КУРСОВАЯ РАБОТА Анализ неоднородности обеспеченности почвы подвижными Фосфатами при выращивании озимой пшеницы в Ленинском Районе АРК Печать
Землеустройство - Курсовые по землеустройству

КУРСОВАЯ РАБОТА Анализ неоднородности обеспеченности почвы подвижными Фосфатами при выращивании озимой пшеницы в Ленинском Районе АРК

 

КУРСОВАЯ РАБОТА По Геоинформационным технологиям на тему: «Анализ неоднородности обеспеченности почвы подвижными Фосфатами при выращивании озимой пшеницы в Ленинском Районе АРК.»

 

Содержание

Введение

1.Теоретическая часть__

1.1. Почвенно-климатические и хозяйственные условия частного

Аграрного предприятия «Орион-Агро»(Ленинский р-он, с.Каменка)_

1.2Биологические и хозяйственные особенности озимой пшеницы__

1.3.Основы геостатистики в растениеводстве___

2.Расчетно-графическая часть__

2.1.Построение схемы отбора почвенных проб для диагностики подвижных фосфатов по координатам с GPS-приемником._

2.2. Пространственный анализ обеспеченности почв поля доступными фосфатами.__

Вывод___

Список использованной литературы__

Введение

Геоинформационная система (ГИС), позволяет анализировать и визуализировать пространственно-ориентированные данные, привязанные к координатам с помощью GPS-приемников (контура полей, карты распределения по агрохимическим, агрофизическим и агрономическим показателям, история полей, карты урожайности и т. д.), а также создавать карты-задания для сельскохозяйственной техники, оснащенной бортовыми компьютерами и GPS-приемниками, для выполнения агротехнических операций дифференцированно с учетом местонахождения техники на поле.

Общая характеристика

При разработке решений по управлению сельскохозяйственным предприятием в условиях современных рыночных отношений необходимо опираться на результаты пространственного анализа эффективности производства продукции растениеводства. Информационную основу этого процесса составляют анализ состояния сельхозугодий, уровня почвенного плодородия, текущего экономического состояния предприятия, прогнозные значения экономических показателей производства, потребностей в привлечении инвестиций, оценка интервалов их изменений при различном состоянии рынка.

Для разработки системы, удовлетворяющей указанным требованиям, необходимо использовать методы экономико-математического и имитационного моделирования, методы прогнозирования, ГИС-технологии.

Здесь рассматривается вариант реализации геоинформационной системы. Ее практическое использование для заданного плана посевных площадей, плана обновления машинно-тракторного парка и проведения почвоохранных мероприятий позволяет:

· Рассчитать экономические показатели производства продукции растениеводства и определить интервалы их изменений;

· Обосновать объем инвестиций и условия их предоставления;

· оценить лимиты затрат на производство продукции по полям;

· Проанализировать эффективность производства продукции растениеводства;

· Спланировать структуру посевных площадей и объемы внесения удобрений.

ГИС может применяться хозяйствами с различной организационно-правовой формой собственности в целях повышения эффективности производства продукции растениеводства.

ГИС обладает следующими функциями:

_ оценки и прогноза экономических показателей производства продукции растениеводства (валового объема товарной продукции, выручки и прибыли от реализации продукции, затрат на внесение удобрений и пр.);

_ оценки объема финансирования, необходимого для производства основных товарных культур и воспроизводства основных средств (приобретения новой техники, проведения почвоохранных мероприятий);

_ получения характеристик состояния сельхозугодий (тип растительного покрова, содержание питательных веществ в почве и пр.), влияющих на уровень плодородия и систему обработки почвы;

_ получения серии тематических карт, характеризующих эффективность производства по полям в разные месяцы и годы.

Данные

Совокупность данных, необходимых для использования рассматриваемой ГИС, делится на три группы:

1. Статистическая информация: экспликация земель сельскохозяйственного назначения, валовой сбор растениеводческой продукции, затраты на производство товарных культур, характеристика машинно-тракторного парка и пр.

2. Агрономическая информация: содержание питательных веществ в почве, подверженность водной и ветровой эрозии, кислотность почв, используемые севообороты, возделываемые культуры по полям и их урожайность, объемы внесения удобрений и пр.

3. Картографическая информация: цифровая карта сельхозугодий хозяйства, имеющая нарезку полей. Для заполнения необходимых данных используется паспорт хозяйства.

Структурная организация

ГИС «Хозяйство» разрабатывалась на базе инструментальных средств ArcView GIS, MS Access, MS Excel и содержит три подсистемы:

1) автоматизированного картографирования;

2) ведения базы атрибутивных данных;

3) имитационного моделирования.

Подсистемы представляют собой отдельные автоматизированные рабочие места (подсистемы 1 и 2 _ АРМ «Агронома», подсистема 3 _ АРМ «Экономиста»).

Рассмотрим назначение и основные функции каждой подсистемы.

Подсистема автоматизированного картографирования

Назначение _ выполнение работ по картографированию исследуемой территории, обеспечение лиц, принимающих решения (ЛПР), аналитической информацией, представленной в картографическом виде.

Основные функции:

· Актуализация картографической информации;

· Разработка базовых цифровых карт исследуемой территории;

· Построение тематических цифровых карт;

· Подготовка компоновок и вывод их на печать.

Подсистема ведения базы атрибутивных данных

Назначение 8 обеспечение ЛПР детальной информацией о состоянии сельхозугодий.

Основные функции:

· Ввод, хранение, изменение, удаление данных;

· Получение детальной информации по полям;

· Прогноз урожайности и экономических показателей по полям;

· Создание отчетов.

Подсистема имитационного моделирования

Назначение Обеспечить ЛПР информацией об общем состоянии предприятия, дать его прогноз на плановый период.

Основные функции:

· Ввод данных для проведения анализа и прогноза технико-экономических показателей;

· Настройка моделей прогноза;

· Выполнение прогноза для определенного сценария (благоприятного, среднего, неблагоприятного);

· Составление обобщенного отчета по результатам расчетов

Агротехнические операции по внесению минеральных удобрений являются важной частью практически в любой агротехнологии. К тому же эти операции, как правило, составляют существенную часть себестоимости всей агротехнологии и как следствие - себестоимости конечной продукции. Также внесение минеральных удобрений существенно влияет на экологическую обстановку на поле, что в свою очередь влияет на плодородие почвы и качество конечной продукции. Очевидно, что правильный расчет дозы удобрения является важнейшей задачей при производстве растениеводческой продукции.

Однако здесь мы не будем рассматривать преимущества тех или иных методов расчета доз удобрений, будем считать, что метод достаточно точен. Рассмотрим проблему пространственной неоднородности поля по агрохимическим показателям. Ведь в настоящее время, на практике, агроном сельхозпредприятия рассчитывает дозу удобрения усреднёно, то есть одну на все поле. А на самом деле потребность в удобрении на разных участках поля может отличаться в разы.

Разница между вносимой дозой удобрения и реальной потребностью на каждом участке поля

Нехватка удобрений

Переизбыток удобрений

В результате внесения удобрений создается переизбыток удобрений на одних участках поля и нехватка на других, что соответственно влияет на количество и качество урожая, а также на плодородие и экологическую обстановку на этих участках.

Современные технические и информационные средства позволяют решить эту проблему. Концепция точного земледелия, интенсивно развивающегося направления в земледелии, рассматривает сельскохозяйственное поле как неоднородное и предполагает соответствующую дифференциацию при проведении агротехнических операций.

