Создание базы данных геореференсированных фотографических изображений почв в on-line доступе

Материалы студентам и ученикам / Создание базы данных геореференсированных фотографических изображений почв в on-line доступе

Страница 1

При проведении работ по оценке изменения состояния почвенных ресурсов используются два подхода, взаимодополняющие друг друга. Первый состоит в проведении полевых работ по мониторингу изменения почвенных свойств, отражающих смену факторов почвообразования (в том числе и при антропогенезе) и саморазвитие почвенного тела, с использование временных или пространственных рядов сравнения подбираемых экспертным путём. Этот подход позволяет оценить направленность изменений почв и её количественные оценки по профилю, а также спрогнозировать дальнейшее развитие. Второй заключается в работе с данными дистанционного зондирования, которые позволяют результаты, полученные при точечных наблюдениях, распространить территориально, тем самым оценив масштабы происходящих изменений. Взаимодействие этих двух подходов достигается следующим образом. Благодаря изучению отдельных почв формируется база данных состояния почвенных параметров. По материалам дистанционного зондирования, а также цифровым моделям рельефа производится поиск соответствий: для каждой точки из базы данных подбирается значения параметров, полученные по континуальным материалам дистанционного зондирования и цифровым моделям рельефа. После того, как найдены соответствия, рассчитываются стохастические многопараметрические связи почвенных свойств и имеющихся пространственно распределенных параметров. Благодаря полученным уравнениям становится возможным с определенной достоверностью рассчитать значения почвенных параметров между изученными в полевых условиях точками (закрыть «белые пятна»), тем самым решается задача оценки состояния почвенных ресурсов в пространственном измерении.

В ряде случаев почвенные ресурсы понимают синонимично понятию земельных ресурсов, когда в характеристику земель закладываются данные о почвах распространенных на них. В этом случае мониторинг их состояния можно проводить по сравнению ряда разновременных космических и аэрофотоснимков, а также по данным о площадях и типах использования сельскохозяйственных земель, используя знания о специфики форм использования земли на изучаемой территории и процессов восстановления исходных экосистем, в случае, если использование земель человеком прекращается.

Базовой единицей при описанном выше подходе к характеристике почвенных ресурсов является почвенный профиль, представляющий собой парагенетическую ассоциацию горизонтов, являющуюся базовым элементом классификации почв, которая необходима для создания баз данных и кадастров почвенных ресурсов и позволяет переходить от точечной характеристики почвенных ресурсов к их пространственным оценкам и характеристике почвенного покрова. Почвенный профиль является отражением состояния элементарного почвенного ареала (ЭПА). Учитывая, что в пределах ЭПА почвенные условия однородны, то для характеристики одного ЭПА достаточно получить параметры по одному профилю. При совпадении таксономических уровней ЭПА одного и того же ландшафта, условий однотипности характера угодий и их использования характеристики изменений происходящих в одном профиле достаточно для характеристики изменения все остальных ЭПА рассматриваемого ландшафта. Поэтому крайне важно составлять базы данных почвенных профилей, так как они является основой для проведения мониторинга почвенных ресурсов как перспективного, так и ретроспективного типов [Хитров, 2007, 2008].

В продолжение создания базы почвенных данных «InformSoil» явилась работа по организации сопряженной с базой коллекции фотоизображений почв, иллюстрирующих и хранящих информацию о неформализуемых особенностях строения почвенных профилей, их образах. Использование почвенных образов в оценке изменений состояния почв во времени является неоценимым приёмом, так как в их запечатлены трудно формализуемые морфологические элементы строения почв, отражающие факторную обстановку и изменение состояния почвенных ресурсов. Сюда относится, в первую очередь, окраска почв, которая состоит из сочетания морфонов и морфем, выглядящие на фотографиях как пятна различного цвета, отражающие химический состав и тем самым позволяющие уловить протекание процессов, в том числе негативных ещё до того времени, когда их можно будет обнаружить аналитически. Следующим показателем является сложение почвенной массы, что крайне сложно формализовать и занести в базу данных в цифровом коде. Также на фотографии можно проследить структуру почвы, разнообразные новообразования. В работах последних лет показано, что за относительно краткое время возможно протекание изменений строения почвенных тел, что хорошо может быть запечатлено на фотоснимках [Дюкарев, 2005; Разнообразие почв…, 2009; Апарин и др., 2010] и использоваться в дальнейшем. Поэтому создание фотографических баз данных представляется необходимым элементом проведения работ по оценке изменения состояния почвенных ресурсов. Кроме оценки временной изменчивости ресурсов фотоизображения можно использовать для поиска пространственных различий в состоянии почвенных ресурсов в настоящее время, причем связанных как с естественной неоднородностью почвенного покрова, так и их антропогенной трансформацией. Фотографическая база позволяет в краткие сроки экспертным путём выявить необходимые отличия в строении сравниваемых почвах и тем самым перейти к оценке разнообразия функционирования почв, что напрямую указывает на их способность выполнять свои функции по отношению к иным биологическим ресурсам и в первую очередь растительным (агроэкосистемы, лесные ресурсы).