СОЗДАНИЕ ТРЁХМЕРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ КАРТЫ ПОЧВЫ С ПОМОЩЬЮ ЦИФРОВОЙ ФОТОКАМЕРЫ В УСЛОВИЯХ ПОЛЕВОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Изучение цвета сухих и влажных почв важно для классификации и диагностики почв. Кроме этого, в настоящее время анализ цвета широко используется в качестве количественного показателя влажности почвы при мониторинговых исследованиях. На сегодняшний день полевые измерения цвета влажных почв возможны только на точечном уровне с использованием спектрофотометров и фотоколориметров. Переход к цифровой морфометрии почвы включает в себя применение инструментов и методов для измерения и количественного определения характеристик профиля почвы и получения непрерывных функций их изменения с глубиной. Цифровая фотография высокого разрешения позволяет оценить цвет почвы. При условии колориметрической калибровки камер, они могут быть удобными инструментами для цифровой морфометрии. Была разработана процедура калибровки фотокамер для получения колориметрически точных изображений влажных почв. Для почв с различной текстурой, цветовыми характеристиками и содержанием влаги в диапазоне 5–40% колориметрически точные изображения образцов были получены с использованием внутренней шкалы: ΔEab*<3 для более чем 90% образцов почвы, среднее значение ΔEab*=1.6-1.7. Для получения внутреннего стандарта необходимо применять специальный инструмент для отбора проб с ненарушенной поверхности почвы. Разница в цвете почвы может быть использована в качестве основного компонента, который дифференцирует горизонты почвы. Этот подход называется оптическим картированием на языке современных методов трехмерного моделирования. Методика успешно применяется в медицине, где ткани окрашивают флуоресцентными красителями. Модель создается в результате математической обработки серии срезов объекта. При отсутствии специального освещения можно использовать вместо флуоресцентных - натуральные почвенные красители, в основном гуминовые вещества и соединения железа. Изображения серии срезов (двухмерные срезы) не должны зависеть от условий освещения и свойств камеры. Только в этом случае их можно объединить в общий массив для построения трехмерной модели. В работе был разработан подробный протокол полевого эксперимента по получению серии изображений для создания трехмерной оптической карты почвы. Данный подход был применен для получения синхронизированных по цвету в системе CIELAB изображений 11 срезов почвы с использованием калибровки цифровой камеры по внутреннему стандарту. В программе SAGA GIS были созданы автоматизированные процедуры обработки двухмерных изображений почвы, чтобы учесть вариабельность цвета в почвенном разрезе. Это позволило построить трехмерную модель распределения горизонтов дерново-подзолистой почвы, основываясь на данных, полученных в полевом эксперименте при естественной влажности.