Оборудование 19 августа 2015

Космический мониторинг землепользования

В данной статье хотелось бы осветить результаты работ по мониторингу сельскохозяйственного землепользования Калужской области. Целью работ являлось обновление данных о структуре использования земель сельскохозяйственного назначения по актуальным материалам космической съёмки. Как и для других нечернозёмных регионов, важнейшей проблемой сельскохозяйственного землепользования Калужской области является забрасывание земель, и, как следствие, зарастание их древесно-кустарниковой растительностью. Путём полуавтоматического дешифрирования космических снимков был создан слой распространения древесно-кустарниковой растительности на полях. На основе этих данных (статистика распространения древесно-кустарниковой растительности для контура каждого поля) была обновлена информация о структуре землепользования. Результаты обработки показали, что более половины сельскохозяйственных земель Калужской области не используются по назначению, из них 54% приходится на неиспользуемые пахотные земли, 13% – неиспользуемые пастбищные. Были установлены территориальные закономерности забрасывания земель. Материалы инвентаризации сельскохозяйственных угодий были использованы органами исполнительной власти и местного самоуправления, управлением Россельхознадзора по Калужской области для целей оптимизации налогообложения.

Введение 

Калужская область, расположенная в центре Европейской части России является типичным регионом сельскохозяйственного землепользования нечерноземной зоны. Последствия системного кризиса, с которым столкнулся аграрный сектор России в последние 20 лет, и в особенности нечерноземные ее регионы, прослеживаются здесь в полной мере. Однако, благодаря активно внедряемой в регионе инвестиционной политике, и в сельскохозяйственной отрасли постепенно происходят положительные изменения.

ГБУ Калужской области «Агентство информационных технологий Калужской области» (ГБУ «Калугаинформтех»), флагман региона в сфере информатизации, на протяжении нескольких лет активно использует в своей деятельности современные ГИС-технологии и данные дистанционного зондирования Земли. В 2013 году ГБУ КО «Центр «Кадастр» практически завершило формирование электронной базы о собственниках и пользователях земельных участков, включая земли сельскохозяйственного назначения. По заказу ГБУ «Калугаинформтех» в 2012-2014 годах компания «Совзонд» выполняла комплекс работ по мониторингу сельскохозяйственных земель Калужской области с использованием космических снимков. Работы выполнялись в рамках подпрограммы «Повышение эффективности использования информационно-коммуникационных технологий, а также результатов космической деятельности на территории Калужской области» государственной программы «Информационное общество и повышение качества государственных и муниципальных услуг в Калужской области». Целью работ является организация непрерывного получения актуальной и достоверной информации для повышения ситуационной осведомленности и принятия управленческих решений в агропромышленном комплексе Калужской области на основе данных ДЗЗ.

Землями сельскохозяйственного назначения по состоянию на начало 2014 года в Калужской области занято 1144,6 тыс. га, или 61,3 % всего земельного фонда. Структура распределения сельскохозяйственных земель по типам представлена на рисунке.

епекп

Рисунок 1. Структура сельскохозяйственных земель Калужской области

Одной из главных проблем сельскохозяйственного землепользования Калужской области, является забрасывание земель, и как следствие, зарастание сельскохозяйственных полей кустарником и мелколесьем. Главным фактором, сдерживающим развитие сельского хозяйства, является низкое потенциальное плодородие преобладающих дерново-подзолистых почв. Содержание гумуса колеблется в пределах от 1,4% до 2%, следовательно, без внесения органических удобрений получение высоких урожаев не представляется возможным. Почвы региона также характеризуются повышенной кислотностью и нуждаются в известковании и иных улучшающих агрохимических и агротехнических мероприятиях. Более высоким плодородием отличаются серые лесные почвы, распространенные в центральной и восточной части области, но и они зачастую заброшены. Значительная часть земель в южных районах области подвержена радиоактивному загрязнению.

