Integracija in situ i satelitskih podataka za mapiranje stepena infekcije ambrozijom

Dr Isidora Simović

Istraživač saradnik, Institut BioSens

 

Ambrozija je invazivna vrsta koja je iz svog prirodnog staništa – Severne Amerike, preneta u Evropu u 19. veku šireći se velikom brzinom, pre svega u jugo-istočnom delu. Kao visoko alergena našla se u naučnom fokusu mnogih disciplina. Kako bi se sagledao značaj mapiranja stepena infekcije ambrozije u usevima, pored uobičajenog usredsređivanja na medicinske troškove treba imati u vidu i velike gubitke prinosa i troškove suzbijanja ovog korova.

Ekipa Biosensa razvila je algoritam za detekciju količine ambrozije u usevima pomoću satelitskih snimaka što je do sada bio veliki izazov. Jedina prethodna studija koja uspešno detektuje ambroziju iz satelitskih snimaka vezana je za urbane sredine. Druge metode su posredne i ambroziju razlikuju na osnovu zadržavanja vode u njenim listovima u periodu kada su usevi suvi.

Istraživanje je sprovedeno na površini od 21,500 km2 (slika 1) koje obuhvata 5 mernih stanica polena praćenog tokom 5 godina. Mapiranje distribucije ambrozije rađeno je korišćenjem pristupa koji kombinuje distribuciju pogodnih staništa i koncentracije polena u vazduhu.

Slika 1. Klasifikacija useva na području Vojvodine

Polazeći od kruga prečnika 30 kilometara koji predstavlja zlatno pravilo u utvrđivanju izvora polena, razvijeno je nekoliko varijacija: uzimajući u obzir pravac i jačinu vetra, koristeći SILAM model – prethodno razvijen u odnosu na kretanja vazdušnih masa oko mernih stanica. Takođe su razmatrane površine ponderisane u odnosu na odziv SILAM-a za udaljenost od 30km, 10km i 5km.

Smanjenje prečnika na 10 i 5km udaljenosti nije doprinela informativnosti o izvoru ambrozije. Uprosečeni sezonski SILAM model je imao gotovo kružni oblik što ukazuje da je korišćenje kruga prečnika 30km razumna aproksimacija izvora polena ambrozije.

Prethodna istraživanja pokazuju da na ove koncentracije utiče i pravac i jačina vetra, pa je oblik površine izvora polena modelovan prema srednjim mesečnim vrednostima dominantnih vetrova. Srednje vrednosti vetra ne nose dovoljnu informaciju kako bi objasnili izvor polena pa bi trebalo ispitati njihovu povezanost u boljoj vremenskoj rezoluciji (svakog sata).

Poređenjem različitih metoda za računanje izvorišta polena je utvrđeno da nije bilo značajnog unapređenja korelacija i koeficijenata determinacije kada su u obzir uzeta kretanja vazdušnih masa. Kako razlike nisu značajne, zaključuje se da su jednostavnije metode dovoljno precizne za inventarisanje izvora polena.

Ranije korišćen sistem satelitskog praćenja namene zemljišta – Corine Land Cover (CLC) prati promene na šestogodišnjem nivou. Prema CLC klasifikaciji najveći deo Vojvodine pokriven je nenavodnjavanim obradivim zemljištem (73.07%) za kojim slede kompleksni paterni kultura (3.17%). Ovakva klasifikacija zemljišta ne registruje sezonsku varijabilnost namene zemljišta pa se ne može koristiti za smislenu interpretaciju razlika u količini polena između mernih stanica. Ovakvi setovi podataka praktičniji su za dugoročne procene.

Novorazvijeni model prati sezonske promene namene zemljišta koristeći mašinsko učenje kojim iz satelitskih snimaka na osnovu terenskih podataka prepoznaje zasađene poljoprivredne kulture sa tačnošću od 86 do preko 90%. Rezultati pokazuju da se na ovaj način značajno unapređuje sistem mapiranja izvora polena ambrozije (slika 2).

Slika 2. Razlike (Δ) u inventarisanju ambrozije napravljene kombinacijom nepoljoprivrednih CLC klasa sa distribucijom polja soje i šećerne repe i samo klasa CLC namene zemljišta u 2013.

Pored unapređenja vremenske i prostorne rezolucije, zahvaljujući ovom modelu moguće je povezati svaku vrstu useva sa količinom polena ambrozije. Tako su uočene negativne korelacije sa suncokretom i žitaricama koje se mogu povezati sa vremenom žetve i korišćenjem pravilnih metoda za suzbijanja korova. Utvrđeno je da se najviše ambrozije nalazi na površinama pod sojom i šećernom repom pa one objašnjavaju najveći deo varijabilnosti njenog polena.

Ova studija otvara vrata preciznijoj proceni distribucije biljaka podložnih zarazi ambrozijom i postavlja pitanje kako bi novorazvijena metoda odgovarala inventarisanju polena u modelima koji se koriste za predviđanje atmosferskih koncentracija polena ambrozije.

Kompletnu publikaciju možete preuzeti na linku: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425719304742?dgcid=author

No Comments

Sorry, the comment form is closed at this time.