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
5 минут
Денис Гордеев

Ранее мнение ученых о влиянии этого лекарства на развитие раковых опухолей было совсем другим.

Вчера, 13:59
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые доказали, что введение в организм дозы окситоцина способствует профилактике остеопороза и избавляет от ранних симптомов заболевания. Первые опыты провели на крысах, но эффективность гормона уже планируют проверить на людях.

Вчера, 11:44
11 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

Вчера, 11:44
11 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

6 августа
30 минут
Николай Цыгикало

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

Позавчера, 15:11
9 минут
Мария Азарова

Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

12 июля
28 минут
Илья Ведмеденко

Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.

31 июля
9 минут
Sergei Sobol

Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: