Аэросъемка нашла свое применение в разных областях: строительстве, сельском, лесном хозяйствах, охране природы и даже в гражданских целях.

Беспилотные летающие аппараты в ведении сельского хозяйства, уже давно используются как в России, так и за рубежом.

Таджикистан можно считать типично горной страной, где речные долины перемежаются с высокогорными хребтами, которые, соединяясь в горные системы, отграничивают более крупные выровненные участки, например котловины. Юго-запад Таджикистана представляет собой чередование невысоких хребтов с долинами рек, где сосредоточены основные пахотные земли страны (рисунок 1).

Рисунок 1. Пахотные массивы на горных склонах Таджикистана

Такие условия усложняют проведение полевых геодезических измерений для различного рода землеустроительных работ и мониторинга земель.

Применение БПЛА особенно выгодно при обследовании сельскохозяйственных массивов в условиях сложного рельефа Таджикистана. Так как многие сельхозугодья расположены на горной местности, их контроль может осуществляться только с воздуха.

На сегодняшний день самую большую часть ВВП Таджикистана, по сравнению с другими странами СНГ, занимает сельское хозяйство – 29,5% [6]. Официальная доля населения страны занятой в сельском хозяйстве по состоянию на 2016 год 47%, а учитывая, что большая часть трудоспособного населения страны работают за границей, можно предположить, что в сельском хозяйстве занято подавляющие число жителей постоянно проживающих на родине. Среди культур в земледелье преобладает зерно, хлопок, овощи, бахчевые, фрукты, виноград, в животноводстве преобладает крупный рогатый скот, овцы и козы. Основной товарной культурой страны является хлопок, страна входит в двадцатку крупнейших экспортеров хлопка в мире.

Сельское хозяйство Таджикистана представлено:

- животноводством (шелководство, овцеводство, коневодство, яководство, мясное, молочное скотоводство, козоводством);

- растениеводством (выращивают пшеницу, ячмень, хлопчатник, лен-кудряш, табак, картофель, кунжут, лук репчатый, бахчевые, фрукты, виноград, кормовые).

Проблемой на всем постсоветском пространстве является выбытие из оборота земель сельскохозяйственного назначения. Однако решению этой задачи правительство во главе с президентом Эмомали Рахмон уделяется повышенное внимание.

Например, в 2016 году в сельскохозяйственный оборот возвращены земли, вместе с садами общей площадью 2321 гектар, из этого объёма 1847 гектаров составляют орошаемые земли [6].

Государственный комитет и его органы на местах определили площадь в 245, 91 га для создания садов на посевных богарных землях, пастбищах, холмах и возвышенностях, и подготовили её для посадки саженцев.

В настоящее время созданы сады на площади 125, 91 га посевных, богарных, заброшенных, пастбищных землях, холмах и возвышенностях [6]. Безусловно, решение таких масштабных задач требует постоянного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения с использованием методов дистанционного зондирования.

Применение БПЛА в сельском хозяйстве помогают в распылении химикатов от вредителей на небольших площадях, создании карт полей, наблюдении за равномерностью всходов и анализ наличия всех необходимых питательных веществ в растениях на больших площадях. С помощью дронов можно вовремя фиксировать распространение заболеваний растений, целенаправленно вносить удобрения.

Принцип работы БПЛА в летном режиме: запускается в автоматическом режиме, взлетает и садится в автоматическом режиме (на автопилоте) по загруженному маршруту (рисунок 2). Беспилотник, пролетая по заранее спланированному в ГИС маршруту, выполняет цифровую съемку местности. Результатом съемки являются снимки высокого разрешения на запрограммированных точках по GPS координатам.    БПЛА приземляется в ту же точку, откуда он взлетел. Для каждого снимка получается полный набор цифровой информации: географические координаты центральной точки снимка, высота съемки, угол экспонирования и полный набор телеметрических данных для переноса и использования в общепринятых ГИС системах.

Рисунок 2. Принцип работы беспилотного мобильного комплекса

Полученные снимки с координатами бортового ящик БПЛА сшивают в программах (ArcView, MapInfo) и на сегодняшний день разработанной программой PHOTOMOD от компании «Ракурс».

Крупные размеры сельскохозяйственных угодий и низкая эффективность средств контроля урожая усложняют хозяйственникам полевые работы. Непредсказуемые погодные условиями повышают риски в сельском хозяйстве. При использовании спутниковой системы мониторинга снимки нужно заказывать заранее, и они не обеспечивают должную точность и требуют затраты на дешифрирование. Современный мониторинг позволяет в режиме реального времени на анимации в деталях увидеть рост урожая и обнаружить недостатки в технологии выращивания и своевременного их устранения. Оборудованные специальными датчиками дроны могут определять, какие участки полей высыхают или нуждаются в поливе и дополнительной обработке. С помощью БПЛА можно рассчитать вегетативный индекс, который определяет относительную плотность и качество урожая [5]. Также дроны способны показывать количество энергии или тепла, испускаемого растениями.

Беспилотники могут помочь не только в обследовании сельскохозяйственных земель, но и борьбой с вредителями. Так, основной проблемой Таджикистана является нашествие саранчи. Химическая обработка земли для борьбы против насекомых в республике до 22.05.2015 года, превышает прошлогоднего результата на 21808 га, площадь распространения саранчи составляет 70337 га. Большее размножение саранчи наблюдается в Хатлонской области, площадь их размножения составляет 40440 га и Согдийская область 19897 га. Общая площадь, обработанная химическими удобрениями на участках распространения саранчи, составляет 55 392 га.

Борьба против саранчи ведется с помощью тракторов и наземного обхода. Около 500 человек выполняют нелегкую работу по избавлению сельхозугодий от вредителей. Именно применение БПЛА могло бы значительно облегчить эту задачу.

Таким образом, внедрение беспилотных летательных аппаратов в сельское хозяйство Таджикистана, существенно сократит затраты на осуществление мониторинга угодий. Так как, многие пахотные массивы расположены в горах, данная инновация позволит не только качественно, но и значительно быстрее осуществлять обследования.

Виды чрезвычайных ситуаций и процесс их отслеживания с помощью средств дистанционного зондирования Земли:

В Арктическом поясе находится множество нефтяных платформ, а также часто производится транспортировка нефтепродуктов по арктическим водам. Из-за аварий или происшествий, случившихся на этих платформах или во время транспортировки, возникает огромный риск загрязнения водных объектов. Поэтому необходимо отслеживать распространения разлива, чтобы предотвратить дальнейшие происшествия.

Рассмотрим на примере экологической катастрофы, которая произошла 29 мая 2020 года в Норильске, как происходит мониторинг за разливом дизельного топлива по реке Амбарная. На рисунке 1 представлено два снимка, сделанные спутником Copernicus Sentinel-2, которые показывают перемещение «пятна» загрязнения по руслу реки за одни сутки. На рисунке 2 представлен масштаб разлива нефтепродуктов.

Рисунок 1. Отслеживание перемещения дизельного топлива по руслу реки

Рисунок 2. Масштаб разлива

Мониторинг ледяного покрова является важной задачей для изучения изменений климата и оценки их последствий. Для этого используются спутниковые данные, которые позволяют определять площадь льда и его толщину, а также наблюдать за динамикой изменений. [2]

На рисунке 3 представлено пара спутниковых снимков, которые показывают изменения в регионе за три десятилетия. Правое изображение было получено с помощью прибора OLI на Landsat-8 24 июля 2020 года, почти через месяц после того, как ледник распался. Для сравнения, на левом изображении со спутника Landsat-5 показана система ледников 16 августа 1986 года.

Рисунок 3. Разрушение ледяного покрова

После того, как кусок льда откололся от ледового шельфа и попал в океан, где начинает плавать и перемещаться с помощью течений и ветров, нужно отслеживать его направление, для того чтобы предотвратить какие-либо происшествия.

Мониторинг айсбергов необходим, так как он представляет угрозу для судов и нефтяных платформ, а также влияет на морской транспорт и рыболовство. Для мониторинга используются спутниковые данные, которые позволяют определять размеры и расположение айсбергов. Результаты мониторинга позволяют своевременно предупреждать о возможных угрозах и принимать меры для обеспечения безопасности на море.

На рисунке 4 представлено измерение надводного борта морского льда спутником CryoSat-2. Он способен измерять надводный борт (высоту, выступающую над водой) плавучего морского льда с помощью своего чувствительного высотомера. С надводного борта можно оценить толщину льда.

