Mapowanie zasolonych gleb świata przy użyciu technologii teledetekcyjnych

Zespół badaczy opracował technikę pomiaru zasolenia gleby na całym świecie z imponującą precyzją, sięgającą nawet 10 metrów. To udoskonalenie zaspokaja pilną potrzebę dokładnej oceny zasolenia gleby, która stanowi poważny problem wpływający na produktywność rolnictwa i stan gleby na całym świecie.

Zasolenie gleb, rodzaj degradacji gruntów, dotyka ponad miliard hektarów na całym świecie, szkodząc produktywności rolnictwa i zdrowiu środowiska. Wcześniejsze próby mapowania zasolenia gleb napotykały na trudności ze względu na niską szczegółowość dostępnych zbiorów danych i trudności w ukazaniu ciągłych zmian poziomu zasolenia gleb.

Mając na uwadze te wyzwania, zespół badawczy podjął się stworzenia modelu wykorzystującego obrazy z satelity Sentinel-1/2, dane klimatyczne, informacje o terenie oraz zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego. Ich celem było oszacowanie zawartości soli w glebie w pięciu regionach klimatycznych.

Wyniki opublikowano 28 marca 2024 roku w czasopiśmie „Journal of Remote Sensing”. Badania te wprowadzają innowację, która skutecznie łączy skośne kanały spiralne z układami okresowej kontrakcji i ekspansji.

Podstawą tych działań jest integracja danych z różnych technologii teledetekcyjnych, w szczególności zaawansowanych satelitów Sentinel-1/2, w połączeniu ze strategicznym wykorzystaniem algorytmów uczenia maszynowego. To podejście doprowadziło do opracowania zaawansowanego modelu zdolnego do dokładnego mapowania zasolenia gleby z niezwykłą precyzją – rozdzielczością 10 metrów, nawet w zróżnicowanych klimatach.

Ta przełomowa metoda znacznie wykracza poza ograniczenia poprzednich badań, które były ograniczone niższą rozdzielczością i węższym zakresem analizy zasolenia gleby. Nasz zaangażowany zespół badawczy zgromadził obszerny zbiór danych, obejmujący globalne wzorce klimatyczne, precyzyjne pomiary zasolenia gleby na poziomie gruntu oraz szeroki wachlarz zmiennych geoprzestrzennych.

Dzięki wykorzystaniu algorytmu Random Forest model ten nie tylko doskonale prognozuje zasolenie gleby z niezwykłą dokładnością, ale także rzuca światło na kluczową rolę, jaką klimat, poziom wód gruntowych i wskaźniki zasolenia odgrywają w kształtowaniu krajobrazów zasolenia gleby. Ten postęp stanowi krok naprzód w naszych możliwościach monitorowania i zarządzania zdrowiem gleby w skali globalnej.

Profesor Zhou Shi, główny badacz, powiedział: “To badanie stanowi znaczący postęp w naszych możliwościach oceny i rozwiązywania problemu zasolenia gleb w skali globalnej. Dzięki integracji zdjęć satelitarnych z uczeniem maszynowym możemy teraz lokalizować zasolone gleby z niezrównaną dokładnością i szczegółowością, dostarczając bezcennych informacji na temat zrównoważonego użytkowania gruntów i praktyk rolniczych”.”

Najnowsze badania pozwoliły na stworzenie mapy globalnego zasolenia gleb o wysokiej rozdzielczości. Mapa ta jest cennym narzędziem dla naukowców, decydentów i rolników. Pomaga im skutecznie rozwiązywać problemy związane z zasoleniem gleb. Wskazując obszary o wysokim zasoleniu, mogą oni podejmować ukierunkowane działania w celu przywrócenia zdrowia gleby.

Ponadto wspiera wdrażanie zrównoważonych praktyk rolniczych i pomaga w planowaniu strategii zarządzania zasobami. Co więcej, metodologia zastosowana w tych badaniach wyznacza nowy standard w monitorowaniu środowiska, z potencjalnymi zastosowaniami w innych ocenach degradacji gleby.

Więcej informacji: Nan Wang i in., Oszacowanie globalnego zasolenia gleby na głębokości 10 m z wykorzystaniem teledetekcji wieloźródłowej, Journal of Remote Sensing (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0130