Научный взгляд: для чего проводить картирование рисовых плантаций с помощью спутника

Автор Елена Каримова

Ученые из Уханьского университета разработали инновационный метод, который позволяет связать передовые спутниковые данные со стадиями роста риса, для повышения точности картографирования риса падди (неочищенного риса).

[ИЗОБРАЖЕНИЕ СКРЫТО - тестовый режим]
Подпись: "Фото: canva.com"

Рис является основной зерновой культурой во многих странах и составляет значительную часть мирового продовольственного снабжения.

Точное картографирование риса падди необходимо для координации сельскохозяйственного производства, обеспечения продовольственной безопасности и управления процессом выращивания. Регионы в тропиках и субтропиках, такие как Гуандун, Китай, являются основными производителями риса. Однако картирование рисовых полей в этих районах остается сложной задачей.

Существуют две основные трудности в картировании тропических и субтропических рисовых полей: отсутствие высококачественных оптических изображений и различия в сроках посадки риса.

В тропических и субтропических регионах часто наблюдается облачность, которая заслоняет информацию о поверхности земли на спутниковых снимках. Кроме того, из-за различных климатических условий сроки посева риса отличаются, что затрудняет составление точных карт.

Новый метод картографирования с использованием фенологического соответствия предполагает согласование стадий роста растений риса с данными со спутников Sentinel-1 и Sentinel-2.

Используя способность Sentinel-1 проникать сквозь облачный покров, исследователи определили периоды роста риса, или фенологические периоды, собрали радарные и оптические данные, характерные для этих периодов, с обоих спутников. Затем эти признаки были введены в классификаторы машинного обучения, или алгоритмы, которые классифицируют данные.

Подход с использованием нескольких источников данных показал значительное повышение точности — от 6,44 до 16,10%. Результаты были подтверждены с помощью регрессионного анализа, который позволил соотнести картографированные участки со статистическими данными.

В ходе исследования были определены критические факторы, влияющие на фенологию и пространственное распределение риса в Гуандуне. Температурные условия, в частности резкое похолодание на этапах роста, оказались основными факторами, влияющими на развитие риса. Взаимодействие антропогенных и природных факторов, включая уклон почвы и минимальную температуру, также существенно повлияло на пространственные модели риса.

Результаты исследования увеличивают точность картографирования и вносят вклад в обеспечение глобальной продовольственной безопасности.

Применение нестандартных подходов и технологий для научных разработок позволяет решить многие вопросы, а также оптимизировать процессы. Во Всероссийском центре карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») при разработке методов диагностики регулируемых вредных организмов используются как традиционные, так и прорывные технологии, позволяющие диагностировать фитопатогены даже в латентной форме в максимально короткие сроки.

Источник: Sun, L. et al. Paddy Rice Mapping Based on Phenology Matching and Cultivation Pattern Analysis Combining Multi-Source Data in Guangdong, China, Journal of Remote Sensing (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0152