Новые возможности мониторинга сельскохозяйственных культур по данным спутниковой группировки Planet

Новые спутниковые группировки открывают новые возможности для мониторинга сельскохозяйственных культур. Одной из общемировых тенденций последних лет в области дистанционного зондирования Земли является производство и запуск микро- и наноспутников. Группировка спутников PlanetScope компании Planet формируется с 2013 года. К настоящему времени на орбите находятся и функционируют более 150 аппаратов дистанционного зондирования Земли PlanetScope, 5 спутников RapidEye, разворачивается группировка из семи спутников сверхвысокого разрешения SkySat. 2017 год ознаменовался существенным наращиванием группировки спутников Planet. К осени текущего года частота получения снимков для России достигает 2-7 раз в неделю. На многие районы нашей страны съемка выполняется практически ежедневно, а в ближайшие полгода-год ежедневная съемка будет доступна для любой точки Земного шара. Съемка спутниками PlanetScope ведётся в четырёх основных спектральных каналах (синий, зелёный, красный и ближний инфракрасный) c пространственным разрешением 3-4 метра. Ежедневно спутники генерируют 1,4 миллионов снимков общим объемом более 7ТБ, покрывающих территорию более 150 млн. кв. км (почти в 9 раз больше чем вся территория России).
Накопление огромного массива спутниковых данных высокого разрешения и высокой периодичности открывает новые горизонты для космического мониторинга в сельском хозяйстве. Появляются новые возможности для применения ранее разработанных подходов, основанных на анализе вегетационных индексов применительно к данным Planet. В компании «Совзонд» ведется работа по следующим направлениям использования данных Planet для сельского хозяйства:
1. Мониторинг роста и развития сельскохозяйственной растительности. В ходе исследований было установлены особенности отображения отдельных фаз развития озимых зерновых культур. Графики хода вегетационных индексов, рассчитанные по данным Planet, более полно описывают развитие культур по сравнению с данными Sentinel 2 и Landsat 8, что открывает новые возможности для прогнозирования урожайности.
2. Картографирование зон неоднородности развития посевов. За счёт более высокого пространственного разрешения снимки Planet обеспечивают более полный учёт факторов неоднородности, таких как наличие сорной растительности, разреженной, угнетённой либо погибшей растительности, различий, обусловленных содержанием хлорофилла.
3. Мониторинг темпов уборки урожая. В компании была разработана технология автоматизированного распознавания убранных и ещё не убранных полей. При условии отсутствия облаков появляется возможность устанавливать факт уборки урожая с точностью до конкретной даты.
4. Влияние внесения удобрений на рост и развитие посевов. На основании данных лаборатории географической сети опытов с удобрениями, предоставленных Всероссийским НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, была изучена связь между различными схемами применения удобрений и состоянием культурных растений (озимой пшеницы и кукурузы). Было установлено, что различные виды и дозировки удобрений по-разному влияют на прирост биомассы и засоренность посевов. В ряде случаев удается проследить это влияние по характеру вегетационных индексов. Соответственно возникает перспектива расчёта научно обоснованных рекомендаций по внесению удобрений и СЗР с применением данных космической съемки.
На сегодняшний день группировка компании Planet не имеет аналогов в мире по соотношению: частота получения / охват / детальность. Безусловно, наряду с очевидными преимуществами у данных имеются недостатки. В первую очередь они связаны с необходимостью взаимной калибровки спутников для обеспечения их сопоставимости. Однако, с учётом постоянно растущей производительности группировки Planet и появления других спутниковых группировок, в ближайшем будущем можно ожидать развития специализированных приложений, основанных на машинном анализе «больших» данных ДЗЗ, для решения задач точного земледелия в частности и аграрной отрасли в целом.