1 Теоретическая часть

1.1.Почвенно-климатические и хозяйственные условия частного агРарного предприятия «Орион-Агро»(Ленинский р-он, с.Каменка)

Благодаря своему положению, территория Крыма получает от солнца значительное количество тепла. Помимо солнечного тепла на климат оказывает большое влияние и другие климатообразующие факторы. Общая циркуляция атмосферы, влияние водных источников, рельеф, растительность и, наконец, агропроизводственная деятельность человека.

Территория ЧП «Орион-Агро» по агропочвенному районированию Крымского полуострова относится к Степи Южно-Керченской с холмистым рельефом. Этот район отличается сложностью строения рельефа и геологических условий. Растительность – разнотравно-злаковая и полынно-разнотравная. Почвы ЧП «Орион-Агро» представлены в основном черноземами среднесолонцеватыми, легко - и среднеглинистыми, на третичных глинах и черноземами сильносолонцеватыми на третичных глинах с включениями солонцов луговых мелких и среднеглинистых. Уровень грунтовых вод более 6-7 метров.

В черноземах среднесолонцеватых (преобладающие почвы в хозяйстве) общая мощность гумусированной части профиля (А+В) 50-60 см, горизонта (А)24-36 см. В пахотном слое валового азота 0,12-0,30 %, фосфора 0,09-0,16 %, калия 1,8-2,7%. В горизонте А гидролизуемого азота 3-7,4 мг/100г, подвижного фосфора 0,5-3,0 мг/100 г, обменного калия 18-82 мг/100г почвы. Сумма поглощенных оснований 45-58 мг.- экв., из них 56,3-75,6 % приходится на поглощенный кальций. Гранулометрический состав легко - и среднеглинистый крупнопылевато-иловатый.

Таблица 1.1 Агрохимическая характеристика и водно-физические свойства почв ЧП «Орион-Агро».

Название основных разновидностей почв

Мощность гумусового слоя, см

Содержание гумуса,%

Объемная масса, г/см2

PH солевой вытяжки

Содержание мг/100 г почвы

N

P2O5

K2O

Черноземы среднесолонцеватые

50-60

2,4-3,4

1,24

7,5-8,2

1,9

24

Солонцы луговые средние

20-25

1,8-2,2

1,21

7,1-7,3

1,8

27

В солонцах луговых средних реакция почвы слабощелочная. Содержание гидролизуемого азота 2,4 –6,9 мг, подвижного фосфора менее 1 мг, обменного калия 20-30 мг на 100 г почвы.

Агрофизические свойства черноземов среднесолонцеватых благоприятные, они обладают микро - и макроагрегированностью. На пашне общие содержание агрегатов в слое 0-40 см не выходит за пределы > 0,25 мм 59-69 %, а агрегатов> 1мм 10-25 %. Черноземы среднесолонцеватые в метровом слое накапливают 376-392 мм, из них доступной влаги 172-184 мм.

Данные почвы являются благоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур, с возможностью получения высоких урожаев.

Без учета климатических условий нельзя получить высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. Климат территории умеренно-жаркий, засушливый, с мягкой зимой, причём южная его часть отличается более мягкой зимой, прохладной весной и тёплой осенью (табл.1. 3.)

Таблица 1.2 Начало, конец и продолжительность периодов с температурой выше 0,5, 10 С° и без заморозков (в воздухе).

Периоды

Начало

Конец

Число дней

Выше 0 С° (теплый)

05.03

02.01

303

Выше 5 С° (вегетационный)

01.04

27.11

240

Выше 10 С°(активной вегетации)

23.04

02.11

193

Беззаморозковый

29.03

24.11

238

Среднегодовая температура воздуха составила + 11,0 С°, самого теплого месяца июля + 23,9 С°, самого холодного месяца февраля -1,1 С°. средний из абсолютных годовых минимумов –14-17 С°, абсолютный минимум –27-37 С°.

Почва промерзает в среднем на глубину 15-20 см. Сумма активных температур > 10 С° составляет 3626 С°, беззаморозковый период 238 дней с 29.03 по 24.11, вегетационный период с температурами > 5 C° 240, активной вегетации 193 дня. Годовая сумма осадков 439 мм. Сумма осадков за теплый период составила 372 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в июне месяце (70 мм), наименьшее количество осадков приходится на март и апрель месяц (21-25 мм). Годовая испаряемость равняется 855 мм, коэффициент годового увлажнения 0,51, что свидетельствует об умеренном увлажнении.

С конца апреля по сентябрь месяц наблюдается понижение влажности воздуха в связи с повышением температуры. В эти месяцы возможны дни с относительной влажностью ниже 30%. Поэтому необходимы мероприятия для повышения влажности воздуха.

Таблица 3.2 Метеорологические условия по данным метеостанции «Владиславовка» (среднемноголетние).С конца апреля по сентябрь месяц наблюдается понижение влажности воздуха в связи с повышением температуры. В эти месяцы возможны дни с относительной влажностью ниже 30%. Поэтому необходимы мероприятия для повышения влажности воздуха.

Зимой господствуют восточные ветры, летом - западные. Большая засушливость Степного района несколько смягчается малой подверженностью территории землепользования суховеями. Общее число дней с суховеями средней и большой интенсивности за весь теплый период не более 10-12, примерно 2/3 от указанного количества дней приходится на июль и август. Пыльные бури отмечаются не ежегодно. Повторяемость их увеличивается в засушливые и суховейные годы до 5-6 дней в году.

При таких почвенно-климатических условиях, для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения плодородия почвы необходимо максимально сохранять почвенную влагу, применять почвозащитную обработку почвы от водной эрозии, дефляции, улучшать структуру и гранулометрический состав почв.

1.2 .Биологические и хозяйственные особенности озимой пшеницы.

Пшеница (род Triticum L.) по современной классификации относится к семейству мятликовых (Роасеае). По более привычной классификации это семейство называют злаковые (Gramineae). Эволюционный процесс в течение нескольких тысячелетий, многовековая практика земледельцев создали к настоящему времени большое разнообразие видов, разновидностей, форм и сортов этой культуры. Современная систематика все это многообразие дикорастущих и культурных пшениц объединяет в 27 видов, которые отличаются друг от друга по биологическим, морфологическим и хозяйственным признакам.

Твердая пшеница (Triticum durum) относится к группе тетраплоидных пшениц Вопрос о происхождении этого вида окончательно еще не выяснен. В то же время большинство исследователей считает, что в доисторические времена в районах совместного произрастания дикой однозернянки и эгилопсов (западная и северо-восточная Африка) на основе амфиплоидизации произошел синтез видов — объединение наборов хромосом, приведший к возникновению этого вида. Вследствие меньшего набора хромосом твердая пшеница обладает меньшей пластичностью, чем мягкая пшеница, и поэтому она более требовательна к условиям произрастания. Этим объясняется также и меньшие масштабы ее возделывания.

Требования к почве. Повышенные требования озимой твердой пшеницы к почве объясняются, прежде всего, большим выносом питательных веществ с урожаем. Поэтому для ее возделывания наиболее пригодными почвами в Крыму являются черноземы южные, черноземы предгорные, темно-каштановые и каштановые слабо солонцеватые и солончаковые. Менее пригодными почвами для озимой твердой пшеницы являются дерново-карбонатные, каштановые солонцеватые почвы. На этих почвах, которые чаще всего встречаются в Присивашье и на Керченском полуострове, лучше выращивать не твердую, а мягкую пшеницу.

