Від посадки до збору врожаю: місія NASA-ISRO складе карту сільськогосподарських угідь
16 Березня 07:24
Дані із супутника NISAR використовуватимуться для картографування росту сільськогосподарських культур, відстеження здоров’я рослин і моніторингу вологості ґрунту, надаючи детальну своєчасну інформацію для прийняття рішень.
Коли його запустять цього року, супутник NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) забезпечить потужний потік даних, який може допомогти фермерам у США та в усьому світі. Ця нова земна місія NASA та Індійської організації космічних досліджень допоможе спостерігати за ростом сільськогосподарських культур від посадки до збору врожаю, генеруючи важливу інформацію про те, як розраховувати час посіву, коригувати графіки поливу та, зрештою, максимально використовувати ще один дорогоцінний ресурс: час, передає Комерсант український 
з посиланням на NASA.
Використовуючи радар із синтетичною апертурою , NISAR розпізнаватиме фізичні характеристики сільськогосподарських культур, а також вміст вологи в рослинах і ґрунті, на якому вони ростуть. Місія матиме дозвіл побачити невеликі ділянки сільськогосподарських угідь, але потенційно більш значущу користь принесе широке часте охоплення сільськогосподарських регіонів.
Супутник буде знімати майже всю сушу Землі двічі кожні 12 днів і зможе розрізняти ділянки шириною до 30 футів (10 метрів). Частота та роздільна здатність можуть дозволити користувачам збільшувати масштаб, щоб спостерігати щотижневі зміни на невеликих фермах, або зменшувати масштаб, щоб стежити за тисячами ферм для більш широких тенденцій. Така широка перспектива буде корисною для органів влади, які керують посівами або визначають політику сільського господарства.
Використовуючи дані NISAR, особи, які приймають рішення, можуть, наприклад, оцінити, коли в регіоні були висаджені саджанці рису, і відстежувати їх висоту та цвітіння протягом сезону, а також відстежувати вологість рослин і полів протягом тривалого часу. Нездоровий урожай або більш сухі поля можуть сигналізувати про необхідність зміни стратегії управління.
«Уся справа в плануванні та оптимізації ресурсів, а час дуже важливий, коли мова йде про врожай: коли найкращий час для посіву? Коли найкращий час для поливу? У цьому й полягає вся гра», — сказав Нарендра Дас, член наукової групи NISAR і дослідник сільськогосподарської інженерії з Мічиганського державного університету в Іст-Лансінгу.
Картографування культур
NISAR планується запустити цього року з космічного центру ISRO Satish Dhawan на південно-східному узбережжі Індії. Після запуску він створюватиме близько 80 терабайт даних на день для дослідників і користувачів у багатьох областях, включаючи сільське господарство.
Супутники десятиліттями використовувалися для широкомасштабного моніторингу врожаю. Оскільки мікрохвилі проходять крізь хмари, радар може бути ефективнішим у спостереженні за посівами під час дощових сезонів, ніж інші технології, такі як теплові та оптичні зображення. Супутник NISAR стане першим радіолокаційним супутником, який використовує дві частоти, L- та S-діапазон , що дозволить йому спостерігати ширший діапазон поверхневих особливостей, ніж один інструмент, що працює на одній частоті.
Мікрохвилі від радарів місії зможуть проникати крізь рослини, такі як кукурудза, рис і пшениця, потім відбиватися від стебел рослин, ґрунту або води внизу, а потім повертатися до датчика. Ці дані дозволять користувачам оцінити масу рослинної речовини (біомаси), яка знаходиться над землею в певній місцевості. Інтерпретуючи дані з часом і поєднуючи їх з оптичними зображеннями, користувачі зможуть розрізняти типи культур на основі моделей росту.
Крім того, радари NISAR вимірюватимуть, як змінюється поляризація або вертикальна та горизонтальна орієнтація сигналів після того, як вони повертаються на супутник від поверхні. Це дозволить використати техніку, яка називається поляриметрією, яка, якщо її застосувати до даних, допоможе ідентифікувати культури та оцінити врожайність з більшою точністю.
«Ще одна надпотужність NISAR полягає в тому, що коли його вимірювання інтегруються з традиційними супутниковими спостереженнями, особливо індексами здоров’я рослинності , це значно покращить інформацію про врожай», – додав Бред Дорн, який курує програму NASA з дослідження водних ресурсів і сільського господарства.
Дані супутника NISAR з високою роздільною здатністю про те, які культури присутні та наскільки добре вони ростуть, можуть використовуватися для прогнозів продуктивності сільського господарства.
«Уряд Індії — або будь-який уряд у світі — хоче дуже точно знати площі посівів і оцінки виробництва», — сказав Бімал Кумар Бхаттачарія, керівник відділу сільськогосподарських застосувань у Центрі космічних застосувань ISRO в Ахмедабаді. «Часто повторювані часові ряди даних NISAR будуть дуже, дуже корисними».
Відстеження вологості ґрунту
Супутник NISAR також може допомогти фермерам оцінити вміст води в ґрунті та рослинності. Загалом вологі ґрунти, як правило, повертають більше сигналів і яскравіші на радіолокаційних зображеннях, ніж сухі ґрунти. Подібна залежність спостерігається і з вологістю рослин.
Ці можливості означають, що NISAR може оцінити вміст води в культурах протягом вегетаційного періоду, щоб допомогти визначити, чи відчувають вони водний стрес, і він може використовувати сигнали, які розсіюються від землі, щоб оцінити вологість ґрунту.
Дані про вологість ґрунту потенційно можуть інформувати менеджерів сільського господарства та водних ресурсів про те, як орні землі реагують на хвилі спеки чи посухи, а також про те, як швидко вони поглинають воду, а потім висихають після дощу — інформація, яка може сприяти плануванню зрошення.
«Менеджери ресурсів, які думають про продовольчу безпеку та про те, куди потрібно спрямовувати ресурси, зможуть використовувати такі дані, щоб мати цілісне уявлення про весь свій регіон», — сказала Ровена Ломан, дослідник наук про Землю з Корнельського університету в Ітаці, штат Нью-Йорк, і керівник наукової групи NISAR щодо вологості ґрунту.
Детальніше про NISAR
Супутник NISAR є спільним проектом NASA та ISRO, і це перший випадок, коли обидві агенції співпрацюють у розробці літального обладнання для місії спостереження Землі. Лабораторія реактивного руху NASA під керівництвом Каліфорнійського технологічного інституту очолює американський компонент проекту та надає L-діапазон SAR. NASA JPL також надала радіолокаційну рефлекторну антену, стрілу, що розгортається, підсистему високошвидкісного зв’язку для наукових даних, приймачі GPS, твердотільний реєстратор і підсистему даних корисного навантаження. Центр космічних польотів Годдарда НАСА керує мережею ближнього космосу, яка отримуватиме дані L-діапазону NISAR.
Центр космічних застосувань ISRO забезпечує SAR для місії. Супутниковий центр UR Rao надав автобус космічного корабля. Ракета-носій походить від космічного центру Вікрам Сарабхаї, послуги запуску надаються через космічний центр Сатіша Дхавана, а супутникові операції здійснюють телеметричне відстеження та мережа управління ISRO. Національний центр дистанційного зондування відповідає за прийом даних S-діапазону, формування та розповсюдження оперативної продукції.
