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.
11 часов назад
61 минута
Александр Березин

Восемьдесят лет назад началась война — крупнейшая в истории нашей страны, да и мира в целом. Германия напала на СССР, а огромный советский воздушный флот оказался почти бессилен перед намного меньшим немецким. Объяснений этому предлагали много. Мол, советские самолеты на тот момент устарели — среди них были даже бипланы! Тщательный анализ реальной ситуации показывает принципиально иную картину. В июне 1941 года советские самолеты во многом были лучше тех, что пришли им на смену в 1941-1943-х. Звучит дико, но в реальных боях Ил-2 оказался хуже легких штурмовиков-бипланов, а Як-1 — поздних модификаций И-16. Почему так вышло и в чем на самом деле причины кошмарных поражений советских ВВС в первое лето войны?

Сегодня, 07:19
11 минут
Мария Азарова

Американские исследователи выяснили, как силиконовые грудные импланты с разной текстурой поверхности влияют на образование рубцов, а также развитие воспаления и редкого типа лимфомы.

12 часов назад
6 минут
Сергей Васильев

Новый метод анализа состава волос подкрепил правдивость мнения о том, что от стресса можно резко поседеть, а после его завершения — снова вернуть нормальную пигментацию.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 07:35
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

[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: