Эксперты о квантовых компьютерах
Подробнее
20.04.2020
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.
Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

8 часов назад
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Вчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: