Анотація до роботи:

Гічка М.М. Наукове обґрунтування використання методів дистанційного зондування в моніторингу ґрунтів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 – агроґрунтознавство і агрофізика. Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”, Харків, 2007.

В дисертаційній роботі обґрунтовано використання методів дистанційного зондування в моніторингу ґрунтів. Доведено придатність радіолокаційної зйомки до дистанційного визначення певних фізичних показників ґрунтів. Виявлено, що в якості засобу врахування структурного стану та вологості при дистанційному визначенні вмісту гумусу в ґрунтах можуть виступати матеріали радіолокаційної зйомки. Обґрунтовано доцільність проведення сумісної дистанційної зйомки в оптичному та мікрохвильовому діапазонах. Показано можливості георадарної зйомки щодо визначення глибини гумусованого профілю ґрунтів. Виявлено та охарактеризовано переваги і обмеження методів дистанційного зондування в моніторингу ґрунтів. Розглянуто сучасний стан та потенційні можливості розвитку методів дистанційного зондування в моніторингу окремих ґрунтових показників і процесів.

У дисертаційній роботі обґрунтовано доцільність використання методів дистанційного зондування в моніторингу ґрунтів. Встановлено теоретичні та прикладні основи застосування радіолокаційного зондування, георадарної зйомки та комбінованої зйомки в різних діапазонах спектру щодо визначення окремих ґрунтових показників і процесів.

1. Одним із головних шляхів удосконалення традиційних ґрунтознавчих методів визначення та картографування ґрунтових показників і процесів є розробка і впровадження методів дистанційного зондування ґрунтів.

2. Радіолокаційне зондування придатне до дистанційного визначення низки ґрунтових властивостей, серед яких можна назвати вологість, щільність будови, гранулометричний та структурно-агрегатний склад (з деякими обмеженнями). Це дозволяє використовувати радіолокаційні методи в моніторингу фізичних властивостей ґрунтів, з метою стеження за фізично обумовленими факторами родючості, контролю стану зрошуваних та осушуваних земель, оцінки вологозапасів та інших видів діяльності, пов’язаних із необхідністю отримання інформації про агрофізичні параметри ґрунту.

3. Показник шорсткості поверхні ґрунту, який традиційно використовується в радіолокаційних дослідженнях можна виразити в якості параметрів структурного стану ґрунту, що відкриває можливості створення методів дистанційного визначення такої важливої характеристики ґрунтів як їх структурний стан (з деякими обмеженнями).

4. Існує принципова можливість радіолокаційного визначення щільності будови та вмісту вологи у ґрунті за будь-якого стану ґрунтової поверхні. Головною умовою надійності радіолокаційного методу стосовно визначення цих характеристик є багатоканальний підхід, коли зйомка здійснюється за різних довжин хвиль та поляризацій одночасно. В той же час, радіолокаційна індикація структурного стану ґрунту можлива тільки в обмеженому діапазоні параметрів стану ґрунтової поверхні. Визначення характеристик структурного стану ґрунту радіолокаційним методом може бути точним та ефективним лише за невеликої шорсткості ґрунтової поверхні (< 0,05 м). Це накладає певні обмеження у застосуванні радіолокації в цілях моніторингу структурного стану ґрунту.

5. На зв’язок яскравості ґрунтів з вмістом в них гумусу дуже сильний вплив чинить стан поверхні, і, перш за все, структурний стан та вологість ґрунту. Звідси, дистанційне визначення вмісту гумусу без врахування стану поверхні ґрунту супроводжується значними помилками, особливо у випадках з неоднорідним ґрунтовим покривом. Помилка у дистанційному визначенні вмісту гумусу в ґрунті значно зменшується при внесенні параметрів структурного стану та вологості в робочі моделі, за якими обраховується вміст гумусу за матеріалами дистанційної зйомки в оптичному діапазоні.

6. З метою врахування стану поверхні при дистанційному визначенні гумусового стану ґрунтів, доцільним є проведення сумісної дистанційної зйомки в оптичному та мікрохвильовому діапазонах.

7. Георадарна зйомка має принципову можливість визначення такого важливого показнику як глибина гумусованого профілю ґрунту. Крім того, георадарний метод має здатність до дистанційного визначення антропогенної порушеності ґрунту.

