Инжиниринговая цифровая модель пространства сельскохозяйственных земель для подготовки и сопровождения агроэкологической составляющей точного земледелия

DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-737-745

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Т.П. Варшанина

Адыгейский государственный университет, НИИ комплексных проблем АГУ, Центр интеллектуальных геоинформационных технологий,
ул. Гагарина, д. 13, 385000, Майкоп, Россия;

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Адыгейский научно-исследовательский институт сельского хозяйства,
п. Подгорный, ул. Ленина, д. 48, 385064, Майкоп, Россия;

E-mail: vtp01@mail.ru

Н.И. Мамсиров

Майкопский государственный технологический университет, кафедра технологии производства сельскохозяйственной продукции,
ул. Первомайская, д. 191, 385000, Майкоп, Россия;

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Адыгейский научно-исследовательский институт сельского хозяйства,
п. Подгорный, ул. Ленина, д. 48, 385064, Майкоп, Россия;

E-mail: nur.urup@mail.ru

З.А. Шехов

Адыгейский государственный университет, НИИ комплексных проблем АГУ, Центр интеллектуальных геоинформационных технологий,
ул. Гагарина, д. 13, 385000, Майкоп, Россия;
E-mail: gic-info@yandex.ru

В.Ю. Пьянков

Адыгейский государственный университет, НИИ комплексных проблем АГУ, Центр интеллектуальных геоинформационных технологий,
ул. Гагарина, д. 13, 385000, Майкоп, Россия;
E-mail: gic-info@yandex.ru

Аннотация

Разрабатывается автоматизированная вычислительная инжиниринговая модель сопровождения агроэкологической составляющей процесса производства сельскохозяйственной продукции. Решаются задачи создания вычислительной модели пространственно-дифференцированной оценки, мониторинга и управления неоднородной продуктивностью земель. Структура данных модели, следуя логике природного процесса формирования почвенного плодородия, в качестве операционных единиц базируется на иерархии структурных выделов ландшафтов от регионального уровня до элементарного ареала агроландшафта — геотопа. Структура атрибутивных данных операционных единиц модели определяется пространственной дифференциацией вычисленных значений абиотических факторов, отвечающих за формирование почвенного покрова.

Элементарные почвенные ареалы — геотопы — визуализируются в информационно-математической 3D геометрической модели поверхности рельефа и программно классифицируются по положению в ландшафтной катене и природно-экологическим, в том числе вычисленным, микроклиматическим характеристикам. Однородные по условиям перераспределения вещественно-энергетических потоков геотопы обеспечивают агроэкологическую группировку земель на локальном уровне поля.

В границах геотопов автоматизировано выделяются репрезентативные точки исследования закономерной пространственной дифференциации структуры и параметров вертикального профиля почв и данных агрохимического обследования. Создается информационно-математическая модель поля, с помощью которой вычислительными методами выявляются природные границы неоднородностей, обусловливающих пространственную дифференциацию агрохимического состояния почв и микроклимата — среды обитания посевов. Математическая модель позволяет по данным агрохимического обследования в репрезентативных точках геотопов вычислять пространственную дифференциацию в них количественных характеристик почв и биологически активных веществ. Выявленные закономерности перераспределения биологически активных веществ в пределах поля необходимы для дифференцированного планирования и реализации соответствующих агротехнических приемов точного земледелия.

Ключ. слова

агроэкологическая составляющая точного земледелия, инжиниринговое земледелие, информационно-математическая модель поля, вычислительные границы природной неоднородности поля, вычислительное перераспределение концентрации биологически активных веществ в почве

Список литературы

  1. Атлас Республики Адыгея. ЗАО «Ассоциированный картографический Центр-М». Майкоп, 2005. 79 с.
  2. Варшанина Т.П., Плисенко О.А. Интегрированная ГИС региона «на примере Республики Адыгея». Москва; Майкоп: Изд. дом «Камертон», 2011. 399 с.
  3. Кирюшин В.И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Москва: МСХА им. К.А. Тимирязева, 1995. 81 с.
  4. Кирюшин В.И. Разработка и проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия в различных природно-сельскохозяйственных зонах. Известия ТСХА. Вып. 1. 2002. С. 36–53.
  5. Ласточкин А.Н. Общая технологическая схема геоэкологических исследований на системно-морфологической основе. Прикладная геоморфология на основе общей теории геосистем. СПб, 2008. С. 364–370.
  6. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание наук о Земле. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2002. 762 с.
  7. Митрофанова О.А., Буре В.М., Канаш Е.В. Математический модуль для автоматизации колориметрического метода оценки обеспеченности растений азотом. Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. Вып. 1. 2016. С. 85–91.
  8. Плисенко О.А. Моделирование элементарных геоморфных поверхностей на цифровых картах. Прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий. Материалы IV Международной научно-практической конференции. Майкоп, 2017. 254 с.
  9. Шпанев А.М. Экспериментальная база для дистанционного зондирования фитосанитарного состояния агроэкосистем на Северо-Западе РФ. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Вып. 16 (3). 2019. С. 61–68.
  10. Якушев В.П., Дубенок Н.Н., Лупян Е.А. Опыт применения и перспективы развития технологий дистанционного зондирования Земли для сельского хозяйства. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Вып. 16 (3). С. 11–23. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-11-23.
  11. Якушев В.П., Якушев В.В., Блохина С.Ю. Научные основы построения интеллектуальных систем для точного земледелия. Вестник защиты растений. СПб., 2020. № 103 (1). С. 25–36.

Для цитирования: Варшанина Т.П., Мамсиров Н.И., Шехов З.А., Пьянков В.Ю. Инжиниринговая цифровая модель пространства сельскохозяйственных земель для подготовки и сопровождения агроэкологической составляющей точного земледелия. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 2. С. 737–745 DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-737-745

For citation: Varshanina T.P., Mamsirov N.I., Shekhov Z.A., Piankov V.Yu. Engineering digital model of agricultural land space for preparation and maintenance of agroecological component of precision agriculture. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2022. V. 28. Part 2. P. 737–745. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-737-745 (in Russian)