Спостерігати за вологістю ґрунту можна різними способами. За даними NASA Harvest, відбір проб ґрунту дає найбільш точні результати. Однак через дуже неоднорідну просторову і тимчасову мінливість вмісту вологи в ґрунті цей метод часто буває важкоздійсненним.
АЛЬТЕРНАТИВНИЙ СПОСІБ
«Методи дистанційного вимірювання з використанням супутників спостереження Землі (СЗ) є чудовою альтернативою. Вони значно скорочують трудові та ресурсні обмеження, пов’язані з наземними методами», – зазначають в НАСА.
Дослідники кажуть, що один з методів СЗ – радар з синтезованою апертурою (SAR), особливо ефективний через його здатність бачити крізь хмарний покрив, що збільшує кількість наземних спостережень.
Супутники SAR працюють, посилаючи радіолокаційні імпульси до поверхні землі та реєструючи кількість відбитого від поверхні сигналу, який перехоплюється датчиком супутника. Це дозволяє NASA Harvest створювати моделі для вимірювання вмісту води у ґрунті, оскільки сигнали SAR дуже чутливі до діелектричної проникності ґрунту.
«Ряд досліджень показав перевагу SAR для вимірювання вологості на відкритому ґрунті. Проте наразі є проблема з інтерпретацією даних на посівах, оскільки сільськогосподарські культури можуть перешкоджати прохідності сигналу до ґрунту, та впливати на те, як він відбивається назад до датчика», — додали в NASA Harvest.
ДОСЛІДЖЕННЯ НОВОГО МЕТОДУ
Щоб впоратися з цією проблемою, доктор Мехді Хоссеїні з NASA Harvest разом з програмним директором Інбалом Бекер-Решефом розглянули специфічний метод SAR, що базується на поляриметричному розкладанні.
Цей метод застосовувався для збору подвійних поляриметричних даних з місії Sentinel-1 Європейського космічного агентства, які потім були використані для побудови моделей для оцінки вологості ґрунту.
Для порівняння його ефективності були використані три популярні моделі машинного навчання. Під час проведених досліджень було отримано понад 150 зразків вологості ґрунту, зібраних з 9 наземних станцій у Манітобі (Канада) як базові дані.
Результати досліджень довели ефективність нового методу з використанням моделі нейронної мережі із узагальненою регресією (GRNN), який забезпечив найточніші вимірювання. Крім того він є простим у налаштуванні.
В той же час у NASA Harvest стверджують, що результати моніторингу вологості ґрунту можуть відрізнятися залежно від ґрунтових умов. Тому наразі необхідне проведення додаткових досліджень для різних текстур ґрунту та стадій розвитку культур.
ПРО NASA Harvest
NASA Harvest – це програма НАСА з продовольчої безпеки та сільського господарства, яка активно виступає за впровадження супутникових спостережень за нашою планетою у державних та приватних організаціях.