8. Для правильної ґрунтознавчої інтерпретації радарограм вкрай важливим є співвідношення між вертикальною роздільною здатністю та глибинністю георадарної зйомки. При цьому бажано використовувати універсальну формулу, яка пов’язує вертикальну роздільну здатність з діелектричною проникливістю ґрунту та довжиною хвилі, на якій проходе георадарна зйомка ґрунтів.

9. Серед переваг методів дистанційного зондування ґрунтів можна виділити наступні: точність та інформативність, обзорність, оперативність, об’єктивність, економічна ефективність, невтручання в ґрунтові процеси. Саме ці переваги і роблять дистанційні методи найперспективнішим засобом моніторингу ґрунтів.

10. Серед обмежень методів дистанційного зондування ґрунтів можна назвати наступні: наявність певної частки полів закритих рослинністю на момент зйомки, багатофакторність формування дистанційного зображення ґрунтів, пріоритет емпіричних робочих моделей над теоретично-узагальнюючими, обмежений набір ґрунтових параметрів, які можуть напряму визначатися методами ДЗ, можлива наявність технічних шумів при дистанційній зйомці, можливість присутності хмарного покриву та інших атмосферних явищ, що можуть закривати поверхню ґрунту. Перелічені обмеження методів ДЗ принципово не перешкоджають впровадженню цих методів у систему моніторингу ґрунтів, а їх подолання збільшить можливості методів ДЗ та зробить їх незамінним засобом моніторингу окремих ґрунтових параметрів, процесів і явищ.

11. Організаціям, що займаються проблемами інвентаризації та охорони ґрунтів (Державний комітет України по земельних ресурсах, Державний технологічний центр охорони родючості ґрунтів), а також організаціям, діяльність яких потребує масового визначення певних ґрунтових властивостей (Гідрогеолого-меліоративна служба Державного комітету України по водному господарству, Державний комітет України по гідрометеорології тощо) для проведення масових визначень окремих ґрунтових показників та процесів в цілях моніторингу рекомендується використовувати методи дистанційного зондування: для визначення вологості, щільності будови та показників структурно-агрегатного складу ґрунтів рекомендується радіолокаційна зйомка, для визначення вмісту гумусу в ґрунті та контролю ерозійних процесів – багатоспектральне сканування або фотозйомка, для визначення глибини гумусованого профілю ґрунту та рівня ґрунтових вод – георадарна зйомка, для контролю оптимальності землекористування – багатоспектральне сканування або фотозйомка.

Публікації автора:

1. Гічка М.М., Трускавецький С.Р. Вивчення геохімічних особливостей ґрунтового покриву дистанційними методами // Вісник аграрної науки. - 2003.- №11.- С. 64-67 (співавтор ідеї, обробка даних, формулювання висновків).

2. Гічка М.М. Дистанційне зондування як засіб оптимізації управління гумусним станом ґрунтів у контексті точного землеробства / Агрохімія і ґрунтознавство. Вип. 65.- Харків: ННЦ „ІГА ім. О. Н. Соколовського”, 2004.- С. 124-128.

3. Гічка М.М. Інформація про можливості картографування агрогенної деградації ґрунтів за матеріалами дистанційного зондування // Вісник ХНАУ.- 2004.- № 6.- С. 96-100.

4. Гічка М.М. Дистанційна зйомка в оптичному та мікрохвильовому діапазонах з метою картографування та моніторингу ґрунтів // Вісник аграрної науки. - 2004.- №12.- С. 65-68.

5. Гічка М.М. Дистанційне зондування в системі моніторингу ґрунтів України // Вісник аграрної науки. - 2005.- №12.-С.72-75.

6. Гічка М.М. Радіолокаційне зондування агрофізичних властивостей ґрунтів // Вісник ХНАУ.- 2005.- №1.-С. 65-69.

7. Гічка М.М. Сезонні особливості радіолокаційного зондування агрофізичних властивостей ґрунтів / Агрохімія і ґрунтознавство. Вип. 66.- Харків: ННЦ „ІГА ім. О. Н. Соколовського”, 2005.- С. 59-66.

8. Трускавецький С.Р., Гічка М.М., Биндич Т.Ю. Напрямки удосконалення дистанційних методів картографування та моніторингу ґрунтів / Науковий вісник НАУ.- 2005.-Вип. 81.- С.176-180 (співавтор ідеї, проведення польових досліджень, обробка даних, узагальнення результатів, формулювання висновків).