Рисунок 4. Измерение надводного борта морского льда

Наводнения могут быть вызваны таянием льда или сильными дождями. Они могут привести к разрушению инфраструктуры, угрожать жизни людей и животных, а также наносить экологический ущерб. Для мониторинга наводнений используются данные о состоянии ледяного покрова, а также информация о погодных условиях и уровне воды в реках и озерах. Эта информация позволяет предупреждать о возможных наводнениях и принимать меры для защиты людей и имущества. На рисунке 5 представлено радиолокационное изображение, сделанное спутником Sentinel-1, на нём можно увидеть масштабы наводнения (показаны красным цветом). [3]

Рисунок 5. Масштаб наводнения

Процесс отслеживания чрезвычайных ситуаций в Арктическом поясе начинается с использования радиолокационных станций и спутниковых систем связи и навигации, которые позволяют получать данные о состоянии морской поверхности, ледового покрова, а также о перемещении судов и других объектов на территории Арктики.

Далее полученные данные обрабатываются и анализируются специалистами, которые могут выявить потенциально опасные ситуации, например, приближение к ледовому поляру нефтяной платформы или судна к ледникам.

В таблице 1 представлены характеристики спутников, которые упоминались в этой статье. [4]

Таблица 1. Характеристика спутников

На рисунке 6 представлено местонахождение некоторых происшествий. Как мы видим больше всего происшествий в арктическом поясе происходит в связи с разрушениями/таяниями ледников – причина этому глобальное потепление.

Рисунок 6. Местонахождение ЧС в арктическом поясе

Применение средств дистанционного зондирования в арктическом поясе также имеет свои ограничения. Например, из-за частых облачных покровов и туманов может быть затруднено получение точной информации. Также необходимо учитывать, что некоторые объекты на поверхности Земли могут быть скрыты под слоем льда или снега.

В арктической зоне будет происходить увеличение количества ЧС из-за природного, климатического и человеческого фактора. Например, из-за глобального потепления происходит таяние ледников, то есть сокращение территории Арктики, вследствие этого происходит увеличение уровня воды в морях, что приводит к наводнениям ближайших земель. Из-за того, что человек всё больше осваивает Арктику и внедряет туда техническую промышленность, возрастает вероятность техногенных чрезвычайных ситуаций.

Таким образом, средства дистанционного зондирования Земли играют важную роль в мониторинге чрезвычайных ситуаций в арктическом поясе. Они позволяют получать актуальную информацию о состоянии окружающей среды и изменениях, происходящих в регионе, а также отслеживать как изменяется масштаб последствий и принимать меры по ликвидации аварий.

Лесные вредители оказывают значительное воздействие на лесные экосистемы, экономику и здоровье человека. Контроль распространения этих вредителей является важной задачей. В данной обзорной статье рассматривается роль дистанционного зондирования Земли в контроле распространения лесных вредителей, на примере шелкопрядов.

Статья обозревает различные аспекты влияния шелкопрядов на лесные экосистемы, экономику и здоровье человека. Будут рассмотрены методы борьбы с вредителями, включая биологический, химический и механический контроль. Также будет рассмотрена роль дистанционного зондирования Земли в определении масштаба поражения, динамики распространения и прогнозировании возможных рисков.

Влияние лесных вредителей на различные сферы

Лесные вредители оказывают значительное влияние на экосистему, экономику и здоровье человека. Вот как эти воздействия проявляются:

1. Влияние на экосистему: лесные вредители могут вызывать значительные повреждения деревьям и другим растениям в лесной экосистеме. Их активное размножение и питание на растительности могут привести к снижению биомассы, изменению структуры леса и нарушению баланса в пищевых цепях. Это может привести к снижению биоразнообразия, уменьшению популяций других видов и снижению устойчивости лесной экосистемы к другим стрессовым факторам, таким как климатические изменения;
2. Влияние на экономику: лесные вредители могут наносить серьезный ущерб лесному хозяйству и лесопромышленности. Повреждение деревьев и уничтожение древесины может привести к значительным потерям урожая и снижению качества лесной продукции. Это может иметь отрицательное влияние на экономику регионов, зависящих от лесных ресурсов, а также на занятость в лесной промышленности;
3. Влияние на здоровье человека: некоторые лесные вредители могут быть носителями опасных болезней, которые могут передаваться населению. Например, некоторые насекомые могут быть переносчиками инфекций, вызывающих заболевания, такие как лихорадка Лайма, лихорадка Западного Нила и вирус Западного Нила. Поврежденные деревья и ослабленные лесные экосистемы также могут повышать риск возникновения лесных пожаров, что может привести к ухудшению качества воздуха и вредным последствиям для здоровья людей, живущих в близлежащих районах.

Роль дистанционного зондирования Земли в контроле лесных вредителей

Дистанционное зондирование Земли играет важную роль в контроле лесных вредителей. Оно позволяет наблюдать за состоянием лесных экосистем издалека, с помощью спутников и других средств наблюдения, что обеспечивает более широкий охват и детализацию информации, чем традиционные методы наблюдения на местности.

Одним из способов использования дистанционного зондирования для контроля лесных вредителей является обнаружение и мониторинг определенных видов насекомых или болезней, которые могут причинять значительный вред лесным ресурсам. С помощью специальных сенсоров и обработки спутниковых изображений можно выявить признаки поражения леса и отслеживать распространение вредителей на больших территориях.

Например, спутниковые данные могут использоваться для обнаружения деревьев, поврежденных вредителями или болезнями. Изменения в спектральных характеристиках растительности, выявленные на спутниковых изображениях, могут указывать на наличие повреждений, таких как обесцвечивание листвы или изменение общей зеленой массы. Сравнение изображений, полученных в разные периоды времени, позволяет отслеживать динамику распространения вредителей и оценивать масштаб проблемы.

Кроме того, дистанционное зондирование может использоваться для оценки состояния лесного покрова и определения уязвимых участков, где вероятность поражения вредителями выше. Анализ спутниковых данных позволяет выявлять изменения в типе растительности, плотности деревьев и структуре леса, что может быть связано с наличием вредителей.

Методы применение дистанционного зондирования для борьбы с шелкопрядами

Дистанционное зондирование Земли предоставляет ценные инструменты для борьбы с шелкопрядами. Вот несколько методов дистанционного зондирования, которые применяются в борьбе с этими вредителями:

1. Обнаружение пораженных участков с использованием спутниковых снимков

Спутниковые снимки с высоким разрешением позволяют обнаружить пораженные участки, где шелкопряды активно размножаются и наносят вред лесным культурам. Изображения, полученные с помощью спутников, позволяют выявить изменения в лесном покрове, связанные с дефолиацией и гибелью деревьев, что может свидетельствовать о наличии шелкопрядов.

2. Оценка плотности населения шелкопрядов

Дистанционное зондирование позволяет получить информацию о плотности населения шелкопрядов на лесных участках. Спутниковые данные позволяют оценить степень покрытия пораженных деревьев и определить интенсивность распространения вредителя. Это позволяет идентифицировать участки с высоким риском поражения и принимать целенаправленные меры по контролю и ликвидации шелкопрядов.

3. Мониторинг и прогнозирование распространения шелкопрядов

Дистанционное зондирование совместно с геопространственным анализом позволяет разрабатывать модели и прогнозировать распространение шелкопрядов. Путем анализа данных о среде обитания, климатических условиях и характеристиках лесного покрова можно создать модели, которые предсказывают потенциальные участки риска и оптимальные стратегии борьбы с вредителями.

4. Оценка эффективности контрольных мер

Дистанционное зондирование может быть использовано для оценки эффективности контрольных мер против шелкопрядов. Путем сопоставления данных до и после применения методов борьбы, таких как биологический или химический контроль, можно определить, насколько успешно были сокращены популяции вредителей и ограничено их распространение.

Применение дистанционного зондирования Земли в борьбе с шелкопрядами позволяет оперативно и эффективно контролировать, и предотвращать их распространение, а также оптимизировать использование ресурсов и мер борьбы.

Заключение

Дистанционное зондирование Земли играет значительную роль в контроле распространения лесных вредителей. Оно позволяет эффективно обнаруживать пораженные участки, мониторить плотность населения вредителей и прогнозировать их распространение. На примере методов борьбы с шелкопрядами было показано, что применение дистанционного зондирования способствует более эффективному контролю вредителей и сохранению лесных экосистем.