Разработан способ получать спутниковые данные о растительном покрове Земли в условиях высокой облачности — Naked Science
6 минут
София Жаботинская

Разработан способ получать спутниковые данные о растительном покрове Земли в условиях высокой облачности

3.5

Алгоритм позволяет с высокой точностью распознавать сельскохозяйственные культуры и прогнозировать развитие экосистем.

спутниковая карта сельхозугодий
Карта сельскохозяйственных угодий Германии, полученная учеными, и ее отдельные элементы / Preidl, Lange, Doktor, Remote Sensing of Environment, 2020

Наличие подробной информации об особенностях земной поверхности очень важно для лучшего понимания экосистем планеты и антропогенного влияния на них. Такие данные проще всего получить при помощи спутниковой съемки. Однако обзору из космоса часто мешают облака. В статье, опубликованной в журнале Remote Sensing of Environment, описывается, как методы машинного обучения помогают обойти эту природную «преграду».

Исследователи из Центра экологических исследований имени Гельмгольца создали алгоритм APiC, который способен распознавать на кадрах со спутников 19 различных видов сельскохозяйственных культур с высокой точностью. «Если мы сможем определить выращиваемую культуру на каждом поле, то сможем сделать выводы не только о потребностях [местной экосистемы] в питательных веществах, но и о количестве нитратов в местных [грунтовых] водах», — объясняет один из авторов работы Себастьян Прейдл.

Информация, полученная при помощи APiC, также может использоваться для организации мероприятий по защите популяций различных живых существ, таких как дикие пчелы. «Мы можем эффективно защитить биологическое разнообразие региона только в том случае, если у нас есть четкое представление о пространственном распределении растительного покрова», — добавляет Прейдл.

Данные, полученные Прейдлом и его коллегами, базируются на спутниковых снимках, которые были сделаны семейством космических аппаратов Sentinel-2. Это два мониторинговых спутника, запущенных на орбиту Европейским космическим агентством в 2015 и 2017 годах соответственно.

Как уже упоминалось выше, облака являются серьезной проблемой при работе со временными рядами данных спутниковой съемки. Несмотря на большое количество снимков, частый облачный покров может привести к большим пробелам в данных. В то же время для многих фаз роста растений требуется достаточное количество наблюдений, чтобы присвоить зарегистрированные сигнатуры соответствующей флоре.

Промежутки обычно заполняются искусственно сгенерированными данными, которые интерполируются на основании «безоблачных» изображений. Но точность такого подхода невысока. Прейдл и его коллеги модифицировали этот метод. «Мы генерируем индивидуальные алгоритмы для каждого пикселя (индивидуального спутникового кадра. — Прим. ред.), — поясняет ученый. — Наш алгоритм автоматически выбирает безоблачные пиксели из всего набора данных спутниковых изображений и не зависит от крупномасштабных безоблачных сцен».

Исследователи протестировали APiC на снимках территории Германии. Условно разделив страну на шесть сельскохозяйственных регионов, создатели алгоритма добились того, что основные сельскохозяйственные культуры (такие как пшеница и кукуруза) распознавались с точностью свыше 90%. В целом точность распознавания 19 различных культур составляет не менее 88%.

Разработка пригодна не только для изучения сельскохозяйственных угодий. Алгоритм способен распознавать ели, буки и другие виды деревьев. Таким образом, его можно использовать для оценки природоохранной ценности лесных угодий, делая выводы об уязвимости экосистем и прогнозируя их развитие.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Позавчера, 19:42
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 16:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Вчера состоялось торжественное событие: Южная Корея представила свой самый амбициозный военный проект — истребитель условно «нового» поколения. На опубликованных фото можно рассмотреть машину во всей красе.

6 апреля
7 минут
Мария Азарова

Новое исследование показало, что на ранних этапах образования и развития эмбриона лицо и мозг взаимно формируют друг друга при помощи как структурных эффектов, так и межклеточной коммуникации. Однако дело в том, что это взаимодействие, как выяснилось, не влияет на дальнейшее развитие мозга, в том числе на поведенческие и когнитивные особенности человека.

7 апреля
21 минута
Редакция

Большинство современных курсов по программированию просят у вас деньги вперед и не гарантируют трудоустройства. Но качественное образование, как ни крути, дороже пары чашек капучино. Что, если вы в него вложитесь, но в итоге не сможете устроиться? Есть способ обойти такой неприятный исход — оплатить обучение, только если после него вы действительно устроились на работу, где реально программируете. Рассказываем о нюансах.

7 апреля
5 минут
Сергей Васильев

Американские ученые показали, что, глядя на выражение боли на лице другого человека, мы воспринимаем мужчин как страдающих сильнее, чем женщин.

11 марта
7 минут
Василий Парфенов

Абсолютно фантастический варп-двигатель, с теоретической точки зрения, интересен тем, что принцип его работы сам по себе не нарушает никаких законов физики. Вот только для работы такого устройства потребуются несуществующие материалы с невозможными свойствами — например, отрицательной плотностью энергии. Однако немецкий физик внимательно изучил более ранние научные работы по теме и нашел хитрую лазейку, которая позволяет хотя бы теоретически описать подобный способ передвижения без использования экзотических и аномальных материй.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: