Введение

Мультиспектральное дистанционное зондирование представляет собой метод получения информации о земной поверхности на основе регистрации отражаемого света в нескольких спектральных диапазонах. Ключевым отличием мультиспектральных данных от обычной цифровой съёмки является возможность анализа не только визуальных характеристик исследуемых объектов, но еще и особенностей их спектрального отражения, что делает данный метод востребованным при изучении состояния растительного покрова, поскольку растения имеют различную интенсивность отражения в разных спектральных диапазонах.

Применение мультиспектральных технологий, в частности, в сельском хозяйстве, позволяет получать информацию о пространственном распределении спектральных признаков сельскохозяйственных культур, что используется для оценки и выявления неоднородности посевов. Получаемые данные могут применяться для проведения детализированной оценки общего состояния растительности, выявления участков поля с различными характеристиками и динамикой развития культур, что может использоваться для дифференцированного управления территориями сельскохозяйственных угодий. При этом, ключевое внимание отводится применению беспилотных летательных аппаратов с интегрированными мультиспектральными камерами, предназначенными для получения пространственных данных с исследуемых полей с высокой детализацией.

Однако, мультиспектральная съемка является только начальным этапом работы со спектральными данными. Для получения информации в виде, пригодном для анализа, исходные спутниковые или БПЛА снимки подвергаются многочисленным этапам предобработки, сшивки, обработки и преобразования в специализированные картографические материалы для последующей интерпретации и практического внедрения. Ключевую роль в этом играют специализированные программные комплексы, ориентированные на обработку аэрофотоснимков сельскохозяйственных территорий, формирование ортомозаики и модели поверхности, создание межей на основе клиппинга исходных сшитых необработанных мультиспектральных данных, работу со спектральными каналами и расчет вегетационных индексов с последующей визуализацией в виде карт. В зависимости от настроек используемой камеры есть возможность расчета стандартных общепринятых индексов, а также применение пользовательских вариантов через соответствующий калькулятор индексов вегетации.

В учебном пособии представлены теоретические основы мультиспектрального дистанционного зондирования, рассмотрены вопросы интеграции мультиспектральных данных с геоинформационными технологиями, особенности спектрального отражения растительности, принципы работы сенсорных систем, а также технологические аспекты получения изображений с использованием беспилотных летательных аппаратов. В современных условиях объективная оценка состояния сельскохозяйственных культур во многом зависит от качества исходных данных, корректности их обработки и эффективности используемых алгоритмов анализа, что обуславливает необходимость подготовки специалистов, владеющих соответствующими цифровыми инструментами.

Использование пространственно-привязанной информации позволяет сопоставлять результаты различных сроков съемки, проводить пространственный анализ, выявлять динамические изменения и формировать цифровые карты, которые могут применяться при принятии управленческих решений в сельскохозяйственном производстве.

В пособии объединены элементы дистанционного зондирования, цифровой обработки изображений, геоинформационных систем, фотограмметрии, беспилотных технологий и аграрного мониторинга. Такое сочетание способствует формированию целостного понимания современных цифровых технологий и возможностей их практического применения при решении прикладных задач.

Учебное пособие написано в рамках проекта ИРН AP22784689 «Разработка интегрированной системы дистанционного мониторинга агроценозов яровой пшеницы на основе технологии спектральной визуализации для создания прецизионного земледелия», финансируемого Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан.