Прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур с использованием данных SPOT-VEGETATION (подходы MARS-FOOD проекта)

В настоящее время в Мире существует всего несколько систем, осуществляющих оперативный мониторинг роста сельскохозяйственных культур и прогнозирование урожайности на глобальном или континентальном уровне обобщения. Это система, разработанная специалистами ФАО, система агенства США по международному развитию (FEWS), а также система прогнозирования урожайности сельхозкультур Европейского сообщества, разработанная в рамках MARS проекта. В настоящее время последняя функционирует в отделе сельскохозяйственного мониторинга Института защиты и безопасности граждан объединенного исследовательского центра Европейского сообщества (IPSC JRC) в Испре (Италия).
Система охватывает страны Европы, северной Африки, Кипр и Турцию, и в несколько модифицированном виде – Центральную Азию, страны бывшего СССР, восточную Африку, основные страны Южной Америки. Мониторинг ведется за ростом таких культур как пшеница, ячмень, кукуруза, рапс, подсолнечник, картофель, сахарная свекла, бобы, рис, соя, а также за пастбищами. Для мониторинга используется несколько групп так называемых индикаторов роста культур, среди которых основная роль принадлежит метеорологическим индикаторам, индикаторам, получаемым с помощью имитационного моделирования роста культур, а также дистанционным индикаторам, получаемым на основе анализа данных космической съемки. Вся необходимая информация поступает в систему и анализируется каждые 10 дней. 7-8 раз в году издается специальный Агро-метеорологический бюллетень, содержащий результаты мониторинга и прогноз урожайности культур.
В качестве отдельных индикаторов роста культур в системе используются дистанционные, среди которых главная роль отводится Вегетационному Индексу Нормализованной Разницы, широко известному как NDVI, а также его различным производным. Большое количество разнообразных индикаторов роста культур продуцируется путем анализа поведения индексов во время сезона вегетации. Эти индексы также в дальнейшем используются при прогнозе урожайности. Ежедневная информация об NDVI получается со спутниковых систем NOAA-AVHRR и SPOT-VEGETATION и анализируется каждые 10 дней в автоматизированном режиме.
Все получаемые во время анализа индикаторы роста культур служат в качестве предикторов урожайности. Для предсказания урожайности используется подход, основанный на анализе трендов статистических данных об урожайности и регрессионных уравнений между статистической урожайностью и предикторами. Для поиска наилучшего результата анализируются различные типы тренда, а также различные комбинации предикторов. Дополнительно осуществляется поиск агро-метеорологических лет-аналогов, информация о которых также используется для прогнозирования урожайности.
Проверка точности для европейских стран показала, что ошибка предсказания урожайности в начале сезона вегетации составляет 5-10%, снижаясь по мере приближения даты анализа к концу сезона вегетации для большинства культур до 3-5%.