ВИКОРИСТАННЯ СУПУТНИКОВИХ ДАНИХ ДЛЯ ОЦІНКИ ДЕГРАДАЦІЇ ҐРУНТІВ В АГРАРНИХ РЕГІОНАХ УКРАЇНИ
Ключові слова:
супутниковий моніторинг, деградація ґрунтів, дистанційне зондування, NDVI, NDSI, BSI, LST, ерозія, машинне навчання, агроекологічний моніторингАнотація
Розглянуто питання використання супутникових даних для оцінки деградації ґрунтів в аграрних регіонах України. Встановлено, що основними чинниками деградації ґрунтів є водна та вітрова ерозія, зниження вмісту гумусу, засолення, ущільнення ґрунту, надмірна оранка, а також вплив зміни клімату. Традиційні методи оцінки деградації, зокрема польові дослідження, є трудомісткими та дорогими, що обумовлює необхідність застосування сучасних супутникових технологій. Використання дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) дозволяє здійснювати оперативний моніторинг змін у ґрунтовому покриві, виявляти ерозійні процеси та прогнозувати подальший розвиток деградаційних явищ. Проаналізовано методику застосування спектральних індексів, зокрема NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), NDSI (Normalized Difference Soil Index), BSI (Bare Soil Index), LST (Land Surface Temperature) для аналізу змін у структурі ґрунту, його вологості та вегетаційного покриву. Запропоновано дворівневу модель моніторингу, що поєднує супутникові дані та геопросторовий аналіз. Доведено, що використання алгоритмів машинного навчання, зокрема класифікації Random Forest, дозволяє автоматизувати процеси ідентифікації деградованих земель і підвищити точність аналізу. Особливу увагу приділено впливу військових дій на стан ґрунтового покриву, зокрема наслідкам бомбардувань, механічного ущільнення ґрунтів військовою технікою та забруднення ґрунтів. Використання супутникових платформ Sentinel-2, Landsat-8/9 дозволяє оцінювати масштаби руйнувань та розробляти заходи з відновлення постраждалих територій. Висновки підкреслюють важливість впровадження супутникових технологій у систему агроекологічного моніторингу, що дає змогу покращити управління земельними ресурсами та забезпечити сталий розвиток аграрного сектору України. Подальші дослідження мають бути зосереджені на інтеграції супутникових даних із польовими вимірюваннями, розширенні використання додаткових супутникових платформ та застосуванні штучного інтелекту для прогнозування деградаційних процесів.
Посилання
Tararik, O.G., Ilienko, T.V., Kuchma, T.L., Adamchuk-Chala, N.I., Bilokin, O.A. Formuvannya naukovo-metodychnykh zasad suputnykovoho ahroekolohichnoho monitorynhu v Ukrayini. [Formation of scientific and methodological principles of satellite agroecological monitoring in Ukraine]. Ahroekolohichnyy zhurnal [Agroecological Journal]. 2, 2022, 6-21. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.2.2022.263312. {in Ukrainian}
Kovalchuk, V.P., Voytovych, O.P. Vyznachennya zasolenosti hruntiv Inhuletsʹkoyi zroshuvalʹnoyi systemy za suputnykovymy danymy u systemi upravlinsʹkykh zakhodiv iz khimichnoyi melioratsiyi [Determination of soil salinity in the Ingulets irrigation system using satellite data in the system of management measures for chemical land reclamation]. Ahroekolohichnyy zhurnal [Agroecological Journal]. 3, 2021, 33-43. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2021.240319. {in Ukrainian}
Lyalko, V.I., Romanciuc, I.F., Yelistratova, L.A., Apostolov, A.A., Chekhniy, V.M. (2020) Detection of Changes in Terrestrial Ecosystems of Ukraine Using Remote Sensing Data. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 29 (1), 102–110. {in English}
Mudrak, O.V., Morozova, T.V. Efektyvnistʹ suputnykovykh danykh u systemi ahroekolohichnoho monitorynhu [The effectiveness of satellite data in the agroecological monitoring system] Ahroekolohichnyy zhurnal [Agroecological Journal]. 3. 2023. 53-61. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2023.287763. {in Ukrainian}
Petrychenko, V.F., Tarariko, O.H., Syrotenko O.V. (2014) Space technologies in agri-еnvironmental monitoring system. Agricultural Science and Practice, 1, 3–12 . DOI: https://doi.org/10.15407/agrisp1.01.003. {in English}
Tarariko, O., Ilienko, T., Kuchma, T. & Bilokin, O. (2021). Eroziya gruntiv yak chynnyk opustelyuvan-nya ahrolandshaftiv Ukrayiny [Soil erosion as a fac-tor of desertification of agrolandscapes in Ukraine]. Ahroecologichnyi zhurnal [Agroecological journal], 3, 6–16. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893. 3.2021.240316. {in Ukrainian}
Kashnitskii, A.V., Lupyan, E.A., Balashov, I.V. and Konstantinova, A.M. (2017) Technology for designing tools for the process and analysis of data from very large scale distributed satellite archives. Atmospheric and Oceanic Optics. 30 (1), 84–88. DOI: https://doi.org/10.1134/S1024856017010080. {in English}
Ali, A, Martelli, R, Lupia, F, Barbanti, L. (2019) Assessing Multiple Years’ Spatial Variability of Crop Yields Using Satellite Vegetation Indices. Remote Sensing, 11(20) DOI:https://doi.org/10.3390/rs11202384. {in English}
Demchenko, O.V. (2024) Ecological characteristics of rural areas of Ukraine: modern realities. Economy and Society, 66 DOI: https://doi.org/10.32782/2524-0072/2024-66-20. {in Ukrainian}
Havryliuk, A. (2021) Dehradatsiia hruntiv v Ukraini nabyraie obertiv. Agrotimes. Available at: https://agro-times.ua/agronomiya/degradacziya-gruntiv-v-ukrayini-nabyraye-obertiv/ (accessed March 2, 2025). {in Ukrainian}
Parsova, V., Stoiko, N., Kryshenyk, N., Mirzayev, N. (2020) Application of remote sensing method for determination of arable land degradation. Engineering for rural development, 1712-1717. DOI:10.22616/ERDev.2020.19.TF441. {in English}
Khan, N.M., Rastoskuev, V.V., Sato, Y. , Shiozawa, S. (2005) Assessment of hydrosaline land degradation by usinga simple approach of remote sensing indicators. Agricultural Water Management, 77 (1–3), 96–109. {in English}
AL-Khakani, E.T., Al-Janabi, W.F., Saad, R.Y., Al-Kazaali H.M. (2018) Using Landsat 8 OLI data to predict and mapping soil salinity for part of An-Najaf governorate. Ecology, Environment and Conservation, 24, 572–578. {in English}
Dehni A., Lounis M. (2012) Remote sensing techniques for salt affected soil mapping: application to the Oran region of Algeria. Procedia Engineering, 33, 188–198. {in English}
Nguyen, C.T., Chidthaisong, A., Kieu Diem, P., Huo, L.-Z. A (2021) Modified Bare Soil Index to Identify Bare Land Features during Agricultural Fallow-Period in Southeast Asia Using Landsat 8. Land, 10, 231. https://doi.org/10.3390/land10030231 {in English}
Berezhnyak, E.M., Naumovska, O.I., Berezhnyak, M.F. Dehradatsiyni protsesy v gruntakh Ukrayiny ta yikh nehatyvni naslidky dlya dovkillya [Degradation processes in soils of Ukraine and their negative consequences for the environment]. Biolohichni systemy: teoriya ta innovatsiyi [Biological systems: theory and innovations]. 13, 2022, 3-4, https://doi.org/10.31548/biologiya13(3-4).2022.014. {in Ukrainian}
Bonchkovskyi, O.; Ostapenko, P.; Shvaiko, V.; Bonchkovskyi, A. (2023) Remote Sensing As a Key Tool for Assessing War-Induced Damage to Soil Cover in Ukraine (the Case Study of Kyinska Territorial Hromada). Journal of Geology, Geography and Geoecology, 32. 474-487. DOI:https://doi.org/https://doi.org/10.15421/112342. {in English}
Kussul, N., Drozd, S., Yailymova, H., Shelestov, A., Lemoine, G., Deininger, K. (2023) Assessing damage to agricultural fields from military actions in Ukraine: An integrated approach using statistical indicators and machine learning. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 125. https://doi.org/10.1016/j.jag.2023.103562. {in English}
Duncan, E., Skakun, S., Kariryaa, A., Prishchepov, A. (2023) Detection and mapping of artillery craters with very high spatial resolution satellite imagery and deep learning. Science of Remote Sensing, 7 https://doi.org/10.1016/j.srs.2023.100092. {in English}
Hamedianfar, A., Shafri, H.Z.M. (2016) Integrated approach using data mining-based decision tree and object-based image analysis for high-resolution urban mapping of WorldView-2 satellite sensor data. J. Appl. Remote Sens, 10, 025001. {in English}
Kyryliuk V.P., Rozhi T.A., Dets T.I. Proiektuvannia protyeroziinykh hidrotekhnichnykh i lisomelioratyvnykh zakhodiv borotby z yaramy. Mistobuduvannia ta terytorialne planuvannia: nauk.-tekhn. Zbirnyk. Kyiv: KNUBA, 2024. Vyp. 86. S. 411–425. {in Ukrainian}
Shevchuk S.M., Prokopenko N.I., Rozhi T.A. Analiz vykorystannia heodezychnykh danykh pry planuvanni ta monitorynhu ahrolandshaftiv: optymizatsiia zemlekorystuvannia ta okhorony pryrody. Prostorovyi rozvytok, Vyp. 7, 2024. S. 445–458. {in Ukrainian}
Rozhi T.A. Ekolandshaftna otsinka struktury zemlekorystuvannia Haivoronskoi miskoi terytorialnoi hromady. Landshaftoznavstvo: naukovo-teoretychnyi zhurnal. / holovn. red. H. Denysyk. Vinnytsia, VDPU im. Mykhaila Kotsiubynskoho, 2024. Vyp. 6 (2). S. 55–64. {in Ukrainian}
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
