№ Госрегистрации - 01.960 009784; 01.960 009790; 01.2.1 109312; 01.2.00 109326; 01.2.00 611909).

Исследования проводились в рамках проекта, поддержанного РФФ

(грант 04-05-96505), в котором автор являлся исполнителем.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка теоретических и методологических основ математико-картографического моделирования состояния агроландшафтов с использованием компьютерных технологий и геоинформационных систем.

Задачи:

- прогнозно-динамическое компьютерное моделирование пространственно-временной динамики состояния агроландшафтов на основе регрессионного анализа;

- многопараметрическое компьютерное картографирование деградаци-онных процессов в агроландшафтах с использованием геоинформационных технологий;

- картографо-аэрокосмический мониторинг агроландшафтов на основе компьютерного спектрометрического дешифрирования цветных космофо-тоснимков;

- теоретическое и методическое обоснование способов дешифрирования и компьютерного картографирования состояния компонентов;

- теоретическое обоснование и разработка адаптированных, ресурсосберегающих технологий и технических средств точного, лесомелиоративного обустройства агроландшафтов.

Научная новизна и практическая значимость. В процессе исследований разработаны теоретические и методологические основы математико-картографического моделирования с использованием информационных, компьютерных технологий на основе анализа распределения пикселей изображения ландшафта на аэрокосмических фото- и сканерных изображений земной поверхности для целей агролесомелиорации и защитного лесоразведения. Что позволило далее развить такое направление в агролесомелиоративной науке, как компьютерное агролесомелиоративное картографирование ландшафтов. Разработана методика компьютерного картографирования состояния компонентов ландшафтных комплексов, связей между ними и дина-

мики процессов деградации. Осуществлено математико-картографическое моделирование деградации ландшафтов как почв и почвенно-растительного покрова территорий - основного экзогенного процесса в этом регионе. Показаны причины ее возникновения и рассчитан прогноз развития в зависимост от природных и антропогенных факторов.

Научная новизна заключается в разработке теоретических и методе логических основ математико-картографического моделирования с применением геоинформационных систем на базе новых компьютерных методов и< следования агроландшафтов, в разработке новых способов компьютерног дешифрирования аэрокосмической информации, на которые получены 3 патента на изобретения, в разработке картографо-математических моделей а] роландшафтов и пространственно-временных моделей их деградации, в обосновании новых энерго-, ресурсосберегающих технологий и способов вь ращивания ЗЛН, на которые получены 10 патентов.

Полученные материалы позволили решить проблему оперативной, экс номичной и достоверной оценки агроэкологического потенциала аридны территорий. Впервые для оценки деградационных процессов в ландшафте разработана система компьютерного картографирования на основе дешифр! рования космоаэроснимков. Это позволило провести оценочное картограф] рование состояния агроландшафтов Волгоградской области, Республик Калмыкия, Республики Дагестан, Чеченской республики, Ставропольског края, Краснодарского края и Ростовской области.

Разработка "Модели агроландшафтов (математико-картографически' для деградированных территорий сухостепной зоны ЕЧ РФ" удостоена Д1 плома РАСХН за 2004 г., а разработка "Агролесомелиоративное картограф] рование деградированных пастбищ на основе дистанционного мониторинг; удостоена диплома РАСХН за 2006 г.

Необходимость широкого и своевременного информационного обесп чения аграрного сектора экономики для установления истинного состояш сельскохозяйственных земель, лесов и лесных насаждений России и опред

ляет актуальность темы диссертации. Исходя из вышеизложенного, на защиту выносятся следующие основные положения.

1. Теоретические основы управления противодеградационным комплексом на базе прогнозно-динамического картографирования агроэкологи-ческих ситуаций, компьютерного математико-картографического моделирования принятия решений и их реализации с использованием ресурсосберегающих технологий точной агролесомелиорации, опирающиеся на использование компьютерных и геоинформационных методов анализа изображения ландшафта на космоснимках, картографирования и математического описания его деградации.

2. Технология многопараметрического компьютерного анализа дегра-дационных процессов в агроландшафтах осуществляемая на основе геоинформационных технологий послойным составлением тематических космофо-токарт с использованием количественных значений параметров, характеризующих деградацию различных элементов агролесоландшафта, выявляемых при помощи компьютерного анализа;

3. Теоретическое и методическое обоснование способа оценки состояния почв с использованием компьютерного дешифрирования и картографирования по космоснимкам, базирующееся на регрессионном анализе изменения фототона изображения почвенного покрова при изменении содержания гумуса (патент РФ Яи № 2265839);

4. Теоретическое и методическое обоснование способа оценки состояния пастбищных угодий, основанное на выявленных закономерностях изменения фототона изображения пастбищ, при изменении проективного покрытия (патент РФ 1Ш № 2327107);

5. Теоретическое и методическое обоснование способа оценки состояния защитных лесных насаждений заключающеея в использовании компьютерного пиксельного анализа из изображения на космоснимках и применении разработанных критериев деградации таких насаждений (патент РФ 1Ш № 2330242);

6. Теоретическое обоснование и разработка адаптированных, ресурсосберегающих технологий и технических средств и способов точного, лесомелиоративного обустройства агроландшафтов, создания устойчивых защитных лесных насаждений (патенты РФ RU №№ 2174298, 2188056, 2194381, 2195794,2216899, 2240667, 2240670, 2265315, 2267913, 2284679).

7. Методика оценки эколого-экономической эффективности агролесомелиоративного прогнозно-динамического картографирования деградацион-ных процессов в агроландшафтах на основе аэрокосмической информации с использованием разработанных математических моделей состояния почв, пастбищ и деградации защитных лесных насаждений.

Основные положения разработок, изложенные в научных рекомендациях, статьях в центральных журналах, внедрены в хозяйствах Волгоградской области, Краснодарского края и республики Калмыкия.

Апробация работы. Подтверждением актуальности и значимости результатов исследований является их положительная оценка на международных, всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах и совещаниях. В том числе: посвященной 100-летию Нижневолжской станции по селекции древесных пород Волгоград, ВНИАЛМИ, 2003; "Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений" Волгоград, НВ НИИСХ, 2004; посвященной 125-летию со дня рождения Николая Ивановича Суса, Саратов, ВНИАЛМИ, 2005; посвященной 75-летию Поволжской агролесомелиоративной опытной станции, Волгоград, ВНИАЛМИ, 2005; "Экология, окружающая среда, и здоровье населения", Курск, ГНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2005: "Актуальные вопросы экологии и природопользования" Ставрополь. 2005; "Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России", Донской зональный НИИ сельского хозяйства, 2006; международной научной конференции по борьбе с опустыниванием, Абакан, НИИ аграрных проблем Хакасии, 2006; посвященной 75-летию Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации, Волгоград, ВНИАЛМИ, 2006; посвященной 120-й

годовщине со дня рождения Николая Ивановича Вавилова, Саратов, 2007; "Степи Северной Евразии". Оренбург 2006 год; X Международный симпозиум по речным наносам (10-th ISRS) Москва 2007; Международной научной конференции посвященной 50-летию организации НПЦ лесного хозяйства, Щучинск, Казахстан 2007; "Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в Российской Федерации", Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008; "Перспективы развития аридных территорий через интеграцию науки и практики". - Соленое Займище, 2008; "Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия", Курск, ПНИИЗи ЗПЭ, 2008.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 печатных работ. Одна монография в соавторстве. Девять статей в центральной печати, предусмотренных списком ВАК для докторских диссертаций. Тринадцать патентов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и 12 приложений. Работа изложена на 288 стр., иллюстрирована 93 рисунками, содержит 52 таблицы. Использовано 296 литературных источников информации, в т.ч. 10 на иностранных языках.

Личный вклад. Доля личного участия автора в выборе направления и проведении исследований, обработке полученных результатов, создании теоретических основ управления противодеградационным комплексом составляет 75%.

В работе использованы материалы исследований, выполненных лично автором, а также с участием академика РАСХН, Заслуженного деятеля науки РФ, К.Н. Кулика, Лауреата премии Правительства РФ, доктора с.-х. наук А. С. Рулева, Лауреата Государственной премии СССР, доктора с.-х. наук Ю. М. Жданова, кандидата технических наук В. Н. Хорошавина.'Автор благодарен своему консультанту доктору с.-х. наук А. С. Рулеву за многолетнее сотрудничество по исследуемой проблематике, инженерно-техническим работникам А. А. Дзугаеву, Ю. В. Рыбальченко и всем сотрудникам отдела ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Регион исследования представляет обширные территории на юге Еврс пейской части России, входящие в состав Южного федерального округ (ЮФО) и включает Волгоградскую, Ростовскую, Астраханскую област1 Краснодарский и Ставропольский края, республики Калмыкия, Дагестан Чеченская до реки Терек.

По характеру рельефа преобладает равнинное пространство с наличие незначительных возвышенностей. Доминирование равнинного рельефа г территории Юга России является благоприятным условием для ведения м< ханизированного сельскохозяйственного производства.

Основная часть региона - типичная степь, где преобладают плодоро; ные предкавказские карбонатные, слабокарбонатные слабовыщелоченные выщелоченные черноземы (Краснодарский и частично Ставропольский кра: южная часть Ростовской области). Степные районы ЮФО подвержены вр( доносному воздействию ветров восточных направлений, и поэтому на и территории в агроландшафтах создана сеть полезащитных лесных полос.

В работах Г. В. Добровольского, И. С. Урусевской, (1984); JI. В. Род1 на, (1933), В. В. Егорова и А. А. Попова, (1976) рассмотрено почвеннс географическое районирование территорий. По современному агролесс мелиоративному районированию [К. Н. Кулик, 2004, А. С. Рулев, 2007] те[ ритория региона исследований охватывает следующие районы: Волп Донской степной, Волго-Донской сухостепной, Терско-Кумский, Ергенш ско-Сарпинский, Черноземельско-Прикаспийский. Климат региона исследс ваний характеризуется континентальностью и засушливостью с холодно зимой, короткой сухой ветреной весной, продолжительным жарким сухи летом, теплой сухой осенью на востоке и умеренностью в западной части р( гиона, зима здесь обычно пасмурная, ветреная и сырая. Лето ветреное, сухс и жаркое, наблюдается наиболее быстрый переход для равнинных территс рий от субгумидных ландшафтов к аридным.

В степной области регионы исследований находились в зоне темнс

каштановых и каштановых почв сухой степи в пределах Донской провинции и Сыртово-Заволжской провинции темно-каштановых и каштановых почв с повышенной гумусностью. Кроме того, исследования проводились в полупустынной области, в зоне светло-каштановых и бурых почв полупустыни Прикаспийской провинции [Атлас Астраханской обл., 1997].

Таким образом, анализ физико-географических условий региона исследований показал, что разнообразие представленных здесь ландшафтов требует систематизации и группирования, как по рельефу, так и по основным элементам. С точки зрения аграрного производства важным является обоснование природопользования для получения конечного продукта. Поэтому аэрокосмический мониторинг агроландшафтов для их тематического картографирования и моделирования является важным источником информации для формирования управленческих решений в сфере сельскохозяйственного производства.

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ

Среди существующих методов математико-картографической оценки деградации ландшафтов, разработанных Б. В. Виноградовым, (1984), К. Н. Куликом, (2004), А. С. Рулевым, (2007), Г. А. Сергеевым, Д. А. Янтушем, (1973), В. С. Тикуновым (1997), наибольший интерес представляют такие, которые обеспечивают прогноз изменений, происходящих в ландшафтах при реальной вариации внешних и внутренних факторов, определяющих такие изменения. Математическое моделирование в сочетании с картографическими исследованиями [В. С. Тикунов, 2005] в настоящее время становится одним из основных подходов в количественном описании деградационных процессов в агроландшафтах. Математико-картографическая оценка деградации ландшафтов основывается на математическом описании динамических процессов изменения экологического состояния территорий и в картографическом выражении результатов таких описаний с созданием (разработкой) тематических карт по существующим видам и уровням деградации ландшафтов [Б. А. Новоковский, 1997], а также прогнозных карт экологического состояния ландшафтов. Основываясь на разработанных ранее критериях зон

экологического состояния (нормы, риска, кризиса и бедствия) для различных видов агроландшафтов были определены динамические критерии зон экологического бедствия [Б. В. Виноградов, С. М. Кошель, К. Н. Кулик, 2000], поскольку они имеют прогностическое значение [Ю. Ф. Книжников, 1991].

Составление прогнозных карт динамики деградации и восстановления экосистем в количественном формате данных с применением нелинейных методов моделирования является одним из важнейших разделов ландшафтного динамического картографирования [Ю. Ф. Книжников, 1995]. Сравнение повторных тематических карт изменения состояния ландшафтов позволяет построить графические зависимости, определить линии тренда и математически их описать. Полученные уравнения дают возможность на математической основе составить прогнозные компьютерные (цифровые) карты и в режиме моделирования определять состояние агроландшафтов с прогнозом деградации на 20-30 лет вперед.

Прогнозирование изменений сложных пространственно распределенных экосистем основано на статистическом изучении и количественной оценке изменений, протекающих в них за определенный период времени [Г. А. Сергеев, Д. А. Янтуш, 1973], что в свою очередь дает возможность определить величину и направление (знак) скорости н ускорения изучаемых процессов, выделить критические направления и обозначить тренд. Это в итоге позволяет перейти к математическому моделированию и прогнозированию динамики агроландшафтов. Применение таких современных методов получения информации как космосъемка позволяет получить необходимые исходные данные для создания математических моделей [И. Г. Черванев, 1982, В. С.Тикунов, 1997].

Решение многих задач моделирования деградационных процессов в аг-роландшафтах предусматривает необходимость мониторинга состояния пространственных объектов во времени [И. Г. Черванев, 1992]. Задание четвертой координаты объекта — времени — позволяет ввести понятие пространственно-временных данных.

Таким образом, анализ существующих теоретических предпосылок позволяет выделить основные проблемы картографирования и моделирования агроландшафтов: динамичность их состояния в зависимости от климатических и антропогенных факторов; сложность выявления пространственных морфологических характеристик камеральными, фотограмметрическими методами и визуальным анализом изображения; большие затраты времени и материальных ресурсов при проведении наземных исследований и др. В связи с этим направления дальнейшего развития систем картографирования и моделирования агроландшафтов лежат в плоскости развития компьютерных методов на основе пиксельного анализа растровых изображений по цветным космоснимкам и параметрического исследования элементов агроландшафтов по космостереопарам.

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА МАТЕМАТИКО -КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Математико-картографическое моделирование на основе космической фотоинформации в сочетании с геоинформационными технологиями становится важнейшим методологическим и методическим приемом, позволяющим осуществлять не только мониторинг земель, но и моделировать динамику деградационных процессов [Б. В. Виноградов, К. Н. Кулик, С. М. Кошель, (2000) В. С. Тикунов, (2005), И. Г. Черванев, (1992), А. М. Бабаев, (1985), В. И. Беляев, М. Ю. Худошина, (1989), А. М. Берлянт (1991), М. Б. Кирпикова, (1987), А. П. Резников, (1982), А. Н. Салугин (2001), Н. Г. Харин, В. Н. Николаев, И. П. Сорокина, (1989)].

Основные программные вопросы:

- разработка методологии прогнозно-динамического компьютерного моделирования пространственно-временной динамики состояния агроландшафтов;

- разработка методики многопараметрического компьютерного картографирования деградационных процессов в агроландшафтах с использовании-

ем геоинформационных технологий;

- разработка технологии картографо-аэрокосмического мониторинга агроландшафтов на основе компьютерного спектрометрического дешифрирования цветных космофотоснимков;

Методология прогнозно-динамического компьютерного моделирования основана на использовании компьютерных методов исследований и обработки данных. Для реализации методологии используется адаптированный комплекс программного обеспечения, основанный на фотограмметрической станции Талка 3.3, с применением специализированных картографических и моделирующих программ ENVI, Mapinfo, Surfer, Exel, Global Mapper и др., при помощи которых создаются математико-картографические модели ландшафтов и таблицы статистических данных по объектам исследований.

Анализ космоснимков основан на особенностях отражения света элементам ландшафта [Д. С. Орлов, Н. А. Михайлова, (1982)] и предполагает определение в качестве индикаторов их состояния соответствующей морфологии и тона изображения [Ю. Г. Пузаченко, Г. М. Алещенко, Г. С. Молчанов, (1999)].

