By 
У деяких місцях по всій території Сполучених Штатів деревний покрив зменшується – ліси згоріли лісовими пожежами на Західному узбережжі та потонули через підвищення рівня моря на Сході. З землі важко оцінити масштаби втрат і вплив зникаючих дерев на рівень вуглекислого газу в атмосфері та зміну клімату. Вчений-дослідник NASA Джон Ренсон працює над вдосконаленням нових технологій для вивчення дерев із висоти, щоб майбутні місії спостереження за Землею могли точніше оцінювати стан лісу.
«Дерева роблять величезну послугу для планети, з точки зору поглинання вуглекислого газу, вилучення його з атмосфери та поміщення в деревину, — сказав Ренсон, — але дерева дуже чутливі до змін клімату. Ми намагаємося побачити зміни, що відбуваються в лісових екосистемах. Якщо ви помітите щось досить рано, можливо, зможете щось з цим зробити».
При вимірюванні з літаків і супутників довжини хвилі світла, відбитого рослинами, говорять вченим про кількість фотосинтезу, що відбувається, і, отже, про те, скільки вуглекислого газу в атмосфері поглинають і накопичують дерева. Поточний стандарт для вивчення рослинності називається NDVI, або нормалізований диференціальний індекс рослинності, який є середнім значенням двох широких частин інфрачервоного спектра. Записи NASA NDVI сягають 40 років тому, забезпечуючи низьку роздільну здатність, але точну картину стану лісів.
Незважаючи на те, що NDVI добре оцінює кількість та енергію рослинності в широкому сенсі, сказав Ренсон, розбиваючи інфрачервоне та видиме світло на багато інших довжин хвиль, технологія, яка називається гіперспектральним зображенням, може дати розуміння вмісту води в рослинах, хлорофілу та навіть змін у здоров’ї.
«Рослинність має ці широкі спектральні властивості, — сказав Ян Адамс, технолог Відділу наук про Землю в Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA. «За допомогою гіперспектрального зображення ви отримуєте багато різних вимірювань на менших, ближчих частотах. Є набагато більше інформації, яку ми можемо отримати, якщо зможемо отримати кращу спектральну роздільну здатність».
Завдяки значному збільшенню кількості частот, доступних дослідникам для вивчення, робота Ренсона відповідає пріоритетам останнього десятирічного опитування Національної академії наук про Землю, яке визначає довгострокові пріоритети галузі. У дослідженні «рельєф поверхні та рослинність», включаючи ліси, перераховуються як ключова сфера дослідження, яка потребує більш передових технологій.
«Стратегічно для NASA і в ширшому плані для спільноти дистанційного зондування гіперспектраль є однією зі сфер, яку ми бачимо як майбутнє», — сказав Адамс.
Щоб використовувати гіперспектральне зображення під час майбутніх орбітальних місій, методи аналізу даних спочатку перевіряють ближче до землі.
Команда Ренсона оснастила дрон Skyfish (БПЛА) від партнерської установи Virginia Tech гіперспектральною камерою видимого та інфрачервоного (VIS/IR) та лідарним обладнанням. Вони пролетіли з обладнанням для обробки зображень над лісами поблизу Блексбурга, штат Вірджинія, в регіоні під назвою Гірське озеро. Порівнюючи свої спостереження БПЛА з фактичними рівнями CO2, зафіксованими датчиками на сусідній вежі Національної екологічної обсерваторії, команда Ренсона змогла уточнити розрахунки щодо того, скільки вуглецю ліс видалив з атмосфери.
Ці порівняння дозволили їм удосконалити техніку інтерпретації гіперспектральних даних. Наприклад, рослини, які страждають від надмірної кількості сонячного світла, можуть виділяти пігменти, щоб захистити свої хлоропласти, і цей стан можуть виявити його датчики. Якщо рослини отримують занадто багато тіні, у них може вирости листя з більшою площею поверхні, через що датчик може переоцінити продуктивність рослин. Ренсон хоче додати короткохвильові інфрачервоні датчики, щоб краще розрізняти відображення від листя та інших частин рослин, усуваючи ще одне можливе джерело помилок.
Comments