השימוש בנתונים של לווין בעקב אחר שינויים גלובליים ושימוש בקרקע

הטכנולוגיה של הלוויין שינתה באופן יסודי את האופן שבו מדענים, ממשלות וארגונים צופים ולנהל את יערות האדמה ואת הנופים של כדור הארץ במשך חמשת העשורים האחרונים, קבוצות של לווייניים בעלי ערך כדור הארץ סיפקו ראייה חסרת תקדים, חוזרת ונחושת של פני כדור הארץ, ומאפשרות זיהוי מדויק של פיזור וקרקע שינויים בלוויינים מקומיים, אזוריים וגלובליים, כמו ממשיכים לנקות את החקלאות, אך ורק לאחר מכן, מעקב חיוני של פחמן, כמעט 10 אחוזים של פיתוח פחמן, הפך לרמה סביבתית, תוך כדי פיתוח פחמן, כמעט, כמעט, כמעט, כמעט, תוך כדי שמירה על פני השטח.

מדוע מידע לוויין הוא חיוני לשימור יערות ושינויים בשימוש בקרקע

סקרים מסורתיים המבוססים על הקרקע הם תצפיות עקביות, זמניות, ומוגבלות בכיסוי מרחבי.בניגוד, לווינים מספקים תצפיות עקביות, תכופות וקיר-לכות על פני האדמה כולה.יכולות אלה מאפשרות זיהוי שינויים עדינים בכיסוי צמחייה לאורך זמן - שינויים שעשויים לעבור ללא סודיות על ידי משקיפים מקומיים או דוחות לוויין שנתיים.

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Ground Measurements

בעוד שנתוני לוויין מספקים תצוגה רחבה, זה עוצמתי ביותר בשילוב עם מדידות שדה. מגרשים קרקעיים, סקרי LiDAR ממטוסים, ותצפיות מבוססות קהילה calibrate ואימות הערכות מודרות לווייניות של ביומסה, גובה עץ ומין.הסינרגיה בין חללבורן והנתונים המרכיבים משפרת את האמינות של התראות סטיות ודמי פחמן, תמיכה בהחלטות מדיניות חזקות.

סוגים של מידע לוויין המשמש ב Deforestation and Land Use Monitoring

סוגי חיישן שונים ללכוד היבטים נפרדים של פני כדור הארץ.בחירת החיישן הנכון תלויה ביישום, את ההחלטה המרחבית והזמנית הנדרשת, ואת התנאים הסביבתיים של האזור (למשל, כיסוי ענן מתמשך ביערות הגשם הטרופיים).

צילום אופטי

לווייני אופטי, כגון Landsat 8/9, Sentinel-2, ו- MODIS, ללכוד שמש שמשקף אור על פני אורכי גל גלויים וקרובים ל- ; נתונים אלה הם בלתי חוקיים עבור סוגים של כיסוי קרקעי מסווג, מדדי צמחיית מחשוב (למשל, הבדל נורמלי ואפקטיפי של משיכה,NDVI), וגילוי של אובדן יערות לאורך זמן.

נתונים לא מוכרים ו-Thermal Data

להקות קצרות של גלי אינפרא אדום ותרמו תרמיות עוזרות להבדיל בין צמחייה בריאה, לחוצים ומתה.לדוגמה, ה- Burn Ratio (NBR) משתמשת בלהקות אינפרא אדום בתדרים קצרים וקצרים כדי למפות חומרת אש ושיקום.חיישנים הירומאליים יכולים גם לזהות שריפות פעילות, סיוע ניהול אש ביערות טרופיים.

« « SAR)

חיישנים SAR, כגון אלה על Sentinel-1, ALOS-2 PALSAR-2, ו- Upcoming NISAR, פולטים דופקי מיקרוגל שפורטו עננים וחושך.זה הופך SAR אידיאלי עבור ניטור יערות טרופיים שבהם כיסוי ענן הוא מתמשך. SAR רגיש למבנה היער - כלומר רגישות לחוספסים קלים, ביומסה, ושיטפונות - ויכולים לזהות אפילו מתחת לשכבות עבות (ב) ממין (במקרים של שינויים קלים יותר, כולל SAR) מערפלים יותר, כולל שינויים SAR).