Методология картографо-аэрокосмического динамического мониторинга агроландшафтов объединяет:

- сопряженный картографический анализ;

- диагностику современного состояния агроландшафтов на основании полевых, дистанционных методов и компьютерного картографирования;

- анализ структуры и состава агроландшафтов, природных и антропогенных деградационных процессов на основе ландшафтно-экологического дешифрирования космофотоснимков;

- обоснование и разработку критериев оценки антропогенной деграда-

ции агроландшафтов;

- составление агролесомелиоративных карт и карт состояния сельскохозяйственных угодий;

- проведение ландшафтно-типологического и лесомелиоративного районирования на основе космфотоинформации;

- разработку и составление региональных схем и локальных ландшафтных проектов противодеградационных фито-, лесомелиоративных мероприятий.

В агролесомелиоративном картографировании принята оценочная шкала экологической деградации агролесоландшафтов, включающая четыре уровня [Б. В. Виноградов, 1993]: норма, риск, кризис, бедствие.

В результате преобразования в цифровое, анализируемое изображение становится композицией растровых пикселей, чем и обеспечивается возможность его компьютерной статистической обработки. Анализ распределения пикселей дает возможность получать количественные характеристики исследуемого объекта. Для пространственной организации информации в системе мониторинга принят трехмерный подход. Он заключается в выделении на территории объекта мониторинга различного пространственного уровня (рельефа). Районирование выполняется на оцифрованной топографической карте масштаба 1:10000, 1:25000. Границы категорий земель и функциональные зоны выделяются послойно и могут быть представлены в виде отдельных изображений. В агролесоландшафтах существенными объектами мониторинга являются почва, травостой и древостой.

Установление фактического соответствия состояния структурных составляющих ландшафтов фототону изображения является задачей пиксельного' анализа изображения по гистограммам. Задача выявления численного значения тона пикселей, соответствующего определенному состоянию объектов исследований, решается фотоэталонированием в процессе полевых исследований на ключевых участках. В основу методики полевого эталонирования положена разработанная Б. В. Виноградовым, (1984), К. Н. Куликом,

(2004), А. С. Рулевым, (2007), А. М. Берлянтом (1997), В. Т. Жуковым, Б. А. Новаковским, А. Н. Чумаченко (1999) технология картографирования с применением комбинированного дешифрирования, включающего как полевое исследование на ключевых участках (эталонирование), так и камеральное, дистанционное дешифрирование территорий (экстраполяция).

Методика компьютерного картографирования деградации ландшафтов основана на создании картографической и топологической базы данных для региона (области), выбранной в качестве объекта исследований, которое осуществляется подбором топографических и тематических карт в оцифрованном виде и созданием электронных таблиц, для описания топологических характеристик объекта. Компьютерная обработка отобранного материала заключается в том, что отобранные карты и аэрокосмофотоснимки совмещаются в виде тематических слоев в используемых программных продуктах, например "Maplnfo". В результате чего создаются тематические картографические слои, несущие необходимую информацию об объектах исследований.

Компьютерный анализ выделенных контуров, основан на исследовании распределения пикселей в выделенном контуре на космофотокарте объекта исследований. Для объектов исследований устанавливаются диапазоны фототона, по которым можно определить их экологическое состояние.

При совмещении картографической модели местности, космофотокар-ты и векторной модели крутизны слонов создается синтезированная модель агроландшафта с нанесенной цифровой векторной моделью склонов (рисунок 1). Моделирование осуществляется при помощи встроенного графического редактора в программах Surfer и Global Mapper по полученным в ходе исследований данным. Векторная карта протяженности и крутизны склонов наглядно показывает наиболее эрозионно-опасные участки агроландшафта.

Для наглядного отображения рельефа по имеющимся данным строится трехмерная модель рельефа. Такая модель незаменима при моделировании и прогнозирования деградационных процессов при ландшафтном планировании агролесомелиоративных мероприятий.

1 - оцифрованная топографическая карта; 2 - растровая модель ландшафта: 3 - ячеисто - узловая модель рельефа; 4 - цифровая модель углов склонов.

Рисунок 1 - Синтезированная модель агроландшафта е нанесенной цифровой векторной моделью склонов

В результате проведенных исследований отработана методика компьютерного математико-картографического моделирования агролесоландшафтов, которая включает:

- систематизированное компьютерное дешифрирование аэрокосмофо-тоснимков;

- обработку атрибутивных, топологических и типологических данных, полученных в результате компьютерного дешифрирования;

- создание и систематизацию математических зависимостей, определяющих статические и динамические характеристики ландшафтных объектов в пространственном и временном аспекте;

- создание цифровых тематических картографических форм являющихся наглядной моделью ландшафта;

- создание цифровой картографической модели агролесоландшафта.

При использовании трехмерных моделей исследователь получает со-

временный инструмент для определения основных тенденций развития процессов в агроландшафтах и осуществления прогнозирования их состояния.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ В АГРОЛАНДШАФТАХ

Исследования свойств почвы на различных участках В. Л. Андрониковым, (1985), Н. А. Михайловой, (1986), В. И. Кравцовой, (2005), Б. В. Виноградовым, (1984) показали, что все почвенные горизонты являются взаимосвязанными в своем происхождении, и что свойства верхнего горизонта могут являться индикаторами свойств нижнего.

Компьютерное картографирование и моделирование деградации почв -это системный технологический процесс, объединяющий сбор и обработку цифровых данных о территориальных объектах, формирование компьютерной цифровой модели местности, ее дополнение и обновление с использованием банка картографических и аэрокосмических данных и получение по этой модели различных аналитических, графических и картографических материалов для конкретного потребителя. Определение содержания гумуса в почве на основании аэрокосмической информации осуществляется по значению фототона изображения участков поверхности. Из анализа фототона изображения образцов различных типов почв установлена взаимосвязь между значением фототона оцифрованного изображения и содержанием. Однако для дешифрирования состояния почв необходимо решать задачу по определению содержания в них гумуса по фототону изображения, в связи с чем используется график, показанный на рисунке 2.

Зависимость содержания гумуса от величины фототона для различных типов почв (таблица 1) при определенных условиях, а именно, почва находится в воздушно-сухом состоянии, углы склона не превышают 3 градусов, размеры почвенных агрегатов не менее 1 мм, может быть описана следующим уравнением:

г- I- „-0,0276 Г

Г-Кпе ,

где Г - фототон изображения почвы, определяемый по аэрокосмическому

снимку, Кп - коэффициент типа почвы. 12

i 8 S t

SÉ 6

я *

2 О

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Фототон, ед.

О Чернозем типичный, экпернмеент □ Тем но-к&штаиовые, эксперимент О Светло-каштановые, эксперимент

Супеси, экперимент X Солончаки, эксперимент

Рисунок 2 - Определение содержания гумуса по величине фототона изображения (экспериментальные данные и теоретические предпосылки)

Таблица 1 - Значения коэффициентов Кп по типам почв

Почвы Кп

Черноземы обыкновенные 65,78

Каштановые суглинистые 57,40

Светло-каштановые супесчаные 45,75

Бурые пустынно-степные 55,06

Бурые лугово-степные 65,78

Серо-бурые пустынные супесчаные 40,30

Серо-бурые пустынные солонцеватые суглинистые 59,95

Сероземы малокарбонатные 49,07

Лугово-сероземные орошаемые 41,53

Солончаки 38,03

Солончаки соровые 41,53

Лугово-болотные 59,95

Аллювиально-луговые 69,14

Серо-бурые пустынные супесчаные и пески 42,85

Аллювиально-луговые 39,13

Рассматривая совокупность экспериментальных данных по влиянию влажности на фототон изображения для разных типов почв, был сделан вывод о том, что зависимости носят преимущественно линейный характер и от-

^Lifjr jsá-.W i :o

- « Чернозем типичный —П— Темно-каштановые —•— Светло-каштановые • А Супеен —X—Солончаки

личаются коэффициентом, определяющим угол наклона кривой и постоянной составляющей, определяющей значения фототона для изображений данного типа почв. Исследования показали, что зависимость фототона от содержания влаги для различных типов почв можно выразить зависимостью:

Р^к^-Щ+Ро где к„ - коэффициент, учитывающий тип почвы; IV - влажность почвы; Г0 -значение фототона изображения поверхностного слоя при влажности IVо, определяемой прочно связанной влагой для данного типа почвы. Значения коэффициентов для некоторых типов почв приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Коэффициенты линейных уравнений для почв

Тип почвы Р0 Я2

Черноземы мощные -1,207 95 0,993

Черноземы типичные -1,679 96 0,915

Темно-каштановые -0,682 126 0,874

Светло-каштановые -1,495 159 0,944

Солончаки -4,058 228 0,986

Супесь -18,25 245 0,994

Исследования величины рельефа на фототон изображения дали возможность ввести в математическую модель значение угла склона в агро-ландшафте. Установлено, что зависимость фототона от угла склона (а) может быть выражена уравнением: Р=-0,698<х^Рд.

Изучение влияния размера почвенных агрегатов показало, что зависимость фототона изображения (/•) от размера агрегатов (ф может быть выражена экспоненциальным уравнением вида: Р=к^-Ш1й + где к^ и I — коэффициенты, определяющие форму кривой, Рш — коэффициент фототона изображения агрегатов максимального размера.

Так как коэффициент / определяется типом почвы и корректирует диаметр ее частиц, его можно назвать характерным диаметром. В обобщенном виде величина фототона изображения почв, определяемого по космическим снимкам с учетом влажности почвы, угла уклона склона и агрегатного со-

стояния в почве, можно представить в виде:

Р=Р0(1-К„А1У-Каа-Ка10Г"1).

Содержание гумуса определяется по значению /"д. Исходя из вышеприведенного, интегральная модель оценки содержания гумуса в почве Г, % по величине фототона изображения может быть представлена в виде

-0,0276-

Г = Кпе " а л .

Реализация разработанной модели дает возможность получать достоверные данные о динамике изменения состояния земель сельскохозяйственного назначения, оценить степень деградации почв, создать математико-картографическую систему мониторинга и прогноза состояния почв.

ГЛАВА 5. ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ АРИДНЫХ ОБЛАСТЕЙ ЮГА РОССИИ

На восстановление деградированных ландшафтов требуются несравненно большие затраты ресурсов, чем на сохранение [К. Н. Кулик, 2004, А. Н. Сажин, 1993]. Жесткие климатические условия Юго-востока РФ дополняются антропогенными нагрузками, воздействующими на агроландшафты, которые нередко превышают возможности экосистем к самовосстановлению, что вызывает ускоренное развитие процессов деградации [Н. Г. Харин, (1978), И. Н. Горохова, (1997), Е. В. Глушко, (1991), А. М. Трофимов, В. С. Тикунов, Э. X. Нургалеев, (1990), В. И. Орлов, (1995), А. А. Григорьев, (1995), Ю. Ф. Книжников, (1997), В. Л. Андроников (1990), Л. А. Богомолов, (1979)].

Для естественных пастбищных угодий, основным дешифровочным признаком деградации является снижение проективного покрытия. Отражение проективного травянистого покрытия определяет как величину фототона изображения, так и параметры распределения пикселей. По этим параметрам осуществляется дистанционная оценка состояния пастбищ. При этом они являются комплексным показателем, позволяющим определить как урожай-

ность травостоя, так и уровень деградации пастбищ.

Исследованиями установлено, что зависимость величины фототона изображения от проективного покрытия носит нелинейный характер и имеет верхний и нижний пределы, при этом величину его предлагается определять по номограмме (рисунок 3).

100 90

§ ВО

Ь 70

■а

§" 60

« 50

« 40

Е 30

с м

Рисунок 3 - Номограмма расчета проективного покрытия по величине фототона изображения

Для математической модели, показывающей величину проективного покрытия по измеренному фототону изображения пастбищ, выбрана логистическая зависимость, дающая возможность достоверно (например, коэффициент корреляции для пастбищ на светло-каштановых почвах - 0,957; на песках - 0,921) описывать наблюдаемые изменения в состоянии травостоя.

Оценка деградации проводится по величине проективного покрытия почвы травянистой растительностью, вычисляемого по предлагаемой формуле: Ъпп = 100/1+ехр (А+ВИ),

где $пп - проективное покрытие, %, Р - текущее значение уровня серого цвета по аэрокосмическому фотоснимку, А,В - коэффициенты, учитывающие влияния типа почвы на величину фототона (таблица 3).

Установлена функциональная связь уровня деградации пастбищ и площади проективного покрытия почвы травянистой растительностью, что по-

Фототон

Темнокашгановые Пески —•— Светлокашгановые

зволило определить диапазоны величины фоготона для каждого уровня де-

градации пастбищ (таблица 4).

Таблица 3 -Коэффициенты уравнения зависимости проективного покрытия от фототона шображения для некоторых типов почв степной зоны

Тип почвы Гранулом етрический состав А В

Темнокашгановые карбонатные Глина -8,34 0,095

Лугово-кашгановые солонцеватые Суглинок -12,3 0,187

Солонцы лугово-степные Суглинок -7,97 0,086

Лугово-черноземные выщелоченные Тяжелый суглинок -17,9 0,312

Черноземы типичные Тяжелый суглинок -8,17 0,091

Светлокаштановые супесчаные Супесь -6,67 0,053

Терско-Кумские пески Песок -7,20 0,057

Калмыцкие пески Песок -7,61 0,077

Диапазон фототона соответствующий различным уровням деградации зависит от пастбищной растительности, проективного покрытия, а также от типа почвы и содержания в ней гумуса.

Таблица 4 - Шкала деградации пастбищ по з наче нию фототона

Уровень деградации Ранг деградации Оценка, балл Диапазон фоготона Проективное покрытие, %

Норма (несбигые и слабосбитые) деградация отсутствует 0 0-30 более 70

очень слабый 1 31-60 46-70

слабый 2 61-90 3545

Риск (среднесбитые) слабо умеренный 3 91-110 32-34

средне умеренный 4 111-120 29-31

выше среднего 5 121-130 25-28

Кршис (сильносбитые) менее сильный 6 131-140 22-24

сильный 7 141-146 18-21

очень сильный 8 147-150 15-18

Бедствие (очень сильносбитые и скальпированные) слабо бедственный 9 151-170 5-14

бедственный 10 171-210 04

катастроф ический И 211-255 0

Продуктивность определяется как проективным покрытием, так и составом растительности, поэтому разработана система уравнений, устанавли-

вающих соотношение между проективным покрытием и продуктивностью для основных ценозов (таблица 5). Оценка уровня деградации пастбищ по проективному покрытию дает возможность картографировать пастбишд с

выделением зон деградации, осуществлять вычисление площадей таких зон, определять потери продуктивности и планировать необходимые мероприятия по восстановлению травостоя.

Таблица 5 - Зависимость продуктивности ценоза от площади проективного покрытия

Пастбищные ценозы Уравнения регрессии

Ковыльные 0,429 1 + е(7,01-0,2435.)

Белополынные 0,435 1 +,(5,06-0,1615.)

Житняковые П = °'174 1 +«,(4,45-0,08345,,)

Однолетниковые, эфемеровые 0,343 1 + в(4,11-0,115.)

Чернополынные п= °'377 1 + e(4,13-0,118S.)

Солончаковополынные 0,463 1+е(3.63-0Д035„)

Солянковые 0,651 1 + е(4.34-0,08735.)

где: П- продуктивность, т/га; Sn -проективное покрытие, %

Эталонирование состояния пастбищ, в отличие от методики, предложенной Б. В. Виноградовым (1984) и получившей дальнейшее развитие в работах К. Н. Кулика, (2000), А. С. Рулева, (2007), Т. И. Бакиновой, (2002), Н. Г Харина, Г. С. Каленова, А. М Бабаева (1988), К. Я. Кондратьева, П. П. Фед-ченко, (1982), предлагается проводить методом компьютерного сравнения гистограмм распределения фототона изображения участка пастбища на аэро-космофотоснимке.

Выявление распределения пикселей по гистограммам дает возможность идентифицировать диапазон фототона и соотнести его с определенными объектами, отображаемыми на снимках (рисунок 4). Анализ распределения пикселя по цветам RGB позволяет выявить индивидуальные дешифро-вочные признаки элементов ландшафта. Картографирование пастбищ позволяет определить уровень деградации и пространственное расположение де-

градированных угодий [К. Н. Кулик, (1996), А. М. Бабаев, (1978)].

1 - диапазон фототона растительности; 2 - диапазон фототона песчаного массива; 3 - диапазон фототона неба; 4 - диапазон фототона облачности

Рисунок 4 - Фотоэталон "Калмыцкие пески" ключевого участка на полигоне

Яшкуль, Калмыкия

На рисунке 5 приведен фрагмент космофотокарты деградации пастбищ на ключевом участке "Кордон" в Астраханской области.

47°49'57"

I Умеренно и среднесбитые пастбища I ~1 Подвижные (открытые) пески

Рисунок 5 - Космофотокарта деградации пастбищ на ключевом участке "Кордон"Астраханской области (М 1:30000)

Анализ деградации пастбищ на ключевом участке показывает, что площади открытых песков превышают 18,5% общей площади, и только немного более 31,1%, составляют несбигые ислабосбигые пастбища.

