Главная

3D-карты полей в сельском хозяйстве

Продолжаем наш цикл публикаций о картах в сельском хозяйстве. Ранее мы уже рассказывали о том, что такое ортофотоплан и для чего нужны карты NDVI. В этой статье рассмотрим возможности применения 3D-карт в сельском хозяйстве.

Растущая популярность 3D-моделей пространственных объектов объясняется максимальной наглядностью геопространственных данных и совершенно новыми функциональными и информационными возможностями, которые обеспечивают современные IT-технологии по сравнению с обычными 2D-картами и схемами.

Сравнение трех типов карт

Сравнение трех типов карт

На рисунке отображены три типа карт:
1 – ортофотоплан 2D,
2 – карта высот 2D,
3 – 3D-карта.
Третий тип карт дает возможность объемного визуального анализа рельефа, что позволяет понять конфигурацию земельных ресурсов.

Рельеф сельскохозяйственных полей играет важную роль для растениеводства. Так, величина и направление уклонов местности влияет на выбор культур для выращивания, организацию противоэрозионных мероприятий, применение специальных методов выполнения сельхозработ и другие параметры агропроизводства.

Фрагмент 3D модели сельскохозяйственного поля

Фрагмент 3D модели сельскохозяйственного поля

Трехмерное представление рельефа сельхозугодий позволяет управлению холдинга без выезда оценить общую картину по землям «как есть» в простом и наглядном виде, максимально приближенном к реальности. 3D-представление рельефа также актуально на рынке сельхозугодий, когда приобретаются или продаются большие площади земли и необходимо оценить и уточнить особенности рельефа. Трехмерное представление рельефа проще в восприятии и оценке в отличие от 2D-карт высот и уклонов. И, кроме того, дает возможность рассмотреть рельеф с разных сторон.

Измерение угла склонов позволяет правильно сформировать структуру посевных площадей с учетом агроэкологических требований к севообороту. Так, для рационального использования пахотных земель и предотвращения смыва почвы на стадии землеустройства их разделяют в зависимости от принятых параметров крутизны склонов на категории: интенсивного, умеренного и ограниченного использования. Например, агроландшафты Центрального Нечерноземья по степени эродированности почвы (смытости) делятся на следующие группы:

1. Неэродированные или слабоэродированные пахотные земли универсального назначения, расположенные на склонах крутизной до 3°, рельеф и почвенно-агрохимическая характеристика которых дают возможность возделывать все районированные культуры. Весьма интенсивное использование пашни возможно на несмытых почвах, где уклоны не превышают 1°.

2. Земельные массивы с уклоном от 3° до 5° со средне- и слабоэродированными почвами. На них размещают многолетние травы и культуры сплошного посева, обладающие средней почвозащитной функцией: озимые, яровые зерновые и зернобобовые культуры, однолетние травы. Пропашные культуры исключаются.

3. Земли с крутизной склона 5-8° преимущественно со средне- и сильносмытыми почвами, которые требуют особого почвозащитного использования. На них выращивают многолетние и однолетние травы, зерновые культуры со средней и высокой почвозащитной эффективностью. Многолетние травы в структуре посевной площади должны составлять не менее 50%. При их возделывании используют специальные технологические приемы и машины.

4. Склоны крутизной свыше 8° с неудовлетворительными для большинства культур физико-химическими свойствами. В эту группу входят также агроландшафты с ложбинистым рельефом, и с короткими крутыми склонами различных экспозиций. Эти почвы исключают из активного сельскохозяйственного оборота и переводят в другие сельскохозяйственные угодья – сенокосы, пастбища.

С учетом этих принципов формируется структура посевных площадей. В свою очередь, в зависимости от структуры посевных площадей, степени развития эрозионных процессов, характера и крутизны склонов осваивается система рациональных видов севооборотов.

Таким образом, информация о крутизне склонов позволяет совершенствовать структуру посевных площадей, а вместе с ней и систему севооборотов, что играет важную роль в противоэрозионной организации территории землепользования.

Определение направления склонов на каждом конкретном поле или его участке является важным этапом в организации обработки почв, так как правильный выбор направления позволяет не только повысить производительность работ, но и защитить землю от эрозии. Направление пахоты выбирают в зависимости от предыдущей вспашки, размеров, конфигурации и рельефа поля. Рекомендуемые направления: поперек предыдущей пахоты, поперек склонов – для борьбы с водной эрозией. В этом случае пахота поперек одного склона крутизной 1-1,5° и более не представляет никакой трудности. Но если в полях есть склоны различных направлений, то пахоту следует проводить (если возможно) по горизонталям или такие поля необходимо разбивать на части и для каждого склона устанавливать самостоятельную поперечную обработку:

Направление пахоты на склонах

Направление пахоты на склонах

Трехмерное представление рельефа с помощью 3D-моделей сельхозугодий позволит получить наглядную картину о направлении и характере склонов на обрабатываемой площади без выездов на поля и послужит основой для планирования работ по обработке почвы. О важности правильного выбора направления пропашки можно судить по данным Агропромышленного портала России: исследование Научно-исследовательского института сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы показало, что при вспашке вдоль склона было смыто 24,3 м3 почвы с 1 га, а при вспашке поперек склона – 2,9 м3. Только благодаря поперечной вспашке увеличился запас воды на 1 га в метровом слое почвы 150 т, а прибавка урожайности зерновых составила 2 ц с 1 га.

Информация о направлении склонов также используется для оценки поверхностного стока и степени увлажнения почвы.

Характеристики рельефа также влияют на расчет площади поля. Размер земельного участка на 2D-картах, как правило, выражается геодезической площадью, рассчитанной методом проецирования границ земельного участка на горизонтальную плоскость. На рисунке ниже геодезическая площадь выделена зеленым цветом. Физическая площадь земельного участка рассчитывается с учетом неровностей поверхности земли (склонов, впадин, оврагов и т.п.). Границы физической площади на рисунке выделены черным цветом.

Разница между геодезической и физической площадью земельного участка

Разница между геодезической и физической площадью земельного участка

Различия площадей земельных участков на склонах и в проекции могут достигать 10%. Соответственно увеличиваются фактически затраты по сравнению с плановыми на обработку земли, количество посадочного материала и т.д.

Таким образом, использование 3D-моделей сельхозугодий обеспечивает специалистов агропредприятий необходимой информацией для:

- Совершенствования структуры посевных площадей.

- Защиты земель от эрозии и образования оврагов на склонах за счет определения оптимального способа и направления распашки склонов.

- Устройства лесополос для защиты сельскохозяйственных угодий от избыточной солнечной радиации, сильных снегопадов, ветровой эрозии почв.

- Более точного расчета реальной площади сельхозугодий для оптимизации объемов расходования семян, удобрений и средств защиты растений.


3D-карты

1 февраля, 2021
Статьи
Яндекс.Метрика