Требования к влаге. Твердая пшеница предъявляет, высокие требования к влаге. На протяжении вегетации эти требования изменяются. В период всходов потребность во влаге небольшая -20 мм, но она должна обязательно быть в пахотном слое для набухания и прорастания семян. При прохождении фазы кущения и образования нормальной корневой системы в осенний период необходимо иметь влагу уже в полуметровом слое почвы. Накопленной за зиму влаги в почве обычно хватает пшеничному растению до фазы выхода в трубку. Именно в этот период начинается наиболее интенсивное ее потребление (критический период). При отсутствии в это время продуктивной влаги в почве формируется низко продуктивное растение.

В фазу колошения - цветения потребность в почвенной влаге остается очень высокой. При ее недостатке пшеничное растение образует небольшой колос с малым количеством зерен в нем. Недостаток воды в фазу молочного состояния (налива) обуславливает формирование щуплого зерна, за счет которого общая урожайность может снизиться на 30-35%. Оптимальной влажностью метрового слоя для формирования высокого урожая является 80% НВ в течение всей вегетации.

Требования к температуре. В период всходы - кущение оптимальной температурой является 14-16°С. Перед уходом в зиму, для повышения закалки растений, лучшая температура 12 - 14°С. В зимний период озимая твердая пшеница переносит без последствий понижение температуры почвы на глубине залегания узла кущения до минус 14°С.

К весне устойчивость растений к пониженной температуре снижается. После возобновления вегетации листья пшеницы могут повреждаться при температуре минус 6-7°С. Вновь образованные весной органы не прошедшие закалки - листья, колос могут погибнуть при минус 3-4°С. Оптимальной температурой в весенний период является 14-160С. В фазу колошения и цветения требование к теплу повышается до 18-22°С. В фазу налива и созревания оптимальной среднемесячной температурой для формирования зерна высокого качества является 22-24°С. Именно, при этой температуре происходит формирование клейковинного комплекса с наиболее высокими его технологическими показателями, обуславливающими ее специфическое использование в макаронном производстве. При температуре ниже оптимальной формируется «слабая» клейковина, а при очень высокой, очень жесткая, что делает ее непригодной для использования по назначению.

Требования к элементам питания. Для формирования величины и качества урожая озимой твердой пшеницы исключительно большое значение имеет своевременное снабжение растении элементами питания - азотом, фосфором, калием.

Азот. При недостатке азота листья становятся бледно-зелеными и преждевременно отмирают. Азотное голодание отрицательно сказывается на формирование таких элементов: урожайности как продуктивная кустистость, величина колоса, количество зерен в нем и, особенно, на содержании в них белка. Азот растению пшеницы нужен в течение всей вегетации. Поэтому нельзя компенсировать его недостаток в начале вегетации улучшением. потного питания в конце ее. Урожайность пшеницы в этом случае не увеличится. Для формирования величины урожая имеет значение азот в начале вегетации, а для формирования качества зерна - в ее конце. В то же время, вносить весь необходимый азот до посева пшеницы, нельзя. Будучи высоко подвижным, он плохо сохраняется в почве, и не может быть эффективно использован растениями в течение всей вегетации. Поэтому вносить азот следует не весь сразу, а в несколько приемов, времени наибольшей в нем потребности.

Фосфор потребляется пшеницей в течение всей вегетации. Очень важен он во время формирования корневой системы - в осенний и весенний периоды. Наличие на стеблях и листьях красно-фиолетового оттенка свидетельствует о фосфорном голодании растений пшеницы. Внесение фосфорных удобрений перед началом вегетации является важнейшим условием получения высоких урожаев озимой твердой пшеницы в Крыму, в почвах которою содержится мало фосфора.

Калий в жизни растения пшеницы имеет большое значение и потребляется в течение всей вегетации. Нужно отметить, что несмотря на большой вынос этого элемента с урожаем пшеницы до 70-100 кг/га, высокое содержание этого элемента в крымских почвах пока полностью удовлетворяет потребность всех сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой твердой пшеницы без внесения калийных удобрений.

Народно-хозяйственное значение культуры и эффективность.

Твердая пшеница (Triticum Durum) Отличается от мягкой пшеницы не только генетически - числом хромосом в соматических клетках, но и строением белковой молекулы, в которой основной формой межмолекулярных связей являются прочные дисульфидные связи. Эти связи обуславливают особое качество клейковины твердой пшеницы, делая ее очень прочной. Технологические качества зерна вследствие этого меняются. Твердая пшеница не годится для хлебопечения. Хлеб из нее получается малообъемным и быстро черствеет. Однако именно это качество клейковины обуславливает высокую прочность изготовленных из твердой пшеницы макарон, вермишели и др., которые в процессе приготовления пищи не развариваются, не разбухают, а полностью сохраняют приданную им в тесте форму.

Такое специфическое качество клейковины обуславливает главное назначение и использование зерна твердой пшеницы — как сырья для производства высококачественных макаронных изделий и приготовления круп типа «Артек», «Полтавская», обладающих повышенными вкусовыми и технологическими достоинствами.

Система обработки почвы. Учитывая требовательность твердой пшеницы к чистоте поля, наиболее целесообразной системой подготовки почвы следует считать по типу полупара, чтобы добиться существенного снижения ее засоренности. После уборки предшественника проводится обработка дисковыми боронами БДТ-7, ДБ-10 или лущильниками ЛДГ –10 на глубину 8-10 см. В случае необходимости далее можно провести обработку культиваторами-плоскорезами КПП-2, КПШ-5, КПШ-9, или комбинированными агрегатами АКП-2,5 и др. на 12-14 см. По мере появления сорняков проводят культивации на глубину 8-10 и далее на 6-8 см. После дождей проводят боронование для уничтожения проросших сорняков и почвенной корки.

Посев. Озимая пшеница – культура сплошного сева. Наиболее распространённые способы посева этой культуры: рядовой – с междурядьями 15 см, узкорядный – с междурядьями 7,5-10 см, перекрестный и перекрёстно-диагональный с междурядьями 15 см.

Глубина сева - 5-6 см, а при севе позже оптимальных сроков и на тяжелых, солонцеватых почвах семена заделываем на 4-5 см. Норма высева 4-4,5 млн. всхожих семян на га. При задержании со сроком сева норму высева увеличиваем на 15-20 %.

Уход за посевами. Прикатывание проводят при посеве в недостаточно влажную или рыхлую не осевшую почву для лучшего контакта семян с почвой, появлению дружных всходов, более мощному развитию корневой системы и повышению морозо - и зимостойкости растений. Прикатывание проводят кольчато-шпоровыми катками – ЗККШ-6, или кольчато-зубчатыми катками – ККН-2,8.

В посевах пшеницы встречается большое количество сорняков (около 300 видов). Все они используют воду, питательные вещества из почвы и влияют на формирование урожая. Засоренность возрастает на изреженных посевах и в годы с хорошим увлажнением. Экономическим порогом вредоносности сорняков является 14-26 малолетних сорняков и более одного многолетнего сорняка на 1 м2. Все сорные растения уничтожаются с помощью боронований. Также применяют биологические препараты: Микосан 10л/т, Синтез против корневых гнилей (7л на т.).

Уборка урожая. Уборку пшеницы проводят прямым комбайнированием. В зерновом ворохе при уборке зерна высокой влажности находится большая часть зерен, не достигших фазы полной спелости. Поэтому для сохранения высокого качества зерна его подсушивают активным вентилированием в течение 2—3 недель. При этом влажность зерна снижается до 18%, а затем зерно досушивают в сушилках. Температура при сушке строго контролируется в пределах 35—38°С. В результате влажность зерна снижается еще на 2%, после чего его перегружают в хранилище, где оно вентилируется, охлаждается и подсушивается до 14%-ной влажности.

