Zaznavanje invazivnih tujerodnih rastlinskih vrst s pomočjo satelitskih posnetkov

Za takšen nadzor sta ključni dve stvari - dostop do satelitskih posnetkov in terenski podatki o lokacijah tujerodnih invazivnih vrst, ki jih želimo zaznati. S pomočjo terenskih podatkov naučimo algoritem, da razpozna specifične vzorce na satelitskih posnetkih, ki ustrezajo iskani invazivni tujerodni vrsti.

Satelitski posnetki so na voljo v različnih prostorskih ločljivostih - od slikovnih elementov (pikslov) manjših od 1 m2 do večjih od 1 km2. Vsak posnetek je sestavljen iz različnih kanalov, poleg osnovnih rdečega, zelenega in modrega kanala (te kanale zajame tudi navaden fotoaparat in telefon), sateliti zajemajo dodatne infrardeče in druge kanale z nizkimi elektromagnetnimi frekvencami, ki jih naše oči ne zaznavajo. Pri satelitskih posnetkih je pomembno tudi, kako pogosto so posneti - nekateri posnetki so dostopni na dnevni ravni, drugi vsakih nekaj dni ali pa še redkeje.

Zgornje značilnosti satelitskih posnetkov (prostorska ločljivost, število kanalov in število posnetkov za določeno obdobje) do neke mere določijo naš pristop k zaznavi tujerodnih rastlin. Če je časovna pogostost posnetkov visoka, jih lahko sestavimo v časovno vrsto (več o časovnih vrstah si lahko preberete v tem članku) in opazujemo njihove spektralne (in fenološke) podpise. Spektralni podpis si lahko predstavljamo kot posamezne krivulje za vsakega od kanalov skozi čas, ki skupaj tvorijo specifičen podpis za vsako vrsto. Razvrščanje in prepoznavanje tujerodnih vrst potem izvedemo na podlagi spektralnega podpisa (krivulje) in s pomočjo naprednih algoritmov za procesiranje posnetkov. Veliko število kanalov nam po drugi strani omogoča zelo podroben vpogled v spektralni podpis tujerodnih vrst in tako lahko ločujemo že zelo majhne nianse zelenih odtenkov v listih rastlin, ki niso vidne s prostim očesom.

Ob zbiranju terenskih vzorcev točnih lokacij invazivnih rastlin za potrebe daljinskega zaznavanja morajo biti strokovnjaki pozorni na sledeče stvari. Prvič, sestoji invazivnih vrst morajo biti vidni iz zraka - če rastline rastejo pod drevesi ali drugimi objekti, s satelita niso vidni. Drugič, nemogoče je zaznati sestoj, ki je premajhen glede na prostorsko ločljivost. Na primer, da lahko sestoj zaznamo na posnetku s prostorsko ločljivostjo 10 m, mora biti sestoj velik vsaj 100 m2. In tretjič, zelo pomembno je, da so za terenske podatke izbrani primeri sestojev, kjer je prisotna le ena rastlinska vrsta. V naravi je pogosto, da se rastline nahajajo - ne kot samostojni sestoji - ampak tudi v kombinaciji z drugimi vrstami. Slednje je z daljinskim zaznavanjem težko enolično prepoznavati.

Na fotografijah: Možne lokacije japonskega in češkega dresnika ter štrbonclja pridobljene z analizo časovnih vrst satelitskih posnetkov Sentinel-2 (EU Copernicus). Detekcija štrbonclja je manj natančna, saj je število terenskih podatkov, ki so primerni za učne vzorce, veliko manjše kot v primeru dresnikov.

Avtorici besedila in slik: Ana Smerdu in Urša Kanjir, Center Odličnosti Vesolje-SI