Дистанционное зондирование повышает точность оценки обработки почвы

Согласно данным USDA, популярность no-till (нулевой обработки) и консервирующей обработки почвы растет: более 75% фермеров, выращивающих кукурузу и сою, используют эти методы для снижения эрозии, сохранения структуры почвы и экономии топлива. Однако эти оценки основаны в основном на самоотчетах фермеров и собираются лишь раз в пять лет, что может снижать их точность.

Ученые из Университета Иллинойса продемонстрировали новый метод точного картирования обрабатываемых земель в реальном времени путем интеграции наземных, аэрофотоснимков и спутниковых данных.

Исследователи сделали 6 719 фотографий с геотегами на полевых участках в Центральном Иллинойсе. Затем самолет, оснащенный гиперспектральными датчиками, отсканировал регион, захватывая спектральные сигнатуры поверхности с разрешением около 0,5 метра и скоростью 40 000 акров в час.

Компьютер обучили различать на фотографиях голую почву и растительные остатки — ключевой признак no-till и консервирующей обработки. После обучения на наземных снимках алгоритм смог интерпретировать гиперспектральные аэрофотоснимки с точностью около 82%. Используя эту модель масштабирования "земля–воздух", ученые разработали алгоритм для дальнейшего масштабирования "воздух–космос" на основе спутниковых данных.

Прямое масштабирование "земля–спутник" показало точность лишь около 22%. Добавление промежуточного аэрослоя повысило точность картирования до 67%.

Этот кросс-масштабный подход, интегрирующий данные разных уровней, является инновационным для сельскохозяйственной сферы и значительно расширяет возможности создания достоверной информации о состоянии полей.

Метод был протестирован в округе Шампейн и соседних округах Иллинойса. Теперь команда работает над масштабированием технологии на весь Средний Запад и США. После обучения алгоритмов можно будет минимизировать необходимость в новых наземных фотографиях для последующих итераций.

Исследование опубликовано в журнале Remote Sensing of Environment.