Sin tecnología de detección avanzada, los humanos solo ven una pequeña porción de todo el espectro electromagnético. Los satélites ven el rango completo, desde los rayos gamma de alta energía hasta las microondas visibles, infrarrojas y de baja energía. Las imágenes y los datos que recopilanpuede usarse para resolver problemas complejos. Por ejemplo, los datos de satélite están siendo aprovechados por investigadores de la Universidad de Illinois para obtener una imagen más completa de las tierras de cultivo y para estimar el rendimiento de los cultivos en el cinturón de maíz de los EE. UU.
"En los lugares donde podemos ver solo el color verde en los cultivos, las imágenes electromagnéticas de los satélites revelan mucha más información sobre lo que realmente está sucediendo en las hojas de las plantas e incluso dentro del dosel. Cómo aprovechar esta información es el desafío", diceKaiyu Guan, un científico ambiental en la U de I y el autor principal de la investigación, dice: "Usar varias bandas espectrales y observarlas de manera integrada revela información valiosa para mejorar el rendimiento de los cultivos".
Guan dice que este trabajo es la primera vez que se juntan tantas bandas espectrales, incluidas las visibles, infrarrojas, térmicas y de microondas pasivas y activas, y las mediciones de fluorescencia del dosel para observar los cultivos.
"Utilizamos un marco integrado llamado Regresión de Mínimo Cuadrado Parcial para analizar todos los datos juntos. Este enfoque específico puede identificar información comúnmente compartida en los diferentes conjuntos de datos. Cuando sacamos la información compartida de cada conjunto de datos, lo que quedaes la información única relevante para las condiciones de la vegetación y el rendimiento del cultivo "
El estudio revela que los muchos conjuntos de datos satelitales comparten información común relacionada con la biomasa de cultivos que se cultiva sobre la superficie. Sin embargo, los investigadores también descubren que diferentes datos satelitales pueden revelar el estrés ambiental que experimentan los cultivos relacionados con la sequía y el calor. Guan dice que el aspecto desafiante dela observación del cultivo es que el grano, que es de lo que se trata el rendimiento del cultivo, crece dentro del dosel, donde no es visible desde arriba. "Las bandas visibles o de infrarrojo cercano que se usan típicamente para el monitoreo del cultivo son principalmente sensibles al dosel superior,pero proporciona poca información sobre la vegetación más profunda y las condiciones del suelo que afectan el estado y rendimiento del agua de los cultivos ", dice John Kimball de la Universidad de Montana, un colaborador a largo plazo con Guan y coautor del artículo.
"Nuestro estudio sugiere que los datos del radar de microondas en la banda Ku contienen información útil única sobre el crecimiento de los cultivos", dice Guan. "Además de la información de biomasa, también contiene información adicional asociada con el estrés hídrico de los cultivos debido a la mayor sensibilidad de microondasal contenido de agua del dosel, y el microondas también puede penetrar el dosel y ver a través de parte o todo el dosel. También encontramos que las bandas térmicas proporcionan información sobre el estrés por agua y calor ", dice Guan." Esta información nos dice cuándo las hojas abren o cierran sus poros.para respirar y absorber carbono para el crecimiento "
El coautor David Lobell de la Universidad de Stanford, quien diseñó la idea con Guan, dice que aprovechar todos estos datos satelitales juntos aumenta en gran medida la capacidad de monitorear los cultivos y el rendimiento de los cultivos.
"Esta es una era de grandes datos. Cómo dar sentido a todos los datos disponibles, generar información útil para los agricultores, economistas y otros que necesitan conocer el rendimiento de los cultivos, es un desafío importante", dice Guan."Esta será una herramienta importante. Y, aunque comenzamos con el Cinturón de maíz de Estados Unidos, este marco puede usarse para analizar tierras de cultivo en cualquier parte del planeta".
El estudio, "Los valores compartidos y únicos de datos de satélite óptico, fluorescente, térmico y de microondas para estimar los rendimientos de cultivos a gran escala", se publica en Teledetección del medio ambiente . El trabajo fue iniciado y diseñado por Kaiyu Guan de U of I y David Lobell de la Universidad de Stanford. Es coautor de un equipo de varios institutos de Jin Wu Brookhaven National Lab, John S. Kimball Universidad de Montana, Martha C. Anderson USDA ARS, Steve Frolking Universidad de New Hampshire, Bo Li Universidad de Illinois y Christopher R. Hain NOAA.
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Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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