לווין LiDAR

Spaceborne LiDAR (למשל, GEDI של נאס"א, ICESat-2) מספק מדידות ישירות של גובה צמחייה ומבנה אנכי.למרות שללידר יש סטרות יותר מאשר חיישנים אופטיים או מכ"ם, הוא מספק מידע תלת-ממדי חיוני עבור ביומסה estimation והערכה של פיזור יער - ההפחתה עדינה של מלאי פחמן ללא כל הסרת כיסוי עץ.

יישומים ב- Global Deforestation

נתונים של לווין משמשים במגוון רחב של יישומים תפעוליים ומדעיים כדי לעקוב אחר שיעורי הריסה, לזהות פעילויות בלתי חוקיות, לאכוף מדיניות שימור.

גילוי יערות גלובלי

אולי היישום הידוע ביותר הוא FLT:0 ,Wal Forest WatchcioFLT ( 1 פלטפורמה 1:1), אשר מספק התראות של זמן רב-מציאותי של אובדן כיסוי עץ נגזר מדמיינת לנדסאט.מערכת זו, שפותחה על ידי המכון העולמי משאבים ושותפים, העצימה ממשלות, ארגונים לא ממשלתיים וקהילות ילידיות להגיב במהירות להפחתה בלתי חוקית של בין 2001 ל-23, יש אגן דרום-מזרחי של יותר מ אגן יערות, בעיקר על ידי אמזון, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אגן, 000 אגן גבוה יותר מאשר אזור זה נשאר על ידי אזור צמחייה, 000 אגן חקלאיות, 000, 000, 000, 000, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן נטושה, 000 אגן נטושה, 000 אגן נטושה, 000 אגן אינטנסיביים, 000 אגן, 000, 000, 000, 000, 000 אגן, 000, 000 אגן, 000 אגן, 000 אגן על ידי אזור זה נשאר על ידי אסיה, 000

טיהור בלתי חוקי ומינוי

באמצעות תמונות אופטיות ברזולוציה גבוהה (למשל, פלנטת, מקסאר) בשילוב עם אלגוריתמים אוטומטיים לזיהוי שינוי, הרשויות יכולות לזהות כבישים בלתי מורשים, סיפון, ובורות כרייה בתוך אזורים מוגנים.ב אמזון הברזילאית, ניטור מבוסס לווייני (ProDES ומערכות DETER) על ידי המכון הלאומי למחקר חלל (IN) אפשר פשיטות אכיפת החוק ותרמו להפחתה משמעותית ב קריאות שקיפות ב מעודכנת לרדיוושנים 2012.

מניות פחמן ואסטיגמציה

על ידי שילוב מפות של כיסוי יער לווייני של שינוי עם ערכים צפיפות פחמן ספציפית ביומים, החוקרים מעריכים פליטות פחמן דו חמצני מפירוק יערות ושפלת יערות. הערכות כאלה להאכיל את ממציאי גזי החממה הלאומי ומחויבויות אקלים בינלאומיות.לוח הביניים על שינויי אקלים (IPCC) מזהה נתונים לוויין כמקור עיקרי לגורמי פליטה בתחום השימוש הקרקע.

שינויים ביבשה מעבר ל Forests

הכחשה היא רק היבט אחד של שינוי הקרקע.לוויינים גם לעקוב אחר התרחבות חקלאית, אורבניזציה, יצירת מאגר וכרייתה.לדוגמה, הרחבת מטעני שמן באינדונזיה ומלזיה - המקושרים לפירוק - ממפה באופן שגרתי באמצעות תרכובות שנתיות של אופטי ודימויי מכ"ם.

אתגרים ב-Surnel Monitoring

למרות החוזקות שלה, ניטור לווייני של מחיקה ושימוש בקרקע עומד בפני כמה מכשולים טכניים ותפעוליים.

