ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2015, № 1, с. 17-22
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
ИЗУЧЕНИЕ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ КУРА-АРАКСИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ
КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ © 2015 г. Р. М. Гейдарова1, П. Ю. Нагиев2*
Институт географии им. акад. Г.А. Алиева Национальной академии наук Азербайджана, Баку 2Институт космических исследований природных ресурсов им. акад. Т.К. Исмаилова, Национальное аэрокосмическое агентство, Баку, Азербайджан *E-mail: polad-nagiev39@mail.ru Поступила в редакцию 03.03.2014 г.
В статье рассматривается изучение мелиоративного состояния почв Кура-Араксинской низменности по материалам обработки космических изображений с ИСЗ Landsat-TM в 1998 г. и SPOT-6 в 2012 г. Приводится методика составления карты засоления почв исследуемой территории на основе карты с.-х. угодий по результатам цифровой обработки космических изображений. Установлено, что за прошедшие 14 лет с 1998 по 2012 гг. в результате плохого состояния коллекторно-дренажной сети, а также несоблюдения агромелиоративных мероприятий площадь сильно засоленных почв и солончака Кура-Араксинской низменности увеличилась на 40.1 тыс. га.
Ключевые слова: Кура-Араксинская низменность, засоление почв, с.-х. угодья, коллекторно-дре-нажная сеть, цифровая обработка космических снимков, ИСЗ Landsat-TM, SPOT-6
Б01: 10.7868/80205961415010029
Охрана почв и их рациональное использование под пашни является одной из важных задач. Кура-Араксинская низменность считается одним из древнейших земледельческих районов мира. Поэтому в результате тысячелетнего влияния антропогенных и природных факторов засоленные почвы здесь получили широкое распространение.
Статистика показывает, что в настоящее время на земном шаре примерно 1.5 млрд га используют под пашни. Из этих земель 270 млн га составляют орошаемые почвы. Несмотря на то, что площадь орошаемых почв, используемых под пашни, составляет менее 20% от площади земель нашей планеты, урожайность на этих почвах достигает 35—40% от общей урожайности. Несмотря на указанные положительные особенности этих земель, имеются и отрицательные стороны — на с.-х. угодьях, которые распространены на этой территории в зависимости от природных условий и поч-вообразующих пород, в результате несоблюдения агротехнических и агромелиоративных мероприятий постепенно образуется засоление.
По данным ООН по вопросам сельского хозяйства и продуктов (2010 г.), выясняется, что в результате влияние антропогенных и природных факторов только в течение одного года более 300 тыс. га орошаемых почв планеты, засаливаясь, выходят из севооборота.
Кура-Араксинская низменность расположена между Большим и Малым Кавказом, открытая с востока к Каспийскому морю и в этом же направлении имеющая общий уклон порядка 0.005—0.001. Значительная часть низменности лежит ниже абсолютного нуля, опускаясь к Каспию до уровня —27 м. Граница ее по предгорьям Большого и Малого Кавказа поднимается до высоты 100—250 м.
Территория Кура-Араксинской низменности составляет 21536 км2, или 24.5% общей территории Азербайджанской республики и делится на следующие природно-экономические районы: Мугань-Сальянская степь (8946 км2), Мильско-Карабахская степь (7062 км2), Ширванская степь (5528 км2).
Климат Кура-Араксинской низменности по температурному режиму относится к субтропическому, средняя годовая температура 13.5—15°С. Количество осадков 250—300 мм в год и 400—500 мм по периферии низменности. Растительность Кура-Араксинской низменности весьма разнообразна по составу, что отражает различия экологических условий.
Гидрографическая сеть низменности представлена реками Курой и Араксом, которые являлись и являются главными факторами, определяющими физико-географические и гидрологические особенности исследуемой территории. В гидрографии низменности значительное место также
18
ГЕИДАРОВА, НАГИЕВ
Пашни, в том числе: [ 1 хлопок I | овощи и бахчевые
Многолетние насаждения, в том числе: сады
| | виноград
Выгоны, в том числе:
|_] зимние пастбища
------- сильно засоленные
I-1 и солончак
лес и кустарники водные объекты
населенные пункты реки
Рис. 1. Карта с.-х. угодий Кура-Араксинской низменности (1998 г.).
занимают многочисленные горные реки, пресные и соленые озера.
Основные реки Кура и Аракс имеют многочисленные притоки. Здесь насчитывается около 110 рек длиной более 5 км. Наиболее развитая их сеть принадлежит правобережью р. Кура. Это самая большая из всех рек на Кавказе, исток ее расположен в пределах Турции на высоте 2768 м, общая длина 1515 км.
Большая часть Кура-Араксинской низменности характеризуется высоким стоянием грунтовых вод. Примерно 2/3 ее площади занимают грунтовые воды, расположенные на глубине менее 5 м от поверхности Земли. Минерализация грунтовых вод Кура-Араксинской низменности отличается большими разнообразием. Преобладают воды с минерализацией 10—100 г на литр, а местами и выше. Минерализация возрастает в направлении от предгорий к центру низменности и к востоку в сторону Каспия.