Природно-климатические особенности региона и экономическая ситуация также оказывает влияние на характер сельскохозяйственного землепользования Калужской области. Сельскохозяйственные угодья чередуются с лесными, болотными и луговыми массивами. Экономическая ситуация 90-х годов ХХ века характеризовалась развалом хозяйствующих субъектов советской эпохи и, как следствие, тотальным прекращением использования сельскохозяйственных земель по их назначению. В результате активизировались процессы деградации земель: зарастание древесно-кустарниковой растительностью, засорение, заболачивание, проникновение вредных инвазивных видов растений. Сокращение затрат на внесение удобрений привело к повсеместному снижению плодородия почв.

В настоящее время около половины земель сельскохозяйственного назначения находится в государственной и муниципальной собственности, остальные земли принадлежат физическим и юридическим лицам (агрохолдингам, крестьянским фермерским хозяйствам, личным подсобным хозяйствам граждан). Насчитывается свыше 320 сельскохозяйственных организаций, около 2 300 крестьянских фермерских хозяйств и свыше 106 тысяч владельцев личных подсобных хозяйств.

Анализ использования сельхозугодий по данным ДЗЗ

В ходе выполнения работ для ГБУ «Калугаинформтех» по информационному обеспечению агропромышленного комплекса Калужской области в 2014 году было выполнено двукратное безоблачное покрытие территории области космическими снимками RapidEye (май и сентябрь 2014 г, пространственное разрешение 6,5 м) и многократное покрытие общедоступными снимками Landsat 8 (пространственное разрешение 30 м). На основе космосъёмки специалистами компании «Совзонд» были созданы тематические продукты, характеризующие структуру и состояние сельскохозяйственных земель области. Дешифрирование и последующие аналитические расчеты производились с использованием векторного слоя земель сельскохозяйственного назначения в разрезе полей (материалы предоставлены ГБУ «Калугаинформтех»). В ряде случаев границы полей редактировались в соответствии с фактическими рабочими участками севооборота 2014 года. 

111 агн

Рисунок 2. Покрытие Калужской области снимками RapidEye за май (слева) и сентябрь (справа)

По результатам дешифрирования разновременных мультиспектральных снимков были созданы карты зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью, а на их основе – карты фактического использования сельскохозяйственных угодий. Все карты создавались для трёх масштабных уровней: отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.

Дешифрирование древесно-кустарниковой растительности осуществлялось на уровне отдельных полей и рабочих участков (контуров) методом полуавтоматической классификации (с обучением). В первую очередь было выполнено дешифрирование участков произрастания древесно-кустарниковой растительности на сельскохозяйственных угодьях с получением растрового слоя, соответствующего заросшим участкам. Данный слой был подвергнут дальнейшему визуальному анализу и редактированию для исключения неверно распознанных объектов и добавления объектов, которые были пропущены. Результирующий слой представлен на рисунке .При помощи растрового слоя участков произрастания древесно-кустарниковой растительности была рассчитана статистика зарастания угодий в пределах полей, сельскохозяйственных организаций и муниципальных образований. Выполнено ранжирование угодий по степени зарастания . Степень зарастания рассчитана для каждого сельскохозяйственного угодья Калужской области. Знание этой информации позволяет подготовить проекты мелиоративных мероприятий в разрезе отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.

нгн

Рисунок 3. Распространение древесно-кустарниковой растительности в пределах контуров сельскохозяйственных земель

При помощи растрового слоя участков произрастания древесно-кустарниковой растительности была рассчитана статистика зарастания угодий в пределах полей, сельскохозяйственных организаций и муниципальных образований. Выполнено ранжирование угодий по степени зарастания . Степень зарастания рассчитана для каждого сельскохозяйственного угодья Калужской области. Знание этой информации позволяет подготовить проекты мелиоративных мероприятий в разрезе отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.

щшщ

Рисунок 4. Слева – Фрагмент (Мещовский район Калужской области) тематического слоя распространения древесно-кустарниковой растительности, Справа – Соответствующий фрагмент картограммы степени зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью

 Исходя из степени зарастания каждого контура древесно-кустарниковой растительностью, а так же его фактического направления использования (установлено визуально по снимкам и атрибутам векторного слоя полей), он относился к одному из 7 классов. Перечень и характеристики классов приведены в таблице, распределение по районам – на рисунке.

