Pasaulio druskingų dirvožemių kartografavimas naudojant nuotolinio stebėjimo technologijas

Tyrėjų komanda sukūrė metodą, kuris įspūdingu tikslumu – iki 10 metrų – matuoja dirvožemio druskingumą visame pasaulyje. Šis patobulinimas patenkina esminį tikslių dirvožemio druskingumo įvertinimų poreikį – tai yra svarbi problema, turinti įtakos žemės ūkio produktyvumui ir dirvožemio sveikatai visame pasaulyje.

Dirvožemio druskingumas, tam tikra žemės degradacijos rūšis, paveikia daugiau nei 1 milijardą hektarų visame pasaulyje ir kenkia žemės ūkio produktyvumui bei aplinkos sveikatai. Ankstesnės dirvožemio druskingumo žemėlapių sudarymo pastangos susidūrė su iššūkiais dėl mažo turimų duomenų detalumo ir sunkumų parodant nuolatinius dirvožemio druskingumo lygio pokyčius.

Pripažindama šiuos iššūkius, tyrėjų komanda ėmėsi kurti modelį, kuriame naudojami „Sentinel-1/2“ vaizdai, klimato duomenys, reljefo informacija ir pažangūs mašininio mokymosi algoritmai. Jų tikslas buvo įvertinti dirvožemio druskų kiekį penkiuose klimato regionuose.

Rezultatai buvo paskelbti 2024 m. kovo 28 d. žurnale „Journal of Remote Sensing“ paskelbtame straipsnyje. Šiame tyrime pristatoma naujovė, kuri efektyviai sujungia kampinius spiralinius kanalus su periodiniais susitraukimo-išplėtimo matricomis.

Šių pastangų pagrindas – duomenų iš įvairių nuotolinio stebėjimo technologijų, ypač pažangių „Sentinel-1/2“ palydovų, integravimas kartu su strateginiu mašininio mokymosi algoritmų panaudojimu. Šis metodas lėmė pažangaus modelio, galinčio tiksliai – 10 metrų skiriamąja geba – net ir esant skirtingoms klimato sąlygoms, sukūrimą.

Šis novatoriškas metodas gerokai peržengia ankstesnių bandymų ribas, kurias ribojo mažesnė skiriamoji geba ir siauresnis dėmesys dirvožemio druskingumo analizei. Mūsų atsidavusi tyrėjų komanda surinko didžiulį duomenų rinkinį, apimantį pasaulinius klimato modelius, tikslius dirvožemio druskingumo matavimus žemės lygyje ir išsamų geoprinių kintamųjų rinkinį.

Pasitelkęs „Random Forest“ algoritmą, modelis ne tik puikiai prognozuoja dirvožemio druskingumą su neįtikėtinu tikslumu, bet ir nušviečia esminį klimato, gruntinio vandens lygio ir druskingumo indeksų vaidmenį formuojant dirvožemio druskingumo kraštovaizdžius. Ši pažanga žymi žingsnį į priekį siekiant stebėti ir valdyti dirvožemio sveikatą pasauliniu mastu.

Pagrindinis tyrėjas profesorius Zhou Shi teigė: “Šis tyrimas yra reikšminga pažanga mūsų gebėjime įvertinti ir spręsti dirvožemio druskingumo problemą pasauliniu mastu. Integruodami palydovinius vaizdus su mašininiu mokymusi, dabar galime tiksliai ir detaliai nustatyti druskingus dirvožemius, suteikdami neįkainojamų įžvalgų apie tvarią žemės ūkio ir žemės ūkio praktiką.”

Naujausi tyrimai parengė didelės skiriamosios gebos pasaulinį dirvožemio druskingumo žemėlapį. Šis žemėlapis yra vertinga priemonė tiek mokslininkams, tiek politikos formuotojams, tiek ūkininkams. Jis padeda jiems veiksmingai spręsti dirvožemio druskingumo problemas. Nustatę didelio druskingumo sritis, jie gali imtis tikslinių veiksmų dirvožemio sveikatai atkurti.

Be to, tai padeda įgyvendinti tvarią žemės ūkio praktiką ir planuoti išteklių valdymo strategijas. Be to, šiame tyrime taikoma metodologija nustato naują aplinkos monitoringo standartą, kurį galima pritaikyti atliekant kitus žemės degradacijos vertinimus.

Daugiau informacijosNan Wang ir kt., Visuotinis dirvožemio druskingumo įvertinimas 10 m atstumu naudojant nuotolinį stebėjimą iš kelių šaltinių, „Journal of Remote Sensing“ (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0130