Выполненные исследования пастбищ Астраханской области позволили уточнить дешифровочные признаки и установить состояние проективного покрытия деградированных пастбищ, а также диапазоны фототона для преобладающих типов почв на оцениваемых площадях (таблица 6).

Таблица 6 - Распределение деградации пастбищ Астраханской области по площади

Состояние пастбищ Уровень деградации Диапазон фототона, ед. Площадь проективного покрытия, % Площадь, га

Водные поверхности - 0-39 - 631896

Несбитые и слабосбитые пастбища Норма 40-70 45-60 1131186

Умеренно и среднесбитые пастбища Риск 71-110 30-45 1227860

Сильносбитые пастбища Кризис 111-150 15-30 1020164

Подвижные (открытые) пески Бедствие 151-210 <15 393808

Прочие 209-255 - 5086

Компьютерное картографирование пастбищ на основе аэрокосмической информации позволяет установить, где располагается деградированный участок, какова степень его деградации, каковы географические условия и обеспечивает руководителей, проектировщиков и производителей адресной, точечной информацией об этом участке, позволяют обосновать проведение агролесомелиоративных мероприятий на данных землях и обеспечить при этом их высокую эколого-эконом ическую эффективность

ГЛАВА 6. ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Наземные исследования ЗЛН требуют больших затрат времени и средств и не могут при этом обеспечить постоянный мониторинг насаждений, в связи с чем актуальным является проведение оценки деградации по данным дистанционного зондирования [Б. В. Виноградов, (1998), Л. М. Гольдмаи, (1969), К. Я. Кондратьев, (1986), Г. Г. Самойлович (1949), Ю. С.

Толчельников (1974), В. И. Сухих, (2005)].

Так как биологические особенности каждой породы обусловливают определенную, типичную для нее форму и морфологическую структуру кроны, то эти параметры могут послужить дешифровочными признаками для установления породы. Ключевой участок "Михайловский" представлен массивными насаждениями сосны на легких супесчаных почвах и песках с координатами 49°47'18" С.Ш., 43°22'51" В.Д. Дешифровочными признаками за-

щитных насаждений (рисунок 6). являются регулярные кулисы (1).

Рисунок 6 - Космофотоснимок лесонасаждения на ключевом участке "Михайловский"

Они имеют более темный (темно-зеленый) фототон, чем большинство окружающих их объектов. Обычно вдоль насаждений проходят полевые дороги (2), выделяющиеся на снимках светлым, почти белым фототоном. Кормовые угодья (3), на снимке представлены прямоугольниками серого или серо-зеленого тона.

Для оценки лесонасаждений отбираются космоснимки с покрытием облачностью не более 5%, масштаба 1:50000 с разрешением 6 м (спутник IRS-5) или снимки масштаба 1:12500 с разрешением 2,44 м (спутник Quick Bird). При визуальном анализе изображения выделяется и обозначается контуром

территория, занимаемая насаждением (4), пологи кулис (5), и полог калибровочной кулисы (6). Прямоугольное выделение полога отдельной кулисы или рядов с сомкнувшейся кроной по максимальной ширине кроны (с„т) позволяет определить количество пикселей («„„) и средний фототон (/•,„„) для полога ряда (рядов) деревьев. Фотоэталон уровня деградации "Норма" (/^) устанавливается по специально выбираемому участку полога с наибольшей равномерностью значений тона. При этом за эталонное значение принимается диапазон от минимального до максимального значения фототона на этом участке. Степень деградации можно определить по относительной плотности полога древостоя хпн, выраженную отношением площади полога (5„„) к площади всего насаждения (5,,) Хпн= ^ш/^«-

Пиксельный анализ изображения позволяет выразить площади через произведение площади единичного пикселя 5/ на количество пикселей, приходящихся на выбранную площадь, Хпн= пт/п„ где п„„ - количество пикселей, приходящихся на площадь исследуемого полога, ппн - количество пикселей, приходящихся на площадь всего насаждения.

Количество пикселей, приходящихся на площадь полога («„„) может быть определено по гистограмме полного изображения насаждения путем суммирования всех пикселей, совпадающих по фототону с диапазоном шкалы фототона отнесенному к пологу. Для установления диапазона фототона, который соответствует изображению полога, на эталонном изображении выделяется сомкнутый полог одного эталонного ряда или нескольких рядов (таблица 7).

Пиксельный анализ изображения отдельного ряда при отсутствии влияния открытого пространства междурядий позволяет определить его состояние не только по площади полога, но и по изменению фототона.

Критерием деградации древостоя можно считать отношение количества пикселей, входящих в заданный диапазон фототона, соответствующий уровню деградации "Норма" («лэ) к общему количеству пикселей прямоугольного выделения эталонного полога насаждения, заведомо находящегося

в состоянии "Норма" (ппю) пнэ/пп,1э-

Таблица 7 - Диапазон фототона для дешифрирования изображения лесонасаждения

Диапазон фототона Количество пикселей, % Объект дешифрирования

0-77 0 Тени от древостоя

78-105 6,0 Полог древостоя

106-140 41,2 Полог деградированный

141-150 4,1 Травостой

150-210 38,9 Дороги, выход породы

210-255 9,8 Деградированные земли

Все остальные участки рассматриваются относительно критерия хы, найденного для выбранного насаждения, а критерий деградации насаждения рассчитывается по формуле: "/^Хпи/У.к

Значения / для уровней деградации "Норма", "Риск", "Кризис" и "Бедствие" равны 0,81 -1,00; 0,71 - 0,80; 0,51 - 0,70; 0,5 и менее соответственно.

Критерий относительной площади устанавливает соотношение площади горизонтальной проекции полога древостоя, находящегося в состоянии "Норма" ко всей проектной площади исследуемого насаждения полога. Это позволяет учитывать потери площади полога, выявить и оценить его сохранность. Фотоэталонирование крон отдельных деревьев или однорядных насаждений производится по космофотоснимкам разрешением до 2,5 м или кос-мофотокартам масштабом до 1:12500. Для автоматизированного, компьютерного расчета уровня деградации насаждений "Норма", "Риск", "Кризис", "Бедствие" применяется разработанный критерий относительной площади полога. Визуальное дешифрирование по фотоэталонам производится методом выбора из таблиц изображения наиболее подобного исследуемому объекту, для чего применяются разработанные фотоэталоны (рисунок 7).

Проведение статистического анализа распределения пикселей дает возможность установить коэффициенты корреляции между значениями фототона и количеством пикселей. Исходя из полученных данных, проводится определение среднего фототона всей области (/^Д вычисление общего количества пикселей в выделенной области («„) и вычислении количества пиксе-

лей, приходящихся на каждый тон в выделенной области («/).

«двгздйя

1 - норма; 2 - риск; 3 - кризис; 4 - бедствие

Рисунок 7 - Эталоны деградации насаждений (сосна 20-25 лет)

Гистограмма изображения насаждения (рисунок 8), представленного на рисунке 6, имеет два ярко выраженных максимума, соответствующих элементам космоснимка.

4x10

3x10 -

2x10 -

1x10 -

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Г

Рисунок 8 - Гистограмма распределения пикселей на изображении лесонасаждения

Обобщенная система компьютерного моделирования и, в частности, картографирования деградации лесных насаждений на основании периодического аэрокосмического мониторинга с использованием принципа простран-

ственно-временного подобия, дает возможность не только оценить сохранность и текущее состояние, но и на основании регрессионного анализа многолетнего тренда прогнозировать динамику их деградации. Применение разработанных критериев сохранности насаждений обеспечивает переход от экспертного дешифрирования сохранности ЗЛН к компьютерному, с одновременным картографированием и моделированием деградации, как в пространственном, так и во временном аспекте.

ГЛАВА 7. АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТОВ

Разработанная технология мониторинга и картографирования деградации по данным, получаемым со спутников, дает возможность определить степень деградации, координаты зон деградации, проанализировать использование земель в агролесоландшафтах и обосновать направления разработки технологий их агролесомелиоративного обустройства. Разработка современных технологий, обеспечивающих устойчивое функционирование агроланд-шафтов, должна опираться на современные достижения в области дистанционного зондирования.

Одним из направлений борьбы с деградацией земель является создание противоэрозионных насаждений на склонах. В связи с этим разработана новая технология выращивания лесных насаждений на склонах и орудие для создания микротеррас [патент РФ ГШ 2195794]. Технология включает следующие операции: подрезание грунта на глубину, несколько превышающую глубину посадки древесных или кустарниковых растений; образование выемки полукруглой формы; подъем пласта почвы на определенную высоту; рыхление и перемешивание его с верхним гумусированным слоем; опускание взрыхленного и перемешанного объема почвы, одной частью в образованную выемку, а другой ниже по склону; формирование профиля микротеррасы. После чего на микротеррасе производится посадка лесонасаждений.

Создание агролесомелиоративных насаждений невозможно без выращивания посадочного материала. В связи с этим была поставлена и решена

задача выращивания посадочного материала для аридных территорий юга Российской Федерации, разработаны технологии сбора сухих лесных плодов (семян), выращивания посадочного материала и комплекс машин для их реализации, которые защищены патентами РФ Ш 2174298, 2194381, 2216899, 2240667,2240670,2267913, 2284679.

Предварительные расчеты показывают, что в результате внедрения предложенных технологий и технических средств затраты труда на сбор и обработку плодов сокращаются в два-три раза.

Выращивание сеянцев в лесопитомниках аридной зоны России связано с особенностями климата и недостаточным количеством влаги для продуктивного роста растений. В засушливых условиях, с целью исключения периода адаптации, целесообразно выращивать посадочный материал в непосредственной близости от места его высаживания и с применением дополнительных мер, повышающих качество посадочного материала.

На основании проведенных исследований предложена технология и конструкция комбинированного посевного агрегата, который реализует комплекс операций, предусмотренный технологией выращивания посадочного материала с использованием гидрогелей и защиты посевов воздухо-влагопроницаемым полимерным покрытием.

Применение воздухо-влагопроницаемого покрытия в сочетании со своевременным поливом (поддержанием уровня влажности почвы в пределах 0,65-0,80 от максимальной влагоемкости), позволит защитить растения от чрезмерного воздействия высоких температур и на 18-20% снизить количество поливов. Предлагаемая технология, позволяет существенно повысить качество работы, сократить затраты на выращивание посадочного материала, а применение воздухо-влагопроницаемого покрытия обеспечивает подавление сорняков в зоне между посевными строчками. При необходимости выполняется выборочная культивация по посевным строчкам для удаления единичных экземпляров сорняков.

В разработанной технологии рекомендуется применение запатентован-

ного способа выращивания растений, предполагающего применение вырезов в покрытии в сочетании с защитными водопроводящими трубками капельного орошения соответственно изобретению [патент РФ Я и 2265315], которое обеспечивает поддержание уровня влажности почвы в пределах 0,70-0,80 от максимальной влагоемкости и позволяет защитить растения от чрезмерного воздействия высоких температур

Актуальность профилактики пожаров в сосновых насаждениях не вызывает сомнения. Ежегодно от пожаров гибнут сотни гектаров насаждений созданных для закрепления песчаных массивов. В связи с этим удаление легковоспламеняющихся элементов из междурядий при помощи пневматического орудия представляется своевременной и недорогостоящей технологией, снижающий риск, как возникновения, так и распространения пожара по междурядьям.

Технология реализуется следующим образом. Воздушная струя от источника питания посредством плоского сопла направляется в сторону ряда деревьев, регулируется угол его установки для изменения направления воздушной струи по отношению к поверхности почвы. Это обеспечивает эффективный подъем пласта хвои и удаление его из зоны обработки. Далее агрегат продвигается вдоль ряда и производит технологическую операцию по перемещению опавшей хвои и частиц почвы воздушной струей из обрабатываемого ряда [патент РФ 1Ш 2188056].

В результате исследований разработаны новые технологии и технические средства, обеспечивающие проведение агролесомелиоративных мероприятий по повышению экологической устойчивости ландшафтов и предотвращению их деградации.

ГЛАВА 8. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОГО ПРОГНОЗНО-ДИНАМИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ

Важнейшим элементом агролесоландшафта и основой экономического

благополучия хозяйствующих субъектов является почва. Поэтому дистанци-

онная оценка экологического состояния почвы [Г. А. Сергеев, Д. А. Янту] (1973), В. И. Кравцова, (2005), Ю. С. Толчельников (1974), К. Я. Кондраты: В. В. Козодеров, П. П. Федченко, (1986), В. Л. Андроников (1975)] являет основой для разработки мер по сохранению и увеличению ее потенциал Потери плодородия почв связаны в большей степени с потерями гумуса. П этому содержание гумуса в них может выступать экономическим критерие служащим для определения стоимости почвы. Расчет стоимости содержаш гося в почве гумуса производится по затратам на замещение его органич скими удобрениями при гумификации [В. М. Кретинин, (2006)].

Применение методики расчета стоимости гумуса, предложенной в р боте [Е. Ю. Шарыкин, (2006)], позволяет определить стоимость почвы ландшафте по содержанию гумуса.

Экологическое состояние почв в агроландшафтах можно установить I результатам аэрокосмического мониторинга (рисунок 9), а оценку провеет по формуле: ^ = тШп .е-0,0276Г ,ь,уЦщ_

где: Спг - стоимость гумуса в почве контролируемого агроландшафта; Кп коэффициент типа почвы; / - фототон изображения участка поверхности открытой почвой (пашня); к3- коэффициент замещения (гумификации); Ь глубина пахотного горизонта, м; у- удельная масса почвы, т/м3,. Цоу — цена т органического удобрения; к3 - коэффициент замещения (гумификации).

Выявление уровня деградации, величины и места расположения дегр дированных площадей позволяет создать космофотокарту распределения г муса по полю. Это имеет большое значение, как для установления экологич ского состояния, так и для определения стоимости восполнения гумуса, пр этом соблюдается принцип точного внесения удобрений в нужном количес ве в нужное место. На основе применения рассматриваемого способа уст новлено, что содержание гумуса изменяется от 0,85 до 4,34%. Меньшее зн чение приурочено к смытым участкам поля с уклоном 2-3°. Участки с на большим содержанием гумуса расположены на более пологих участках пoJ

с наименьшими уклонами и в понижениях

и X

г 'Т'

а - Космофотокарта распределения гумуса по контрольному участку, б - гистограммы распределения пикселей по уровням деградации

Уровни деградации

- норма - риск - кризис

- бедствие

Рисунок 9 - Анализ распределения гумуса на контрольном участке пашни (Ко-тельниково, Волгоградской области, почвы - каштановые)

Таблица 8 - Определение площадей деградированных участков пашни

Уровень деградации Средний фототон Количество пикселей, шт. Соотношение площадей, % Кп Гумус, % Площадь, га

норма 93,42 104443 26,59 57,4 4,36 37,12

риск 101,59 128406 32,69 57,4 3,48 45,64

кризис 109,87 129017 32,85 57,4 2,77 45,86

бедствие 152,58 30918 7,87 57,4 0,85 10,99

общая 392784 100 139,61

Таблица 9 - Стоимость почв на участках с соответствующими уровнями деградации

Уровень деградации Площадь, га 1 Стоимость 1 га, руб Стоимость почв,руб

норма 37,12 418560 15536947

риск 45,64 334080 15247411

кризис 45,86 265920 12195091

бедствие 10,99 81600 896784

Общая 139,61 43876234

Таким образом, применение способа оценки почв на основании разработанной формулы позволяет провести экономическую оценку почвы в агро-ландшафтах по результатам космического мониторинга. Такая оценка дает возможность определить как потери от снижения плодородия (уменьшения содержания гумуса) так и прибыль от его прироста.

Площадь пастбищ на Юге европейской части Российской Федерации составляет около 19 млн.га. При этом основная часть пастбищ сосредоточена в районах с наименее благоприятными для ведения сельскохозяйственной деятельности климатическими и почвенными условиями.

Для определения продуктивности основных пастбищных ценозов по проективному покрытию используется уравнение в виде

п= ЦГ

где П - продуктивность пастбищного ценоза (сухая поедаемая масса); IV, Р и Q коэффициенты, определяемые для каждого фитоценоза; Бп -проективное покрытие, % (рисунок 10).

На основании уравнений (см. таблица 5) представляется возможным рассчитать стоимость произведенной пастбищем фитомассы {Сп) по результатам космического мониторинга: с^ _ ЦСПМ ■ ^

где продуктивность исследуемого фитоценоза определяется в соответствии с формулами, приведенными в таблице 5, а проективное покрытие определяется с учетом фототона изображения (/) по формуле Бпп = 100/1+ехр [А+ВР].

Исследования состояния древостоя по снимкам, получаемым из космоса, и компьютерная обработка полученной информации обеспечивают оценку состояния насаждений на момент получения информации.

Защитные лесные насаждения обеспечивают экологическую безопасность ландшафтов, замедляя процессы деградации и предотвращая экономический ущерб. В связи с этим экономическая оценка может базироваться на определения предотвращенного ущерба. А эколого-экономическая оценка насаждений может основываться на возможном уменьшении мелиоративного

эффекта (иначе, на возрастании ущерба) при ухудшении их состояния.

Рисунок 10 - Космофотокарта ключевого участка с выделенными слоями для оценки деградации пастбищ на основе космоснимка 2004 г (спутник Quick Bird) и снимка 2006 г .(спутник IRS-5)

Поэтому для оценки экономического ущерба от снижения эффективности насаждений можно использовать следующую зависимость:

У=(1-х)Эн,

где У - ущерб от снижения эффективности насаждений; Эн - предотвращенный защитным лесным насаждением ущерб; % - критерий деградации насаждения, определяемый по космофотоснимкам

Экономический эффект использования аэрокосмического картографи рования и мониторинга для оценки агроландшафтов складывается из эконо

мии средств в результате сокращения объема полевых работ, где стоимость топосъемки 1 га пашни по данным 2009 года составляет более 13 тыс руб/га, а при наличии лесных насаждений резко возрастает до 75 тыс руб/га и более (например ООО "Полярная Звезда" [www.geozvezda.narod.ru]). Поэтому экономический эффект от применения картографирования по космофотосним-кам достигается не только от сокращения времени составления проектов, но и от сокращения прямых затрат на топосъемку и составляет более 50 тыс руб/га при картографировании ландшафтов с лесными насаждениями и более 3 тыс руб/га при картографировании пашни.

Таким образом, разработанная методика аэрокосмического мониторинга деградации ландшафтов обеспечивает экономически обоснованную базу для проведения проектно-изыскательских работ и работ по их обустройству.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработка теоретических основ прогнозно-динамического агролесомелиоративного картографирования и компьютерного моделирования процессов деградации, основанных на прогнозно-динамическом картографировании агроэкологических ситуаций, компьютерном математико-картографическом моделировании принятия решений и их реализации с использованием ресурсосберегающих технологий точной агролесомелиорации позволило вывести на качественно новый уровень систему динамического аэрокосмического мониторинга в сельскохозяйственных ландшафтах Юга Российской Федерации.

2. Разработана оригинальная методология, интегрирующая картографические, фотограмметрические и полевые методы исследований с использованием компьютерных методов дешифрирования, пиксельного анализа аэрокосмических снимков, картографирования экологического состояния и фотоэталонирования агролесоландшафтов для их оценки на основе геоинформационных технологий с послойным составлением тематических космофото-карт, с определением количественных значений параметров, характеризующих деградацию различных элементов агролесоландшафта.

3. Разработаны компьютерные технологии дешифрирования аэрокос-моснимков, основанные на применении комбинированных способов распознавания, использующие: визуальный анализ снимков с идентификацией образов по классифицированным признакам (контуру, структуре и цвету изображения), компьютерный статистический анализ распределения пикселей на изображении по каналам RGB при помощи гистограмм и полевое эталонирование характерных объектов агролесоландшафтов. Статистический анализ параметрических характеристик, определяемых по распределению пикселей, дает возможность описать реальное состояние исследуемого объекта. Выявление корреляции свойств объекта и фототона его изображения процессе компьютерного анализа распределения пикселей обеспечивает точность дешифрирования снимков и, соответственно, последующего моделирования процессов деградации в агроландшафтах. Полученные систематические данные, комплексно характеризующие объекты дешифрирования могут быть экстраполированы на ландшафты- аналоги, как в нашей стране, так и за рубежом.

4. Выявлены зависимости изменения основных параметров, характеризующих состояние компонентов агролесоландшафтов. Установлено, что фо-тотон изображения открытых почв определяется содержанием гумуса в них и описывается экспоненциальным уравнением; анализ данных показал, что имеются устойчивые зависимости между этими группами данных. Корреляция между этими группами имеет значения от 0,888 до 0,980. Для пастбищ зависимость величины фототона изображения от проективного покрытия носит нелинейный характер и имеет верхний и нижний пределы. В связи с этим для математической модели выбрана логистическая зависимость, дающая возможность с коэффициентом корреляции не менее 0,933 описывать наблюдаемые изменения в состоянии пастбищ. Фототон полога древостоев на кос-моснимке зависит от его сохранности. Разработка критериев сохранности и определение диапазонов фототона по состоянию крон дает возможность автоматизировать компьютерное дешифрирование космоснимков этих объек-

тов. Математическое описание характерных параметров ландшафтов по р зультатам анализа их изображения на космофотоснимках позволило разраб тать методологию оценки состояния пашни, пастбищ и защитных лесных н саждений.

5. Разработана методика математико-картографического моделиров ния деградации агролесоландшафтов на основе космофотоинформации. Ка тографическое представление пространственных изменений, как модель с стояния ландшафтов, дает временной срез, фиксированное отражение экол гической ситуации, а компьютерная цифровая модель дает возможность i основе математических уравнений осуществить моделирование и прогноз рование состояния агролесоландшафтов. Разработанная компьютерная м дель агроландшафта включает: данные результатов компьютерного дешш рирования АКФ; систему математических зависимостей, описывающих х рактеристики и динамику ландшафтных объектов; цифровую модель рельеф и цифровую картографическую модель агролесоландшафта.

6. Разработанная система математико-картографического, прогнозн< динамического моделирования является основой для составления интера] тивных цифровых тематических космофотокарт и позволяет организован систему управления агролесоландшафтами на новом информационном ypoi не.

7. Разработана методика анализа агроландшафта на основе его синп зированной модели, представляющей собой цифровую модель рельефа, с< вмещенную с картографической моделью местности, космофотокартой и Bei торной моделью крутизны слонов. Эта методика позволяет проводить ди<] ференциальный анализ крутизны склонов и определять величину уклона т нии склона.

8. Компьютерное тематическое картографирование состояния агрс ландшафтов Волгоградской области, Республики Калмыкия, Республики Дагестан, Чеченской республики, Ставропольского края, Краснодарского края и Ростовской области с применением компьютерного дешифрирования аэро-

космоснимков позволило установить уровни деградации, выделить и определить деградированные площади сельскохозяйственных угодий, установить их точное местоположение. Полученные в результате исследований результаты позволили решить проблему оперативной, экономичной и достоверной оценки агроэкологического потенциала территорий, рассчитать возможную продуктивность агролесоландшафтов и выявить критические участки, требующие немедленного вмешательства для реконструкции и восстановления. Полученные данные позволяют определить необходимые технологии и рассчитать силы и средства для устранения последствий деградации.

9. Осуществлено теоретическое обоснование и разработаны адаптированные, ресурсосберегающие технологии и технические средства точного, лесомелиоративного обустройства агроландшафтов, такие как выращивание посадочного материала в лесопитомниках, создание устойчивых защитных лесных насаждений на склонах и профилактики пожаров в лесных насаждениях. Новизна разработок защищена 10 патентами и 1 положительным решением на выдачу патента.

10. Разработаны методические основы для эколого-экономической оценки состояния почв, пастбищ и защитных лесных насаждений по критериям содержания гумуса, проективному покрытию и сохранности полога древостоя, что дает возможность на основе аэрокосмической информации выявить стоимость этих ресурсов и определить экономическую составляющую эффективности агролесомелиоративного прогнозно-динамического картографирования деградационных процессов в агроландшафтах с использованием разработанных математических моделей их состояния.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии в соавторстве

1. Агролесомелиорация, изд. 5-е, перераб. и доп. / под ред. Академиков РАСХН А. Л. Иванова и К. Н. Кулика; ВНИАЛМИ. - Волгоград, 2006. - 746 с.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах по перечню ВАК

1. Юферев, В. Г. Компьютерная диагностика состояния почв в агр ландшафтах на основе аэрокосмического мониторинга /В. Г. Юферев // Ю но-Российский Вестник геологии, географии и глобальной энергии. - Аст{ хань, 2006 - №5 (18). - С. 32 - 34.

2. Юферев, В. Г. Дистанционный мониторинг состояния и динами агроландшафтов./ В. Г. Юферев // Земледелие. - 2007. - № 3. - С. 8-9.

3. Юферев, В. Г. Оценка экологического состояния лесных насажден урбанизированной территории на основе космической информации (на пр мере Волгограда) / В. Г. Юферев, О. Ю. Березовикова // Лесное хозяйство. 2007.-№4.-С. 29-31.

4. Юферев, В. Г. Оценка структуры защитных лесных насаждений на орошаемых землях Сарпинской низменности / В.Г. Юферев, З.П. Дорохина Лесное хозяйство. - 2009. - № 3. - С. 23-24.

5. Юферев, В. Г. Аэрокосмические методы исследования пригороди агроландшафтов / В. Г. Юферев, О.Ю. Березовикова// Земледелие. - 2007. №6.-С. 5-6.

6. Юферев В. Г. Эколого-экономическая оценка деградации агрола! шафтов на основе дистанционного мониторинга (на примере Черных земе Калмыкии). / К. Б. Бакурова, В. Г. Юферев // Воронеж: Вестник Воронеже! го государственного университета. Серия: География. Геоэкология. - 2009. № 1.-С. 79-83

7. Юферев, В. Г. Обобщенная модель системы "Источник питания турбулентная воздушная струя" / В. Г. Юферев, В. Н. Хорошавин // Весть Российской академии сельскохозяйственных наук. - М.: РАСХН, 2001. -З.-С. 17-18.

8. Юферев, В. Г. Новая технология выращивания посадочного матер: ла в лесопитомниках / Ю. М. Жданов, В. Г. Юферев // Вестник Российсв академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - № 1 - С. 22-24.

9. Юферев, В. Г. Предотвращение и тушение пожаров с помощью в

душного потока / В. Г. Юферев, Ю. М. Жданов // Лесное хозяйство, 2004. -№ 4. - С. 47-48.

Основные патенты на изобретении

1. Пат. 2265839 РФ, МКИ в 01 N 33 / 24, в 01 V 9 / 00. Способ определения состояния почвы, подверженной деградации / К. Н. Кулик, В. Г. Юферев, А. С. Рулев, К. Б. Бакурова; заявитель и патентообладатель ГУ ВНИАЛМИ. - № 2004111328/14; заявл. 13. 04. 04; опубл. 10.12.05. Бюл. № 34. -Зс.

2. Пат. Яи № 2327107 С1 Российская Федерация, МПК в01С 11/00. Способ определения состояния пастбищ, подверженных деградации / К. Н. Кулик, В. Г. Юферев, А. С. Рулев, К. Б. Бакурова; заявитель ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии. - №2006112379/28; заявл. 13. 04. 2006; опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17; приоритет от 13.04.2008, - 3 с.

3. Пат. 1Ш № 2330242 С1 Российская Федерация, МПК С01С 11/00. Способ определения состояния защитных лесных насаждений / В.Г. Юферев, К.Н. Кулик, А.С. Рулев, А.В. Кошелев; заявитель ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии. - №2006144553/28; заявл. 13. 12. 2006; опубл. 27.07.2008, Бюл. №21; приоритет от 13.12.2006, - 3 с.

4. Пат. 1Ш 2265315 С 1 Российская Федерация. МПК А 01 в 13/02. Способ выращивания растений ЛО.М. Жданов, В.Г. Юферев, В.Н. Хороша-вин, заявитель и патентообладатель ГУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации.- заявл. 15.03 2004 № 2004107588 опубл. 10.12.2005, Бюл. №34.-2 с.

5. Пат. 1Ш 2267913 С 1 Российская Федерация. МПК А 01 О 13/02. Защитное покрытие для растений /Ю.М. Жданов, В.Г. Юферев, заявитель и патентообладатель ГУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации.- заявл. 21.06 2004 № 2004118783, опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. - 5 с.

6. Пат. Яи 2216899 С 1 Российская Федерация. МПК 7 А 01 С 7/00. Способ посева семян на аридных пастбищах /Ю.М. Жданов, В.И. Петров,

В.Г. Юферев, Н.Е. Глушкова, заявитель и патентообладатель Всероссийски научно-исследовательский институт агролесомелиорации,- заявл. 20.03 200 №2002107176, опубл. 27.11.2003, Бюл. №33.-8 с.

Работы, опубликованные в материалах конференций и симпозиуме

1. Юферев, В. Г, Методическое пособие по применению информащ онных технологий в агролесомелиоративном картографировании / К. Н К; лик, В. Г. Юферев и др. М.: Россельхозакадемия, 2003. - 48 с.

2. Юферев, В. Г. Компьютерная технология оценки смытости почв /1 Н Кулик, А. С. Рулев, В. Г. Юферев // Модели и технологии оптимизаци земледелия: сб. докл. Межд. науч.-практ. конф., 9-11 сентября 2003 г. Курск: "Курский ЦНТИ", 2003. - С. 445-448.

3. Юферев, В. Г. Применение информационных технологий в агрол сомелиоративном картографировании / К. Н Кулик, А. С. Рулев, В. Г. Юф рев // Проблемы опустынивания и защита биологического разнообразия пр] родо-хозяйственных комплексов аридных регионов России. - М.: "Совр менные тетради", 2003. - С 46-51.

4. Юферев, В. Г. Компьютерное прогнозно-динамическое картограф рование состояния защитных лесных насаждений / В. Г. Юферев, А. С. Руги // Теория и практика агролесомелиорации: матер, межд. науч.-практ. конф., Саратов, 6-8 сентября 2005. - Волгоград, 2005. - С. 38-45.

5. .Юферев, В. Г. Динамика изменения состояния деградированнь земель на основе дистанционного мониторинга / В. Г. Юферев, К. Б. Бакур ва // Эколого-мелиоративные аспекты научно-производственного обеспеч ния АПК - М.: Изд-во «Современные тетради», 2005. - С. 42-47.

6. Юферев, В. Г. Методология картографо-аэрокосмического изучен лесоаграрных ландшафтов аридных регионов / В.Г Юферев, А. С. Рулев Изучение природной среды аридных регионов с использованием космич ской информации. - Элиста: КИСЭПИ, 2005

7. Юферев, В. Г. Компьютерное моделирование динамики экологии ского состояния агроландшафтов на примере биосферного заповедни

"Черные земли" Степи Северной Евразии: / К. Н. Кулик, В. Г. Юферев, К. Б. Бакурова // Матер. IV междунар. симпозиума / под ред. А. А. Чибилева. -Оренбург: ИПК "Газпромпечать", ООО "Оренбурггазпромсервис", 2006. - С. 405-409.

8. Юферев, В. Г. Проблемы сохранения ландшафтного разнообразия в сухой степи Среднего Дона Степи Северной Евразии / К. Н. Кулик, А. С. Ру-лев, В. Г. Юферев и др. // Матер. IV междунар. симпозиума / под ред. А. А. Чибилева. - Оренбург: ИПК "Газпромпечать", ООО "Оренбурггазпромсервис", 2006.-С. 409-411.

9. Юферев, В. Г. Картографическое моделирование и прогноз деградации агроландшафта. Опустынивание и борьба с ним / К. Н. Кулик, А. С. Рулев, В. Г. Юферев и др. // Матер. Междунар. научной конференции по борьбе с опустыниванием. Россия, республика Хакасия, НИИ аграрных проблем Хакасии, 16-19 мая 2006 г./ под ред. В. К. Савостьянова и И. П. Свинцо-ва /Российская академия сельскохозяйственных наук, Сибирское отделение, ГНУ НИИ аграрных проблем Хакасии. - Абакан: Типография ООО "Фирма "Март", 2007. - С. 283-289.

10. Юферев, В. Г. Дистанционная оценка деградации пастбищ по аэро-космоснимкам / К. Н. Кулик, А. С. Рулев, К. Б. Бакурова и др. // Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в Республике Казахстан: проблемы, пути их решения и перспективы: матер, межд. науч. конф., посвященной 50-летию организации НПЦ лесного хозяйства МСХ РК, 23-24 августа 2007 г., Щучинск. - Алматы, 2007. - С. 253-257.

11. Юферев, В. Г. Атлас тематических карт для агролесомелиорации и защитного лесоразведения / К. Н. Кулик, А. С. Рулев, А. А. Дзугаев и др. -Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. - 150 е., 72 карты, 3 табл.

12. Юферев, В. Г. Методические указания по ландшафтно-экологическому профилированию при агролесомелиоративном картографировании / К. Н. Кулик, Е. С. Павловский, А. С. Рулев и др. - М.: Россельхоза-кадемия, 2007.-42 с.

