Целью проведения исследований была наработка методических подходов обработки аерофото, которые получены с ДПЛА. Среди задач, которые относились при выполнении работы были: методические - спектральный анализ полученных аерофото для выявления контуров осолонцювання, одновременный отбор грунтовых образцов для подтверждения данных полученных с аерофото. Оценка состояния сельскохозяйственной растительности проводилась на основе измерения спектральной яркости, как снимков, так и листовой массы растений, где проводилась съемка. Технические - разработка новых средств запуска и управление БЛА.

В теоретическую основу методический подход положен гипотезы изменения макроэлементов в растениях, закономерностей отражения и поглощение спектров на листовой поверхности растения в течение вегетационного периода, разное отражение и поглощения контуров грунта. Отражение и поглощение объектов (растений, грунта) отображают на специальном графике (или функцией), которую называют спектральной кривой.

Спектральная кривая отображает все характерные особенности присущие объекту, который анализируется. Главными факторами, которые влияют на спектральные характеристики растений есть пигментация, особенности внутреннего строения листвы, общее содержимое влаги. В синий (канал В) и красной зоне (канал R) спектра отбивная способность растений очень низкая. Обусловлено это тем, что хлорофилл, который содержится в письме, поглощает большую часть падающей энергии в этих диапазонах длин волн, расположенных между 0,44 и 0,66 мкм. В зеленой зоне (канал G) энергии отбивается больше, поэтому мы и видим растительность зеленой. В ближнем инфракрасном диапазоне наблюдаются максимальные значения коэффициентов отражения для растительности. Обусловленные они особенностями внутреннего строения листвы и связанными с ним очень высокой пропускной и отбивной способностью, при очень низком поглощении энергии. Ярусность, многослойность, высокая биомасса приводят к высочайшим значениям коэффициентов отражения. Низкие значения коэффициентов отражения в синей и красной зонах спектра и высокие в зеленой и ближний ІЧ является характерной особенностью спектральных кривых растительности. В среднем инфракрасном диапазоне сильное влияние на форму спектральной кривой предоставляют полосы поглощения воды в длинах волн 1,4, 1,9 и 2,7 мкм. Большая часть падающей энергии поглощается водой, имеющейся в письме, а другая ее часть отбивается.

На территории сельхозпредприятий был заложен опыт с культурой озимой пшеницы, с разным внесением азотных удобрений (размер участков 100*36 м). Было проведено два тура съемки. При аэрофотосъемкке проводили одновременное измерение коэффициенту спектральной яркости на модельных опытах. Это дало возможность наблюдать закономерности (зависимости) накопление и ассимиляции азота в растениях и его возможное отражение на аерофото. Съемка показала зависимость влияния действующего вещества на отбивную способность на АЗ. СИЯ равняло, № участка: 1 (N34) -130,78; 2 (N51) - 135,0; 3(N68) - 134, 4 (N85) - 130,0; 5 (N102) - 122,0. Визуально эти значения представляют собой вид линейного уравнения. Второй тур съемки 01.06.2012 г. имеет сравнительно меньшие значения СИЯ с первым туром, № участка: 1 - СИЯ: 89,33; 2 - СИЯ: 89,67; 3 - СИЯ: 90,33; 4 - СИЯ: 91,00; 5 - СИЯ: 91,89. СИЯ имеет меньшие значения, так как растения вышли на пику даты вегетации, и постепенно набирают массу, починаюється созревание. Именно в этот период наблюдаются максимальные значения содержимого азота согласно результатам листовой диагностики.

Накопление азота наблюдалось по содержимому хлорофилла в растениях. На снимках всех туров наблюдалась прямая зависимость содержимого азота в растениях озимой пшеницы в зависимости от внесения действующего вещества. Накопление азота в 2 туре съемки тоже имеет вид линейного уравнения, но в оборотную сторону. В обеих случаях разность между значениями СИЯ на исследовательских площадках имеет совсем малое значение. Мы связываем этот факт с недостатком количества осадков в этот период на исследовательском поле. Это утверждение подкрепляется фактом большей разности СИЯ на модельном опыте с поливом озимой пшеницы на этом же поле. СИЯ на 5 участку (1 тур съемки) имеет меньше всего значение, которое отвечает общим закономерностям накопления хлорофилла, соответственно участок №1 более всего. Если сравнивать СИЯ в обеих турах, то СИЯ во втором туре имеет практически одинаковое значение, которое характеризует зрелость растений озимой пшеницы на исследовательских участках.

Большую часть испытаний (наработка данных для методических рекомендаций) проходило на сельскохозяйственном полигоне с целью проверки возможностей аэрофотосъемкки для мониторинга состояния видов, сортов сельскохозяйственных растений. На полигоне было взорвано по специальной технологии свыше 200 сортов в виде модельных опытов. На протяжении всего вегетационного периода проводилась аэрофотосъемкка (АФЗ) поэтапно.

В пределах полученного опыта, считаем, что в диапазоне длин волн 380-780 нм (оптический диапазон) за сверхвысокой раздельной способности снимков наблюдаются, как физиологические, так и морфологические изменения растений. Так в пределах 500-565 нм (канал G) подмечены наибольшие изменения хлорофилла в течение вегетационного периода, которые существенно зависят от хлорофилла "а". Изменение содержимого хлорофилла в листовой массе (фотоэлементах) посевов яровой мягкой пшеницы связанная с величиной хлорофилла. Эта тенденция прослеживалась для всех сортов пшеницы. Но его изменения наблюдаются также в красном диапазоне (R). Показано изменения спектральной яркости (СИЯ) сортов мягкой пшеницы на протяжении вегетационного периода. Проведение тура съемки 25.05. разрешило установить возможность распознавания сортов мягкой пшеницы за ее физиологическими свойствами. Установлениный, что такие сорта, как "Этюд", "Жизель", "Элегия Мироновськая", "Коллективная", "Сюита" и "Лесная песня" отстают в росте от других сортов (р? 60), и как следствие, имеют более высокий коэффициент (р 78-96) на момент съемки.

Согласно нашим наблюдениям, изменение хлорофильного потенциала колеблется даже на протяжении одних суток. Чтобы подтвердить это, АФЗ планово проводили 23.06., а 24.06. сразу после дождя в 13 часов. Т.е. через сутки изменились влажная масса растений и листовой индекс. СИЯ 24.06 в целом повторяет колебание 23.06., кроме нескольких небольших сглаживаний. Так сорта "Жизель", "Мироновськая" не повторяют колебания предыдущего тура съемки, так как находятся в микрорельефном понижении, которое на момент съемки (24.06) было увлажнено.

Анализ результатов съемки 13.07. подтверждает выводы предыдущих исследований, относительно снижения СИЯ (из середины июля до конца августа). В этот период наблюдается резкое снижение на графику, даже иногда ниже майского уровня.

Таким образом, показано, что изменение СИЯ происходит на протяжении вегетационного периода, причем каждый сорт пшеницы имеет определенные физиологические особенности. Если использовать эти особенности как индикаторные при выполнении АФЗ, то существует возможность распознавания и диагностики состояния сортов во время оперативного мониторинга.