По материалам брошюры ESRI “GIS for Brazil”
ГИС- технология обеспечивает решение задач на всех уровнях агрономической науки и практики. На уровне отдельного поля или полей сельскохозяйственного предприятия ГИС полезны для сбора, анализа и представления информации об урожае, выявления его зависимости от погодных условий, типов почв, количества и состава вносимых удобрений, а также для понимания особенностей взаимодействия компонентов ландшафта. На более крупном масштабном уровне ГИС помогает государственным организациям и правительствам в понимании и решении таких задач, как анализ и страхование рисков, оценка ценности и плодородности угодий, распределение финансовых ресурсов и материальных средств. Принимающим решения ГИС помогает оптимизировать эффективность производства и повысить отдачу от имеющихся ресурсов. Вот лишь два примера из Южной Америки.
В поисках дикого арахиса
Плоды земляного ореха (арахиса) являются важной составляющей питания многих людей в разных странах мира и важным источников доходов для экономик многих стран. Считается, что родиной дикого арахиса являются склоны Анд на территории Бразилии и Перу. Португальские торговцы, исследователи и миссионеры перевезли арахис в Африку и Испанию. Из Африки разные виды арахиса были на кораблях перевезены в Северную Америку и стали выращиваться на фермах в южных английских колониях.
Сейчас известно 68 видов арахиса. Выращиваемые в настоящее время гибридные сорта представляют собой результат окультуривания исходных диких земляных орехов Южной Америки. Эти дикие предшественники способны выживать и плодоносить в более суровых условиях. Найдя места их обитания, ученые надеются выявить дикорастущих предшественников с B-геномом, содержащим участки, ответственные за выносливость и морозоустойчивость. Они считают, что расширение видового состава современных сортов арахиса с помощью B-генома их предшественников принесет большую пользу фермерам, продавцам и потребителям во всем мире, в том числе малообеспеченным слоям населения.
Дэвид Уилльямс, исследователь растений и этноботаник из г. Кали, Колумбия, работающий в Американском отделе Международного института генетики растений (CGIAR), занимается поисками образцов дикого арахиса, которые, по его убеждению, могут помочь исключить необходимость применения фермерами пестицидов и в борьбе с засухой. Уилльямс использует ГИС- приложение, называемой FloraMap, для картирования мест обитания образцов и сбора информации об особенностях их произрастания в северо-западных районах Парагвая, юго-восточных районах Боливии и Бразилии.
Программа FloraMap разработана в активно работающей ГИС- лаборатории (со штатом из более чем 40 сотрудников) Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT), который также входит в состав CGIAR. FloraMap обеспечивает соединение с агроклиматическими и другими базами данных, позволяет специалистам по изучению биоразнообразия создавать карты распространения представителей дикой природы на основе собранной информации. Также в него встроены средства интерполяции климатических параметров и построения климатической поверхности (с помощью C++), по которой можно определить наиболее вероятные места обитания различных видов дикой растительности. Это приложение создано на основе инструментария пакета разработчика MapObjects от ESRI в среде Borland C++ Builder, в качестве стандарта работы с данными используются шейп-файлы. Имеются функции увеличения и уменьшения изображения, наложения слоев, создания выборок, отрисовки полигонов, вычисления расстояний и ряд других.
Недавно Уилльямс и исследователь CIAT Эндрю Джарвис нанесли на карту координаты мест наиболее вероятного обнаружения диких видов арахиса, в том числе с B-геномом, в котором выявлены соответствующие хромосомные последовательности. Они объединили данные наблюдений на сети метеостанций региона с Hadley — моделью глобальных климатических изменений, добавили географические координаты мест, где в прошлом были обнаружены образцы диких растений арахиса. Затем они использовали пакет FloraMap для составления карт и выявления мест с похожими условиями в настоящее время и в будущем по каждому из искомых видов растений.
Пакет FloraMap (см. www.floramap-ciat.org) широко используется во многих проектах, выполняемых CIAT и многими партнерами этого центра из стран Латинской Америки, Карибского бассейна и других стран тропического пояса. За дополнительной информацией можно обращаться к Питеру Джонсу (Peter Jones) из Международного института генетики растений (e-mail: p.jones@cgiar.org).
Мониторинг расширения сельхозугодий с использованием данных дистанционного зондирования
В течение столетий в западных районах бразильского штата Байя широкое распространение получили скотоводческие фермы (ранчо). Однако в последние 15 лет положение дел стало быстро меняться и все большее место в сельскохозяйственном производстве стало занимать выращивание зерновых культур (соя и маис) и кофе. Общей интенсификации производства также способствовало внедрение современных технологий и механизмов. Под влиянием этих новых веяний оказалось около 100 тыс. кв. км земель на территории штата.
Осознавая эти тенденции, Бразильский банк национального развития (BNDES) заключил контракт с компанией Embrapa Monitoramento por Satélite (Embrapa – космический мониторинг) на проведение мониторингового анализа происходящих в этом районе изменений. Embrapa предоставила банку соответствующую информацию, основанную на данных космических снимков Landsat, интегрированных в среду ГИС. Для привязки, дешифрирования и классификации изображений использовалась программное обеспечение ERDAS IMAGINE. Затем с помощью ArcGIS к ним была добавлена векторная и атрибутивная информация и проведен полноценный пространственный анализ массива накопленных материалов.
Сначала были собраны данные по исследуемому региону и соответствующие космоснимки за 1985 и 2000 гг., обеспечившие возможность выявления происходящих в землепользовании изменений. Дополнительно проводилось воздушное обследование и наземные рекогносцировочные работы. С помощью ГИС была проведена оценка достоверности и точности собранных данных, они были приведены к единому масштабному ряду и на их основе составлены тематические карты климатических параметров, растительного покрова и изменений условий землепользования.
Было обнаружено следующее:
- С 1985 г. больше всего (на 21%) сократилась площадь открытых пастбищ (рис. 1).
- К 2000 г. существенно сократились залесенные территории (рис. 2).
- Проведенный анализ изменений типов сельскохозяйственного освоения земель между 1985 и 2000 гг. показал, что площадь территорий с традиционным типом использования возросла на 28,3%, с современным – на 154,4%, а с дополнительным орошением – на 526,0% (рис. 3). Было предсказано, что сельскохозяйственная экспансия в этом районе будет продолжать со среднегодовым приростом в 18%.
Собранные материалы, результаты их анализа и полученные прогнозные оценки широко используются при выработке общей стратегии развития этого региона, исследовании антропогенных воздействий на его природные ресурсы и экологию. Интеграция данных в среде ГИС позволяет обеспечить всесторонний мониторинг исследуемых территорий, помогает эффективно решать возникающие проблемы, обеспечивать все заинтересованные федеральные и местные организации достоверной информацией, быстро давать ответы на возникающие у них вопросы.