13. Юферев, В. Г. Мониторинг экологического состояния пастбищны агроландшафтов Астраханской области на основе аэрокосмической инфо] мации / В. Г. Юферев, К. Б. Бакурова // Роль и место агролесомелиорации современном обществе: матер, междунар. науч.-практ. конф., посвященнс 75-летию Всероссийского научно-исследовательского института агролесом лиорации, г. Волгоград, 10-13 октября 2006 г. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 200 -С. 246-250.

14. Yuferev V.G. The catena-logistical approach to the estimation and ma ping of erosion processes on water catchment areas with the use of spaceaeroph tos / A. S. Rulev, V. G. Yuferev // [Text] // Proceedings of the tenth internation symposium on river sedimentation «Effects of river sediments and channel pro esses on social, economic and environmental safety». - Moscow, 2007. - P. 34 355.

15. Юферев, В. Г. Стратегия развития защитного лесоразведения в Ро сийской Федерации на период до 2020 года/Кулик К.Н., В. Г. Юферев и др. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2008. - 34 с.

16. Юферев, В. Г. Аэрокосмическое картографирование эрозионш процессов на основе катенарно-логистического анализа / А. С. Рулев, В. Юферев // Стрежень: научный ежегодник / под ред. М. М. Загорулько. - Вь 6. - Волгоград: Издатель, 2008. - С.36 - 40.

17. Юферев, В. Г. Технология создания лесомелиоративных насаж; ний на склоновых землях Нижнего Поволжья / Ю. М. Жданов, В. И. Петр< В. Г. Юферев // Материалы Международной научно-практической конфере ции, посвященной 100-летию Нижневолжской станции по селекции древ! ных пород "Вековой опыт формирования лесных экосистем в ландшафтах: сушливого пояса России". - Волгоград: ВНИАЛМИ. - 2003. - С. 180-188.

Подписано в печать 16.09.2009 Заказ № 10 Тираж 100 экз. Объем 2 п.л. Бумага офсетная 400062, г. Волгоград - 62, Университетский пр., 97, а/я 2153 Печатно-множительный участок ГНУ ВНИАЛМИ

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Юферев, Валерий Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ РЕГИОНА.

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ АГРО ЛАНДШАФТОВ.

2.1. Теоретические аспекты компьютерного картографирования.

2.2. Геоинформационные системы, геоинформационные технологии и моделирование в агролесомелиоративном картографировании.

2.3. Модели пространственных данных.

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА МАТЕМАТИКО-КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.

3.1 Программа и объект исследований.

3.2. Методология картографо-аэрокосмического мониторинга агроланд-шафтов.

3.3. Методика компьютерного дешифрирования космоснимков.

3.4. Методика полевого эталонирования аэрокосмической информации.

3.5. Методика компьютерного картографирования деградации ландшафтов

3.6. Методика компьютерного математико-картографического моделирования агролесных ландшафтов и деградационных процессов в них.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ В АГРО ЛАНДШАФТАХ.

4.1. Дешифрирование аэрокосмических снимков почвенного покрова

4.2. Выявление связи фототона изображения и содержания гумуса в различных типах почв.

4.3. Исследование влияния состояния и структуры почвы на фототон изображения.

4.4. Дешифрирование деградации почв по космоснимкам.

4.5. Фотоэталонирование и компьютерное картографирование деградации почв.

ГЛАВА 5. ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ АРИДНЫХ ОБЛАСТЕЙ ЮГА РОССИИ.

5.1. Дешифрирование аэрокосмических снимков пастбищных угодий.

5.2. Эталонирование состояния пастбищ.

5.3. Картографирование и оценка деградации пастбищных угодий.

5.3. Оценка деградации ландшафтов-аналогов на примере Убсу-Нурского аймака (Монголия).

6.2. Фотоэталонирование ЗЛЫ.•.

6.3. Исследования статистического распределения фототона изображения защитных лесных насаждений.

6.4. Влияние деградации 3JIH на фототон цифрового изображения;.

6.5 Оценка деградации 3JIH по материалам аэрокосмической фотосъемки

ГЛАВА 7. АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФОВ.

7.1. Технологии обустройства агролесоландшафтов.

7.2. Технологии и технические средства сбора лесных плодов для выращивания лесопосадочного материала в лесопитомниках.

7.3. Технология и техническое средство выращивания посадочного материала в лесопитомниках.

7.4. Технологии создания агролесных экосистем на склонах.

7.5. Технология и пневматическое орудие для профилактики пожаров в сосновых насаждениях.

ГЛАВА 8. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОГО ПРОГНОЗНО-ДИНАМИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В АГРО-ЛАНДШАФТАХ.

8.1. Экологическая оценка состояния arpo ландшафтов по материалам аэрокосмических исследований.

8.2. Методология экономической оценки стоимости почв по материалам аэрокосмических исследований.

8.3. Методология эколого-экономической оценки состояния пастбищных угодий по материалам аэрокосмических исследований.

8.5. Эколого-экономическая оценка состояния лесных насаждений по материалам аэрокосмических исследований.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агролесомелиоративное картографирование и моделирование деградационных процессов на основе аэрокосмического мониторинга и геоинформационных технологий"

Антропогенное воздействие на окружающую среду, особенно в агро-ландшафтах к началу 21 века привело к трансформации их в неустойчивые, деградированные экосистемы, поддержание которых в относительном равновесии требует постоянного увеличения затрат, что снижает конкурентоспособность продукции и повышает ее себестоимость. Даже использование современных ресурсосберегающих технологий аграрного производства не гарантирует сохранение плодородия почв и продуктивности пастбищ без использования средств и способов агролесомелиорации таких объектов.

Для Юга РФ в условиях недостаточного увлажнения, неравномерности выпадения осадков, когда их минимум приходится на период вегетации зерновых культур, главным способом получения гарантированных урожаев является лесная мелиорация пашни и фитомелиорация пастбищ и сенокосов.

Наиболее уязвимым элементом агроландшафта является почва, так как именно она подвержена максимальному воздействию внешних природно-климатических и антропогенных факторов. В Российской Федерации из 212 млн га сельскохозяйственных угодий деградацией, и опустыниванием затронуто около 126 млн га (59,4% общей площади) [1].

Для значительных площадей агроландшафтов Юга Европейской части России, подверженных деградации и опустыниванию, необходимо точное научное обоснование проектов и создание современных тематических карт, отражающих как экологическое состояние таких площадей, так и основные факторы, влияющие на продуктивность агроландшафтов. Для выполнения этих работ обычно проводятся трудоемкие и дорогостоящие экспедиционные обследования, которые в силу значительной площади территории не могут с достаточной объективностью и точностью описать динамические процессы,и экологическое состояние в агроландшафтах.

Применение аэрокосмических методов для изучения и картографирования экологических условий в агроландшафтах сокращает затраты на проектноизыскательские работы, ускоряет темпы их проведения, повышает качество и точность проектной документации, что в совокупности с системами GPS и ГЛОНАСС создает условия для точного, координатного земледелия: Все это положительно влияет на развитие агропромышленного комплекса на данной территории. Расширение применения аэрокосмических фотоснимков (АКФ) в различных отраслях народного хозяйства (метеонаблюдения, контроль состояния-природной среды и др.) убеждает в необходимости развития этого направления и в агролесомелиорации. Такие снимки используются для инвентаризации и оперативного картографирования агролесомелиоративных объектов. одновременно на больших площадях и в короткое время.

Изучение состояния агролесоландшафтов, определение тенденций развития- агроэкологической ситуации; в них, является основой ландшафтного' планирования, оптимальных агролесосистем. Для- предотвращения деградации почв и улучшения экологической обстановки необходимо знать региональные особенности деградационных процессов. Это требует сопряженного-анализа всех компонентов! агролесоландшафтов: Решению этих задач в, значительной мере могут способствовать методы ; дистанционного4 контроля иг многопараметрического» анализа на базе современных компьютерных технологий;

Многопараметрический картографический анализ представляет собой метод исследования, когда карты и аэрокосмические фотоснимки, наложенные друг на друга; обеспечивают целостное отображение явлений и процессов,, которые в реальных условиях рассматриваются; изолированно. Использование современных компьютерных программ для выполнения многопараметрического анализа позволяет обобщить значительную по; объему информацию^ ускорить и,уточнить необходимые расчеты, а также осуществить взаимную: привязку карт и-аэрокосмических фотоснимков. Результаты исследований могут стать составной частью агролесомелиоративной геоинформационной системы.

Картографирование, как. процесс создания тематических цифровых карт по видам экологического состояния на основе аэрокосмической информации приобрело в настоящее время динамический характер. Такое картографирование имеет большое значение для планирования мероприятий по поддержанию экологического равновесия ландшафтов, обеспечивая структуры управления необходимой информацией.

Присутствие на рынке аэрокосмической информации фотоснимков с заранее заданными сроками, условиями и периодичностью съемки позволяет осуществлять практически непрерывный мониторинг состояния агролесо-ландшафтов с созданием тематических карт их экологического состояния.

Актуальность темы определяется необходимостью информационного обеспечения аграрного сектора экономики для установления истинного состояния сельскохозяйственных земель, лесов и лесных насаждений России и-их эколого-экономической оценки.

Целью работы являлась разработка теоретических и методологических основ математико-картографического моделирования агроландшафтов с использованием компьютерных технологий и геоинформационных систем.

В-процессе исследования были решены следующие задачи:

- осуществлено прогнозно-динамическое компьютерное моделирование пространственно-временной динамики состояния агроландшафтов на основе регрессионного анализа

- предложена технология многопараметрического компьютерного картографирования деградационных процессов в агроландшафтах с использованием геоинформационных систем;

- проведен картографо-аэрокосмический мониторинг агроландшафтов на основе компьютерного спектрометрического дешифрирования цветных космофотоснимков;

- дано теоретическое и методическое обоснование способов дешифрирования и компьютерного картографирования состояния компонентов- разработано теоретическое обоснование и адаптированные, ресурсосберегающие технологии и технические средства точного, лесомелиоративного обустройства агроландшафтов

Объектом исследований являлась равнинная часть Южного Федерального округа, включающая Волгоградскую, Астраханскую и Ростовскую области, Ставропольский и Краснодарский края, республики Калмыкия, Дагестан и Чечня. Объекты на этих территориях являются эталонами для степной, полупустынной и пустынной природных зон. Поэтому полученные материалы по методам дешифрирования- АКФ и картографирования экологических условий для целей агролесомелиорации могут быть экстраполированы и на другие подобные территории, как в нашей стране, так и за рубежом.

Работа основана на оригинальной методологии интегрирующей картографические, фотограмметрические, полевые методы исследований с использованием компьютерных методов дешифрирования и анализа, АКФ агролесо-ландшафтов, в пространственно-временном аспекте.

Применение компьютерных технологий дешифрирования АКФ позволяет существенно повысить-точность,получаемых данных об объектах исследований, в том числе и о состоянии почв сельскохозяйственного назначения. Для осуществления мониторинга агроландшафтов при помощи аэрокосмического зондирования необходимы адекватные математико-картографические модели, позволяющие с достаточной точностью — количественно оценить их состояние, проанализировать тенденции его изменения и осуществить прогноз развития ситуации.

Для создания таких моделей требуются обоснованные закономерности, позволяющие математически установить корреляцию данных, получаемых в результате аэрокосмического зондирования и полевых исследований реальных характеристик объектов.

Научная новизна заключается в.разработке и применении новых компьютерных методов исследования агроландшафтов, в разработке новых способов компьютерного дешифрирования-аэрокосмической информации на которые получены 3 патента на изобретения [169, 178, 179], в разработке карто-графо-математических моделей агроландшафтов и пространственно7 временных моделей их деградации, в разработке новых энерго-, ресурсосберегающих технологий и способов выращивания 3JIH, на которые получены 10 патентов и 1 положительное решение на выдачу патента [170-177, 179, 180].

В процессе исследований разработаны теоретико-методологические основы математико-картографического моделирования с использованием информационных, компьютерных технологий на основе анализа распределения пикселей изображения ландшафта на аэрокосмических фото- и сканер-ных изображений земной поверхности для целей агролесомелиорации и защитного лесоразведения. Это позволило на качественно новой основе далее развить такое направление в агролесомелиоративной науке, как агролесомелиоративное' картографирование ландшафтов. Разработана методика компьютерного картографирования состояния компонентов ландшафтных комплексов, связей между ними и динамики процессов деградации. Показаны причины возникновения и рассчитан прогноз ее развития в зависимости от природных и антропогенных факторов.

Полученные материалы позволили решить проблему оперативной, экономичной и достоверной оценки агроэкологического потенциала аридных территорий.

Впервые для оценки деградационных процессов в ландшафтах разработана система компьютерного картографирования на основе дешифрирования АКФ. Это позволило провести оценочное картографирование состояния аг-роландшафтов объектов исследований.

В работе используются, передовые технические достижения в области агролесомелиоративного картографирования состояния агроландшафтов на основе достижений в космической области и в области компьютерного анализа графического материала, что подтверждено собственными исследованиями взаимосвязей между признаками деградации ландшафтных комплексов и данными, получаемыми дистанционным зондированием, разработкой и использованием новых способов оценки ресурсов.

Результаты исследований докладывались на международных конференциях и симпозиумах: посвященной 100-летию Нижневолжской станции по селекции древесных пород Волгоград, ВНИАЛМИ, 2003; "Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений" Волгоград, НВ НИИСХ, 2004; посвященной 125-летию со дня рождения Николая Ивановича Суса, Саратов, ВНИАЛМИ, 2005; посвященной 75-летию Поволжской агролесомелиоративной опытной станции, Волгоград, ВНИАЛМИ, 2005; "Экология, окружающая среда, и здоровье населения", Курск, ГНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2005: "Актуальные вопросы экологии и природопользования" Ставрополь. 2005; по борьбе с опустыниванием, Абакан, НИИ аграрных проблем Хакасии, 2006; посвященной 75-летию Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации, Волгоград, ВНИАЛМИ, 2006; посвященной 120-й годовщине со дня рождения Николая Ивановича Вавилова, Саратов, 2007; "Степи Северной Евразии". Оренбург 2006 год; X Международный симпозиум по речным наносам (Ю-Ш 18118) Москва 2007; Международной научной конференции посвященной 50-летию организации НПЦ лесного хозяйства, Щучинск, Казахстан 2007; "Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в Российской Федерации", Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008; "Перспективы развития аридных территорий через интеграцию науки и практики". - Соленое Займище, 2008; "Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия", Курск, ПНИИЗи ЗПЭ, 2008.

Разработка "Модели агроландшафтов (математико-картографические) для деградированных территорий сухостепной зоны ЕЧ РФ" удостоена диплома РАСХН за 2004 г., а разработка "Агролесомелиоративное картографирование деградированных пастбищ на основе дистанционного мониторинга", удостоена диплома РАСХН за 2006 г.

Создаваемый научно-технический задел непосредственно предназначен для обеспечения опытных и проектных работ по обустройству агроланд-шафтных комплексов, повышения конкурентоспособности продукции аграрного сектора экономики.

Результаты реализации диссертационной работы будут способствовать дальнейшему развитию аграрного комплекса России, создадут фундамент для дальнейшего развития точечных (координатных) технологий земледелия и агролесомелиорации, позволят сократить потери от нерационального использования агроландшафтных комплексов.

Разработка методологии проводилась с 1999 г. в процессе научно- исследовательских работ по тематическому плану Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (№№ Госрегистрации -01.960 00790,01.2.00 109312,01.2.00 109326,01.2.00 611909).

Исследования проводились в рамках проекта поддержанного РФФИ (грант 04-05-96505)> в котором автор являлся исполнителем.

Основные результаты работы реализованы при осуществлении консалтинговых и инжиниринговых услуг по дистанционной оценке опустынивания ландшафтов Черноземельских и Кизлярских пастбищ на территориях республик Калмыкия, Дагестан, Чеченской республики и Ставропольского края. При разработке проектов адаптивно-ландшафтного обустройства деградированных земель засушливой зоны РФ. При разработке и моделировании состояния особо охраняемых природных объектов (Бузулукский бор, Оренбургская обл., Волго-Ахтубинская пойма), при картографо-аэрокосмическом мониторинге деградационных процессов на территории Убсу - Нурского аймака Республики Монголия, при составлении тематических карт деградации сельскохозяйственных угодий

На защиту выносятся следующие основные положения работы.

1. Теоретические основы управления противодеградационными комплексом на базе прогнозно-динамического картографирования агроэкологи-ческих ситуаций, компьютерного математико-картографического моделирования. принятия решений и их реализации с использованием ресурсосберегающих технологий точной агролесомелиорации, опирающиеся на использовач ние компьютерных и геоинформационных методов анализа изображения ландшафта на космоснимках, картографирования и математического описания его деградации.

