Παρακολούθηση της υγείας των καλλιεργειών στην Ολλανδία με χρήση δορυφορικών δεδομένων

Οι δορυφορικές αποστολές Copernicus Sentinel παρέχουν πληθώρα πληροφοριών για την ατμόσφαιρα και το έδαφος, ώστε να κατανοήσουμε και να παρακολουθήσουμε πώς αλλάζει ο κόσμος μας και πώς να διαχειριστούμε καλύτερα το περιβάλλον και τους πόρους μας. Χάρη στα οφέλη διαφορετικών τύπων δεδομένων από δύο συγκεκριμένες αποστολές Copernicus Sentinel και ένα έξυπνο νέο εργαλείο δεδομένων, οι αγρότες μπορούν να ωφεληθούν σημαντικά αν και δεν είναι ειδικοί σε δορυφορικά δεδομένα. Μπορούν όμως να παρακολουθούν την υγεία και την ανάπτυξη των καλλιεργειών τους, ακόμη και για μεμονωμένα αγροτεμάχια.

Είναι αυτονόητο ότι όλοι εξαρτόμαστε από τη γεωργία για τρόφιμα. Ωστόσο, ο αυξανόμενος παγκόσμιος πληθυσμός και η κλιματική κρίση ασκούν ανείπωτη πίεση στην παραγωγή τροφίμων και στους υδάτινους πόρους. Ενώ τα πλούσια ανεπτυγμένα έθνη μπορεί να είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν μια αποτυχημένη σοδειά, η απώλεια μιας πολύτιμης σοδειάς μπορεί να είναι καταστροφική για πολλές χώρες που αντιμετωπίζουν το σοβαρό ζήτημα της επισιτιστικής ασφάλειας.

Λαμβάνοντας μετρήσεις από εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω, οι δορυφόροι είναι το κλειδί για την παρακολούθηση της υγείας των καλλιεργειών, την πρόβλεψη των αποδόσεων, την αξιολόγηση της ευπάθειας στην ξηρασία και ακόμη και την εκτίμηση της πρόσληψης άνθρακα από το έδαφος, ώστε να μειωθούν τα γεωργικά αποτυπώματα άνθρακα.

Και, τα οφέλη είναι ακόμη μεγαλύτερα εάν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνέργεια διαφορετικοί τύποι δορυφορικών δεδομένων. Ωστόσο, πολύ λίγοι από εμάς είμαστε ειδικοί σε δορυφορικά δεδομένα, επομένως είναι σημαντικό τα σύνολα δεδομένων να διατίθενται με εύκολους και κατανοητούς τρόπους.

Αντιμετωπίζοντας αυτή την ανάγκη, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) συνεργάστηκε με το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ στην Ολλανδία για την ανάπτυξη του Agricultural Sandbox NL. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, αυτό το σύνολο εργαλείων έχει χρησιμοποιηθεί για την εξέλιξή του στην Ολλανδία, όπου μεγάλο μέρος της γης παραδίδεται στη γεωργία.

Το πρώτο ορόσημο στο έργο, σηματοδότησε την ομάδα που κατάφερε να δημιουργήσει πανεθνικούς χάρτες, για έναν ολόκληρο χρόνο, της χρήσης γης που δείχνει τον τύπο της καλλιέργειας, τους δείκτες της υγείας και της ανάπτυξης των καλλιεργειών σε επίπεδο αγροτεμαχίου.

Είναι αξιοσημείωτο ότι το σύνολο εργαλείων καταφέρνει να μειώσει τα terabyte δορυφορικών δεδομένων σε μόλις 10 gigabyte ετησίως. Το Agricultural Sandbox NL χρησιμοποιεί δεδομένα ραντάρ από τον Copernicus Sentinel-1 και οπτικά δεδομένα από τον Copernicus Sentinel-2.

Ο Björn Rommen της ESA εξηγεί «Και οι δύο αποστολές μας παρέχουν συχνή κάλυψη, κάτι που είναι κρίσιμο για την παρακολούθηση της υγείας των καλλιεργειών κατά την καλλιεργητική περίοδο. Και οι δύο αποστολές μας παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες με διαφορετικούς τρόπους. Ο Sentinel-2 μας πληροφορεί για την πρασινάδα των φυτών μετρώντας πόσο φως αντανακλούν, και το χρώμα τους. Αυτές οι εικόνες είναι οι πιο κοντινές σε αυτό που βλέπουμε με τα μάτια μας. Αλλά και το ραντάρ στον Sentinel-1 μπορεί να αποκαλύψει πληροφορίες σχετικά με τη δομή του αγροτεμαχίου και το πόσο νερό υπάρχει στον αγρό.

Και φυσικά, το ραντάρ του Sentinel-1 που απεικονίζει ανεξάρτητα από σύννεφα και βροχή, κάτι που είναι πολύ σημαντικό στην Ολλανδία.

“Η εκμετάλλευση και των δύο τύπων μετρήσεων μαζί μας δίνει μια πραγματικά πολύτιμη ένδειξη της υγείας των καλλιεργειών, αλλά το Agricultural Sandbox NL είναι το βασικό στοιχείο που κάνει αυτά τα δεδομένα τέλεια για μη ειδικούς χρήστες δεδομένων.”

Η ομάδα παρήγαγε χάρτες, οι οποίοι είναι δωρεάν διαθέσιμοι στο κοινό, για κάθε αγροτεμάχιο στην Ολλανδία από το 2017 έως το 2020.

Χάρη στις πληροφορίες αγροτεμαχίων και καλλιεργειών, το σύνολο εργαλείων χρησιμοποιείται ήδη για την εκπαίδευση νευρωνικών δικτύων, επιτρέποντας τη μεταφορά της γνώσης σε άλλες περιοχές όπου τέτοιες πληροφορίες δεν είναι άμεσα διαθέσιμες.

Η Susan Steele-Dunne του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Ντελφτ προσθέτει: «Ένα από τα ωραία πράγματα για την εργασία στην Ολλανδία είναι ότι υπάρχουν ελεύθερα διαθέσιμα δεδομένα για τα όρια των αγροτεμαχίων και τους τύπους καλλιεργειών. Συνδυάζοντας αυτά με τα δεδομένα Sentinel, δημιουργήσαμε μια βάση δεδομένων όπου οι νέοι χρήστες μπορούν να δουν πώς τα δεδομένα από το Sentinel-1 και το Sentinel-2 αναζητούν διαφορετικές καλλιέργειες.

«Μπορούν να αναζητήσουν τα δεδομένα ανά περιοχή, τύπο καλλιέργειας και χρονική περίοδο για να δουν τις επιπτώσεις της ξηρασίας, των πλημμυρών και των ζημιών από καταιγίδες, για παράδειγμα. Και τα δεδομένα έχουν ήδη υποβληθεί σε επεξεργασία, επομένως είναι πολύ πιο εύκολο να εργαστείτε. Ελπίζουμε ότι κάνοντας τα δεδομένα πιο προσιτά σε νέους χρήστες, μπορούμε να τονώσουμε νέες εφαρμογές δεδομένων Sentinel στη γεωργία».

Πηγή: European Space Agency