Крутизна схилів є одним із найважливіших морфометричних показників рельєфу, що суттєво впливає на використання сільськогосподарських земель та реалізацію заходів з охорони ґрунтів. Цей параметр безпосередньо визначає інтенсивність ерозійних процесів, режим зволоження, мікрокліматичні умови та агротехнічні особливості обробітку земель. Саме тому створення та аналіз картограм крутизни схилів є необхідним інструментом для сталого управління земельними ресурсами України.
Значення картограм крутизни схилів у землекористуванні
Картограми крутизни схилів використовуються для вирішення цілої низки практичних завдань:
- Встановлення обмежень у використанні сільськогосподарських земель — законодавство України встановлює граничні значення крутизни схилів для сільськогосподарського використання з метою запобігання деградації ґрунтів. Зокрема, згідно із Законом України «Про охорону земель», забороняється розорювання земель на схилах крутизною понад 7°, за винятком випадків, коли ділянки використовуються під залуження, заліснення або спеціальні ґрунтозахисні заходи. На схилах крутизною від 3° до 7° дозволяється обмежене використання — забороняється розміщення просапних культур і чорного пару. Землі з ухилом понад 7° класифікуються як такі, що підлягають виведенню з орного користування з подальшим переведенням у природоохоронні категорії — залуження або заліснення.
- Проєктування протиерозійних заходів — залежно від крутизни схилів розробляються відповідні ґрунтозахисні технології, від простих агротехнічних прийомів до складних гідротехнічних споруд.
- Оцінка ризиків деградації ґрунтів — крутизна схилів є ключовим фактором у моделях прогнозування ерозійних процесів, дозволяючи визначати території з підвищеним ризиком втрати родючості ґрунтів.
- Планування сівозмін та агротехнічних прийомів — на основі аналізу крутизни схилів оптимізується розміщення сільськогосподарських культур та підбираються найбільш ефективні системи обробітку ґрунту.
Використання даних Copernicus DEM GLO-30
Сучасні технології дистанційного зондування Землі та геоінформаційні системи надають потужні інструменти для створення високоточних картограм крутизни схилів. Особливу цінність представляють дані цифрової моделі рельєфу, наприклад Copernicus DEM GLO-30, яка має просторове розрізнення 30 метрів та охоплює всю територію України.
Цифрова модель рельєфу Copernicus DEM GLO-30 створена на основі радіолокаційної інтерферометрії та відзначається високою точністю відображення висотних характеристик поверхні. Це дозволяє отримувати детальні морфометричні характеристики рельєфу, включаючи ухили, експозицію схилів, кривизну та інші важливі параметри.
Технічна реалізація на платформі Google Earth Engine
Для демонстрації можливостей створення картограми крутизни схилів сільськогосподарських земель України розглянемо приклад коду на платформі Google Earth Engine (GEE). Ця хмарна платформа забезпечує доступ до супутникових знімків та геопросторових даних, а також надає потужні обчислювальні ресурси для їх обробки.
Наведений нижче скрипт демонструє послідовність дій для створення картограми крутизни схилів сільськогосподарських земель України:
- Спочатку визначаємо межі України на основі глобальної бази даних адміністративних кордонів.
- Використовуємо дані про земний покрив ESA WorldCover 2020 з роздільною здатністю 10 метрів для виділення сільськогосподарських земель.
- Завантажуємо цифрову модель рельєфу Copernicus DEM GLO-30.
- Застосовуємо маску сільськогосподарських земель до цифрової моделі рельєфу.
- Розраховуємо морфометричні характеристики рельєфу, зокрема крутизну схилів.
- Візуалізуємо отримані результати за допомогою кольорової палітри, де різні відтінки відповідають різним значенням крутизни схилів.
// Define Ukraine boundary
var ukraine = ee.FeatureCollection('USDOS/LSIB_SIMPLE/2017')
.filter(ee.Filter.eq('country_na', 'Ukraine'));
// Use ESA WorldCover 2020 (10m) to mask for agricultural areas
var worldcover = ee.ImageCollection("ESA/WorldCover/v100").first();
// Function to create a mask for agricultural areas
function createAgricultureMask() {
// Class 40 is Cultivated land
var cropland = worldcover.eq(40);
return cropland;
}
// Get the mask for agricultural areas
var agricultureMask = createAgricultureMask();
var dem = ee.ImageCollection('COPERNICUS/DEM/GLO30')
.select('DEM') // Select the elevation band specifically
.mosaic()
.reproject({
crs: 'EPSG:4326',
scale: 30
});
// Apply the agriculture mask to the DEM
var demMasked = dem.updateMask(agricultureMask);
// Clip to Ukraine
var demUkraine = demMasked.clip(ukraine);
// Calculate terrain products using high-res DEM
var terrain30 = ee.Terrain.products(demUkraine);
// Extract slope
var slope30 = terrain30.select('slope');
// Visualize slope
var slopeVis = {
min: 0,
max: 10,
palette: ['white', 'yellow', 'orange', 'red', 'brown']
};
Map.addLayer(slope30, slopeVis, 'Slope 30m');
var demVis = {
min: 0,
max: 1000,
palette: ['0000ff', '00ffff', '00ff00', 'ffff00', 'ff0000', 'ffffff']
};
Map.addLayer(demUkraine, demVis, 'Copernicus DEM');
Цей метод дозволяє швидко отримати актуальну інформацію про розподіл схилів різної крутизни на сільськогосподарських землях України, що є важливим підґрунтям для прийняття обґрунтованих рішень у сфері землекористування та охорони ґрунтів.
Нижче наведені приклади виконання даного коду у середовищі Google Earth Engine для певної території відповідно: супутниковий знімок у справжньому кольорі; картограма рельєфу для сільськогосподарських земель; картограма крутизни схилу сільськогосподарських земель.
Висновки та перспективи
Створення картограм крутизни схилів сільськогосподарських земель України з використанням даних Copernicus DEM GLO-30 є ефективним інструментом для вирішення широкого спектру завдань у сфері землекористування та охорони земель. Сучасні геоінформаційні технології та дані дистанційного зондування Землі дозволяють оперативно отримувати актуальну інформацію про морфометричні характеристики рельєфу на значних територіях.
Подальший розвиток цього напрямку пов’язаний з інтеграцією картограм крутизни схилів з іншими тематичними шарами (ґрунтовими, гідрологічними, кліматичними) для комплексної оцінки придатності земель для різних видів сільськогосподарського використання та розробки оптимальних стратегій землекористування в умовах змін клімату та зростаючого антропогенного навантаження на агроландшафти.
Матеріал підготовлено в якості експерименту та дискусії з використанням штучного інтелекту Claude 3.7 Sonnet та ChatGPT.
Залишити відповідь