5. Теоретическое и методическое обоснование способа оценки состояния защитных лесных насаждений заключающегося в использовании компьютерного пиксельного анализа из изображения на космоснимках и применении разработанных критериев деградации таких насаждений (патент РФ ЬШ № 2330242);

6. Теоретическое обоснование и разработка адаптированных, ресурсосберегающих технологий, технических средств и способов точного, лесомелиоративного обустройства агроландшафтов, создания устойчивых защитных лесных насаждений (патенты РФ ГШ №№ 2174298, 2188056, 2194381, 2195794, 2216899, 2240667, 2240670, 2265315, 2267913, 2284679).

7. Методика оценки эколого-экономической эффективности агролесомелиоративного прогнозно-динамического картографирования деградацион-ных процессов в агроландшафтах на основе аэрокосмической информации, с использованием разработанных математических моделей состояния почв, пастбищ и деградации защитных лесных насаждений.

Большое содействие и помощь в проведении работ оказали доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН К. Н. Кулик, Лауреат премии Правительства РФ, доктор сельскохозяйственных наук Рулев A.C., а также весь коллектив отдела ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследований. Автор выражает им искреннюю благодарность. Кроме того, автор выражает свою признательность Лауреату премии Правительства РФ, доктору сельскохозяйственных наук, Ю. М. Жданову за оказанную помощь при проведении исследований.

Заключение Диссертация по теме "Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов", Юферев, Валерий Григорьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3. Разработаны компьютерные технологии дешифрирования аэрокос-моснимков основанные на применении комбинированных способов распознавания, использующие: визуальный анализ снимков с идентификацией образов по классифицированным признакам (контуру, структуре и цвету изображения), компьютерный статистический анализ распределения пикселей на изображении по каналам RGB при помощи гистограмм и полевое эталонирование характерных объектов агролесоландшафтов. Статистический анализ параметрических характеристик, определяемых по распределению пикселей, дает возможность описать реальное состояние исследуемого объекта. Выявление корреляции свойств объекта и фототона его изображения процессе компьютерного анализа распределения пикселей обеспечивает точность дешифрирования снимков и, соответственно, последующего моделирования процессов деградации в агроландшафтах. Полученные систематические данные, комплексно характеризующие объекты дешифрирования могут быть экстраполированы на ландшафты- аналоги, как в нашей стране, так и за рубежом.

4. Выявлены зависимости изменения основных параметров, характеризующих состояние компонентов агролесоландшафтов: установлено, что фо-тотон изображения открытых почв определяется содержанием гумуса в них и описывается экспоненциальным уравнением, анализ данных показал, что имеются устойчивые зависимости между этими группами данных. Корреляция между этими группами имеет значения от 0,888 до 0,980. Для пастбищ зависимость величины фототона изображения от проективного покрытия носит нелинейный характер и имеет верхний и нижний пределы. В связи с этим для математической модели выбрана логистическая зависимость, дающая возможность с коэффициентом корреляции не менее 0,933 описывать наблюдаемые изменения в состоянии пастбищ. Фототон полога древостоев на кос-моснимке зависит от его сохранности, разработка критериев сохранности и определение диапазонов фототона по состоянию крон дает возможность автоматизировать компьютерное дешифрирование космоснимков этих объектов. Математическое описание характерных параметров ландшафтов по результатам анализа их изображения на космофотоснимках позволило разработать методологию оценки состояния пашни, пастбищ и защитных лесных насаждений.

5. Разработана методика математико-картографического моделирования деградации агролесоландшафтов на основе космофотоинформации. Картографическое представление пространственных изменений, как модель состояния ландшафтов, дает временной срез, фиксированное отражение экологической ситуации, а компьютерная цифровая модель дает возможность на основе математических уравнений осуществить моделирование и прогнозирование состояния агролесоландшафтов. Разработанная компьютерная модель агроландшафта включает: данные результатов компьютерного дешиф

258 рирования АКФ; систему математических зависимостей, описывающих характеристики и динамику ландшафтных объектов; цифровую модель рельефа и цифровую картографическую модель агролесоландшафта.

6. Разработанная система математико-картографического, прогнозно-динамического моделирования является основой для составления интерактивных цифровых тематических космофотокарт и позволяет организовать систему управления агролесоландшафтами на новом информационном уровне.

7. Разработана методика анализа агроландшафта на основе его синтезированной модели, представляющей собой цифровую модель рельефа, совмещенную с картографической моделью местности, космофотокартой и векторной моделью крутизны слонов. Эта методика позволяет проводить дифференциальный анализ крутизны склонов и определять величину уклона линии склона.

8. Компьютерное тематическое картографирование состояния агро-ландшафтов Волгоградской области, Республики Калмыкия, Республики Дагестан, Чеченской республики, Ставропольского края, Краснодарского края и Ростовской области с применением компьютерного дешифрирования аэро-космоснимков позволило установить уровни деградации, выделить и определить деградированные площади сельскохозяйственных угодий, установить их точное местоположение. Полученные в результате исследований результаты позволили решить проблему оперативной, экономичной и достоверной оценки агроэкологического потенциала территорий, рассчитать возможную продуктивность агролесоландшафтов и выявить критические участки, требующие немедленного вмешательства для реконструкции и восстановления. Полученные данные позволяют определить необходимые технологии и рассчитать силы и средства для устранения последствий деградации.

9. Осуществлено теоретическое обоснование и разработаны адаптированные, ресурсосберегающие технологии и технические средства точного, лесомелиоративного обустройства arpo ландшафтов: выращивания посадочного материала в лесопитомниках, создания устойчивых защитных лесных насаждений на склонах и профилактики пожаров в лесных насаждениях, новизна разработок защищена 10 патентами и 1 положительным решением на выдачу патента.

10. Разработаны методические основы для эколого-экономической оценки состояния почв, пастбищ и защитных лесных насаждений по критериям содержания гумуса, проективному покрытию и сохранности полога древостоя, что дает возможность на основе аэрокосмической информации выявить стоимость этих ресурсов и определить экономическую составляющую эффективности агролесомелиоративного прогнозно-динамического картографирования деградационных процессов в агроландшафтах, с использованием разработанных математических моделей их состояния.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Юферев, Валерий Григорьевич, Волгоград

1. Абрамович, Г. Н. Теория турбулентных струй / Г. Н.Абрамович. -М.: Физматгиз. — 515 с.

2. Агроклиматические ресурсы Калмыцкой АССР: справочник. Д., 1974.- 171 с.

3. Агроклиматические ресурсы Ростовской области: справочник. -Ростов-на-Дону, 1972.-С. 10-27, 240-250.

4. Агролесомелиоративная наука в XX веке / А. Н. Каштанов, И. П. Свинцов, К. Н. Кулик и др. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2001. - 366 с.

5. Агроресурсный потенциал Черных земель и Кизлярских пастбищ: атлас тематических карт / К. Н. Кулик и др. Волгоград: ВНИАЛМИ, 1996. -42 с.

6. Аковецкий, В. И. Дешифрирование снимков / В. И. Аковецкий. -М.: Недра, 1983.-120 с.

7. Андроников, В. Д. Использование дистанционных методов в почвоведении и сельском хозяйстве / В. Д. Андроников, Т. В. Королюк // Итоги науки и техники: Почвоведение. М.: ВИНИТИ, 1985. — Т. 5. - 179 с.

8. Андроников, В. Л. Аэрокосмические методы изучения почв / В. Л. Андронников. М.: Колос, 1979. - 280 с.

9. Андроников, В. Л. Применение космических снимков для изучения почвенного покрова / В. Л. Андроников // Труды X Международного конгресса почвоведов. М., 1975.-Т. 12.-С. 306-312.

10. Ю.Анопин, В. Н. Картографирование деградированных ландшафтов

11. Нижнего Поволжья / В. Н. Анопин, А. С. Рулев. — Волгоград: ВолГАСУ, 2007.- 168 с.

12. Антоновский, М. Я. К вопросу об экономической эффективности экологического мониторинга / М. Я. Антоновский, H. М. Виноградова // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гид-рометеоиздат, 1986. - T. IX. - С. 184-189.

13. Антыков, А.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие // А. Я. Анты-ков, А. Я. Стомарев. Ставрополь, 1970. - 326 с.

14. Афанасьева, Т. В. Изучение процессов эрозии почв путем инструментального дешифрирования аэрофотоснимков / Т. В. Афанасьева, В. П. Лидов, Н. В. Мошарова // Почвоведение. 1974. - №1. - С. 90-96.

15. Аэрофотографическое эталонирование и экстраполяция. Л.: Наука, 1967.- 156 с.

16. Бабаев, А. М. Методика изучения по аэроснимкам степени антропогенного воздействия в пустыне / А. М. Бабаев // Проблемы освоения пустынь. 1979. -№ 1.-С. 24-32.

17. Бабаев, А. М. Опыт изучения и картографирования изменений природных условий пустынь по материалам аэрокосмических съемок / А. М. Бабаев //Геодезия, аэрофотосъемка, картография. 1985. - С. 35-37.

18. Бабаев, А. М. Особенности камерального дешифрирования пустынной растительности/ А. М. Бабаев // Проблемы освоения пустынь. 1978. -№ 2. - С. 36-42.

19. Багров, М. Н. Орошение полей / М. Н. Багров. Волгоград: НижнеВолжское книжное издательство, 1965. — 285 с.

20. Бахтинова, Е. В. Применение крупномасштабных аэрофотоснимков при инвентаризации рекреационных лесов / Е. В. Бахтинова, Н. Г. Федоров // Лесное хозяйство. 1987. - № 2. - С. 51-52.

21. Безуглова, О. С. Гумусное состояние почв юга России / О. С. безуг-лова. Ростов-на-Дону: Изд. СКНЦ ВШ. - 2001. - 228 с.

22. Белов С. В. Теоретические основы аэрофотосъемки лесов и использование аэроснимков для изучения лесного фонда: автореф. дис. . докт.с.-х. наук / Белов С. В. Красноярск, 1961. - 56 с.

23. Беляев, В. И. Основы логико-информационного моделирования сложных геосистем / В. И. Беляев, М. Ю. Худошина. Киев: Наукова думка, 1989.- 160 с.

24. Берлянт, А. М. Геоизображения пространственный и временныйдиапазоны / А. М. Берлянт // География и природные ресурсы. 1991. - № 2. -С. 5-11.

25. Берлянт, А. М. Геоиконика / А. М. Берлянт. М., 1996. - 208 с.

26. Берлянт, А. М. Геоинформационное картографирование / А. М. Берлянт // Картография и геоинформатика. Итоги науки и техники. Сер. Картография. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1991.-Т. 14.-С. 80-117.

27. Берлянт, А. М. Геоинформационное картографирование / А. М. Берлянт.-М.5 1997.-62 с.

28. Берлянт, А. М. Картографическая информация. Системный подход /

29. A. М. Берлянт // Картографирование географических систем. — М.: Изд-во МГУ, 1981.-С. 10-22.

30. Берлянт, А. М. Картография / А. М. Берлянт. — М.: Аспект Пресс, 2001.-С. 259-276.

31. Берлянт, А. М. Картография и геоинформатика / А. М. Берлянт, А.

32. B. Кошкарев, В. С. Тикунов // Итоги науки и техники. Сер. Картография. -М.: ВИНИТИ, 1991.-Т. 14.-176 с.

33. Берлянт, А. М. Новые теоретико-методологические проблемы географической картографии / А. М. Берлянт // Вестн. Моск. ун-та. Сер. География. 1989. - № 6. - С. 9-16.

34. Берлянт, А. М. Образ пространства: карта и информация / А. М. Берлянт. М.: Мысль, 1986. - 240 с.

35. Берлянт, А. М. Теоретические проблемы картографии / А. М. Берлянт. М.: Изд-во МГУ, 1993. - 116 с.

36. Бирюкова, О. Н. Содержание и состав гумуса основных типов почв России / О. Н. Бирюкова, Д. С. Орлов // Почвоведение. 2004. - №1. - С. 171188.

37. Богомолов, Л. А. . Дешифрирование аэроснимков / Л. А. Богомолов. -М.: Недра, 1976.- 144 с.

38. Богомолов, Л. А. Топографическое дешифрирование природного ландшафта на аэроснимках / Л. А. Богомолов М.: Госгеолтехиздат, 1963.263196с.

39. Болдышев, В. С. Охрана почв: словарь-справочник / В. С. Болды-шев. Минск: Изд. "Университетское". - 1989. - 160 с.

40. Боровиков, К. 3. Инвентаризация защитных насаждений с помощью аэро- и космических снимков / К. 3. Боровиков, В. В. Сидоренко // Геодезия, аэрофотосъемка, картография. Экспресс-информация. 1987. - № 3. - С. 2728.

41. Брылев, В. А. Интенсивность денудации и сохранность реликтов древнего рельефа на юго-востоке Русской равнины / В. А. Брылев // Геоморфология. 1984. - №1. - С. 37-45.

42. Брылев, В. А. Палеоморфология речных долин юго-востока Русской равнины / В. А. Брылев // Геоморфология. 1984. - №3. - С. 22-31.

43. Брылев, В. А. Проблемы охраны окружающей среды / В. А. Брылев // Почвенно-экологические проблемы в степном земледелии: сб. науч. тр. -Пущино, 1992.-С. 133-137.

44. Брылев, В. А. Экскурсии в родную природу / В. А. Брылев. Волгоград: Ниж.-Волж. кн. изд-во, 1984. - 96 с.

45. Вадюнина, А. Ф. Агрофизическая и мелиоративная характеристика каштановых почв Юго-востока Европейской части СССР / А. Ф. Вадюнина. — М.: Изд-во Московского ун-та, 1970. 326 с.

46. Вальков, В. Ф. Очерки о плодородии почв / В. Ф. Вальков, К. Ш. Ка-зеев, С. И. Колесников. Ростов-на-Дону: Изд. СКНЦ ВШ, 2001. - 238 с.

47. Вальков, В. Ф. Почвы Юга России / В. Ф. Вальков, С. И. Колесников. Ростов-на-Дону: Изд. Эверест, 2008. — 276 с.

48. Вальков, В. Ф. Почвы Юга России. Классификация и диагностика / В. Ф. Вальков, С. И. Колесников. Ростов-на-Дону: изд. СКНЦ ВШ, 2002. -168 с.

49. Варламов, Г. П. Машина для уборки фруктов / Г. П. Варламов // Машиностроение. -М., 1978.-С. 102-105.

50. Варламов, Г. П. Плодоуборочная техника США / Г. П. Варламов, Б.264

51. Г. Волков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1979. -№7.-С. 58-62.

52. Васильев, Л. Н. Системные космические исследования природной среды / Л. Н. Васильев // Географическая интерпретация аэрокосмической информации. М.: Наука, 1988. - С. 6-12.

53. Виноградов, Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем / Б. В. Виноградов. М: Наука, 1984. - С. 37-40.

54. Виноградов, Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984.-С. 79.

55. Виноградов, Б. В. Аэрометоды изучения растительности аридных зон. М.-Л.: Наука, 1966. - 362 с.

56. Виноградов, Б. В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия РФ / Б. В. Виноградов, В. А. Орлов, В. В. Снакин // Изв. РАН. Сер. География 1993. - №5. - С.77-89.

57. Виноградов, Б. В. Дистанционные индикаторы опустынивания и деградации почв / Б. В. Виноградов // Почвоведение. 1993. - №2. - С.98-103.

58. Виноградов, Б. В. Картографирование зон экологического неблагополучия по динамическим критериям / Б. В. Виноградов, К. Н. Кулик, А. Д. Сорокин и др. // Экология. 1988. - №4. - С. 243-251.

59. Виноградов, Б. В. Обзор оптимальных сроков аэрофотографирования основных типов ландшафтов / Б. В. Виноградов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. Вып. 4. - 1969. - С. 75-79.

60. Виноградов, Б. В. Основы ландшафтной экологии / Б. В. Виноградов. -М.: ГЕОС, 1998.-418 с.

61. Виноградов, Б. В. Принципы аэрофотографического эталонирования индикаторов грунтовых вод засушливых зон / Б. В. Виноградов // Проблемы освоения пустынь. 1970. - № 1. - С. 18-24.

62. Виноградов, Б. В. Прогнозирование пространственно-временной динамики экосистем методом универсального кригинга / Б. В. Виноградов, С. М. Кошель, К. Н. Кулик // Экология. 2000. - № 5. - С. 323-332.

63. Виноградов, Б. В. Растительные индикаторы / Б. В. Виноградов. — М.: Высшая школа, 1964. — 361с.

64. Востокова Е. А. Экологическое картографирование на основе космической информации / Е. А. Востокова, В. А. Сущеня, Л. А. Шевченко. — М.: Недра, 1988.-224 с.

65. Габунщина Э. Б. Адаптивное лесоаграрное природопользование в Российском Прикаспии (на примере Калмыкии): автореф. дис. . докт. с.-х.наук / Габунщина Э. Б. Волгоград, 2002. — 50 с.

66. Гаель, А. Г. Генезис и эволюция почв на песках степного Дона (на примере почв в долине р. Чир) / А. Г. Гаель, Л. Ф. Смирнова // Проблемы комплексного освоения песков мелиорации пастбищ. Волгоград, 1984. — С. 21-27.

67. Галимзянов, Ф. Г. Вентиляторы / Ф. Г. Галимзянов. М.: Машиностроение, 1969.-С. 38.

68. Геоиформатика: учеб. для студ вузов / Е. Г. Капралов, А. В. Кошка-рев, В. С. Тикунов и др.; Под ред В. С. Тикунова. М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 480 с.

69. Гирусов, Э. В. Экология и экономика природопользования: учебник для ВУЗов / Э. В. Гирусов. М.: 1С, 2007. - 591 с.

70. Глухов, В. В. Экономические основы экологии: учебник / В. В. Глу-хов, Т. В. Лисочкина, Т. П. Некрасова. 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Спец. лит., 1997.-304 с.

71. Гольдман, Л. М. Дешифрирование аэроснимков при топографической съемке и обновлении карт масштабов 1:10000 — 1:25000 / Л. М. Гольд-ман, Р. И. Вольпе. М.: Недра, 1968. - 190с.

72. Гольдман, Л. М. Применение цветной аэросъемки для изучения местности (дешифрирование цветных аэроснимков) / Л. М. Гольдман // Труды ЦНИИГАиК. Вып. 137. - М.: Геодезиздат, 1969. - 172с.

73. Горден, Г. М. Пылеулавливание и очистка газов / Г. М Горден., И. Л. Пейсанов. М.: "Металлургия 1968. - 499 с.

74. Горохова И. Н. Оценка засоления орошаемых почв Нижнего Поволжья с использованием аэрофотоснимков: автореф. дис. . канд. техн. наук / И. Н. Горохова. М., 1992. - 25 с.

75. Горохова, И. Н. Многопараметрический компьютерный анализ в оценке засоления орошаемых почв / И. Н. Горохова, В. И. Гаврилов, В. А. Харитонов // Почвоведение. 1999. - №5. — С. 626-633.

76. ГОСТ 50828-95. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. — М., 1996. 6 с.

77. Государственный (национальный) доклад "О состоянии и использовании земель Российской Федерации в 2003 году" // Федеральное агентство кадастра объектов недвижимости. Москва, 2004. — С. 31.

78. Дегтярева, Е. Т. Почвы Волгоградской области / Е. Т. Дегтярева. — ' Волгоград, 1970. 320 с.

79. Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков. -Берлин-М., 1982. Т. 1. - 83с.

80. Дистанционное зондирование / под ред. Ф. Свейна и Ш. Дейвис. Пер. с англ. М.: Недра, 1983. - 256 с.

81. Дистанционное зондирование в лесном хозяйстве / Е. П. Данюлис, В. М. Жирин, В. И. Сухих и др. М.: Агропромиздат, 1989. - 223 с.

82. Дистанционное зондирование: количественный подход / Под ред. Ф.267

83. Свейна и Т. Дейвиса. М.: Прогресс, 1983. - 414с. (Пер. с англ).

84. Дмитриев, И. Д. Лесная авиация и аэрофотосъемка / И. Д. Дмитриев, Е. С. Мурахтанов, В. И. Сухих. -М.: Лесн. пром-сть, 1981. 344 с.

85. Дмитриев, И. Д. Лесная авиация и аэрофотосъемка / И. Д. Дмитриев, В. С. Мурахтанов, В. И. Сухов. М.: Агропромиздат, 1989. - 366 с.

86. Доклад "О состоянии окружающей среды Волгоградской области в 2005 году". Волгоград: Альянс, 2006. - 288 с.

87. Докучаев, В. В. Зоны природы и классификация почв / В. В. Докучаев // Учение о зонах природы. М.: Географгиз, 1948. - С. 5-12.

88. Докучаев, В. В. Сочинения. Т.2. / В. В. Докучаев // Статьи и доклады по изучению чернозема. Картография русских почв. 1876-1885; под ред. Л. И. Прасолова, И. П. Герасимова. - М.-Л.: Изд-во АН СССР. - 1950. - 608 с.

89. Долгов, И. С. Коэффициент отражения влажных почв / И. С. Долгов, Г. Б. Виноградова // Почвоведение. 1973. - №11. - С. 143-145.

90. Доскач, А. Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни / А. Г. Доскач. М.: Наука, 1979. - 144 с.

91. Думский, В. Ф. Воздействие турбулентной воздушной струи на листья растений //В. Ф. Думский, А. К. Лысов Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1984. - №5. - С. 59-60.

92. Жданов Ю. М. Техническое средство для предупреждения пожаров в насаждениях / Ю. М. Жданов, В. Г. Юферев. Волгоград: Волгоградский ЦНТИ, ИЛ № 51-089-03, 2003.

93. Залибеков, 3. Г. Процессы опустынивания и их влияние на почвенный покров / 3. Г. Залибеков. Москва, 2000. - 220 с.

94. Заруцкая, И. П. Картографирование природных условий и ресурсов / И. П. Заруцкая, Н. В. Красильников. М.: Недра, 1988. - 300 с.

95. Заруцкая, И. П., Красильникова Н. В. Проектирование и составление карт. Карты природы / И. П. Заруцкая, Н. В. Красильников. М.: Изд-во МГУ, 1989.-296 с.

96. Защитное лесоразведение в СССР / под. ред. Е. С. Павловского.268

97. М.: Агропромиздат, 1986. 264 с.

98. Ивахов, Б. М. Применение космических снимков для картографирования лесорастительных условий песков / Б. М. Ивахов //Проблемы освоения пустынь. 1983. - №6. - С. 67-72.

99. Идельчик, И. Д. Аэродинамика промышленных аппаратов / И. Д. Идельчик. М.: Энергия, 1994. - С. 36.

100. Инструкция по дешифрированию аэрофотоснимков и фотопланов в масштабах 1:10000 и 1:25000 .для целей землеустройства, государственного учета земель и земельного кадастра. М., 1978. - 64 с.

101. Исаченко, А. Г. Ландшафты / А. Г.Исаченко, А. А. Шляпников // Природа мира: Ландшафты. М: "Мысль", 1989 - 505 с.

102. Калашников, Е. Н. Система лесных карт и методы их составления с применением аэрокосмической съемки / Е. Н. Калашников // География и природные ресурсы. 1985. - № 3. - С. 125-132.

103. Калнина, В. А. Применение принципов ландшафтного метода дешифрирования для изучения и картографирования почв по материалам аэрофотосъемки / В. А. Калнина // Почвоведение. 1971. - №2. - С. 61-69.

104. Карандеева, М. В. Геоморфология Европейской части СССР / М. В. Карандеева. -М.: Изд-во МГУ, 1957. С. 10-25.269

105. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды / Е. А. Востокова, Л. А. Шевченко, В. А. Сущеня и др. М.: Недра, 1982.-251с.

106. Каштанов, А. Н. Почвозащитное земледелие / А. Н. Каштанов. -М.: Колос, 1983.-527 с.

107. Климатический справочник СССР. — Л. : Гидрометиздат, 1954. -Вып. 13.-С. 8-40.

108. Книжников, Ю. Ф. Аэрокосмические исследования динамики географических явлений / Ю. Ф.Книжников, В. И. Кравцова. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1991.-206 с.

109. Книжников, Ю. Ф. Аэрокосмические методы географических исследований: учебник / Ю. Ф. Книжников, В. И. Кравцова, О. В. Тутубалина. -М.: Издательский центр "Академия", 2004. 336 с.

110. Князева, С. В. Особенности экологического мониторинга лесов национальных парков с использованием материалов космических съемок / С. В. Князева//Геодезия и картография. 2001. № 11. — С. 45-51.

111. Комлацкий, В. Перспективы развития свиноводства на Кубани. http://rustrana.ru

112. Кондратьев, К. Я. Аэрокосмические исследования почв и растительности / К. Я. Кондратьев, В. В. Козодеров, П. П. Федченко. Л.: Гидро-метеоиздат, 1986. - 227с.

113. Кондратьев, К. Я. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности / К. Я. Кондратьев, П. П. Федченко. Л.: Гидро-метеоиздат, 1982. -216 с.

114. Контобойцева, И. С. Изучение и картографирование антропогенного воздействия на природу в различных районах СССР по космическим снимкам / И. С. Контобойцева, В. И. Кравцова // Вестн. МГУ. Сер. геогр. -1984. -№6. С. 11-18.

115. Корзухин, М. Д. О программе прогноза динамики лесов / М. Д. Корзухин, В. Н. Седых // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1982. - Т.5. - С. 91-102.

116. Кормовые ресурсы сенокосов и пастбищ Калмыкии. / Т. И. Баки-нова и др. Ростов-на Дону: Изд-во СКНЦ ВШ. - 2002. - 184 с.

117. Кошкарев, А. В. Картография и геоинформатика: пути взаимодействия / А. В. Кошкарев // Изв АН СССР, сер. Географ. 1990. - № 1. - С. 2737.

118. Кошкарев, А. В. Региональная геоинформационная система: состояние и пути развития / А. В. Кошкарев // Рационализация природопользования на Дальнем Востоке. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984.- С. 43-59.

119. Кошкарев, А. В. Региональные геоинформационные системы / А. В. Кошкарев, В. П. Каракин. М.: 1987. - 126 с.

120. Кошкарев, А. В. Рельеф как входной параметр в математико-картографические модели геосистем / А. В. Кошкарев // Географическая картография в научных исследованиях и народнохозяйственной практике. М. : МФГО, 1982.-С. 117-130.

121. Кошкарев, А. В. Теоретические и методические аспекты развития географических информационных систем / А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов, А. М. Трофимов // География и природные ресурсы. -М.: 1991.-С. 11-16.

122. Кравцова В. И. Космическое картографирование / В. И. Кравцова. М.: Изд-во МГУ, 1977. - 260 с.

123. Кравцова, В. И. Возможности применения космических снимков и высотных аэрофотоснимков для дешифрирования эолового рельефа / Т. Б. Кузина, С. В. Лютцау // Геоморфология. 1976. - № 1. - С. 16-24.

124. Кравцова, В. И. Космические методы исследования почв: учеб. по271собие для студентов вузов. / В. И. Кравцова. М.: Аспект Пресс, 2005. - 190 с.

125. Кравцова, В. И. Оценка космических сканерных снимков низкого и среднего разрешения как материалов для картографирования лесов / В. И. Кравцова, Л. В. Воробьева // Лесоведение. 2000. - № 5. - С. 35-42.

126. Красниченко, А. В. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Т.2./ А. В. Красниченко. — М.: Госиздательство научно-технической машиностроительной литературы, 1961. 835 с.

127. Кретинин, В. М. Лесопригодность почв агролесомелиоративных районов / В. М. Кретинин // Лесомелиорация и ландшафт. Волгоград, 1993.-С.50-59.

128. Кретинин, В. М. Методика эколого-энерго-экономической оценки аккумуляции веществ в растениях и почвах агролесоландшафтов / В.М. Кретинин. М.: РАСХН, 2006. - 24 с

129. Кретинин, В. М. Организация и оценка мониторинга плодородия эродированных почв в агролесоландшафтах России / В. М. Кретинин // Восстановление и использование эродированных земель. — М.-Волгоград, 1998. -С. 170-177.

130. Крупномасштабное картирование почв при лесоустройстве: методические рекомендации. Л., 1978. - 52 с.

131. Кулик К. Н. Агролесомелиоративное картографирование СевероЗападного Прикаспия: автореф. дис. . докт. с.-х. наук / К. Н. Кулик.— Волгоград, 1996. 48 с.

132. Кулик, К. Н. Агролесомелиоративное картографирование и фито-экологическая оценка аридных ландшафтов / К. Н. Кулик. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. - 248 с.

133. Кулик, К. Н. Аэрокосмические методы в комплексном освоении песков и фитомелиорации аридных пастбищ / К. Н. Кулик, В. И. Петров, В.

134. B. Мозгунов // Аэрокосмические методы исследований в агролесомелиорации.-Вып. 1(62).-Волгоград, 1991.-С. 11-19.

135. Кулик, К. Н. Аэрокосмические методы исследований аридных ландшафтов / К. Н. Кулик // Методы исследований водной эрозии в противо-эрозионной лесомелиорации. Вып. 1(96). - Волгоград, 1989. - С. 43-58.

136. Кулик, К. Н. Изменение экологической тенденции опустынивания

137. Черных земель Калмыкии по повторным аэрокосмическим снимкам / К. Н. Кулик, Б. В. Виноградов, В. В. Лебедев // Докл. АН СССР. 1985. - Т. 285. -№5.-С. 1269-1272.

138. Кулик, К. Н. Изучение очагов дефляции на Черноземельских пастбищах по аэрокосмическим фотоснимкам / К. Н. Кулик //Аэрокосми-ческие методы исследований в агролесомелиорации. Вып. 1(62). - Волгоград, 1991. - С. 40-47.

139. Кулик, К. Н. Изучение песков юго-востока Европейской части СССР с помощью аэрокосмических фотоснимков / К. Н. Кулик, В. И. Петров // Вестн. с.-х. науки. 1986. - № 12. - С. 118-122.

140. Кулик, К. Н. Картографо-аэрокосмический мониторинг ландшафтов / К. Н. Кулик, А. С. Рулев, В. Г. Юферев// Мат. круг, стола, г. Волгоград 30 марта 2004 г. Волгоград: ВолГУ, 2004. - С. 215-219.

141. Кулик, К. Н. Ландшафтная агролесомелиорация деградированных земель / К. Н. Кулик, А. С. Рулев, Н. С. Манаенкова // Защитное лесоразведение: история, достижения, перспективы. Волгоград, 1998. - Вып. 1(108). -С. 69-80.

142. Кулик, К. Н. Ландшафтно-экологическая оценка пастбищ Северного Прикаспия / К. Н. Кулик // Агроэкологические проблемы Российского Прикаспия: материалы науч.-практ. конф., Астрахань, 13-15 окт. 1993. Волгоград, 1994.-С. 156-168.

143. Кулик, К. Н. Фитоэкологическая оценка и агролесомелиоративная классификация песков юго-востока европейской части РСФСР с использованием аэрокосмических фотоснимков: Автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06.03.04. Волгоград, 1988. - 26 с.

144. Кулик, К. Н. Фитоэкологические условия песчаного массива Тай-сойган / К. Н. Кулик, В. И. Петров // Лесомелиорация и рациональное использование малопродуктивных земель аридной зоны. Вып. 1(56). - Волгоград, 1989.-С. 18-22.

145. Кулик, К. Н. Фитоэкологическое картографирование песков по аэрокосмическим снимкам / К. Н. Кулик // Роль проектных и научных разработок в ускорении научно-технического прогресса лесохозяйственного производства.-М., 1988.-С. 185-188.

146. Линник, В. Г. Построение геоинформационных систем в физической географии / В. Г. Линник. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. - 80 с.

147. Линник, В. Г. Физическая география и геоинформационные системы. Современные проблемы физической географии / В. Г. Линник. — М. : Изд-во Моск. ун-та, 1989.- С. 65-73.

148. Мадорский, Ю. А. Теория авиационных двигателей / Ю. А. Мадорский, Э. В. Ровинский. М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1959.-С. 146,162.

149. Манаенкова Н. С. Лесомелиоративная характеристика агроланд-шафтов юга Приволжской возвышенности на основе дистанционных методов: автореф. дис. .канд.с.-х. наук / Манаенкова Нина Сергеевна. Волгоград, 1994.-24 с.

150. Маттис, Г. Я. Выращивание посадочного материала для пастбищного лесоразведения на аридных территориях. / Г. Я. Маттис, В. Н. Хороша-вин, Б. А. Мухаев. Волгоград: Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации, 2000. - 5 с.

151. Методика государственной кадастровой оценки сельскохозяйственных угодий на уровне субъектов РФ" утверждена Госкомземом России 11 мая 2000 г.

152. Методическое пособие по применению информационных технологий в агролесомелиоративном картографировании / Кулик К. Н., Петров В. И., Свинцов И. П. и др. М.: Россельхозакадемия, 2003. 48 с.

153. Михайлова, Н. А. Оптические свойства почв и почвенных компонентов./ Н. А. Михайлова, Д. С. Орлов. М: Наука, 1986. - 120 с.

