Информационно-аналитический журнал о землеустройстве, геодезии, картографии и навигации «Земельный Вестник Московской области»
 → свежий номер → выпуск № 11 / 2016
Взгляд из космоса на сельхозземли Калужской области
Использование Правительством Калужской области данных космического мониторинга, проведенного компанией «Совзонд», позволяет увидеть реальную картину сельскохозяйственного землепользования и сформировать объективную статистическую отчетность о структуре земельного фонда для принятия управленческих решений в сфере территориального планирования (землеустройства)
Калужская область, расположенная в центре европейской части России, является типичным регионом сельскохозяйственного землепользования нечерноземной зоны. Последствия системного кризиса, с которым столкнулся аграрный сектор страны в последние 20 лет, и в особенности нечерноземные ее регионы, прослеживаются здесь в полной мере. Однако благодаря активно внедряемой в регионе инвестиционной политике положительные изменения начинают происходить и в сельскохозяйственной отрасли.
Особенности сельскохозяйственного землепользования
Согласно официальной статистике землями сельскохозяйственного назначения в Калужской области занято 1144,6 тысячи гектаров, или 61,3 процента всего земельного фонда (по состоянию на 1 января 2014 года). 851,1 тысячи гектаров, или почти три четверти всех сельскохозяйственных угодий, занимают пахотные земли. Пастбищами заняты 151,3 тысячи гектаров, сенокосами – 95,3 тысячи гектаров, залежами – 29,9 тысячи гектаров, а многолетними насаждениями – 14,8 тысячи гектаров.

Основной проблемой сельскохозяйственного землепользования Калужской области является зарастание сельскохозяйственных полей кустарником и мелколесьем. Главным фактором, сдерживающим развитие сельского хозяйства, является низкое потенциальное плодородие преобладающих дерново-подзолистых почв. Содержание гумуса колеблется в пределах от 1,4 процента до 2, следовательно, без внесения органических удобрений получение высоких урожаев не представляется возможным. Почвы региона также характеризуются повышенной кислотностью и нуждаются в известковании и иных улучшающих агрохимических и агротехнических мероприятиях. Более высоким плодородием отличаются серые лесные почвы, распространенные в центральной и восточной части области, но и поля с такими почвами зачастую стоят заброшенными. Значительная часть земель в южных районах области подвержена радиоактивному загрязнению.

Структура сельскохозяйственного землепользования Калужской области обусловлена природно-климатическими особенностями региона и экономической ситуацией. Сельскохозяйственные угодья чередуются с достаточно крупными лесными, иногда болотными и луговыми массивами. Экономическая ситуация 90-х годов ХХ века характеризовалась развалом хозяйствующих субъектов советской эпохи и, как следствие, тотальным прекращением использования сельскохозяйственных земель по их назначению. В результате активизировались процессы деградации земель: зарастание древесно-кустарниковой растительностью, засорение, заболачивание, проникновение вредных инвазивных видов растений. Сокращение затрат на внесение удобрений привело к повсеместному снижению плодородия почв.

В настоящее время около половины земель сельскохозяйственного назначения находится в государственной и муниципальной собственности, другая половина принадлежит физическим и юридическим лицам (агрохолдингам, крестьянским фермерским хозяйствам, личным подсобным хозяйствам граждан). Насчитывается свыше 320 сельскохозяйственных организаций, около 2300 крестьянских фермерских хозяйств и свыше 106 тысяч владельцев личных подсобных хозяйств. Удельный вес сельскохозяйственной продукции в валовом региональном продукте составляет 11 процентов, при этом значительная часть продукции производится в личных подсобных хозяйствах граждан. Ввиду специфики природных и социально-экономических условий в настоящее время доминирующая роль в сельском хозяйстве принадлежит молочно-мясному скотоводству, удовлетворяющему спрос не только своей области, но и соседнего Московского региона.
Использование сельскохозяйственных угодий, по данным ДЗЗ
ГБУ Калужской области «Агентство информационных технологий Калужской области» (ГБУ КО «Калугаинформтех»), флагманское предприятие региона в сфере информатизации, на протяжении нескольких лет активно использует в своей деятельности современные ГИС-технологии и данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). В 2013 году ГБУ КО «Калугаинформтех» практически завершило формирование электронной базы о собственниках и пользователях земельных участков, включая земли сельскохозяйственного назначения. По заказу ГБУ «Калугаинформтех» в 2012–2014 годах компания «Совзонд» выполняла комплекс работ по мониторингу сельскохозяйственных земель Калужской области с использованием космических снимков. Работы выполнялись в рамках подпрограммы «Повышение эффективности использования информационно-коммуникационных технологий, а также результатов космической деятельности на территории Калужской области» государственной программы «Информационное общество и повышение качества государственных и муниципальных услуг в Калужской области».

