Теоретичний матеріал та презентація до Теми №6

Використання ГІС і баз даних у ґрунтозахисних дослідженнях та контурно-меліоративній організації території (КМОТ) базується на комплексуванні оверлейних операцій, аналізу поверхонь за ЦМР та геостатистичного моделювання [1]

Контурно-меліоративна система землеробства передбачає адаптацію меж сівозмін та технологічних операцій до топографічних ізогіпс та ступеня еродованості ґрунтів [1].

Основні прикладні задачі КМОТ у ГІС:

ü    Проектування прибережних захисних смуг (ПЗС) та водоохоронних зон: застосування інструменту зі змінним радіусом залежно від крутизни схилу та категорії водотоку.

ü    Трансформація малопродуктивних та еродованих земель: використання оверлейних операцій для виділення ріллі з кутами нахилу понад  або із втратою вмісту гумусу понад 30% для їх подальшого вилучення з інтенсивного обробітку (консервація, залуження, заліснення).

ü    Оптимізація контурів полів: розчинення меж робочих ділянок із близькими ерозійними характеристиками та оптимізація напрямку обробітку ґрунту паралельно до горизонталей рельєфу.

Просторова статистика в оцінці ризиків вітрової та водної деградації. Для аналізу просторової неоднорідності деградаційних процесів застосовуються інструменти просторової статистики:

Ядерна оцінка щільності – картографування щільності яружної мережі, промоїн або лінійних ерозійних порушень для визначення осередків максимальної деструкції ландшафту [32].

Аналіз гарячих плям – локалізація кластерів із високими показниками втрат ґрунту або дефляційної небезпеки (вітрової ерозії) на відкритих водозборах.

Просторове оцінювання епізоотичних та техногенних ризиків: оцінка просторового суміщення еродованих територій із потенційно небезпечними об'єктами (худобомогильниками, зонами поствоєнного забруднення) за допомогою просторових предикатів та аналізу просторової автокореляції.

ГІС-операції поділяють на кілька ключових категорій, кожна з яких вирішує конкретні завдання у ґрунтозахисній сфері:

1. Оверлейний аналіз (Накладання шарів) [32]. Об'єднання або перетин двох і більше тематичних карт (наприклад, карти крутизни схилів та карти типів ґрунтів). Застосовується для виділення ділянок з найвищим ризиком деградації (наприклад, поєднання крутого схилу, легкозмивного ґрунту та відсутності рослинного покриву).

2. Аналіз поверхонь (Цифрові моделі рельєфу – ЦМР) [32]. Розрахунок похідних показників рельєфу на основі матриці висот. Застосовується для визначення крутизни та експозиції схилів: визначення швидкості стоку води та ступеня сонячної інсоляції, що впливає на висушування ґрунту; напрямку стоку (Flow Direction) та акумуляція стоку (Flow Accumulation): моделювання шляхів руху та концентрації талих і дощових вод, що дозволяє прогнозувати утворення промоїн та ярів.

3. Буферизація (Створення буферних зон) [32]. Генерація полігонів на заданій відстані навколо географічних об'єктів (точок, ліній чи інших полігонів).  Застосовується для проектування прибережних захисних смуг навколо водойм для запобігання замуленню та змиву добрив з полів; визначення оптимальної ширини та розміщення полезахисних лісосмуг для зменшення вітрової ерозії (дефляції).

4. Зональна статистика (Zonal Statistics) [32]. Обчислення статистичних показників (середнє, максимум, сума) растрового шару в межах певних полігонів. Застосовується для розрахунку середнього обсягу втрат ґрунту (т/га) в межах конкретного поля, адміністративного району чи водозбірного басейну; оцінки динаміки індексу вегетації (NDVI) на різних типах ґрунтів для аналізу їхньої родючості.