5 Ауыл шаруашылығы дақылдарының жағдайын бағалау үшін вегетациялық индекстерді есептеу және талдау

Ауыл шаруашылығы дақылдарының жай-күйін бағалауда одан әрі талдау жүргізу үшін вегетациялық индекстерді есептеу және талдау жұмыстың негізгі бағыты болып табылады.

Қазіргі заманғы ауыл шаруашылығы Жерді қашықтықтан зондтау технологияларын және күнделікті жұмыста ұшқышсыз ұшу аппараттарын іс жүзінде қолдануды белсенді түрде енгізуде. Бұл технологиялар егістіктердің жай-күйі туралы ақпаратты жылдам алуға, алқаптың проблемалық аумақтарын анықтауға және қажет болған жағдайда өсімдіктерді күтіп-баптау бойынша уақтылы шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді. Мұндай талдаудың ең тиімді құралдарының бірі вегетациялық индекстер болып табылады. Вегетациялық индекс – әртүрлі спектрлік диапазондарда тіркелетін өсімдіктердің шағылыстыру қабілеті негізінде есептелетін математикалық көрсеткіш. Сау өсімдік жамылғысы фотосинтез үшін қызыл жарықты белсенді сіңіреді және жақын инфрақызыл диапазондағы жарықты шағылыстырады; осы ерекшеліктің арқасында өсімдіктердің даму деңгейі мен кезеңін, олардың қоректік заттармен қамтамасыз етілуін анықтауға, сондай-ақ стресстік факторлардың бар-жоғын анықтауға болады.

Суреттерді өңдеу және ортомозаиканы құру аяқталғаннан кейін вегетациялық индекстерді есептеу орындалады. Бұл үшін бағдарламаның сол жақ панелінің жоғарғы бөлігінде «Индекс» құралы таңдалады (118-сурет), осыдан кейін «Индекстер генераторы» терезесі ашылады (119-сурет). Бастапқы қабат ретінде бұрын жасалған ортомозаика таңдалады, содан кейін пайдаланушыға вегетациялық индекстер тізімі қолжетімді болады, олардың құрамы пайдаланылатын камераның түріне байланысты. Мультиспектрлік камерадан алынған деректерді өңдеу кезінде көбінесе NDVI, NDRE, GNDVI, MCARI, LCI және т.б. индекстер қолжетімді болады. Егер, мысалы, түсірілім тек RGB-камерамен орындалған болса, VARI және SIPI2 сияқты индекстерді есептеуге болады. Картаны құру үшін қажетті индексті белгілеп, «Құру» түймесін басу қажет (119-сурет). Осыдан кейін бағдарлама есептеулерді автоматты түрде орындап, жаңа тақырыптық қабатты (мысалы, NDVI индексінің картасын) қалыптастырады (120-сурет). NDVI вегетациялық индексінің картасы үшін оң жақ бүйірлік панельде «Көрініс» (121-сурет) және картаның негізгі деректері бар «Ақпарат» (122-сурет) бөлімдері де қолжетімді. Қосымша ретінде әдепкі бойынша қолжетімді (123-сурет) басқа да вегетациялық индекстердің карталарын құрып, тиісті тақырыптық карталарды алуға болады (124-128-суреттер).

118-сурет – «Индекс» құралы

119-сурет – «Көрсеткіштер/индекстер генераторы» терезесінде әдепкі бойынша NDVI индексін таңдау

120-сурет – Қалыптастырылған NDVI индексінің картасы

121-сурет – Түстік жабуды тегістеуі бар NDVI индексі қабатының оң жақ бүйірлік панеліндегі «Көрініс» бөлімі

122-сурет – Картаның негізгі деректері бар NDVI индексі қабатының оң жақ бүйірлік панеліндегі «Ақпарат» бөлімі

123-сурет – «Көрсеткіштер/индекстер генераторы» терезесінде индекстерді әдепкі бойынша таңдау

124-сурет – GNDVI индексінің картасы

125-сурет – LCI индексінің картасы

126-сурет – MCARI индексінің картасы

127-сурет – NDRE индексінің картасы

128-сурет – SIPI2 индексінің картасы

Бағдарлама сонымен қатар пайдаланушылық индекстерді есептеуге мүмкіндік береді (129-сурет), бұл үшін арнайы калькулятор қолданылады (130-сурет). Алдымен бастапқы қабат таңдалады, әдетте ол ортомозаика болып табылады, содан кейін «Индекс» өрісіне қажетті индекстің атауы енгізіледі; мұнда бағдарлама тиісті есептеу формуласын автоматты түрде көрсетеді немесе қажет болған жағдайда пайдаланушы қолжетімді спектрлік арналар мен математикалық операцияларды пайдалана отырып, қажетті формуланы өз бетінше құрастырып, көрсете алады (131-сурет). Картаны құрмас бұрын есептеулер нәтижесін бағалауға мүмкіндік беретін «Алдын ала қарау» функциясын пайдалануға болады (132-сурет). Параметрлерді тексергеннен кейін «Қолдану» түймесі басылады, содан соң бағдарлама таңдалған индекстің картасын жасайды (133-сурет).

Алынған карта тақырыптық кескінді білдіреді, онда индекстің әрбір мәніне белгілі бір түс сәйкес келеді: қызыл және қызғылт сары реңктер әдетте индекстің төмен мәндерін көрсетеді, бұл өсімдіктердің нашар дамуын, ылғалдың жетіспеушілігін, қоректік элементтердің тапшылығын немесе стресстік факторлар әсерінің болуын білдіруі мүмкін; сары реңктер өсімдік жамылғысының жай-күйі орташа учаскелерді сипаттайды; жасыл реңктер фотосинтетикалық белсенділігі жоғары, жақсы дамыған және сау егістіктерге сәйкес келеді. Қажет болған жағдайда пайдаланушы оң жақ бүйірлік панельдегі «Көрініс» бөлімінде түстік шкаланы өзгерте алады (134-сурет): сұр реңктер (135-сурет), Glow (136-сурет), Turbo (137-сурет). Сондай-ақ көрсетілетін мәндер диапазоны мен қабаттың мөлдірлік деңгейін баптауға болады, бұл картаны талдауды барынша ыңғайлы етеді.

129-сурет – Пайдаланушылық индекстерді құру функциясын таңдау

130-сурет – Индекстер калькуляторына өту

131-сурет – Бастапқы қабатты таңдау және калькуляторда индекс формуласын беру

132-сурет – Берілген индекс картасын алдын ала қарау

133-сурет – Пайдаланушылық индекстің қалыптастырылған картасы

134-сурет – NDVI индексі қабатының оң жақ бүйірлік панеліндегі «Көрініс» бөлімі

135-сурет – NDVI индексінің картасын сұр градацияларда (реңктерде) көрсету

136-сурет – NDVI индексінің картасын Glow түстік режимінде көрсету

137-сурет – NDVI индексінің картасын Turbo түстік режимінде көрсету

Карталарды құрғаннан кейін нәтижелерді экспорттауға болады, ол үшін бағдарламаның жоғарғы панелінде «Экспорт» командасы таңдалады (138-сурет), содан кейін экспорт шебері ашылады (139-сурет). Онда пайдаланушы өңделген деректермен немесе жасалған карталармен бөлісе алады (140-сурет), қажетті қабаттарды таңдай алады (141-сурет), статистикалық деректерді қалыптастырады (142-сурет), межелерді (143-сурет) және (немесе) бұрын берілген маркерлерді (144-сурет) таңдайды, кескіндерді (145-сурет), маркерлерді көрсету түсін (146-сурет) сақтай алады немесе мазмұнды (147-сурет) және қабаттарды (148-сурет) таңдай отырып, PDF форматында есеп жасай алады. Қабаттарды таңдағаннан кейін «Жалғастыру» түймесі басылады және содан соң экспорт параметрлері бапталады: пайдаланушы шығыс деректерінің түрін, кескін масштабын және кескіндер пирамидаларын пайдалануды таңдайды, осыдан кейін нәтижелерді сақтауға арналған қапшық көрсетіледі. Тиісінше, PDF-есепті қалыптастыру үшін экспорт шеберінің сәйкес бөлімі қолданылады: алдымен қажетті қабаттар таңдалады, содан кейін жобаның сипаттамасы енгізіледі, осыдан кейін көрсету параметрлерін кейіннен баптай отырып, стандартты немесе пайдаланушылық есеп шаблоны таңдалады. Қажет болған жағдайда маркерлердің түсі өзгертіледі (147-сурет), базалық карта қосылады немесе өшіріледі және құжат форматы таңдалады (148-сурет). Барлық баптаулар аяқталғаннан кейін «Экспорт» түймесі басылады және экспортталатын есеп сақталады.

138-сурет – Интерфейстің жоғарғы панеліндегі «Экспорт» функциясы

139-сурет – Экспорт баптауларының бүйірлік панелі

140-сурет – «Бөлісу» бүйірлік панелі

141-сурет – Экспорттау үшін қабаттарды таңдаудың бүйірлік панелі

142-сурет – Экспорттау үшін қабаттар статистикасының бүйірлік панелі

143-сурет – Экспорттау үшін межелерді таңдаудың бүйірлік панелі

144-сурет – Экспорттау үшін маркерлерді таңдаудың бүйірлік панелі

145-сурет – Экспорттау үшін сурет параметрлерін таңдаудың бүйірлік панелі

146-сурет – Экспорттау үшін маркерлерді таңдау

147-сурет – Экспорттау үшін PDF-есеп мазмұнын таңдаудың бүйірлік панелі

148-сурет – Одан әрі экспорттау үшін қажетті қабаттарды таңдау, есептің атауы мен сипаттамасын көрсету

Қалыптастырылған есепте таңдалған әрбір қабат бойынша толық ақпарат, есептелген индекстер карталары, жоба, түсірілімді орындау уақыты мен орны, GPS-координаттары және зерттелген аумақтың ауданы туралы мәліметтер қамтылады. Әрбір индекс үшін мәндердің таралу гистограммасы, түстік көрсету легендасы, визуализациялау параметрлері және негізгі статистикалық көрсеткіштер көрсетіледі.

Карталарды құрғаннан кейін оларға талдау жүргізіледі: мұнда алдымен егістіктердің жалпы жай-күйі бағаланады, бұдан әрі алқаптың біртекті емес учаскелері анықталады, содан кейін әртүрлі аймақтардағы индекс мәндері салыстырылады. Жүргізілген талдау нәтижелері бойынша қосымша зерттеуді қажет ететін аумақтар анықталады және қажет болған жағдайда алқапты аймақтарға бөлу орындалады да, бұл өсімдік жамылғысының жай-күйі әртүрлі учаскелерді бөліп көрсетуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде алынған аймақтар негізінде тыңайтқыштар мен өсімдіктерді қорғау құралдарын саралап енгізу үшін қолданылатын тапсырма-карталар жасалады; сондай-ақ дайын карталарды заманауи дәлме-дәл егіншілік жүйелерімен және ауылшаруашылық техникасымен үйлесімді форматтарға экспорттау мүмкіндігі бар.

Осылайша, спектрлік индекстерді талдау зерттелетін аумақтағы егістіктердің жалпы жай-күйін, өсімдіктердің даму деңгейін және өсімдік жамылғысының кеңістіктік әркелкілігін бағалауға мүмкіндік береді. Алынған деректер негізінде өсімдіктердің стресс жағдайындағы белгілері байқалатын, ылғал тапшылығы немесе қоректік заттардың жетіспеушілігі ықтимал учаскелер, сондай-ақ өсімдіктердің даму қарқындылығы төмен аймақтар анықталады. Индекс мәндерінің кеңістіктік таралуын салыстыру ең проблемалы учаскелерді анықтауға және тікелей далалық жағдайда қосымша зерттеу жүргізу қажеттілігін бағалауға мүмкіндік береді. Кешенді талдау нәтижелері бойынша тиісті агротехникалық іс-шараларды жүргізуге, сондай-ақ анықталған ауытқулардың себептерін нақтылау қажет болған жағдайда өсімдіктерге қосымша фитосанитарлық зерттеу жүргізуге қатысты ұсынымдар әзірленеді. Мұндай тәсіл егістіктердің жай-күйіндегі өзгерістерге уақтылы әрекет етуге, қолда бар ресурстарды ұтымды пайдалануға және ауыл шаруашылығы алқаптарын басқару тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.