Способ уточнения границ полевых, научных и научно- производственных опытов с дозами азота на слабоконтрастных снимках

 

При тематическом дешифрировании аэрокосмических снимков полевых и научно-производственных опытов, используемых в агроэкологическом мониторинге в качестве эталонных (реперных) участков, проблемой является определение границ опытов на слабоконтрастных изображениях. Для решения данной проблемы предложен способ индикации опытных делянок по содержанию азота в растениях в опытах с разными дозами азотных удобрений путем корреляции величин содержания азота в растениях с величинами обработанных отраженных сигналов в предполагаемом районе расположения опытного участка на аэрокосмическом снимке.

С этой целью на оцифрованный по пикселам снимок накладывается матрица (калька с графической схемой опыта, выполненной в том же масштабе) и при позиционном перемещении матрицы с шагом в один пиксел составляются ряды величин отраженных сигналов, усредненных в пределах каждой делянки опыта, изображаемого на кальке. Поочередно корреляция этих рядов со значениями содержания азота в растениях каждого варианта опыта позволяет по наибольшему коэффициенту корреляции определить наиболее точное расположение изображения опыта на аэрокосмическом снимке, т.к. содержание азота и связанных с ним других характеристик посева служит апробированным индикаторным признаком.

Предложенный способ служит дополнением к общепринятой географической привязке наземных объектов на аэрокосмических снимках и незаменим при использовании малоконтрастных изображений полевых и научно-производственных опытов с удобрениями сельскохозяйственных культур. 2 ил. 1 табл.

Способ уточнения границ полевых научных и научно-производственных опытов с дозами азота на слабоконтрастных аэрокосмических снимках.

Изображение относится к области дистанционного агроэкологического мониторинга с использованием космических аппаратов и авиации.

Известен способ географической привязки изображений наземных объектов на аэрокосмических снимках по географическим и геометрическим координатам объектов с уточнением их по прямым (видимым) дешифровочным признакам (Колесников и др. 1991).

Указанный способ уточнения имеет существенное ограничение при использовании снимков со слабоконтрастным изображением объектов агроэкологического мониторинга, что характерно для снимков посевов сельскохозяйственных культур. Он малопригоден и практически не использовался для уточнения местоположения на аэрокосмических снимках границ полевых научных и научно-производственных опытов с удобрениями ввиду незначительной площади посевных делянок опытов и слабой контрастности визуальных различий между ними, особенно на посевах одной культуры. Между тем, именно точная привязка изображения к месту нахождения опыта на местности, позволяет использовать полевые опыты как важнейший источник тематической агроэкологической информации, т.к. многие из них служат основой полигонного агроэкологического мониторинга в рамках Географической сети опытов с удобрениями (Научные основы. 1992).

Задачей изобретения является уменьшение ошибки в определении местоположения полевых научных и научно-производственных опытов на аэрокосмических малоконтрастных изображениях, повышение достоверности и информативности материалов дистанционного зондирования как за счет создания принципиальной возможности использования информации мелкоделяночных полевых научных опытов (при съемках с авиационных носителей), так и более точной привязки полевых круп ноделяночных научно-производственных (подспутниковых) опытов.

Это достигается тем, что при отсутствии прямых (визуальных) дешифровочных признаков на снимках, позволяющих идентифицировать и выделить объект наблюдения, проводится корреляция оцифрованных сигналов, полученных с ориентировочно, по географическим и геометрическим координатам, определенного района местонахождения объекта (полевого опыта с азотными удобрениями), и величинами концентрации азотистых веществ (общего или нитратного азота) в растениях на разноудобренных делянках опыта и по наибольшему коэффициенту корреляции определяется (уточняется) положение изображения опыта на обработанном снимке.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. На оцифрованный по пикселам снимок накладывается калька с графической схемой (матрицей) опыта, выполненной в масштабе снимками при позиционно фиксированном перемещении этой матрицы по поверхности снимка с шагом в один пиксел, так, чтобы последовательно охватить весь район предполагаемого местоположения опыта, составляются ряды усредненных в пределах одной делянки на схеме (матрице) опыта величин сигналов с последующей парной корреляцией каждого из этих рядов с заранее определенной концентрацией азотистых веществ в растениях.

Ввиду того, что азотные удобрения оказывают специфическое действие на содержание азотистых веществ в растениях, а через определенные характеристики агроценоза на интенсивность отраженных сигналов (Тайчинов, 1991), наибольший коэффициент корреляции будет указывать на совмещение матрицы опыта с действительным изображением его на обработанном снимке. При этом представится возможность тематического дешифрирования аэрокосмического снимка по результатам наземных исследований, проводимых в полевом опыте. Таким образом, содержание азота в растениях разноудобренных делянок используется как исключительный индикатор (термин В.В.Виноградова, 1984) на объекте индикации.

На рисунках 1 и 2 показаны две позиции матрицы опыта на оцифрованном изображении опытного участка. В таблице приведены данные по содержанию в растениях пшеницы общего азота и нитратов (по нитратному индексу), а также усредненные в масштабе делянки (в каждой 4 пиксела) обработанные и оцифрованные сигналы сканера МСУ-Э по двум этим позициям (съемка 1992 года с ИСЗ "Ресурс-01").

Из таблицы видно, что вторая позиция больше соответствует истинному положению изображения полевого опыта на сканерном снимке, чем первая, т.к. коэффициенты корреляции содержания как общего азота, так и нитратного здесь выше и статистически достоверны. По шести другим проверенным позициям матрицы коэффициенты корреляции также были значительно ниже, чем по второй позиции, и статистически недостоверны.

Формула изобретения

Способ уточнения границ полевых научных и научно-производственных опытов с дозами азота на слабоконтрастных снимках, включающий географическую привязку наземных объектов на аэрокосмических снимках по географическим и геометрическим координатам объектов и дешифровочным признакам, совмещение аэрокосмического снимка с оцифрованными сигналами с матрицей, графически выполненной схемой опыта, отличающийся тем, что аэрокосмический снимок перемещают шагом в один пиксел в заданном районе так, чтобы последовательно охватить этот район, составляют ряд величин отраженных сигналов, усредняемых в границах соответствующих делянок опыта на матрице, проводят парную корреляцию усредненных величин каждого из рядов с заданными показателями концентрации азотистых веществ в растениях на ранее пронумерованных делянках опыта и по максимальному коэффициенту корреляции определяют точное местоположение его на снимке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3