Картографирование кукурузы лазерами из космоса

Ученые НАСА успешно использовали лазеры, установленные на Международной космической станции, для составления карты мест выращивания кукурузы в США, Китае и Франции. В будущем исследовательская группа намерена составить карту производства кукурузы по всему миру, которую можно будет использовать для понимания перспектив урожая кукурузы каждый год.

Это также может помочь фермерам и агентствам по оказанию им помощи оценить проблемы с продовольственной безопасностью и получить представление о возможных изменениях в управлении, которые могли бы улучшить производство в основных регионах-производителях кукурузы.

Лазеры на Международной космической станции являются частью Глобального исследования динамики экосистем НАСА (GEDI). Каждую секунду они посылают на Землю 242 быстрых световых импульса, которые отражаются от поверхности Земли и могут использоваться для создания трехмерных профилей поверхности Земли. Основная задача GEDI — измерить высоту деревьев и структуру леса, чтобы оценить количество углерода, хранящегося в лесах и мангровых зарослях. Однако новое исследование, проведенное при поддержке NASA Harvest, показывает, что эти данные также можно использовать для составления карты мест выращивания различных видов сельскохозяйственных культур.

Картирование мест выращивания определенных культур важно для оценки общего производства основных культур в мире. Но, по данным НАСА, трудно надежно нанести на карту типы сельскохозяйственных культур из космоса, потому что многие растения могут выглядеть одинаково на оптических изображениях.

Также читайте: Ученые ищут новые способы развития космического сельского хозяйства: удобрения из мочевины

Дэвид Лобелл — сельскохозяйственный эколог из Стэнфордского университета, помогает проводить исследования урожайности для NASA Harvest. Он и его команда начали использовать данные GEDI для картирования кукурузы. В полностью выращенном состоянии средние стебли кукурузы примерно на метр выше, чем у других культур, и эта разница обнаруживается в профилях GEDI. Используя это понимание, данные профиля лидара от GEDI были объединены с оптическими изображениями со спутников Sentinel-2 Европейского космического агентства. Они смогли удаленно нанести на карту кукурузу в трех регионах, где имелись надежные наземные данные для подтверждения их наблюдений: штат Айова в США, провинция Цзилинь в Китае и регион Гранд-Эст во Франции.

Алгоритм Стэнфорда правильно отличал кукурузу от других культур с точностью более 83 процентов. Модель, использующая только данные Sentinel-2, имела общую среднюю точность 64%.