д.ф-м.н., Бых А.И., к.т.н. Порван А.П.¹, Парвадов Д.С.¹,

к.ф.-м.н. Носов К.В.², Клочко Т.А.³

¹ Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Украина

² Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина

³ Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», Украина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТНОШЕНИЙ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАВОСТОЯ ПРИ ДИСТАНЦИОННОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ NaCl

Влияние водных растворов NaCl на травостой может служить индикатором опасности попадания этого вещества в природные воды. Данный факт, в свою очередь, может говорить об ухудшении условий водопользования в исследуемой местности. В связи с этим актуальным остается вопрос определения локализации источников негативного воздействия NaCl, возникающего, например, при нарушении нормальной эксплуатации скважин и буровых установок. В случае возникновения такой проблемы на обширных, а иногда и труднодоступных, участках местности наилучшими методами контроля остаются дистанционные (авиакосмические), в которых в качестве природного биологического тестового объекта используется травостой. Среди большого количества таких методов наименее затратным является цифровая аэрофотосъемка с борта легких дронов с последующей компьютерной обработкой элементов RGB-модели цифровых изображений и анализом значений колориметрических параметров, отражающих отношения хлорофилла и других растительных пигментов.

Ранее в работах [1, 2] была показана перспективность использования таких технологий применительно к задаче дистанционного определения локализации участков посевов культурных растений, сравнительно слабо и малозаметно различающихся характером влияния на почву. Особенностью технологии, предлагаемой авторами в [1], было использование разработанного критерия близости динамики колориметрических параметров RGB-модели цифровых изображений исследуемого объекта к некоторой эталонной модели.

В работе [2] в качестве такой эталонной модели использовалась Маргалефова модель сукцессии (ММС) посевов культурных растений. Мера близости динамики колориметрических характеристик ММС определялась путем реконструкции цикла изменений значений вышеуказанных параметров RGB-модели цифровых изображений. Данная реконструкция была осуществлена с применением оригинального класса математических моделей – дискретных моделей динамических систем (ДМДС) на фактическом материале одномоментно зарегистрированного пространственного расположения фрагментов объекта, отличающихся значениями элементов RGB-модели.

Целью работы является проверка применимости технологии дистанционного определении локализации источников воздействия NaCl с использованием ММС и ДМДС [3].

Для этого на экспериментальном полигоне Харьковской области (Украина) в августе 2016 года осуществлялось цифровое фотографирование непосредственно примыкающих друг к другу участков травостоя: контрольного и  опытного – подвергшегося за 5 дней до очередного дождя  воздействию водного раствора NaCl из расчета 50 гр. NaCl на кв. м. площади травостоя. Цифровые фотоизображения, сделанные через 11 дней после дождя,  обрабатывались следующим образом. Каждое изображение разбивалось на 16 сегментов с дальнейшей фильтрацией методом Кувахары. Далее для каждого из сегментов определялась мера близости к ММС, значение которой на обработанном изображении обозначалось определенным условным цветом. На обработанном изображении контрольного участка наблюдалось пятно, образованное фрагментами травостоя, цвет которых соответствовал средним и низким значениями меры близости к МСС. Цвет фрагментов травостоя опытного участка соответствовал высоким значениям меры близости к ММС. Этот результат может быть объяснен тем, что после внесения на опытный участок NaCl, вследствие преобладания стойких к засолению видов, видовое разнообразие травостоя снижается, приближаясь к уровню простейших биологических сообществ (лабораторные микрокосмы), поведение которых описывается ММС. На изображениях зон без внесения NaCl заметных отличий между контролем и опытом не наблюдалось. На  исходных фотографиях и после обработки изображений с использованием ДМДС разница между контролем и опытом также не наблюдалась.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективности применения использованных  в настоящей работе ММС и ДМДС для дистанционного определения локализации очагов воздействия NaCl на травостой.

Литература:

1. Vysotskaya E. V., Zholtkevych G. N., Klochko T. A., Bespalov Y. G., Nosov K. V. (2016). Unmasking the soil cover’s disruption by modeling the dynamics of ground vegetation parameters. Вісник Національного Технічного Університету України «КПІ». Серія - Радіотехніка. Радіоапаратобудування., 64, 101–109.

2.Высоцкая Е. В., Беспалов Ю. Г., Печерская А. И., Парвадов Д. А. (2016). Использование маргалефовой модели сукцессии в технологиях дистанционного обнаружения признаков антропогенных воздействий на растительный покров. Радіоелектронні і комп’ютерні системи, 2 (76), 15–19

3. Zholtkevych G., Nosov K., Bespalov Y., Rak L., Vysotskaya E., Balkova Y., Kolomiychenko V. (2016). Descriptive Models of System Dynamics. In Proceedings of the 12th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer (pp. 57–72).