154. Молодоженов, В. А. Выраженность локальных поднятий в рельефе правобережья Нижней Волги / В. А. Молодоженов // Геоморфология, 1985. -№ 1.-С. 91-95.

155. Молодоженов, В. А. О выражении тектонических структур в рельефе северо-восточной части волгоградского правобережья Волги / В. А. Молодоженов // Геоморфология, 1988. № 2. - С. 92-95.

156. Мусин, О. Р. Цифровые модели "рельефа" континуальных и дискретных географических полей / О. Р. Мусин, С. Н. Сербенюк // Банки географических данных для тематического картографирования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987.-С. 156-170.

157. Мухаев, Б. А. Применение полимеров в агролесомелиорации / Б. А. Мухаев. М.: Россельхозакадемия, 1999. - 96 с.275

158. Наставление по выращиванию посадочного материала древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках РСФСР. М.: "Лесная промышленность", 1979. - 175с.

159. Новосельцева, А. И. Справочник по лесосеменному делу / А. И. Новосельцева. М.: Лесная промышленность, 1978. - 335 с.

160. Обиралов, В. И. Дешифрирование снимков для целей сельского хозяйства / В. И. Обиралов. М.: Наука, 1982. - 144 с.

161. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования. М.: Колос, 1973.-95с.

162. Опустынивание и деградация почв // Мат. межд. научн. конф. / отв. ред. Г. В. Добровольский, Г. С. Куст. М.: МГУ, 1999. - С. 8-9.

163. Оценка информативности космических фотоснимков высокого разрешения для инвентаризации лесов / В. И. Сухих, В. М. Жирин, Т. А. Зие-мелис и др. // Исслед. Земли из космоса, 1996. № 2. - С. 45-56.

164. Павловский, Е. С. Аэрокосмические методы в агролесомелиорации / Е. С. Павловский, Б. В. Виноградов, Н. 3. Боровиков // Вестн. с.-х. науки. -1985.-№7.-С. 100-105.

165. Павловский, Е. С. Аэрокосмический мониторинг защитных лесных насаждений / Е. С. Павловский, К. Н. Кулик // Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов зоны интенсивного ведения хозяйства. Львов, 1988. - С. 12-14.

166. Пат. 2265839 РФ, МКИ в 01 N 33 / 24, в 01 V 9 / 00. Способ определения состояния почвы, подверженной деградации / К. Н. Кулик, В. Г. Юферев, А. С. Рулев, К. Б. Бакурова; заявитель и патентообладатель ГУ276

167. ВНИАЛМИ. № 2004111328/14; заявл. 13. 04. 04; опубл. 10.12.05. Бюл. № 34. -Зс.

168. Предотвращение и тушение пожаров с помощью воздушного по278тока. Москва: "Лесное хозяйство", 2004. - № 4. - С. 47-48.

169. Применение аэрокосмических методов в агролесомелиорации: метод. рек. -М.: изд. ВАСХНИЛ, 1991. 56 с.

170. Применение информационных технологий в агролесомелиоративном картографировании : метод, пособие/ К. Н. Кулик, В. И. Петров, И. П. Свинцов и др. М. : РАСХН, 2003. - 48 с.

171. Природные условия и ресурсы Волгоградской области / Под ред. проф. В. А. Брылева. Волгоград: Перемена, 1995. - 264 с.

172. Пузаченко, Ю. Г. Многомерный анализ аэрофотоснимков при изучении структуры ландшафта/ЛО. Г. Пузаченко, Г. М. Алещенко, Г. С. Молчанов // Известия РАН. Сер. Географическая. 1999. - Т. 2. - С. 80-90.

173. Пузаченко, Ю. Г. Составление мелкомасштабной карты ландшафтного покрова с использованием мультиспектральной информации// Ю. Г. Пузаченко, 3. Ш. Гагаева, Г. М. Алещенко // Известия РАН. Сер. Географическая. 2004. - № 4. - С. 97-109.

174. Районирование территории СССР по основным факторам эрозии / Отв. ред. Арманд Д. Л. М.: Наука, 1965.- 235с.

175. Рекомендации по комплексному освоению песков Юга и Юго-Востока СССР. М.: Колос, 1978. - 24 с.

176. Рекомендации по формированию лесопастбищ в аридной зоне / В. И. Петров и др. М.-Волгоград, 2000. - 42 с.

177. Руководство по созданию устойчивых защитных лесных насаждений на крайнем юго-востоке Европейской территории России // Федеральная служба лесного хозяйства России. М., 1996. - 34 с.

178. Рулев, А. С. Ландшафтно-географический подход в агролесомелиорации / А. С. Рулев. Волгоград: - ВНИАЛМИ. - 2007 - 160 с.

179. Сажин, А. Н. Агроклиматические ресурсы и их изменчивость во времени / А. Н. Сажин, О. Н. Губина // Почвенно-экологические проблемы в степном земледелии: сб. науч. тр. — Пущино, 1992. С. 8-16.

180. Сажин, А. Н. Природно-климатический потенциал Волгоградской области / А. Н. Сажин. Волгоград, 1993. - 28 с.

181. Сажин, А. Н. Современные изменения климата и зональные агроклиматические проблемы (на примере Нижнего Поволжья) / А. Н. Сажин // Проблемы региональной экологии. 2001. - № 1. — С. 14-20.

182. Сажин, А. Н. Современные природно-климатические тенденции и экология земледелия в Нижнем Поволжье / А. Н. Сажин, В. А. Брылев // География и природные ресурсы. 1993. - № 3. - С. 81-85.

183. Самойлович, Г. Г. Применение аэрофотосъемки и авиации в лесном хозяйстве / Г. Г. Самойлович. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1953. - 476 с.

184. Сельскохозяйственная техника и оборудование для фермерских хозяйств. Каталог, т. 1,- М.: Информагротех, 1994. 390 с.

185. Семенова Н. Н. Изучение эрозии почв по аэроснимкам / Н. Н. Семенова // Почвоведение. 1969. - №5. - С. 49-59.

186. Семенова, Н. Н. Изучение эрозии почв по аэрофотоснимкам / Н. Н. Семенова// Почвоведение. 1959.- №10.- С. 69-90.

187. Сергеева, Е. А. Статистические методы исследования природных объектов / Е. А. Сергеева, Д. А. Янтуш. Л. : Гидрометеоиздат, 1973. - С. 107-124.

188. Симакова, М. С. Методика картирования почв Прикаспийской низменности по материалам аэрофотосъемки / М. С. Симакова // Почвенно-географические исследования и использование аэрофотосъемки в картировании почв.- Л.: Изд-во АН СССР, 1959.-С. 112-118.

189. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг. Часть I. Растениеводство // Государственный агропромышленный комитет СССР. М.:1988. - С.660-670.

190. Система технологий и машин (СТМ) сбора, обработки и хранения лесных семян / Л. Н. Прохоров, В. И. Казаков, Ю. М. Жданов и др. // Лесохо-зяйственная информация. — 2004. №3. - С. 22-31.

191. Скачкова, С. А Эколого-экономические аспекты повышения качества среды урбанизированных территорий / С. А. Скачкова. — Волгоград, 2002.- 151 с.

192. Смирнов, Р. Н. Опыт природного районирования Прикаспийской низменности для почвенно-мелиоративных целей / Р. Н. Смирнов, О. С. Гор-жанкина, Н. Н. Коновалов // Почвоведение. 1965. - №9. - С. 26-30.

193. Снакин, В. В. Экологическая оценка состояния почв: попытка количественного подхода / В. В. Снакин, А. А. Присяжная // Изв. РАН. Сер. Биология. 1995.- №1.- С. 105-109.

194. Снакин, В. В. Экологическая оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию / В. В.Снакин, И. О. Алябина, П. П. Кречетов // Изв. РАН. Сер. География. 1995. - №5. - С. 50-57.

195. Соколов, А. А. Гидрография СССР (воды суши) / А. А. Соколов. -Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1952. — 472 с.

196. Солнцев, В. Н. Системная организация ландшафтов (проблемы методологии и теории) / В. Н. Солнцев. М.: Мысль, 1981. - 239 с.

197. Соловьев, Д. В. Гидролого-синоптические условия последнего281подъема уровня Каспийского моря / Д. В. Соловьев // Мелиорация и водное хозяйство. 1994. - №1. - С. 15-16.

198. Сочава, В. Б. Растительный покров на тематических картах / В. Б. Сочава. Новосибирск: Наука, 1979. - 190 с.

199. Спиридонов, А. И. Геоморфология Европейской части СССР / А. И. Спиридонов. М.: Высш. шк., 1978. - С. 72-74.

200. Справочник агролесомелиоратора / Г. Я. Маттис и др. М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 248 с.

201. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат. Ч. 3. - 1967. -331 с.

202. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометиздат, 1968. - Вып. 13.-С. 156-172.

203. Степанов, И. Н. Почвенные прогнозы. М.: Наука, 1979. - 320 с.

204. Стратегия развития защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года/ К. Н. Кулик, В. Г. Юферев и др. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2008. - 34 с.

205. Сурмач, Г. П. Почвенно-эрозионные исследования на Среднерусской возвышенности / Г. П. Сурмач // Сельскохозяйственная эрозия и борьба с ней. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 71-80.

206. Сухих, В. И. Аэрокосмические методы изучения и инвентаризации лесов / В. И. Сухих, Е. П. Данюлис // Лесное хозяйство. 1987. - №10. - С. 59-65.

207. Сухих, В. И. Оценка информативности космических фотоснимков высокого разрешения для инвентаризации лесов / В. И. Сухих, В. М. Жирин, Т. А. Зиемелис // Исследования Земли из космоса. 1996. - № 2. - С. 45-56.

208. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв.// JI. JT. Шишов, Д. Н. Дурманов, И. И. Карманов и др. М.: Агропромиздат, 1991. -304 с.

209. Тикунов, В. С. Географические информационные системы: сущность, структура, перспективы / В. С. Тикунов // Картография и геоинформатика. Итоги науки и техники. Сер. Картография. — М. : ВИНИТИ АН СССР, 1991.-Т. 14.-С. 6-79.

210. Тикунов^ В. С. Моделирование в картографии: учебник / В. С. Тикунов. М.: Изд-во МГУ, 1997. - 405 с.

211. Тикунов, В. С. Некоторые теоретические вопросы картографии / В. С. Тикунов // Геодезия и картография. 1991.- № 7. - С.27-31.

212. Тикунов, В. С. Технические средства автоматизированного создания карт / В. С. Тикунов, Д. Б. Шустров // Автоматизация в тематической картографии. М.: МФ ВГО, 1985. - С. 22-40.

213. Тикунов, B.C. Геоинформатика: учебник для ВУЗов / В. С. Тикунов. Е. Г. Капрелов, А. В. Кошкарев и др. М.: Академия, 2005. - 480 с.

214. Харин, Н. Г. Аэрометоды в фитомелиоративных исследованиях / Н. Г. Харин, Р. Г. Моисеева // Вопросы полезащитного и защитного лесоразведения. Красноярск, 1963. - С. 189-204.

215. Харин, Н. Г. Дистанционные методы и охрана природы пустынь / Н. Г. Харин. М.: Наука, 1980. - 220 с.

216. Харин, Н. Г. Дистанционные методы изучения растительности / Н. Г. Харин. М.: Наука, 1975. - 132 с.

217. Харин, Н. Г. Изучение антропогенного опустынивания по космическим снимкам / Н. Г. Харин, Г. С. Каленов // Проблемы освоения пустынь. 1978.-№4.-С. 25-28

218. Харин, Н. Г. Мониторинг и картографирование процессов опустынивания по материалам аэрокосмических съемок / Н. Г. Харин // Проблемы освоения пустынь. — 1991. №3-4. — С. 23-31.

219. Харин, Н. Г. О возможности моделирования процессов опустыни283вания с учетом антропогенных и природных факторов / Н. Г. Харин, В. Н. Николаев, И. П. Сорокина // Проблемы освоения пустынь. 1989. - № 1. - С. 64-67.

220. Харин, Н. Г. Применение космических снимков для составления тематических карт в зоне пустынь / Н. Г. Харин, Г. С. Каленов, А. М. Бабаев // Географическая интерпретация аэрокосмической информации. — М.: Наука, 1988.-С. 12-30.

221. Харин, Н. Г. Аэрометоды для изучения и картирования песков / Н. Г Харин., К. Нурбердыев, Э. Серхенов // Вестн. с.-х. науки. 1969. - № 6. -С. 74-80.

222. Харитонов В. Я. Фотометрический метод оценки засоленности почв по аэрокосмическим фотоснимкам / В. Я. Харитонов, В. А. Емельянов // Методы и средства автоматизации научных исследований в гидротехнике и мелиорации. М., 1981. - С. 38-42.

223. Хорошавин, В. Н., Юферев В. Г. Обобщенная модель системы "источник питания турбулентная воздушная струя" // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2001.- №3. - С. 17-19.

224. Цифровая картография и геоинформатика: краткий терминологический словарь / Под общей ред. Е. А. Жалковского. М.: "Картгеоцентр"-"Геодезиздат", 1999. - 46 с.

225. Цифровые и электронные геоэкологические карты: получение и использование / Б. А. Новаковский и др. // Геоинформатика. 1997. - № 1. -С. 33-41.

226. Цыганков, А. В. Основные черты морфоструктуры Нижнего Поволжья / А. В. Цыганков // Тр. ВНИИНГ. М., 1962. - Вып .1.- С. 141-180.

227. Чертко, Н. К. Математические методы в физической географии. /Н.284

228. К. Чертко. Минск: Изд-во "Университетское", 1987. - 151 с.

229. Шарыкин, Е.Ю. «Скрытая» земельная рента сельскохозяйственных угодий / Е. Ю. Шарыкин // Журнал "Имущественные отношения в Российской Федерации". М., 2006. - №8.

230. Ширяев, Е. Е. Новые методы картографического отображения и анализа геоинформации с применением ЭВМ / Е. Е. Ширяев. М.: Недра, 1977.- 182 с.

231. Юферев В. Г. Микротеррасер для создания влагонакопительных микротеррас на склонах //В. Г. Юферев, Ю. М. Жданов //Волгоград: Волгоградский ЦНТИ, ИЛ № 51-096-03, 2003. 4с.

232. Юферев В. Г. Новая технология выращивания посадочного материала в лесопитомниках / В. Г.Юферев, Ю. М.Жданов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. — № 1 — С. 22-24.

233. Юферев В. Г. Предотвращение пожаров в лесонасаждениях и на сельхозугодьях с помощью воздушного потока / В. Г. Юферев, Ю. М. Жданов. Волгоград: Волгоградский ЦНТИ, ИЛ № 51-088-03, 2003.

234. Юферев В. Г. Состояние и перспективы точной (координатной) агролесомелиорации / В. Г. Юферев // Сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. / ГНУ ВНИИЗиЗПЭ, 11-13 сентября 2007 г. Курск: ГНУ Всероссийский НИИ285земледелия и защиты почв от эрозии.

235. Alfeld, P. Scattered data interpolation in three or more variables // Mathematical methods in computer aided geometric design / P. Alfeld. Boston:286

236. Acad. Press., 1989. P. 1-33.

237. Anderson R. Grassland revegetation by land imprinting a new option in decertification control / R. Anderson. // Decertification control Bulleten. UNEP, 1987.-№ 14,-P. 38-44.

238. Fontanel A. Amelioration d'ioages multispectrales par traitment nu-merigue / A. Fontanel // Bull. Soc. Franc. Photogramm., 1974. N 56. - P.283-295.

239. Garg, P. K. Assessing changes in semiarid land surfaces through SPOT albedo images / P. K. Garg, A. K. Harrison // Remote Sensing Global Changes, Nottingham, 1990. P. 240-249.

240. Heusden W. V. Monitoring changes in heathland vegetation using sequential aerial photographs / W. V. Heusden // ITC.Journal, 1983. N 2. - P. 160165.

241. Kulik, K. N. Aerial and Satellite methods of research in agrosilvicul-tural amelioration / K. N. Kulik // The Third international Windbreaks and Agro-forestry symposium proceedings. Ridge Toun College, Canada, 1991. - P. 55-59.

242. Matheron G. Principles of geostatistics / G. Matheron // Econom. Geol. 1963. - V.58. - P.1246-1266.

243. Rubec C. D. A. Applications of remote Sensing in ecological land survey in Canada / C. D. A. Rubec // Canadian Journal of Remote Sensing. 1984, v.9. - N l.-P. 19-30.

Информация о работе

Юферев, Валерий Григорьевич
доктора сельскохозяйственных наук
Волгоград, 2009
ВАК 06.03.04

Диссертация

Агролесомелиоративное картографирование и моделирование деградационных процессов на основе аэрокосмического мониторинга и геоинформационных технологий - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы