Par projektu

Zālāju kvalitatīvo un kvantitatīvo parametru analīze Eiropas Kosmosa aģentūras Sentinel-1 un Sentinel-2 satelītu datos (SentiGrass)

2015.gada Eiropas Komisijas ziņojums par Putnu un Biotopu direktīvām liecina, ka lielākā daļa no ES zālāju un mitrāju biotopiem atrodas degradētā stāvoklī un turpina pasliktināties. Latvijas lauku attīstības programmā 2014. – 2020. gadam identificēti aptuveni 47 000 hektāri, kuros sastopami bioloģiski vērtīgie zālāji – dabiskās pļavas un ganības. Diemžēl 70-90% no Latvijā sastopamajiem ES nozīmes zālāju biotopiem, kas atrodas Natura 2000 aizsargājamās teritorijās, ir sliktā stāvoklī.

Sentinel-2 infrasarkanās gaismas attēlā iespējams izšķirt dažādus zemes virsmas elementus - kokus, krūmus, zālājus, lauksaimniecības zemes, kailu augsni, ceļus, ūdeni un apdzīvotās teritorijas. Attēls: EKA; attēla korekcija: VRI

SentiGrass projekta laikā Vides risinājumu institūta komanda izmantos Eiropas Kosmosa aģentūras (EKA) radara (Sentinel-1) un optisko (Sentinel-2) satelītu datus zālāju stāvokļa novērtēšanai, apsaimniekošanas aktivitāšu (ganīšanas, pļaušanas, aršanas) uzraudzībai, kvantitatīvo (biomasas) un kvalitatīvo (invazīvās sugas, bioloģiskās daudzveidības degradēšanos) parametru ievākšanai. Tādējādi tiks radīta pamata informācija daudzfunkcionālas zālāju uzraudzības un apsaimniekošanas rīka izstrādei.

Mērķi:

  1. Atbalstot ES un nacionālās politikas vadlīnijas, ciešā sadarbībā ar potenciālajiem lietotājiem izstrādāt attālajā izpētē balstītu zālāju monitoringa sistēmu, kā arī izskaidrot un demonstrēt Sentinel datu pielietojumu;
  2. Noskaidrot attālās izpētes datu pielietojamību zālāju kartēšanai, apsaimniekošanas aktivitāšu (ganīšana, pļaušana un aršana) novērtēšanai, kvantitatīvo (biomasa) un kvalitatīvo (invazīvās sugas, bioloģiskās daudzveidības degradācijas līmenis) parametru ievākšanai, kā arī izstrādāt Sentinel datos balstītu zālāju monitoringa algoritmu;
  3. Pārbaudīt algoritma funkcionēt spēju testa teritorijās un validēt rezultātus, izmantojot lauka mērījumus un aviācijā bāzētu attālās izpētes datu informāciju;
  4. Testēt VHR optisko un X-band SAR satelītu datus, salīdzināto tos ar Sentinel datu kvalitāti, tādējādi akcentējot potenciālos algoritma uzlabojumus;
  5. Izveidot un ieviest algoritmu kā programmatūras prototipu, kā arī testēt tā potenciālo sasaisti ar SNAP datu apstrādes un analīzes rīku;
  6. Demonstrēt projekta rezultātus potenciālajiem to lietotājiem, tādējādi uzlabojot viņu zināšanas un iegūstot potenciālo lietotāju viedokļus par šīs sistēmas un datu pielietojamību nākotnē.

Tehnoloģijas: 

Izmantojot Eiropas Kosmosa aģentūras (EKA) satelītu Sentinel-1 un Sentinel-2 datus, projekta SentiGrass laikā VRI komanda izstrādās programmatūras prototipu automatizētam/ pusautomatizētam zālāju monitoringam.  

Nolūkā atbalstīt Zemes novērošanas programmas “Copernicus” tehniskās vajadzības,  EKA turpina attīstīt jaunu satelītu grupu – Sentinel. Radara satelīts Sentinel-1 un optisko sensoru sistēmu satelīts Sentinel-2 bija pirmās šīs grupas misijas, kuras tika nogādātas orbītā. Tās nodrošina turpinājumu augstas izšķirtspējas ENVISAT radara un LANDSAT spektrālo datu ievākšanas misijām.

Projekta SentiGrass laikā VRI komanda pielietos EKA radara (Sentinel-1) un optisko (Sentinel-2) satelītu datus zālāju stāvokļa novērtēšanai, apsaimniekošanas aktivitāšu uzraudzībai, kā arī zālāju kvantitatīvo un kvalitatīvo parametru ievākšanai. Tādējādi tiks radīta pamata informācija daudzfunkcionālas zālāju uzraudzības un apsaimniekošanas rīka izstrādei. Rezultātā tiks radīts algoritms zālāju monitoringa veikšanai, pielietojot Sentinel satelītu datus.

Lai pārbaudītu satelītu datu korektumu un testētu izstrādāto algoritmu, VRI ievāks un  analizēs lauka un aviācijā bāzētas attālās izpētes datus. Tie tiks ievākti, izmantojot unikālu Novērošanas un vides monitoringa sensoru sistēmu ARSENAL.

ARSENAL apvieno deviņas savstarpēji integrētas spektrālās sensortehnoloģijas. Kamēr cilvēka redzes spektrs ietilpst 390 līdz 700 nanometros, ARSENAL darbības spektrs stiepjas no 280 līdz par 12 000 nanometriem. ARSENAL tehnoloģijas ir iemontētas speciālajiem aviācijas darbiem paredzētā divmotoru lidmašīnā Britten Norman Defender BN-2T-4S.

Novērošanas un vides monitoringa sensoru sistēma ARSENAL. Attēls: VRI

Aviācijā bāzēti attālās izpētes dati, kas ievākti ar augstas ižķirtspējas RGB redzamās gaismas kameru, sniegs detalizētu informāciju par pētāmajām teritorijām. Izmantojot LiDAR lāzerskanēšanas tehnoloģiju tiks veidoti digitālie reljefa modeļi, sniedzot papildu informāciju par zemes pārklājuma apjomu un veģetācijas augstumu. Lai izšķirtu zālāju tipus, kā arī novērtētu to kvalitatīvos parametrus (invazīvo sugu izplatību, bioloģiskās vērtības statusu), tiks pielietoti kā lāzera, tā arī hiperspektrālo sensoru dati. Aviācijas datu ievākšanas misijas tiks veiktas vienlaicīgi ar Sentinel-2 satelīta pārlidojumiem.

Projekta norise: 2016.gada augusts - 2018.gada augusts

Projekta vadītājs: VRI vadošais pētnieks Dr. Dainis Jakovels

Projekta finansētājs: Eiropas Kosmosa aģentūras programma „Eiropas sadarbības valstu plāns”