每一秒鐘，安裝在國際空間站上的激光器向地球發(fā)送242個快速的光脈沖。這些來自美國宇航局全球生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)調(diào)查(GEDI)儀器的無害光束在地球的自然和人造表面上反彈，并被反射回儀器上。通過測量信號回來所需的時間，科學(xué)家可以得出下面地表的高度。科學(xué)家們利用這些光探測和測距，或稱激光雷達的測量來創(chuàng)建地球表面的三維輪廓。

GEDI的主要任務(wù)是測量樹木高度和森林結(jié)構(gòu)，以估計森林和紅樹林中儲存的碳量。由NASA收獲部支持的新研究顯示，這些數(shù)據(jù)也可用于繪制不同類型作物的種植地。

當(dāng)斯坦福大學(xué)的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)家David Lobell看到研究人員使用GEDI數(shù)據(jù)來估計樹木高度時，他想知道他如何使用這些數(shù)據(jù)來研究農(nóng)業(yè)。他的團隊中的研究人員Stefania Di Tommaso和Sherrie Wang提出了用數(shù)據(jù)來區(qū)分農(nóng)場中種植的不同類型作物的想法。

Wang聯(lián)系了馬里蘭大學(xué)的GEDI科學(xué)團隊，看看他們是否在使用該儀器進行農(nóng)業(yè)研究。他們回答說，他們不確定GEDI數(shù)據(jù)是否可以用于這種應(yīng)用。“但是他們并沒有說這是不可能的，”Lobell說，他幫助領(lǐng)導(dǎo)NASA收獲部的作物產(chǎn)量研究。

繪制某些作物的種植地點對于估計世界主要作物的總產(chǎn)量非常重要。但是從太空中可靠地繪制作物類型一直很困難，因為許多植物在光學(xué)圖像中看起來都是一樣的。

Lobell和他的團隊從玉米開始。當(dāng)完全生長時，平均玉米莖桿比其他作物高約一米，這種差異在GEDI剖面上是可以檢測到的。利用這一洞察力，斯坦福大學(xué)的團隊將GEDI的激光雷達剖面數(shù)據(jù)與歐空局哨兵2號衛(wèi)星的光學(xué)圖像相結(jié)合。他們能夠遠程繪制三個地區(qū)的玉米地圖，那里有可靠的地面數(shù)據(jù)來驗證他們的觀察結(jié)果：美國的愛荷華州、中國的吉林省和法國的大東部大區(qū)(Grand Est)。

頁面頂部的圖片顯示了法國Truchtersheim附近的玉米和其他作物的分布，這些數(shù)據(jù)來自于地面(頂部圖片)和GEDI-Sentinel模型(下部圖片)。下面的圖片顯示了應(yīng)用于三個研究地點的相同技術(shù)。

斯坦福大學(xué)的算法能夠正確區(qū)分玉米和其他作物，準(zhǔn)確率超過83%。僅僅使用Sentinel-2數(shù)據(jù)的模型的總體平均準(zhǔn)確率為64%。“兩年前，我從未想過GEDI可以以這種方式使用，”Lobell說。

在未來，研究小組的目標(biāo)是繪制全世界的玉米生產(chǎn)圖，這可以用來了解每年玉米的收獲前景。它還可以幫助農(nóng)民和援助機構(gòu)評估糧食安全問題，并了解可能的管理變化，以提高主要玉米產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量。

標(biāo)簽： 科學(xué)家利用 空間站 數(shù)據(jù)區(qū)分 地球農(nóng)場