Таблица 1. Структура сельскохозяйственного землепользования Калужской области
(по результатам дешифрирования космических снимков 2014 года)

Вид сельскохозяйственных угодий

Пояснение

Условный знак

Площадь, га

%

Пахотные земли (включающие пашню, культурное пастбище на пашне)

Контуры, на которых в течение 2012 - 2014 годов прослеживается хозяйственная деятельность (изменение севооборотов, распашка, признаки других агротехнологических работ).

 

 

299 757,42

26,3

Пахотные земли неиспользуемые (включающие залежь, залежь заросшую древесно-кустарниковой растительностью)

В данный класс включены контуры, для которых на снимках 2012-2014 годов не обнаруживается хозяйственной активности. Участки пахотных земель, более чем на 30% покрытые древесно-кустарниковой растительностью были отнесены к данному классу автоматически, для остальных контуров было проведено визуальное дешифрирование.

 

615 691,93

54,1

Кормовые угодья чистые

В данный класс отнесены кормовые угодья без признаков зарастания древесно-кустарниковой растительности либо с минимальным зарастанием.

 

56 617,30

5,0

Кормовые угодья, заросшие древесно-кустарниковой растительностью

Контуры с присутствием кустарников и мелколесья. Участки кормовых угодий, более чем на 30% покрытые древесно-кустарниковой растительностью были отнесены к данному классу автоматически, для остальных контуров было проведено визуальное дешифрирование.

 

158 057,38

13,9

Многолетние насаждения используемые

 

 

30 82,53

0,3

Многолетние насаждения, заросшие кустарником и мелколесьем

 

 

618,62

0,1

Сельскохозяйственные земли иного фактического использования (карьеры, водоемы, дороги и др.)

 

 

4404,94

0,4

ВСЕГО

 

 

1 138 230,12

100

 

ллоол

Рисунок 5. Структура сельскохозяйственных земель по муниципальным районам
(условные знаки приведены в таблице 1)

Исходные снимки и результаты их обработки: тематические растровые и векторные слои, характеризирующие состояние сельскохозяйственных земель области, предоставлены в виде ГИС-проекта и опубликованы на геоинформационном портале Калужской области.

По результатам тематической обработки и проведенного геоинформационного анализа можно сделать ряд выводов о текущем сельскохозяйственном землепользовании Калужской области. Из всей площади сельскохозяйственных угодий 774,4 тыс. га или 68,1% были отнесены к потенциально неиспользуемым. К их числу отнесены также залежи и иные земли без признаков хозяйственной активности, закустаренные пастбища и сенокосы (хотя на последних возможен выпас скота и сенокошение). Особенно неблагоприятная ситуация сложилась в отношении пахотных земель. Как видно из рисунка, на долю неиспользуемой пашни приходится 54,1% всех сельскохозяйственных угодий области. В условиях специализации региона на молочно-мясном животноводстве встает вопрос о трансформации пашни в улучшенные пастбища.

В структуре сельскохозяйственного землепользования Калужской области отчетливо прослеживаются территориальные различия. В самом общем виде выделяются северо-восточные районы области с удовлетворительными показателями использования сельскохозяйственных угодий и минимальным их зарастанием. В западных и южных районах, напротив, подавляющее большинство земельных угодий находится в заброшенном состоянии. В пяти муниципальных образованиях: Боровском, Жуковском, Тарусском, Ферзиковском районах и городе Калуге большая часть сельскохозяйственных угодий используется по прямому назначению. В остальных муниципальных образованиях области большинство сельскохозяйственных угодий не используется. В 15 районах юга и запада области неиспользуемая пашня занимает более 50% площади сельскохозяйственных угодий.

лолдлд

Относительно благоприятная ситуация в северо-восточных районах обусловлена, прежде всего, их близостью к Москве и Московской области – основным рынкам сбыта калужской сельскохозяйственной продукции. Боровский, Жуковский, Тарусский районы расположены к Москве ближе, чем некоторые муниципальные районы Московской области. Кроме этого в данных регионах лучше развито логистическое обеспечение, организуются и развиваются логистические центры и иные инвестиционные проекты, что благоприятно сказывается на сельском хозяйстве. Так, в наиболее благоприятном (и ближайшем к Москве) Боровском районе используется 18,9 тыс. га или свыше 87% всех сельскохозяйственных земель. В Спас-Деменском, Ульяновском, Куйбышевском, Износковском, Жиздринском, Людиновском и Мещовском районах, по результатам анализа данных космосъемки неиспользуемыми являются более 80% сельскохозяйственных угодий.