9. Трускавецький С.Р., Гічка М.М., Биндич Т.Ю. Сучасний погляд на інформаційне забезпечення ґрунтового моніторингу // Вісник аграрної науки. – 2006.- №4.– С.87-89 (систематизація і узагальнення інформації про переваги методів дистанційного зондування).

10. Трускавецький С.Р., Биндич Т.Ю., Гічка М.М. Спосіб створення ґрунтових карт // Деклараційний патент на корисну модель. - UA 12599 G01N 33/24; B61C 15/00; G03B 37/00; G01V 8/00 - 2006. (співавтор ідеї, узагальнення літературних даних).

11. Трускавецький С.Р., Гічка М.М., Биндич Т.Ю., Орленко О.А. Використання георадарного методу в ґрунтових дослідженнях / Науковий вісник Чернівецького університету: Збірник наукових праць.- Вип. 259: Біологія.- Чернівці: “Рута”, 2005.- С. 138-143 (співавтор ідеї, проведення польових досліджень, обробка даних, узагальнення результатів, формулювання висновків).

12. Ачасов А., Трускавецький С., Гічка М. Деякі аспекти картографування чорноземів з використанням матеріалів космічного зондування / Генеза, географія та екологія ґрунтів: Збірник наукових праць присвячений 10-річчю кафедри ґрунтознавства і географії ґрунтів Львівського національного університету імені Івана Франка (вересень 2003 року).- Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2003.- С. 11-16 (обробка даних, формулювання висновків).

13. Гічка М.М. Оперативний моніторинг хімічних властивостей ґрунтів за матеріалами дистанційного зондування / Можливості сучасних ГІС/ДЗЗ-технологій у сприянні вирішення проблем донецького регіону: Матеріали регіональної наради.- Донецьк, 2003.- С. 81 – 83.

14. Булыгин С.Ю., Ачасов А.Б., Трускавецкий С.Р., Гичка М.Н. Использование данных дистанционного зондирования при изучении закономерностей распределения некоторых химических свойств почв в ландшафтах Полесья / Теоретические и прикладные вопросы изучения и использования почвенно-земельных ресурсов: Тез. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию кафедры почвоведения БГУ, 16-20 сент. 2003 г., Минск / Редкол. В. С. Аношко (отв. ред.) и др.- Минск: Изд. центр БГУ, 2003.- С. 213-216 (співавтор ідеї, обробка даних, формулювання висновків).

15. Трускавецький С.Р., Биндич Т.Ю., Гічка М.М., Чічоткіна О.А., Загородня Л.О. Використання дистанційного зондування та геоінформаційних систем при дослідженні ерозійно небезпечних ґрунтів / Матеріали IV міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні технології управління екологічною та інформаційною безпекою територій”.- Київ-Харків-Крим, 2005.- С. 64-70 (співавтор ідеї, польові дослідження, обробка даних, узагальнення результатів, формулювання висновків).

16. Тімченко Д.О., Трускавецький С.Р., Биндич Т.Ю., Гічка М.М. Картографування ерозійно небезпечних ґрунтів за допомогою космічної зйомки: методичні рекомендації.- Харків: Вид-во „13 типографія”, 2005.- 44 с (співавтор ідеї окремих розділів, узагальнення літературних даних).

17. Гічка М.М., Трускавецький С.Р., Биндич Т.Ю. Визначення грубизни ґрунтового профілю георадарним методом / Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 50-річчю з дня створення Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського // Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення його сталого розвитку на початку 21 століття. – Харків: ННЦ ІГА, 2006. – С. 36-37 (співавтор ідеї, проведення польових досліджень, обробка даних, узагальнення результатів, формулювання висновків).

18. Трускавецький С.Р., Биндич Т.Ю., Гічка М.М., Чічоткіна О.А. Методичні підходи щодо кількісної оцінки та моніторингу ерозійно небезпечних ґрунтів / Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. вип. до VII з’їзду УТГА.- Харків: ННЦ „ІГА ім. О. Н. Соколовського”, 2006.- Книга третя.- С. 306-308 (співавтор ідеї, проведення польових досліджень, обробка даних, узагальнення результатів, формулювання висновків).

19. Гічка М.М. Дистанційні методи як засіб моніторингу ґрунтів / Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. вип. до VII з’їзду УТГА.- Харків: ННЦ „ІГА ім. О. Н. Соколовського”, 2006.- Книга друга. - С. 37-39.