Открытие архивов спутниковых снимков может ускорить достижение целей устойчивого развития
Новая статья в Proceedings of the National Academy of Sciences утверждает, что архивы коммерческих спутниковых изображений следует открыть для исследований в рамках Целей устойчивого развития (ЦУР) ООН. Доступ к снимкам сверхвысокого разрешения (VHR) критически важен для мониторинга мелких фермерских хозяйств, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода, где они обеспечивают продовольственную безопасность.
«Мелкие фермеры, обрабатывающие менее двух гектаров земли, производят более 30% мирового продовольствия. Однако их методы ведения хозяйства и продуктивность плохо документированы, отчасти из-за отсутствия доступных VHR-снимков, — говорит Фелиция О. Акиньеми, доцент геоматики Карлстадского университета. — Эти изображения, стоимостью до 2 евро за квадратный километр, часто слишком дороги для исследовательских институтов в этих регионах».
Преимущества открытых спутниковых данных
Исследователи отмечают, что такие инициативы, как US Landsat, EU Copernicus и NICFI, уже показали, как открытые спутниковые данные стимулируют инновации в исследованиях устойчивого развития. Они предлагают применить аналогичные модели для обеспечения доступа к VHR-данным для некоммерческих исследований. Это могло бы значительно улучшить мониторинг мелких ферм и способствовать достижению нескольких ЦУР, включая Цель 2: Ликвидация голода.
«Мои исследования сосредоточены на наблюдении Земли с использованием спутниковых изображений и машинного обучения для изучения связи между изменениями в землепользовании и процессами деградации в связанных человеческих и природных системах, таких как агроэкосистемы, — говорит Акиньеми. — Интерес к этой теме возник из-за расширения сельскохозяйственных земель и одновременной потери качественных угодий из-за урбанизации во многих частях мира».
Сосредоточившись на Западной Африке, где границы сельскохозяйственной экспансии имеют глобальное значение, Фелиция получила в 2022 году стипендию EU Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship для проведения исследований в рамках проекта LucFRes.
Проблемы мониторинга мелких фермерских хозяйств
Использование спутниковых данных для мониторинга мелких ферм сопряжено с трудностями. Одна из основных — необходимость для алгоритмов машинного обучения полевых данных, которые часто отсутствуют в регионах с преобладанием мелких хозяйств. Без надежных обучающих данных прогнозы моделей становятся слабыми.
«Кроме того, размеры полей на мелких фермах часто крайне малы — от менее 0,25 гектара до 5 гектаров. Это означает, что многие общедоступные спутниковые снимки имеют слишком низкое разрешение для точного картирования типов культур, особенно в системах смешанного посева», — поясняет Акиньеми.
Исследования Акиньеми способствуют достижению целей в области устойчивого сельского хозяйства, особенно Цели 2 (Ликвидация голода) и индикатора нейтрализации деградации земель (ЦУР 15.3). В текущем проекте картируются и прогнозируются монокультуры и смешанные посевы кукурузы и маниоки в Гвинейской саванне на юго-западе Нигерии с использованием спутниковых данных за два вегетационных сезона.
Комбинирование источников данных для улучшения картирования
«Из-за частой облачности в вегетационный период мы объединили данные Sentinel-2 и радарные данные Sentinel-1 для анализа спектрально-временных паттернов с месячным и двухмесячным интервалом. Использование спутниковых изображений с разрешением менее метра могло бы значительно улучшить картирование», — объясняет она.
В пилотном исследовании на юго-западе Нигерии проект изучает, как изменения в землепользовании влияют на устойчивость фермерских систем в условиях меняющегося климата. Он сочетает спутниковый анализ изменений землепользования с представлениями местных заинтересованных сторон о будущем использовании земель. Такой подход позволяет глубже понять, как можно усилить адаптивность сельского хозяйства.