Древесно-кустарниковой растительностью по результатам дешифрирования снимков покрыто 279 тыс. га (24,5%) сельскохозяйственных угодий. Самыми «чистыми» являются Боровский и Жуковский районы и город Калуга со степенью зарастания сельскохозяйственных угодий менее чем 10% В Ульяновском районе древесно-кустарниковой растительностью заросло 58% сельскохозяйственных угодий, что может быть объяснено, помимо общего упадка сельскохозяйственного производства, высокой лесистостью района в сочетании с особенностями рельефа (овражно-балочная сеть).

Заключение

Результаты инвентаризации сельскохозяйственных угодий с использованием космических снимков используются органами исполнительной власти и местного самоуправления, управлением Россельхознадзора по Калужской области для целей оптимизации налогообложения. Министерство сельского хозяйства области в 2012 году инициировало применение повышенной ставки земельного налога в отношении земельных участков из состава земель сельскохозяйственного назначения, неиспользуемых для сельскохозяйственного производства (1,5% вместо 0,3 % от кадастровой стоимости участка). Данные выполненного проекта предоставляются как в виде бумажных отчетов, так и в электронном виде на геопортале Калужской области. На основании представляемой информации планируются и осуществляются мероприятия государственного земельного контроля. В 2014 году по результатам проверок было проведено доначисление налогов в областной бюджет на сумму 2,971 млн рублей.

Данные космического мониторинга представляют ценность не только для интересов налогообложения. Космические снимки, результаты дистанционного мониторинга, отраслевые геоинформационные системы и веб-геосервисы – это ценнейшие источники информации и инструменты для принятия управленческих решений в сфере управления земельными ресурсами. Речь идет, в первую очередь, о территориальном планировании (землеустройстве). Именно на базе материалов землеустроительного проектирования возможно обеспечение оптимального режима использования каждого гектара угодий, и, следовательно, устойчивого развития сельских территорий.

Правительство Калужской области интенсивно использует в своей деятельности современные информационные технологии. Использование данных космического мониторинга позволяет увидеть реальную картину сельскохозяйственного землепользования и сформировать более объективную статистическую отчетность о структуре земельного фонда. Авторы статьи выражают надежду, что положительный опыт использования данных ДЗЗ в части инвентаризации, мониторинга и контроля земель сельскохозяйственных назначений будет взят на вооружения другими субъектами Российской Федерации, особенно в нечерноземной зоне.

Вероятно, проводимая в настоящее время политика импортозамещения послужит стимулом возрождения агропромышленного комплекса Калужской области и всей страны в целом, способствуя рационализации использования сельскохозяйственных земельных угодий и развитию цивилизованных рыночных земельных отношений.

В 2015 году проект «Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в Калужской области», в который вошли выше изложенные результаты, занял первое место на III Всероссийском конкурсе проектов региональной информатизации «ПРОФ-IT» в номинации «IT в сельском хозяйстве».

С.А. Алдошин, Заместитель директора ГБУ Калугаинформтех, ул. Гагарина, д. 1, г. Калуга, Российская Федерация, aldoshin@giskaluga.ru

 Е.Н. Горбачёва, Ведущий специалист по тематической обработке данных ДЗЗ, компания Совзонд, ул. Шипиловская 28А, Москва, Российская Федерация, gorbacheva@sovzond.ru

 С.Г. Мышляков, Руководитель блока тематической обработки данных ДЗЗ, компания Совзонд, ул. Шипиловская 28А, Москва, Российская Федерация, myshliakov@sovzond.ru

 А.С.Скачкова, Специалист по тематической обработке данных ДЗЗ, компания Совзонд, ул. Шипиловская 28А, Москва, Российская Федерация, skachkova@sovzond.ru

 

Популярные статьи