Целью работ являлась организация непрерывного получения актуальной и достоверной информации на основе данных ДЗЗ для повышения ситуационной осведомленности и принятия управленческих решений в агропромышленном комплексе Калужской области. В ходе выполнения работ в 2014 году было обеспечено двукратное безоблачное покрытие территории области космическими снимками RapidEye (время съемки – май и сентябрь, пространственное разрешение 6,5 метра) и многократное покрытие общедоступными снимками Landsat 8 (время съемки – апрель и сентябрь, пространственное разрешение 30 метров) (Рис. 1). Специалисты компании «Совзонд» разработали технологии автоматизированного тематического дешифрирования структуры сельскохозяйственных земель по космическим снимкам применительно к условиям Калужской области и подготовили геоинформационную систему, включающую набор тематических картографических слоев, оснащенных легендами. Картографические слои были опубликованы на геоинформационном портале Калужской области.
Рис. 1. Фрагменты космических снимков, примененных для дешифрирования сельскохозяйственного землепользования Калужской области
а) RapidEye, пространственное разрешение 6,5 метра, масштаб 1:50 000
б) Landsat 8, пространственное разрешение 30 метров, масштаб 1:100 000
Дешифрирование и последующие аналитические расчеты производились с использованием векторного слоя земель сельскохозяйственного назначения, представленного в разрезе полей (векторные данные предоставлены ГБУ КО «Калугаинформтех»). В ряде случаев границы полей редактировались в соответствии с фактическими рабочими участками севооборота 2014 года.

По результатам дешифрирования разновременных мультиспектральных снимков были созданы карты фактического использования сельскохозяйственных угодий и карты зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью. Все карты создавались для трех масштабных уровней: отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований. Соответственно, вся аналитическая и статистическая информация также была сгенерирована для данных масштабных уровней.

Дешифрирование осуществлялось на уровне отдельных полей и рабочих участков (контуров) с применением автоматизированных методов, основанных на машинном обучении. Также были выполнены выборочные полевые обследования угодий с целью установления закономерностей между состоянием сельскохозяйственных угодий и их отображением на снимках (Рис. 2).
Рис. 2. Отображение состояния и использования сельскохозяйственных угодий на снимке RapidEye от 21 сентября 2014 года
В первую очередь было выполнено автоматизированное дешифрирование участков произрастания древесно-кустарниковой растительности на сельскохозяйственных угодьях с получением растрового слоя, соответствующего заросшим участкам. Данный слой в дальнейшем подвергался визуальному анализу и редактированию для исключения неверно распознанных объектов и добавления объектов, которые были пропущены. При помощи растрового слоя участков произрастания древесно-кустарниковой растительности была рассчитана статистика зарастания угодий в пределах полей, сельскохозяйственных организаций и муниципальных образований. На рисунках 3 и 4 приведены карты использования сельскохозяйственных угодий и степени зарастания полей.
Рис. 3. Картодиаграмма использования сельскохозяйственных угодий Калужской области
Рис. 4. Картодиаграмма удельного веса сельскохозяйственных угодий, заросших древесно-кустарниковой растительностью, по муниципальным образованиям Калужской области
Рис. 5. Диаграмма структуры распределения сельскохозяйственных угодий Калужской области (условные обозначения см. на рис. 3)
По результатам космического мониторинга и проведенного геоинформационного анализа можно сделать ряд выводов о текущем сельскохозяйственном землепользовании Калужской области. В таблице 1 и на рисунке 5 приведена общая структура использования сельскохозяйственных угодий Калужской области в соответствии с классификатором, который был использован при выполнении работ. Классификатор содержит 7 классов:
  • Пахотные земли, включающие пашню и культурное пастбище на пашне. В данный класс по результатам дешифрирования были отнесены контуры, на которых в течение сезонов 2012–2014 годов прослеживается хозяйственная деятельность (изменение севооборота, распашка, признаки других агротехнологических работ).

  • Неиспользуемые пахотные земли, включающие залежь и залежь с древесно-кустарниковой растительностью. В данную категорию были включены контуры, для которых на снимках 2012–2014 годов не прослеживалось следов хозяйственной активности. Участки пахотных земель, покрытые древесно-кустарниковой растительностью более чем на 30 процентов, были отнесены к данному классу автоматически, а для остальных контуров проводилось визуальное уточняющее дешифрирование.

  • Чистые кормовые сельскохозяйственные угодья (сенокосы, пастбища). В данный класс отнесены кормовые угодья без признаков зарастания древесно-кустарниковой растительностью либо с минимальным зарастанием.

  • Кормовые сельскохозяйственные угодья, заросшие древесно-кустарниковой растительностью (сенокосы, пастбища). Класс представлен контурами с присутствием кустарников и мелколесья. Участки кормовых угодий, более чем на 30 процентов покрытые древесно-кустарниковой растительностью, были отнесены к данному классу автоматически, для остальных контуров проводилось визуальное уточняющее дешифрирование. К данной категории можно было отнести и используемые сельхозугодья, так как выпас скота и сенокошение производятся и на закустаренных участках.

  • Многолетние используемые насаждения.

  • Многолетние насаждения, заросшие кустарником и мелколесьем.

  • Сельскохозяйственные земли иного фактического использования (карьеры, водоемы, дороги и др.).

Таблица 1

Структура сельскохозяйственного землепользования Калужской области

Виды сельскохозяйственных угодийПлощадь, га%
Пахотные земли299 757,4226,3
Пахотные земли неиспользуемые615 691,9354,1
Многолетние насаждения используемые3 082,530,3
Многолетние насаждения, заросшие кустарником и мелколесьем618,620,1
Кормовые угодья чистые56 617,305,0
Кормовые угодья, заросшие древесно-кустарниковой растительностью158 057,3813,9
Сельскохозяйственные земли иного фактического использования4 404,940,4
ВСЕГО1 138 230,12100

Из всей площади сельскохозяйственных угодий 774,4 тысячи гектаров, или 68,1 процента, были признаны потенциально неиспользуемыми. К их числу отнесены: неиспользуемая пашня, залежи и иные земли без признаков хозяйственной активности, закустаренные пастбища и сенокосы (хотя на последних возможен выпас скота и сенокошение). Особенно тревожная ситуация складывается с пахотными землями. Как видно из рисунка 4, на долю неиспользуемой пашни приходится 54,1 процента всех сельскохозяйственных угодий области. В условиях специализации региона на молочно-мясном животноводстве встает вопрос о трансформации пашни в улучшенные пастбища.

Что касается неиспользуемых (заброшенных) сельскохозяйственных угодий, то, основываясь на полученных результатах дешифрирования, было выполнено ранжирование таких угодий по степени зарастания (Рис. 6). Степень зарастания рассчитана для каждого сельскохозяйственного угодья Калужской области. Знание этой информации позволяет подготовить проекты мелиоративных мероприятий в разрезе отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.
Рис. 6. Фрагмент картограммы степени зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью (справа) и космического снимка RapidEye той же территории (слева)
В структуре землепользования Калужской области отчетливо прослеживаются территориальные различия (Рис. 7). В самом общем виде выделяются северо-восточные районы области с удовлетворительными показателями эксплуатации сельскохозяйственных угодий и минимальным их зарастанием. В западных и южных районах, напротив, подавляющее большинство земель находится в заброшенном состоянии. Большая часть сельскохозяйственных угодий в Боровском, Жуковском, Тарусском и Ферзиковском районах, а также в городе Калуге используется по прямому назначению. В остальных муниципальных образованиях области согласно результатам анализа космоснимков значительная их часть заброшена. В 15 районах юга и запада области неиспользуемая пашня занимает более 50 процентов площадей.
Рис. 7. Диаграмма площадей и удельного веса сельскохозяйственных угодий в муниципальных образованиях Калужской области (условные обозначения см. на рис. 3)
Относительно благоприятная ситуация в северо-восточных районах обусловлена прежде всего их близостью к Москве и Московской области – основным рынкам сбыта калужской сельскохозяйственной продукции. Так, Боровский, Жуковский и Тарусский районы расположены к столичному мегаполису ближе, чем даже некоторые муниципальные районы самой Московской области. Кроме этого, в данных регионах лучше развито логистическое обеспечение, организуются и развиваются логистические центры и иные инвестиционные проекты, что благоприятно сказывается на сельском хозяйстве. Так, в наиболее благоприятном Боровском районе используется 18,9 тысячи гектаров, или свыше 87 процентов, всех сельскохозяйственных земель. А в Спас-Деменском, Ульяновском, Куйбышевском, Износковском, Жиздринском, Людиновском и Мещовском районах, по результатам анализа данных космосъемки, неиспользуемыми являются более 80 процентов сельскохозяйственных угодий.