1.3.Основы геостатистики в растениеводстве.

Бурное распространение геоинформационных технологий привело к тому, что сегодня на рынке действует много организаций и фирм, распространяющих программное обеспечение ГИС-проектов. Можно выделить несколько классов программного обеспечения, различающихся по своим функциональным возможностям и технологическим этапам обработки геоинформации.

Следует различать системы, распространяемые коммерчески и заказные разработки, выполненные под индивидуальные проекты, и не обладающие необходимой универсальностью, поддержкой развития, изданной и популярно написанной документацией и рядом других свойств, характерных для рыночного товара.

Итак, географическая информационная система - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных), а так же сведений о текущем состоянии и протекании всевозможных процессов на предприятии.

Уже на этапе планирования завышается потребность по всем видам затрат, причем процент завышения планируемых расходов соответствует проценту отклонения фактической площади от расчетной. Следствием этого будет привлечение излишних финансовых средств и образование невостребованных складских запасов ТМЦ. Но это ещё было бы полбеды.

Главная проблема в том, что в большинстве случаев учет выполненных работ для начисления заработной платы, учет расхода ГСМ, СЗР и удобрений производится на всю площадь поля. К примеру, если реальная площадь поля 100 га, а по нашим картографическим данным – 105 га, тогда, будет неоправданно начислено 5% заработной платы, и, в зависимости от добросовестности исполнителей, будет либо экономия затрат (напр., по ГСМ), либо будут превышены нормативные нормы внесения СЗР и удобрений.

Искажается информация об урожайности культур. Следствие – снижение этого важного для оценки работы производственников и в целом хозяйства показателя, а также ошибки в расчетах выноса питательных веществ.
В случае, когда фактические площади превышают отчетные – ситуация противоположная.

Следствием будет недофинансирование статей затрат, снижение норм внесения СЗР и удобрений, т. е., нарушение технологии, что приведет к уменьшению фактической урожайности, и постоянный перерасход ГСМ, который вынудит пересмотреть нормы расхода топлива. Выход один – внедрение геоинформационной системы (ГИС), которая решит большую часть проблем контроля, анализа и практически полного рационального планирования сельскохозяйственных работ. В настоящее время разработана универсальная геоинформационная система (ГИС) «ГИС карта» - которая имеет средства создания, редактирования электронных карт, выполнения различного рода измерений, создания 3D-моделей, а также инструментальные средства для работы с базами данных.

На первом этапе – планирования, вам нужно определиться с наполнением и методом изготовления электронной карты. От этого этапа будет зависеть масштабность работ и подборка материала для картирования (векторизации). Это значит - нужно определить какие тематические слои потребуются (дороги, населенные пункты, гидрография, лесные насаждения, рельеф и т. д.).

Материал для векторизации может быть двух видов:

1)спутниковые или аэрофотоснимки высокого разрешения (метрового);

2)данные координат границ полей полученных при помощи объезда полей с

GPS/Глонас навигатором.

GPS/Глонас приемники.

Выбор одного из двух путей будет зависеть от точности и срочности исполнения проекта, а так же не дорогого пути в сравнении. Если мы пойдем по пути векторизации аэрофотосъемки или космического снимка высокого разрешения, то вам необходимо лишь заказать эти снимки из архива, либо непосредственно съемку. Затем, нужно лишь подгрузить снимки. Если они не имеют пространственной привязки, то нужно их сначала привязать и только потом уж подгружать. После того как мы подгрузили снимки, можно начинать векторизацию.

Что касается второго способа, то вам нужен только GPS/Глонас приемник, объехать границы полей, загрузить полученные данные в ГИС карту, и по ним уже отвекторизовать границу полей. А в качестве подложки можно использовать космические снимки низкого разрешения (15-20 м., на пиксель), которые лежат в интернете в общем доступе. К созданному объект в проект, подгружаем подложку (в данном случае космоснимок с разрешением 6м.), и смотрим на корректность отображения объекта (т. е., не налагается ли он на другие объекты и на то совпадают ли границы).

Но точное отображение зависит от того каким прибором и какими методами пользовались при съемке.

При работе с двумя разными приборами и ведением съемки без внесения дифференциальных поправок, разница по площади составила 4.5 га, при том, что один из объектов сместился с предполагаемых границ, в горизонтальном направлении на 100м.

При создании карты полей учитываются не только простейшие геометрические расчеты (S, L, P), но и будет вноситься атрибутивная информация (семантика) согласно классификатору (№ поля, тип растительности, содержание гумуса, механический состав и т. д.).

В итоге получим полную электронную карту полей, с дополнительной нагрузкой, которая совершенно не мешает и не перегружает карту.

Из выше сказанного можно сделать следующие выводы, что электронная карта - это средство инвентаризации земель, определяющее ресурсный потенциал земель хозяйств. Так же это средство, позволяющее точно рассчитать нормы расхода ГСМ, нормы внесения удобрений, и СЗР в зависимости от площади. При составлении карт качества почв отдельных полей, можно ввести дифференциальное внесение СЗР и удобрений, в различных частях поля, что позволит значительно сэкономить на внесении удобрений и СЗР, а так же не перенасыщать почву, а это и есть точное земледелие. Карта полей дает возможность вести паспорта полей и севооборот хозяйства, подсчитать нужное количество семенного материала. Осуществлять мониторинг техники и определять не только расход топлива, но и эффективное использование рабочего времени и др. Внедренные ГИС в хозяйствах позволили убрать неоправданные расходы и сократить необходимые. Электронные карты полей это необходимость, для снижения себестоимости продукции и обеспечение конкурентно способности.

Геоинформационные технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональные возможности.

ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества.
Основу ГИС составляют автоматизированные картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения.
Геоинформатика - наука, технология и производственная деятельность:
- по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем;
- по разработке геоинформационных технологий;
- по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или геонаучных целей.

Программные обеспечения ГИС делятся на пять основных используемых классов. Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции. Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу, как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.

Второй важный класс - так называемые ГИС-вьюверы, то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и зуммирования картографических изображений. Естественно, вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.

Третий класс - это справочные картографические системы (СКС). Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату.

Четвертый класс программного обеспечения - средства пространственного моделирования. Их задача - моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и другие). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).

Пятый класс, на котором стоит заострить внимание - это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической)через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.

Кроме упомянутых классов существует еще разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр.). Поскольку настоящий обзор ориентирован на широкий круг пользователей, дальше речь пойдет лишь о наиболее универсальных классах программ.

Естественно, возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т д.

Стремительный рост количества потребителей ГИС-технологий за счет децентрализации расходования бюджетных средств и приобщения к ним все новых и новых предметных сфер их использования. Если до середины 90-х годов основной рост рынка был связан лишь с крупными проектами федерального уровня, то сегодня главный потенциал перемещается в сторону массового рынка. Это мировая тенденция: по данным исследовательской фирмы Daratech (США), мировой рынок ГИС для персональных компьютеров в настоящий момент в 121,5 раза опережает общий рост рынка ГИС-решений.