כיסוי עננים ושפלים טמפליים

אזורים טרופיים, שבהם מתרחשת רוב המחיקה, חווים כיסוי ענן מתמשך.חיישנים אופטיים עשויים להיות מוגבל תמונות ניתנות להשגה בשנה, הפחתת היכולת לקבוע את התזמון המדויק של אירוע.למרות SAR מתגבר על חדירה בענן, הפרשנות שלו דורשת מומחיות מיוחדת והוא פחות אינטואיטיבי מאשר תמונה אופטית.שלב מספר סוגי חיישן (היתוך) מסייע למלא פערים אך מגביר את המורכבות של הנתונים.

עיבוד נתונים ואחסון

קבוצות לוויין מודרניות לייצר טרה-ביאטים של נתונים מדי יום.מעבדים את הכמויות האלה - תיקון להפרעות אטמוספיריות, גיאומטריה ושטח - דורש משאבים חישוביים משמעותיים ואלגוריתמים חזקים.טכניקות למידת מכונה משמשים יותר ויותר לסיווג אוטומטי, אבל מודלים של הכשרה דורשים כמויות גדולות של נתונים מתוייגים ואימות זהיר כדי להימנע מטיות.

החלטות סחר-offs

רזולוציה מרחבית גבוהה (למשל, תת-מטר) מציעה פרטים יפים אך מפחיתה את שטח הכיסוי ואת תדירות השיקום, מה שהופך אותו בלתי מתאים למעקב לאומי קיר-לקיר. Medium-resolution (10-30 מ') מערכות כמו לנדסאט ו Sentinel להכות איזון אבל עשוי להחמיץ מהירויות קטנות או אירועים הידרדרים.שלב רזולוציה שונה בגישה היררכית הוא אזור מחקר פעיל.

התעלמות מההתמדה

נתונים לוויין מצטיינים בזיהוי אובדן יערות ברור אך מאבקים עם השפלה - הסרת חלקי של קנפי, דקה או מתחת לקומות. דרדציה לעתים קרובות בורחת מחיישנים לפתרון משותף ודורשת נתונים ברזולוציה גבוהה או לידאר להעריך. פער זה אומר שדמויות של פירוק רשמי רבים ככל הנראה מזלזלות באובדן פחמן אמיתי.

גישה ומדיניות נתונים פתוחה

בעוד תוכניות גדולות כמו Landsat ו Copernicus (Sentinel) לספק נתונים חינם ופתוח, רבים נתונים מסחריים ברזולוציה גבוהה נותרו יקרים, הגבלת הגישה למוסדות במימון היטב.יכולות הבנייה במדינות מתפתחות היא חיונית כדי להבטיח שימוש שווה של ניטור לווייני עבור REDD + ודיווח לאומי. יוזמות בינלאומיות כגון GEO (קבוצת על פני כדור הארץ) ו- SERVIR לעבוד על הגשר הזה.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

התקדמות בטכנולוגיית חיישן, מחשוב וניתוח מבטיח להתגבר על מגבלות רבות, לשפר באופן דרמטי את הדיוק והזמן של מחיקה ושימוש בקרקע.

משימות לוויין חדשניות

כמה משימות חדשות ישפרו את ניטור היער העולמי:0NASA-ISRO SAR Mission (NISAR)FLT:1, צפוי להשיק בשנת 2025, יספק תדמית L- ו-S-band SAR עם כיסוי זיהוי חוזר של 12 ימים, המסוגל למדוד ביומסה וגילוי שינויים תחת תנאי מזג אוויר.

בינה מלאכותית ומחשוב ענן

אלגוריתמים למידה עמוקה, במיוחד רשתות עצביות אבולוציוניות, שיפרו באופן דרמטי את הדיוק של סיווג הקרקע ושינוי פלטפורמות מחשוב כגון Google Earth Engine, AWS ו- Microsoft Planetary Computer מאפשרות למשתמשים לנתח מאובנים של נתונים לווייניים ללא תשתיות מקומיות.צנרת אוטומטית מייצרת כיום התראות יומיות של פיזור נתונים עם שיעורי חיובי נמוך, העצמת מודלים של AI-the-ground יכול גם למזג אופטי, מכ"ם, ולעצב את ליר כדי לשנות את זרימת הנתונים חלקה.

