Разработка ГИС системы для оценки агрохимического состояния сельскохозяйственных земель

 

3.2.3 Климат

 

Территория  ООО «Каргополье» приурочена к IV прохладному агроклиматическому району Архангельской области. В летние месяцы меридиональные циркуляционные процессы заносят далеко на юг массы холодного и сухого арктического воздуха, определяю прохладную и дождливую погоду.

Период  с температурами выше 10ºС длится 90-100дней, а сума тепла за этот период составляет 1300-1500ºС. Период с температурами +15º длится 140-150 дней, а сумма тепла  составляет 1650-1800ºС. Устойчивая погода с температурами выше 15ºС наблюдается  в течение 100-105дней. Зима длится 160дней, период с температурами -10º составляет 80дней, устойчивой морозной погоды со средними температурами ниже -15ºС не бывает, такое понижение отмечается в отдельные дни. Абсолютный минимум -46ºС. Высота снежного покрова 45-50см, длительность его залегания до 160дней. Относительная влажность воздуха — 78,8%. Средняя скорость ветра — 2,7 м/с. Среднемесячные температуры приведены в таблице 1.

Таблица 1 Средние месячные и средняя годовая температуры воздуха

Мес.	янв.	фев	март	апрель	май	июнь	июль	авг.	сент.	окт.	ноя.	дек.	год
tºC	-11.9	-10.3	-4.6	2.3	9.0	14.7	17.1	13.9	8.8	2.6	-5	-9.1	2.4

За  летний период (с апреля по октябрь) выпадает 74% от общего годового количества осадков. Почва промерзает в среднем  на глубину 65см при максимуме 134см и  минимуме – 37см.  Распределение осадков  – таблица 2.

Таблица 2 Распределение осадков

Мес.	янв.	февр.	март	апрель	май	июнь	июль	авг.	сент.	окт.	ноя.	дек.	год
мм	25	21	25	25	46	60	64	72	63	48	33	29	511

Преобладание  осадков над испаряемостью определяет промывной тип водного режима и возможность выщелачивания  веществ из пахотного горизонта.

Период  вегетации достаточен для возделывания зернофуражных культур, картофеля  и овощей. Размещение и набор культур  в севообороте основывается на результатах  почвенно-агрохимического обследования, специализация хозяйства и уровня организационно-экономических показателей.

Предприятие расположено в умеренно-холодном (бореальном) почвенно-климатическом  поясе северного полушария, центральной  таежно-лесной области, среднетаежной  подзоне Онего-двинской почвенной  провинции.

 

3.2.4 Почвенный покров

 

Почвенный покров представлены следующими типами почв:

1) Подзолистые почвы – занимают 15 468,5га или 56,7% от общей площади хозяйства. На территории хозяйства распространены незначительно, так как изучаемый район является древним по освоенности, а настоящие леса ранее были в большинстве своем пашнями и кормовыми угодьями. Генезис почв подзолистого типа средней тайги сопряжен с умеренно-холодным гумидным климатом, промывным типом водного режима, малой емкостью биологического круговорота веществ и своеобразным биохимическим превращением органического вещества в подстилке и почве. Профиль подзолистых почв формируется как под влиянием выноса илистых частиц без разрушения, так и воздействия кислых водорастворимых органических продуктов. Указанные процессы обуславливают образование в почве бесплодного, элювиального горизонта, который обычно и определяет неблагоприятные показатели подзолистых почв. В геоморфологическом отношении подзолистые почвы занимают относительно пониженные части сильно уплощенного равнинного рельефа, где периодически возможно скопление атмосферной влаги.

2) Дерново-подзолистые почвы – занимают 15061,1га или 55,2% от общей площади. Из них пашня 4580,7га, сенокосы – 523,3га, пастбища – 789,9га.  Эти почв сформировались в процессе освоения и сельскохозяйственного использования целинных подзолистых почв. Их отличительной чертой являются: высокая насыщенность профиля карбонатами, щебнистость пахотных горизонтов и малая мощность почвы в целом. Генезис освоенных дерново-подзолистых почв обусловлен сочетанием и развитием двух элементарных почвообразовательных процессов дернового и подзолистого. Их проявление варьирует в зависимости от литологии местности и биоклиматических параметров.

3) Дерново-карбонатные почвы – занимают 3877,0га или 14,2% от общей площади. Из них пашня – 1758,9га, сенокосы – 337,2га, пастбища – 322,7га.  Формируются на высококарбонатной морене, нередко перемежающейся с элювием известняков. При этом верхняя часть породы выщелочена от карбонатов. Развитие дерново-карбонатных почв протекает в тех же биоклиматических условиях, что и подзолистых почв. Но близкое залегание к поверхности карбонатных пород и своеобразный состав растительности существенно изменяют направления и темп почвообразования в дерново-карбонатных почвах.

3) Болотные почвы – занимают 5114,4га или 18,7% от общей площади. Из них: сенокосы – 91,6га, пастбища – 10,8га. Формирование болот сопряжено с плохой дренированностью почво-грунтов, близким и устойчивым стоянием грунтовых вод на выровненных и обычно равнинных объектах рельефа. Болотные почвы формируются под влиянием болотного процесса почвообразования. В условиях избытка влаги растительные остатки не минерализуются и не гумифицируются, а консервируются, образуя со временем большие слои торфа.

4) Пойменные почвы – занимают 16,2га или 0,1% от общей площади. В верховьях реки Онеги пойменные почвы распространены мелкими контурами.

 

3.2.5 Растительность

 

Территория  хозяйства расположена в лесной зоне, в подзоне тайги. Зональной  растительности здесь являются еловые леса с мохово-кустарничковым покровом под пологом леса.

Более половины площади, занятой под луговой  растительностью, приходится на равнинно-суходольные  луга. К ним относятся нормальные суходолы и суходолы временно избыточного  увлажнения.

Выделяются  следующие типы растительности:

1) Душистоколосковые луга – занимают 61,9га или 4,1% от площади подкласса. Относительно мало распространены. Проективное покрытие травостоя в пределах 80-85%, высота 30-40см. В составе корма преобладают злаки. Среди разнотравья встречаются ядовитые и вредные растения – лютик едкий и подмаренник мягкий. Урожайность 8-12 ц/га у бобовых и 2,5-4,5 ц/га у прочих.

2) Красноовсяничные луга занимают лишь 37, 5га. Их урожайность 5-6,5ц/га сена.

3) Мятликовые типичные луга занимают 151,5га. Проективное покрытие 85-90%, высота травостоя около 40см. Урожайность 21-23,5ц/га сухой поедаемой массы, качество корма хорошее.

4) Ежовые луга – занимают 192,2га или 12,7% от площади подкласса. Благоприятным условием произрастания ежи является сплошная карбонатность почвообразующих пород,  и соответственно, присутствие углекислого кальция. Проективное покрытие 90%, высота 50-60см. Урожайность 17-23,5ц/га сена. В большинстве случаев используется под сенокосы. Однако качество корма среднее, содержание кормовых единиц не более 31-41кг в 1ц. 

Более тысячи гектаров занимает лесной мелиоративный  фонд. Это разнообразные леса с  участием сосны, осины, березы, ольхи  и др. Значительная часть их может быть раскорчевана и освоена в улучшенные сенокосы и культурные пастбища. 385,3га лесного мелиоративного фонда признано непригодными для вовлечения в сельскохозяйственное использование, в основном из-за ценного древостоя, малоплодородных почв и водоохраной роли леса.[21]

Грамотное и рационально ведение хозяйственной  деятельности возможно только при наличии  полной, достоверной и своевременной  информации. Такая информация должна быть упорядочена в наиболее подходящем для неё виде, числовая – в  виде баз данных, а географическая – карт. Объединение двух видов  информации в одном месте позволяет  сделать ГИС система. Создание геинформационной системы хозяйства, не только упорядочивает  информацию, но так же позволяет  её анализировать. Полученные новые  данные позволят обоснованно принимать управленческие решения. Это может быть как глубоко научные решения, запланированные на реализацию за продолжительное время, так и сие минутные распоряжения по проведение тех или иных агротехнических мероприятий.

    ГИС системы позволяют постоянно иметь контроль над происходящим в хозяйстве, отслеживать различные процессы и своевременно принимать решения, избегая неблагоприятных последствий.  

 

 

 

 

 

 

4 ТЕХНОЛОГИЯ  СОЗДАНИЯ ГИС

 

4.1.1 Принципы создания ГИС

 

Геоинформационная система — информационная система, предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной  с ними информации о представленных в ГИС объектах. ГИС включают в  себя возможности систем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой  и векторной графики и инструментов анализа данных.

Все работы с ГИС можно разделить  на 2 основных группы. В первую входят работы собственно по разработке геоинформационной  системы, а вторая группа включает в  себя мероприятия по анализу на основе разработанной системы.

Для создания и анализа ГИС я использовал  программную среду от фирмы «Pitney Bowes Business Insight» - MapInfo Professional 10.1. Она является одним из  лидеров программного обеспечения в сфере ГИС. Основным конкурентом MapInfo является среда ArhGIS от ESRI. В государственных компаниях, например САС «Архангельская» используется упрощенная версия ArcView. MapInfo имеет ряд преимуществ. Прежде всего, это наглядно оформленный, дружественный, интуитивно понятный интерфейс, продуманный до мелочей, что немало важно при работе с большими объемами, отсутствие внутри программных ошибок, простота извлечения данных о площади объектов и некоторых других показателей, легкий процесс извлечения данных выборки на другой слой. Отличительными чертами продуктов компании ESRI являются мощные вычислительные средства и широкие функциональные возможности. Философия, по-видимому, заключается в том, что какие-то сложные, фундаментальные вещи следует делать в ГИС ArcView, а всю остальную работу, с которой сталкиваешься повседневно, на каждом шагу, в MapInfo отработаны более продуманно, аккуратно и удобно. Это связано с тем, что продукты фирмы ESRI имеют глубокие DOS-осовские корни, а ГИС MapInfo изначально создавалась под Windows. Как пример, в ГИС ArcView для хранения семантической информации используется dbf-формат, спецификация которого была разработана еще в середине 80-х годов прошлого века, в то время как MapInfo может работать со всеми видами баз данных, от старых dbf, до современных и распространенных баз формата Microsoft Excel.

Сейчас MapInfo Professional используется в 130 странах  мира, переведена на 20 языков, включая  русский, и установлена в десятках тысяч организаций. В России благодаря  простоте освоения, богатым функциональным возможностям и умеренной стоимости MapInfo Professional стала самой массовой геоинформационной системой.

ГИС MapInfo – высокоэффективное средство для визуализации и анализа пространственных данных. Сферы применения ГИС MapInfo: бизнес и наука, образование и управление, социологические, демографические  и политические исследования, промышленность и экология, транспорт и нефтегазовая индустрия, землепользование и кадастр, службы коммунального хозяйства  и быстрого реагирования, армия и  органы правопорядка, а также многие другие отрасли народного хозяйства.

ГИС MapInfo – полностью русифицированный программный продукт, позволяющий  корректно работать с русскоязычными данными, включая процедуры сортировки, индексации и запросов. В поставку русской версии MapInfo включены дополнительные инструменты для трехмерной визуализации и анализа данных, модуль для решения  геодезических задач, дополнительные функции редактирования графических  объектов, библиотеки топографических  знаков для различных масштабов, картографические проекции, используемые в России и другие материалы. В пакет поставки MapInfo входит программа MapBasic – среда программирования, которая полностью стирает границы возможностей MapInfo.  

Электронные карты MapInfo организованы в виде слоев. Слои можно представлять себе как прозрачные пленки, расположенные друг под другом. Каждый слой содержит определенный тип информации. Например, один слой может содержать границы областей, второй слой – символы, показывающие областные центры, а третий – текстовые подписи. При наложении слоев один на другой, складывается целая карта. На слоях нанесены объекты следующих типов:

а) Площадные объекты: замкнутые полигоны, эллипсы и прямоугольники, представляющие регионы, территории, округа, городские районы, зоны бедствий или коммерческих интересов и т.п.

б) Точечные объекты: почвенные разрезы, места отбора проб, адреса и т.п. Точки могут быть объединены в группы точек.

в) Линейные объекты: незамкнутые объекты, имеющие длину. Линии, дуги и полилинии, обычно используются для отображения дорог, рек, коммуникаций и т.п.

г) Текстовые объекты: названия городов, подписи к географическим объектам, заголовки карты и т.д.

д) Коллекции объектов: совокупность областей, линий и объектов группы точек.

Принципиальная  схема ГИС представлена на рисунке 2:

Рисунок 2 – Схема ГИС

 

 

 

4.1.1 Работа с растровыми изображениями

 

Основой для построения ГИС и первым слоем  является растровое изображение, представляющее собой сетку пикселей или точек  цветов. Оно обладает рядом параметров. Одно из самых важных это разрешение, количество точек по вертикали и  горизонтали, например 9000×7000. В отношении  картографии особое значение имеет  показатель пространственное разрешение, это количество метров реальной поверхности  Земли на один пиксель. Чем больше пространственное разрешение, тем больше возможностей к приближению и  выше качество изображения. Растровыми изображениями могут являться как  космоснимки, так и землеустроительный и внутрихозяйственный планы. К  параметрам растра также относятся  цветовая гамма, глубина цвета и  др.