Почвы низменности принадлежат к сероземной зоне и подвержены широкому распространению засоления (Волобуев, 1965). Из-за несоблюдения агромелиоративных мероприятий на с.-х. угодьях Кура-Араксинской низменности на боль-
шей их части увеличилась засоленность, что привело их в негодность для использования под посевы.
Результаты почвенных исследований, проведенных в Кура-Аркасинской низменности, показывают, что на исследуемой территории засоленность почв в той или иной степени составляет приблизительно 65—70%, что препятствует развитию здесь ирригации и освоению земель.
Учитывая мелиоративное состояние почво-грунтов Кура-Араксинской низменности, в 1934— 1935 годах в Мугань-Сальянском массиве была построена коллекторно-дренажная сеть длиной 104 км, в 1951—1952 годах — в Мильской степи, длиной 830 км, в 1958—1980 годах — в Ширванской и Карабахской степях, длиной более 10 тыс. км. Таким образом, до 1986 г в Кура-Араксинской низменности построена коллекторно-дренажная сеть длиной более 25 тыс. км на площади около 600 тыс. га.
Для выработки методов борьбы с засолением нужно определить их пространственное расположение по степени засоления (Мехтиев, Наги-ев и др., 1988).
Для составления карт с.-х. угодий Азербайджана по заказу Института космических исследова-
ИЗУЧЕНИЕ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ
19
ний природных ресурсов в 1998 г. с искусственного спутника Земли (ИСЗ) Ьапё8а1-ТМ была проведена съемка территории Азербайджана. По полученным снимкам в диапазонах 0.45—0.52, 0.52-60, 0.63-0.69, 0.76-0.90, 1.55-1.75, 2.082.35 и 10.455-12.50 мкм проведена их цифровая обработка.
МЕТОДИКА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ
Эффективность распознавания космических изображений во многом зависит от выбора оптимальных технологических решений и проработанных методик. На картах, созданных по материалам космического изображения, границы исследуемых ареалов устанавливаются по следующим определенным критериям:
- по оптическим свойствам природных объектов;
- по полевым исследованиям.
Благодаря этому, карты отличаются от созданных традиционным способом точностью пространственного положения границ, детальностью и объективностью их установления. Требуемая точность проведения процедуры распознавания обосновывает выбор оптимальных по спектраль-
ным характеристикам тестовых участков. Таким образом, разработана методика, оптимизирующая процесс отбора тестовых фрагментов изображения, с привлечением следующих процедур: методов спектрального анализа (сравнение гистограмм, составление совмещенной спектральной схемы, выбор наиболее информационных для разделения с.-х. угодий спектральных каналов), операций улучшения визуальных качеств изображения (цветовое, контрастированное подчеркивание границ).
Точность распознавания элементов тестовых участков определяется по контрольным точкам и оценивается по матрице решений, элементами которой являются значения функционала качества правильной классификации и перепутыва-ния классов. Участки, подлежащие сомнению, уточняются при полевых исследованиях.
Результатом классификации является растровое изображение распознанных объектов, отображающее классы с.-х. угодий и других земельных участков в псевдоцветах. На этом заканчивается первый этап процесса картографирования. Второй основной этап заключается в создании легенды, компоновки и печати карты с.-х. угодий.
20
ГЕЙДАРОВА, НАГИЕВ
W
Незасоленные и слабо засоленные I | Средне засоленные
I Сильно засоленные и солончак
Рис. 3 Карта засолений почв Кура-Араксинской низменности.
По результатам обработки космических изображений с помощью технологий географической информационной системы (ГИС) были составлена карта с.-х. угодий Азербайджана М 1 : 50000. Из нее выделена территория Кура-Араксинской низменности, которая приведена на рис. 1.
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
1998
2012
1 — Незасоленные и слабо засоленные
2 — Средне засоленные
3 — Сильно засоленные и солончак
Рис. 4. Гистограмма мелиоративного состояния почв Кура-Араксинской низменности.
При составлении карты с.-х. угодий Азербайджана были использованы материалы цифровой обработки многоканальных снимков, сделанных в спектральных каналах ТМ3, ТМ4, ТМ5 ИСЗ Ьапё8а1-ТМ.
Следует отметить, что при картировании на основании обработки снимков, сделанных с ИСЗ Ьапё8а1-ТМ, наряду с пашнями и другими объектами на карте распознаются также сильно засоленные почвы и солончак (Нагиев, Исматова и др., 2006).
На карте с.-х. угодий Кура-Араксинской низменности видно, что в 1998 г. на этих территориях распространены поля хлопчатника, зерновые, многолетние насаждения, сады, виноградники, леса, кустарники, выгоны, сильно засоленные и солончак.
На основании карты с.-х. угодий, составленной по результатам цифровой обработки снимков территории Азербайджана, сделанных с ИСЗ Ьапё8а1-ТМ, и с использованием контактного метода была составлена карта засоленных почв Ку-ра-Араксинской низменности (рис. 2).
При составлении карты засоления почв Кура-Араксинской низменности, в первую очередь из карты с.-х. угодий Азербайджана, составленной
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.