שילוב עם Drone ו- In-Situ Networks

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs) מציעים תמונות אולטרה-רזולוציה גבוהה שיכול לאמת מוצרי לוויין ולעקוב אחר אזורים מקומיים של עניין.רשתות חיישן על הקרקע - צגים אקוסטיים, מלכודות מצלמה, ובדיקות לחות קרקע - לספק נתונים משלימים לתצפיות לוויין, יצירת מערכת ניטור מקיפה.

אזהרות בזמן אמת ואכיפה

פלטפורמות כמו Global Forest Watch ו-DeTER של ברזיל משתמשים במכונות למידה כדי לעבד סצנות לוויין בתוך שעות רכישה, הנפקת התראות המאפשרות לרשויות להגיב לפני הפיצות נזק.המהלך לקראת התראות תת-קרקעיות באמצעות לווייני גיאוסטרציה (למשל, GOES-R) וקבוצת לווייני לוויין קטנה מבטיחה להפחית את החדירה משבועיים עד דקות, ובכך למנוע פעילות בלתי חוקית.

אספקת אשראי ושקיפות

ככל ששווקים של פחמן מרצון מתרחבים, ניטור לווייני הופך חיוני כדי לאמת כי פרויקטים לשימור יערות למעשה מספקים פחתות פליטה.אימות עצמאי באמצעות נתוני לוויין פתוחים מוסיף אמינות לאשראיי פחמן ומסייע להימנע משטיפת ירוק.טכנולוגיות כמו blockchain בשילוב עם תמונות לוויין יכול ליצור רשומות בלתי חתומות של שינויים כיסוי יער, הגדלת האמון במימון האקלים.

מערכת ניטור גלובלית משולבת

העתיד של ניטור מחיקה נמצא באינטגרציה חלקה של חיישנים לווייניים מרובים, נתונים קרקעיים וניתוח מתקדם למערכת הפעלה יחידה. ארגונים בינלאומיים, סוכנויות חלל ומוסדות מחקר משתפים פעולה כדי לבנות יוזמת תצפית של יערות גלובליים (GFOI) המספקת שירותים מקצה לקצה - מהנתונים הלווין הגולמיים ועד דוחות פליטות ברמה ממשלתית.

השקעות המשך בתשתיות לוויין, מדיניות נתונים פתוחה ובניית יכולת יהיה קריטי להשגת מטרות הפיתוח בר קיימא של האו"ם (SDGs), במיוחד SDG 15 (החיים על הקרקע) ו- SDG 13 (פעולות חשאיות) נתונים לוויין בלבד לא יכולים להציל יערות, אבל זה מספק את בסיס הראיות החיוני כי תחת בסיס יעיל של מדיניות, אכיפת החוק, ושימור הקהילה.

מסקנה

נתונים של לווין הפכו אבן הפינה של ניטור סביבתי מודרני, המציע יכולת שאין דומה לעקוב אחר מחיקה ושימוש קרקע שינויים ברחבי העולם כולו.ממשימות לנדסאט החלוצה ועד חיישנים של NISAR ו BIOMASS, כל קפיצת טכנולוגית הרחיבה את יכולתנו לזהות פערי יער, לכמת פליטות פחמן ותמיכה בניהול קרקעות בר קיימא.

בסופו של דבר המאבק נגד השמצה הוא גזע נגד הזמן - ולוויינים נותנים לנו את המושב הטוב ביותר בבית לצפות, להבין ולפעול.על ידי המשך לחדש ולשתף פעולה, הקהילה העולמית יכולה להבטיח כי כלים חזקים אלה משמשים כדי להגן על יערות העולם לדורות הנוכחיים והעתידיים.