Древесно-кустарниковой растительностью, по результатам дешифрирования снимков, покрыто 279 тысяч гектаров, или 24,5 процента, сельскохозяйственных земель. Самыми «чистыми» являются Боровский и Жуковский районы, а также город Калуга со степенью зарастания менее чем 10 процентов. В Ульяновском районе древесно-кустарниковой растительностью заросло 58 процентов угодий, что может быть объяснено, помимо общего упадка сельскохозяйственного производства, высокой лесистостью района в сочетании с особенностями рельефа (овражно-балочная сеть).
Заключение
Результаты инвентаризации сельскохозяйственных угодий с использованием космических снимков уже сейчас востребованы органами исполнительной власти и местного самоуправления, а также управлением Россельхознадзора по Калужской области для целей оптимизации налогообложения. Министерство сельского хозяйства области в 2012 году инициировало применение повышенной ставки земельного налога в отношении неиспользуемых земельных участков из состава земель сельскохозяйственного назначения (1,5 процента от кадастровой стоимости вместо 0,3). Данные выполненного проекта предоставляются как в виде бумажных отчетов, так и в электронном виде на геопортале Калужской области. На основании представляемой информации планируются и осуществляются мероприятия государственного земельного контроля. В 2014 году по результатам проверок было проведено доначисление налогов в областной бюджет на сумму 2,971 миллиона рублей.

Данные космического мониторинга представляют интерес не только для фискальных целей. Как упоминалось выше, космические снимки, результаты дистанционного мониторинга, отраслевые геоинформационные системы и веб-геосервисы – это ценнейшие источники информации и инструменты для принятия управленческих решений в сфере управления земельными ресурсами. Речь идет в первую очередь о территориальном планировании (землеустройстве). Именно на базе материалов землеустроительного проектирования возможно обеспечение оптимального режима использования каждого гектара угодий и, следовательно, устойчивого развития сельских территорий. Использование Правительством Калужской области данных космического мониторинга позволяет увидеть реальную картину сельскохозяйственного землепользования и сформировать объективную статистическую отчетность о структуре земельного фонда. Авторы статьи выражают надежду, что положительный опыт использования данных ДЗЗ в части инвентаризации, мониторинга и контроля земель сельскохозяйственных назначений будет взят на вооружение другими субъектами Российской Федерации, особенно в Нечерноземной зоне.

Сергей Мышляков, руководитель блока тематической обработки данных ДЗЗ компании «Совзонд»

Александра Скачкова, специалист по тематической обработке данных ДЗЗ компании «Совзонд», аспирант географического факультета БГУ

Елена Горбачева, ведущий специалист по тематической обработке данных ДЗЗ компании «Совзонд»

Сергей Алдошин, заместитель директора ГБУ Калужской области «Агентство информационных технологий Калужской области»


Использованные источники:
1. Prishchepov A. Effects of institutional canges on land use: agricultural land abandonment during the transition from state-command to marketdriven economies in post-Soviet Eastern Europe / Prishchepov A., Radeloff V, Baumann M., Kuemmerle T. & Muller D. // Environmental Research Letters. № 7 (2012) 024021, 13 p.
2. Белорусцева Е. В. Мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий Нечерноземной зоны Российской Федерации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 57–64.
3. Государственная программа Калужской области «Развитие сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в Калужской области», утв. Правительством Калужской области 5 декабря 2013 г. № 654.
4. Оборот земель сельхозназначения – электронный ресурс (режим доступа).
5. Характеристика конкурентной среды на рынке производства основных видов сельскохозяйственной продукции в Калужской области – электронный ресурс (режим доступа).
Портал государственных услуг Филиал ФГБУ «Федеральная кадастровая палата Росреестра» по Московской области Колледж Геодезии и Картографии МИИГАиК Московская областная Дума Министерство имущественных отношений Московской области
услуги Росреестра
Выставочный комплекс «Open Village»