Российские и австралийские учёные применили физико-математические методы в почвоведении для создания единой цифровой модели почв на основе изображений различного масштаба. Новый исследовательский метод позволит решить такие задачи, как мониторинг деградации почв на территории России, моделирование водного режима и повышение плодородия.
Совместное исследование было проведено специалистами Почвенного института РАН, Института динамики геосфер, Института физики Земли и Австралийского государственного объединения научных и прикладных исследований при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты разработки опубликованы в журнале Geoderma.
Результат совмещения масштабов для получения детальной информации о строении почвы — двухмерное изображение размером 6х6 см и с разрешением в 15 микрон
© Кирилл Герке
Задача, которую удалось разрешить, заключалась в противоречии между объёмом и разрешением изучаемого объекта в процессе исследования структуры материала. Чем крупнее образец, тем меньше разрешение его изображения. По словам одного из авторов исследования Кирилла Герке, речь идёт о проблеме репрезентативности: невозможно увидеть в микроскоп и структуру материала, и сам объект целиком, его форму. Сделать это необходимо для анализа информации о структуре и физических свойствах материалов, а также при изучении процессов, происходящих одновременно на различных масштабах.
В ходе исследования учёные впервые применили к двухмерным изображениям российских почв метод многомасштабных стохастических реконструкций. Это математическая вероятностная модель, которая позволяет учитывать эффекты случайной изменчивости. В результате удалось включить множество изображений, выполненных разными методами и в разных масштабах, в мультимасштабную цифровую модель строения почв.
Новый метод построения единой цифровой модели изображений может получить широкое применение в почвоведении, поскольку почва – одна из наиболее сложных по строению естественных пористых сред.
Обобщённые мультимасштабные построения необходимы при изучении основных почвенных функций: газовой, гидрологической, функции обеспечения жизненного пространства, механической опоры растений, распределения почвенных микроорганизмов и в целом плодородной функции. Изучение и цифровое представление структуры почв способствует развитию сельского хозяйства, проведению мелиоративных мероприятий и решению многих современных проблем, связанных с условиями перенаселённости Земли.
Пресс-центр "Гео-Гуру"
Источник: http://sci-dig.ru/geography/uchenyie-postroili-edinuyu-tsifrovuyu-model-pochvyi/
UR66.TOP