Массовость рынка и возникающая конкуренция приводят к тому, что потребителю за ту же или меньшую цену предлагается все более качественный товар. Так, для ведущих поставщиков инструментальных ГИС стала уже правилом поставка вместе с системой и цифровой картографической основы того региона, где распространяется товар. Да и сама приведенная классификация ПО стала реальностью. Еще буквально два-три года назад функции автоматизированной векторизации и справочных систем можно было реализовать только с помощью развитых и дорогостоящих инструментальных ГИС (Arc/Info, Intergraph).

Прогрессирующая тенденция к модульности систем, позволяющая оптимизировать затраты для конкретного проекта. Сегодня даже пакеты, обслуживающие какой-либо технологический этап, например векторизаторы, можно приобрести как в полном, так и в сокращенном наборе модулей, библиотек символов и т. п. Выход целого ряда отечественных разработок на "рыночный" уровень.

Такие продукты, как GeoDraw/GeoGraph, Sinteks/Tri, GeoCAD, EasyTrace, обладают не только значительным количеством пользователей, но и имеют уже все атрибуты рыночного оформления и поддержки. В российской, геоинформатике есть некая критичная цифра работающих инсталляций - пятьдесят. Как только вы ее достигли, дальше есть только два пути: или резко вверх, наращивая число своих пользователей, либо - уход с рынка из-за невозможности обеспечить необходимую поддержку и развитие своему продукту.

Методика определения размера элементарного участка для агрохимического обследования поля.

Существующие методы агрохимического обследования предусматривают определённый порядок разбивки сельскохозяйственного поля на элементарные участки, характеризующиеся одной объединённой почвенной пробой. В «Методических указаниях по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий» рекомендуется, предварительно изучив историю угодья, разбивать его на участки, в зависимости от количества применяемых фосфорных удобрений. Если фосфора вносится по действующему веществу менее 60 кг/га, то площадь участка составляет 5 га. При норме внесения на 1 га 60..90 кг P2O5 образец берётся с участка площадью 4 га, а при более 90 кг – 2 га.

Полевые работы проводятся при температуре не ниже +5 С. На полях, где доза внесения составляла не более 90 кг/га д. в., отбор проб можно проводить в течение всего вегетационного сезона, если больше – спустя 2-2,5 месяца после внесения. На полях, где интенсивно применяются пестициды, отбор проб проводится через 1,5-2 месяца после обработки. Зараженные радионуклидами территории обследуются до посева сельскохозяйственных культур или во время уборки. Внесение органических удобрений на сроки отбора образцов не влияет.

При этом агрохимик должен изучить почвенную карту, удостовериться в однородности почвенного покрова и только после этого провести вышеуказанную работу. На практике же чаще всего используют картографическую основу предварительных туров обследования, и если агроном (заказчик) не проявит должного внимания к этой работе, делают всё по схеме предыдущего тура обследования. Причём размеры, местоположение элементарного участка и взятие на нём проб определяются без точной топографической привязки, приблизительно, что соответственно даёт приблизительный результат. Это особенно сказывается на сравнении результатов анализа по разным годам, так как при очередном обследовании проба берётся, как правило, не в том же самом месте, а с погрешностью в десятки метров или более.

Подобные методы обследования сельскохозяйственных полей во всём мире считаются устаревшими и не соответствуют требованиям информационной технологии точного земледелия. Новым в предлагаемой концепции является то, что каждая взятая проба привязывается к единой системе позиционирования, что в дальнейшем позволяет более точно оценивать результаты последовательно проведённых туров обследования.

Наряду с точным фиксированием и хранением в ЭВМ координат каждой взятой пробы на обследуемой территории новая технология обеспечивает автоматическое создание электронной карты-схемы обследования с заданными размерами элементарного участка. Эта карта-схема обследования определяет структуру будущей геоинформационной базы данных.

Размер элементарного участка и его геометрическая форма (квадрат или прямоугольник) задаются оператором путём ввода конкретных значений сторон участка - в метрах или площади участка – в гектарах. Сетка накладывается произвольно и записывается в память компьютера, причём края сетки, выходящие за границу контура, обрезаются. Элементарным участкам (ячейкам сетки) автоматически присваиваются порядковые номера. При взятии проб с каждого элементарного участка номеру пробы присваивается порядковый номер участка.

При отборе проб оператор, двигаясь внутри элементарного участка, делает 10-20 уколов автоматическим пробоотборником, останавливаясь при каждом уколе. На панели бортового компьютера записывается пройденный путь и сохраняется в памяти компьютера.

Программное обеспечение должно гарантировать навигацию к любой отмеченной в бортовом компьютере оператором точке на поле. Это удобно при движении к месту последней взятой пробы для продолжения работ или к проблемному участку, где необходимо провести дополнительные исследования.

Выбор размера и геометрической формы элементарного участка, а также количество и комбинацию отобранных на нём проб (для создания объединённой пробы) осуществляется индивидуально для каждого обследуемого поля. Величина участка может меняться в зависимости от рельефа или других особенностей пашни, а также от особенностей технологии отбора или в других целях. При обследовании в производственных целях подробное разбиение на элементарные участки представляется избыточным. В Северо-Западном регионе мы рекомендовали бы делать площадь элементарного участка не менее одного гектара. В хозяйствах Европы, например, размер элементарного участка нередко определяет заказчик, в зависимости от стоимости услуги, так как агрохимическое обследование стоит там недешево.

Стоит отметить, что при агрохимическом обследовании можно разбивать поле на элементарные участки не равномерно, как это было описано выше, а выборочно, на основании пространственно-ориентированных Карт урожайности.

Развитие современных технологий позволяет получать важнейшую информацию о посевных площадях, т. н. карты урожайности. Используя специальные датчики, установленные на уборочной технике, а также бортовые компьютеры и приёмники GPS, после уборки обмолачиваемых культур мы можем получать пространственно-ориентированные карты урожайности. Получение подобных карт является несомненным прорывом в области земледелия, так как позволяет нам определять неоднородность главного из всех показателей – урожайности.

Полученные карты включаются в геоинформационную базу хозяйства и служат отправной точкой при планировании агрохимического обследования, так как позволяют выявить с высокой точностью проблемные участки поля. Эта информация существенно снижает издержки по обследованию поля, так как позволяет целенаправленно определить наиболее важные места для обследования.

Карты урожайности получаются с помощью зернового комбайна Claas Dominator 130 ©, оснащённого датчиками урожайности, бортовым компьютером ACT 2 и системой DGPS. Можно определить по карте достаточно точно границы участков с низкой урожайностью. Исходя из этого, обследование почвы в этих местах целесообразно в дальнейшем проводить особенно подробно, и при этом важно выяснить причину низкой урожайности, чтобы в следующем сезоне избежать потерь в урожае запланированной культуры на этом поле.

Отметим, что есть возможность укомплектовать обычные используемые в нашей стране комбайны аппаратурой учета урожайности обмолачиваемых культур.

Пространственное распределение урожайности имеет уникальное значение, так как нет более объективного показателя неоднородности сельскохозяйственного поля по плодородию, чем карта, характеризующая количественную интегральную оценку продукционного процесса.

2.Расчетно-графическая часть.

Построение схемы отбора почвенных проб для диагностики доступных фосфатов с помощью GPS-приемников.

По условиям задания перед отбором почвенных проб для диагностики доступных фосфатов с помощью GPS-приемника фиксируются координаты границ поля. Затем в процессе отбора проб так же отмечаются их глобальные сферические координаты (в градусах и минутах широты и долготы). Дополнительно к ним в задании для упрощения расчетов указана базисная точка, определяющая начало отсчета местных координат. Исходные координаты даны в двух таблицах.

2.1 Построение схемы отбора почвенных проб для диагностики подвижных фосфатов по координатам с GPS-приемником.

Вариант №4.Ленинский р-он. Культура–Озимая пшеница.

Таблица 2.1 Координаты углов поля (вершин полигона) и базисной точки отсчета местных координат (замеры по GPS-приемнику).

Точка

Долгота

Широта

Градусы

Минуты

Градусы

Минуты

База

36

4,98417

45

12,83978

Полигон

36

5,65849

45

13,00364

36

5,55792

45

12,86386

36

5,01834

45

13,09108

36

5,14207

45

13,20732

1

36

5,60211

45

13,00099

2

36

5,54084

45

13,02590

3

36

5,44968

45

13,06243

4

36

5,39397

45

13,08499

5

36

5,31565

45

13,11656

6

36

5,23826

45

13,14792

7

36

5,14970

45

13,18365

8

36

5,58711

45

12,94513

9

36

5,48535

45

12,97958

10

36

5,43232

45

13,01354

11

36

5,35670

45

13,04312

12

36

5,27653

45

13,08222

13

36

5,20140

45

13,10210

14

36

5,11749

45

13,13729

15

36

5,53412

45

12,90419

16

36

5,46962

45

12,93033

17

36

5,38362

45

12,96526

18

36

5,30865

45

12,99555

19

36

5,21542

45

13,03277

20

36

5,14125

45

13,06306

21

36

5,05458

45

13,09743

Минимум

12,86386

Максимум

13,20732

Среднее

13,04320

С целью удобства выполнения дальнейших расчетов глобальные координаты точек (широты и долготы) в градусах и минутах целесообразно выразить через десятичные дроби градусов:

D=D+(M/60)

где D - искомый результат в дробном выражении градусов

d - градусы исходной координаты;

т ' - минуты исходной координаты.

Таблица 2.2 Координаты вградусах.

Точка

Долгота, Градусы

Широта, Градусы

База

36,08307

45,21400

Полигон

36,09431

45,21673

36,09263

45,21440

36,08364

45,21818

36,08570

45,22012

1

36,09337

45,21668

2

36,09235

45,21710

3

36,09083

45,21771

4

36,08990

45,21808

5

36,08859

45,21861

6

36,08730

45,21913

7

36,08583

45,21973

8

36,09312

45,21575

9

36,09142

45,21633

10

36,09054

45,21689

11

36,08928

45,21739

12

36,08794

45,21804

13

36,08669

45,21837

14

36,08529

45,21895

15

36,09224

45,21507

16

36,09116

45,21551

17

36,08973

45,21609

18

36,08848

45,21659

19

36,08692

45,21721

20

36,08569

45,21772

21

36,08424

45,21829

Минимум

45,21440

Максимум

45,22012

Среднее

45,21739

На следующем этапе необходимо глобальные угловые координаты преобразовать в местные метрические, выраженны расстояниях от базисной точки по осям сторон света в метрах. Это преобразование можно выполнить в три этапа: сначала следует найти отклонения в градусах по широте и долготе каждой из точек (координат углов поля и точек отбора проб) от заранее установленного базиса. Затем рассчитать, сколько метров составляет в нашем случае один градус широты и один градус долготы. И, наконец, в соответствии с этими масштабами перевести отклонения от базисной точки по широте в расстояния от нее в метрах в направлении на север, и по долготе на восток. Промежуточные и конечные результаты занести в таблицы и сопроводить пояснительными комментариями.

Для определения масштабных коэффициентов в широтном и долготном направлениях воспользуемся формулой расчета сферических расстояний:

L=R*arccos{sinф1 sinф 2 +cos ф1 cos ф2 cos∆λ},

Где L - расстояние между точками в метрах;

R - радиус Земли, 6372795 метров;

Ф1, ф 2 - широта первой и второй точки в градусах;

∆λ - разница координат двух точек по долготе в градусах.

Формула в случае маленьких угловых расстояний и небольшой разрядности вычисления (количество знаков после запятой), может приводить к значительным ошибкам, связанных с округлением. Поэтому расчеты по ней следует проводить в электронных табличных процессорах, поддерживающих высокую точность вычислений. При этом необходимо принять во внимание, что тригонометрические функции электронных таблиц в качестве аргументов принимают данные не в градусах, а в радианах. Поэтому координаты в градусах следует перевести в радианы:

Ar=Ad*π/180,

Где Аr - угол в радианах;

Ad - угол в градусах.

При определении количества метров, приходящихся на один градус

При определении количества метров, приходящихся на один градус долготы, ∆λ принимаем за 1° Для минимизации ошибок, связанных с изменением этого показателя по широте, координаты ф1 и ф2 обеих точек следует брать как среднюю величину между минимальным и максимальным значением широты среди всего массива точек.

 

В градусах

В радианах

Синус

Косинус

Направление:

На Восток

На Север

На Восток

На Север

На Восток

На Север

На Восток

На Север

R

6372795

6372795

F1

45,2173866

45,2139963

0,7891923

0,7891331

0,7097845

0,7097428

0,7044189

0,7044609

F2

45,2173866

46,2139963

0,7891923

0,8065864

0,7097845

0,7219293

0,7044189

0,6919668

DL

1,0000000

0,0000000

0,0174533

0,0000000

0,9998477

1,0000000

Пи

3,14159

3,14159

Расчет суммы произведенний тригонометрических функций

0,9999244

0,9998477

Угловое расстояние

0,0122943

0,0174533

L

78349,37

111226,26

Таблица 2.3 Расчет масштабных коэффицентов.

Таблица 2.4 Местные координаты. Отклонение от базиса в градус.

Точка

Долгота

Градусы

Широта

Градусы

База

0

0

Полигон

0,01124

0,00273

0,00956

0,00040

0,00057

0,00419

0,00263

0,00613

1

0,01030

0,00269

2

0,00928

0,00310

3

0,00776

0,00371

4

0,00683

0,00409

5

0,00552

0,00461

6

0,00423

0,00514

7

0,00276

0,00573

8

0,01005

0,00176

9

0,00835

0,00233

10

0,00747

0,00290

11

0,00621

0,00339

12

0,00487

0,00404

13

0,00362

0,00437

14

0,00222

0,00496

15

0,00917

0,00107

16

0,00809

0,00151

17

0,00666

0,00209

18

0,00541

0,00260

19

0,00385

0,00322

20

0,00262

0,00372

21

0,00117

0,00429

Чтобы рассчитать число метров на один градус широты, разницу между координатами точек по долготе (λ) приравниваем к нулю. Широту первой точки (ф1) приравниваем к широте базисной точки, тогда ф2 будет равна (ф1+1°).

Таблица 2. 5 МЕстные координаты. Отклонение от базиса в метрах.

ТОчка

На восток

На север

Метры

Метры

БАза

0,00

0,00

Полигон

880,54

303,76

749,22

44,64

44,62

465,85

206,19

681,33

1

806,92

298,85

2

726,91

345,02

3

607,87

412,74

4

535,13

454,56

5

432,85

513,09

6

331,8

571,22

7

216,15

637,46

8

787,33

195,29

9

654,45

259,16

10

585,2

322,11

11

486,46

376,95

12

381,77

449,43

13

283,66

486,28

14

174,09

551,52

15

718,14

119,4

16

633,91

167,86

17

521,61

232,61

18

423,71

288,76

19

301,97

357,76

20

205,12

413,91

21

91,94

477,62

По этим координатам на листе формата A3 в масштабе 1:3000 выполняется построение плана поля со схемой отбора почвенных проб для диагностики подвижных фосфатов.

Таблица 2.6 Местные координаты в сантиметрах для карты. Отклонение от базиса в сантиметрах.

ТОчка

На восток

На север

Метры

Метры

БАза

0,00

0,00

Полигон

29,35

10,13

24,97

1,49

1,49

15,53

6,87

22,71

1

26,90

9,96

2

24,23

11,50

3

20,26

13,76

4

17,84

15,15

5

14,43

17,10

6

11,06

19,04

7

7,21

21,25

8

26,24

6,51

9

21,82

8,64

10

19,51

10,74

11

16,22

12,56

12

12,73

14,98

13

9,46

16,21

14

5,80

18,38

15

23,94

3,98

16

21,13

5,60

17

17,39

7,75

18

14,12

9,63

19

10,07

11,93

20

6,84

13,80

21

3,06

15,92

Для того что бы нанести сетку на лист в масштабе 1:3000 переходим для удобства в сантиметры.

2.2. Пространственный анализ обеспеченности почв поля доступными фосфатами.

Для каждой из точек отбора проб заданы значения содержания подвижных фосфатов (по Мачигину) в мг P2O5на 100 г почвы.

Таблица 2.7 Содержание Р2 О5.

Номер точки отбора проб

Содержание P2O5

1

2.11

2

2.50

3

3.58

4

3.37

5

3.12

6

1.72

7

1.23

8

1.22

9

1,45

10

1,05

11

1,23

12

0,95

13

1,25

14

1,25

15

0.80

16

0.90

17

0.75

18

0.89

19

0.96

20

0.75

21

0.72

По этим исходным данным строиv карту содержания фосфатов в пределах исследуемого поля. При этом отображаемые на карте изолинии их содержания целесообразно привести в соответствие с границами классов обеспеченности почвы подвижными фосфатами и связанными с ними П-множителями, которые рекомендованы для использования в расчетах доз фосфорных туков кафедрой агрохимии Крымского агротехнологического университета.

Искомое положение изоплет - "горизонталей рельефа" со­держания подвижных фосфатов почвы определяется с помощью линейной интерполяции между известными точками, в которых были отобраны пробы.

Однако их интерполирование осложнено нерегулярным, в общем случае, размещением точек отбора диагностических проб. Это происходит как по причине повышенной трудоемкости точного позиционирования мест диагностики в узлах регулярной сетки, так и в связи с целесообразностью их привязки к особенностям рельефа, особым местам на карте урожайности и др.

По имеющемуся дискретному набору известных значений содержания Р2О5 в точках отбора проб на отрезках триангу­ляции с помощью линейной интерполяции находим промежу­точные значения этой величины, соответствующие уровням изолиний-"горизонталей". При выполнении ин­терполяции определяются расстояния между концами отрез­ков триангуляции nd их координатам.

D=(x2-x1)2 + (y2-y1)2

Где d - расстояние между точками М1 и M2,

X1 , x2- абсциссы точек М1 и M2,;

У 1У2- ординаты точек М1 и M2

В связи с этим для картирования содержания подвижных фосфатов на копии плана поля необходимо построить нерегулярную сетку, связывающую все точки отбора почвенных проб.

Эту задачу решает триангуляция - планарное разбиение плоскости на М фигур, из которых одна является внешней бесконечной, а остальные - треугольниками.

Построение триангуляции по заданному набору двумерных точек состоит в соединении заданных точек непересекающимися отрезками таким образом, чтобы в полученной триангуляции между любыми двумя данными точками нельзя было построить новые отрезки без пересечения с уже существующими.

Задача построения триангуляции по исходному набору точек является неоднозначной. Для большинства практических задач широко используют триангуляцию Делоне.

Триангуляция удовлетворяет условию Делоне, если внутрь окружности, описанной вокруг любого построенного треугольника, не попадает ни одна из заданных точек триангуляции. Такая триангуляция называется триангуляцией Делоне.

Триангуляцию Делоне можно получить из любой другой триангуляции по той же системе точек, последовательно перестраивая пары соседних треугольников ABC и BCD, не удовлетворяющих условию Делоне, в пары треугольников ABD и ACD.

При этом триангуляция Делоне обладает максимальной суммой минимальных углов всех своих треугольников среди всех возможных триангуляций.

Таблица 2.8 Линейная интерполяция содержание фосфата.

Точка

А

В

С

Р2 О5

1,46

1,73

1,5

L

27

81

12

4

Линейная интерполяция выполняется по известным формулам. При этом для интерполируемых значений P2O5 находят как расстояния до известных точек, используемые для построений на плане участка, так и их координаты, необходимые для последующих расчетов. Вычисления проводят в электронных табличных процессорах OpenOffice. org. Calc, с применением пользовательских функций-макросов. Результаты расчетов протоколируют и в табличной форме приводят в приложении к курсовой работе.

После нанесения на план интерполированных точек - мест пересечения триангуляционной сетки с искомыми "горизон­талями" их нумеруем, соединяем соседние точки с одно­именными значениями P2O5 ломаными линиями, обозначая "рельеф" содержания подвижных фосфатов. На границах сетки триангуляции линии продлеваем до пересечения с границей поля. После завершения нанесения на план изолиний анализируют полученный "рельеф" обеспеченности почвы подвижными фосфатами и оконтуриваем замкнутые участки по соответствию их классам содержания P2O5. Полученные полигоны обозначаем в алфавитном порядке заглавными латинскими буквами. План копируем, убрав на копии триангуляционную сетку.

Для того чтобы найти площади поля и отдельных его уча­стков на карте содержания Р2О5 используем формулу расчета площади полигона по координатам его вершин:

Где S – площадь полигона, м2;

Х1,Y1 – координаты вершин n-угольника и метрах, при (I=L,…),где (Х0,Y0)=(Хn, Yn).

В связи с тем, что площадь фигуры, заданной вершинами, существенно ависит от порядка, в котором они заданы, обязательно требуется соблюдать порядок обхода ее вершин, поэтому для каждого из выделенных участков строим отдельную таблицу, в которую включаем вершины в порядке их обхода по часовой стрелке с указанием сквозных номеров(в пределах плана) и местных координат в метрах.

Таблица2. 9 Расчет площади участков.Пример.

Точка

Координата, м

Х

У

1

318

276

2

186

360

3

48

369

4

78

92

5

1031

48

6

1011

319

7

822

330

8

675

246

9

381

270

Площадь, м2

219039,5

Площадь, га

21,9

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по

Координатам вершин Sqr_N.

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

Таблица 2.9.1

Расчет площади участка 1

Точка

Координата, м

X

Y

1

45

747

2

303

879

3

369

762

4

321

765

5

282

768

6

219

738

7

138

708

8

123

711

9

60

720

Площадь, м.кв.

24642

Площадь, га

2,46

Расчет площади участка 2

Точка

Координата, м

X

Y

1

60

720

2

123

711

3

138

708

4

219

738

5

282

768

6

321

765

7

369

762

8

438

636

9

387

651

10

336

666

11

264

648

12

252

627

13

252

651

14

147

669

15

84

681

Площадь, м.кв.

26500,5

Площадь, га

2,65

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

Таблица 2.9.2

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Таблица 2.9.3

Расчет площади участка 3

Точка

Координата, м

X

Y

1

84

681

2

147

669

3

252

651

4

252

627

5

264

648

6

336

666

7

387

651

8

438

636

9

450

543

10

450

531

11

456

531

12

504

519

13

525

483

14

468

507

15

435

522

16

408

588

17

321

585

18

258

516

19

240

504

20

204

480

Площадь, м.кв.

36724,5

Площадь, га

3,67

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

Таблица 2.9.4

Расчет площади участка 4

Точка

Координата, м

X

Y

1

438

636

2

504

519

3

456

531

4

450

531

5

450

543

Площадь, м.кв.

2655

Площадь, га

0,27

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

Таблица 2.9.5

Расчет площади участка 5

Точка

Координата, м

X

Y

1

204

480

2

240

504

3

258

516

4

321

585

5

408

588

6

435

522

7

468

507

8

525

483

9

534

465

10

480

486

11

417

510

12

399

555

13

339

555

14

294

504

15

255

477

16

222

453

Площадь, м.кв.

10408,5

Площадь, га

1,04

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

Расчет площади участка 6

Точка

Координата, м

X

Y

1

222

453

2

255

477

3

294

504

4

339

555

5

399

555

6

417

510

7

480

486

8

534

465

9

549

441

10

495

462

11

402

498

12

390

525

13

354

525

14

330

495

15

270

453

16

237

426

Площадь, м.кв.

9198

Площадь, га

0,92

Таблица 2.9.6

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Таблица 2.9.7

Расчет площади участка 7

Точка

Координата, м

X

Y

1

237

426

2

270

453

3

330

495

4

354

525

5

390

525

6

402

498

7

495

462

8

549

441

9

510

438

10

507

426

11

519

423

12

573

396

13

594

363

14

534

393

15

492

414

16

402

450

17

339

411

18

315

375

19

291

336

20

276

360

21

294

411

22

297

420

23

384

477

24

384

489

25

381

495

26

372

495

27

366

486

28

285

432

29

249

408

Площадь, м.кв.

18198

Площадь, га

1,82

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Расчет площади участка 8

Точка

Координата, м

X

Y

1

249

408

2

285

432

3

366

486

4

372

495

5

381

495

6

384

489

7

384

477

8

297

420

9

294

411

10

276

360

Площадь, м.кв.

3600

Площадь, га

0,36

Таблица 2.9.8

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Расчет площади участка 9

Точка

Координата, м

X

Y

1

549

441

2

573

396

3

519

423

4

507

426

5

510

438

Площадь, м.кв.

1273,5

Площадь, га

0,13

Таблица 2.9.9

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Таблица 2.9.10

Расчет площади участка 10

Точка

Координата, м

X

Y

1

594

363

2

612

330

3

555

360

4

477

402

5

420

426

6

381

399

7

336

336

8

312

300

9

291

336

10

315

375

11

339

411

12

402

450

13

492

414

14

534

393

Площадь, м.кв.

9913,5

Площадь, га

0,99

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Расчет площади участка 11

Точка

Координата, м

X

Y

1

312

300

2

336

336

3

381

399

4

420

426

5

477

402

6

555

360

7

612

330

8

576

324

9

570

321

10

564

330

11

564

336

12

462

390

13

438

399

14

420

387

15

372

315

16

381

300

17

438

231

18

474

189

19

432

171

20

399

156

Площадь, м.кв.

19831,5

Площадь, га

1,98

Таблица 2.9.11

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Расчет площади участка 12

Точка

Координата, м

X

Y

1

399

156

2

432

171

3

474

189

4

438

231

5

381

300

6

372

315

7

420

387

8

438

399

9

462

390

10

564

336

11

564

330

12

570

321

13

576

324

14

612

330

15

681

207

16

465

45

Площадь, м.кв.

58248

Площадь, га

5,82

Таблица 2.9.12

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N

Расчет площади всего поля

Точка

Координата, м

X

Y

1

45

747

2

303

879

3

681

207

4

465

45

Площадь, м.кв.

221472

Площадь, га

22,15

Таблица 2.9.13

Расчеты площади выполняются в табличном процессоре ООО Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N.

По итогам расчетов составляем в табличную сводку с указанием кодовых обозначений участков, классов содержания подвижных фосфатов и площадей. При наличии отдельных не связанных контуров с одинаковой обеспеченностью почвы доступным фосфором, их площади суммируются.

По этой сводке рассчитывается структура обеспеченности почв поля доступными для растений формами соединений фосфора и проводится ее анализ.

Таблица 2.10 Содержание Р2 О5,и площади участков.

Поля

Менее 1

1,1-1,5

1,6-2,0

2,1-2,5

2,6-3,0

3,1-3,5

3,6 и более

1

2,46

2

2,65

3

3,67

4

0,27

5

1,04

6

0,92

7

1,82

8

0,36

9

0,13

10

0,99

11

1,98

12

5,82

Итого:

2,46

2,92

9,49

3,02

1,91

1,95

0,36

Таблица 2.11 Структура обеспеченности почв поля доступными фосфатами под посев озимой пшеницы.

Р2 О5

ПлощАдь,га

ПлощАдь,%

Менее 1

2,46

11,13

1,0-1,5

2,92

13,21

1,6-2,0

9,49

42,92

2,1-2,5

3,02

13,66

2,6-3,0

1,91

8,64

3,1-3,5

1,95

8,82

3,6 и более

0,36

1,63

Итого:

22,11

100

Диаграмма 1: Обеспеченность почвы доступными фосфатами.

Вывод.

Для получения высоких урожаев горчицы с высоким качеством и низкой себестоимостью необходи­ма научно-обоснованная разработка всех элементов технологии ее возделывания. Одним из важнейших элементов является система применения мине­ральных удобрений. Особо острым вопрос о нормах и дозах удобрений стал в последние годы, когда резко возросли закупочные цены на минеральные удобрения. Это поставило задачу перед научными исследователями выявлять тот последний «килограмм» минеральных удобрений, который дает эконо­мически оправданную прибавку урожая.

Точные технологии внесения удобрений при использовании GPS устройств навигации сельскохозяйственной техники, как показывает данная работа, дает экономически выгодные для производителя результат. Эти технологии позволяют экономить средства благодаря точному внесению доз удобрения согласно картограмме обеспеченности почвы. Это исключает перерасход удобрений на участках с достаточным содержанием и позволяет скорректировать и выровнять урожайность на более бедных относительно фосфора участках поля. GPS система применяется не только с техникой для внесения удобрений, но и с зерноуборочной техникой, что в дальнейшем помогает, более детально скорректировать дозы относительно урожайности.

Список использованной литературы.

1.Николаев Е. В. и др. Твёрдая пшеница в Крыму / Е. В. Николаев, A. M. Изотов, Б. А. Тарасенко, А. Д. Грицай, А. В. Рюмшин. - Симферополь, 2004. - 136 с.

2.Николаев Е. В., Изотов A. M. Пшеница в Крыму. - Симферополь: СОНАТ, 2001. - 288 с.

3.Николаев Е. В., Изотов A. M., Тарасенко Б. А. Растениеводство Крыма / Под ред. Е. В. Николаева. – Симферополь: Фактор, 2006. – 352 с.

4.Гусев П. Г. Почвы Крыма

5.Агрометеорологический справочник крымской области

6.Энди Митчелл Руководство по ГИС анализу. ЧЛ. Простран­ственные модели и взаимосвязи. - ESRL ЕСОММ. Киев. 2000, - 180 с.

7.Якушев В П. На пути к точному земледелию. - СП6:Изд-во ПИЯФ РАН, 2002.-458 с.

8.Мацко П. В., Голубев A. M. Вступ до геотрошки: Навчальний поабник. - Херсон: ХДУ: 2006. - 101 с.