美国宇航局(NASA)遥感数据助力美国农业部(USDA) 新型土壤湿度应用研究

Crop CASMA与其他土壤湿度测量方法相比,空间覆盖更广且空间符合性更高。

据国土卫星遥感应用中心消息,美国农业部国家农业统计局(NASS,USDA)联合美国宇航局(NASA)和乔治梅森大学(George Mason University)合作开发了一种可使使用者直接获取NASA高分辨率土壤湿度数据的“作物状况和土壤水分分析工具”(Crop CASMA)。该工具能够方便用户获取NASA的土壤水分主被动探测卫星(SMAP)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星的高分辨率数据。土壤水分数据对于农业和自然资源部门的专业人员来说至关重要,将土壤水分数据与其他数据结合起来,可规划作物种植、预测产量、开展干旱或洪水跟踪监测以及完善天气预报结果。据悉,Crop CASMA与其他土壤湿度测量方法相比,空间覆盖更广且空间符合性更高。土壤湿度是农业产量和生产力的一个非常重要的信息,该工具将为利用美国宇航局遥感数据指导湿度条件和水资源可用性的预测提供支持。

Crop CASMA的部分主用户将是美国农业部国家农业统计局的研究人员和统计学家,他们每周发布“作物进展报告”,将各州划分为水分急缺、短缺、充足、过剩等类别,并追踪农作物的健康状况和生长进度,以帮助农民和农场管理者开展工作。下图所示为Crop CASMA利用NASA数据绘制的美国土壤湿度图,可为私人用户提供免费获取高分辨率数据的机会,这些数据可帮助规划春播、跟踪自然灾害的灾后损失、开展作物健康监测等。

美国农业部表示,其研究人员和统计学家将把这一系统工具应用于发现水淹田地、找到可能妨碍种植因素等各方面。利用遥感方法估算早季作物种植面积方面依然存在挑战,Crop CASMA可帮助识别出那些由于潮湿、冰冻、过度干燥或不可通达性而无法开展种植的区域,从而改进统计种植面积的估算。除支持农业经营外,它还有助于研究极端天气事件的可持续性并评估其影响。这些卫星数据衍生出的植被状况指数图和土壤水分状况图直观展示了美国农业日新月异的变化和面貌。相关专家表示,Crop CASMA系统界面易于操作,不需特别专业技术背景,可通过操作工具选择区域,创建地图并保存为PDF,还可从网站下载数据输入到模型中。

Crop CASMA依托的原始SMAP 数据的空间分辨率为36公里(约20英里),这意味着每景数据大约覆盖相当于一个县大小的面积。研发团队还开发了一种数据分析方法,利用SMAP卫星和地表数据估算更高分辨率的土壤水分产品,向用户提供分辨率为1公里(0.62英里)的信息。更高分辨率的数据可让用户更准确地定位高湿度或低湿度的区域。美国目前的土壤湿度报告是州级别的,一个州可能被平均归类为‘湿润’类,但整个州实际上可能并非如此,例如一个州的某个地区可能是潮湿的,而该州的另一个地区可能是干燥的。这些新型数据为农民提供了很重要的局部土壤水分解读信息。

Crop CASMA系统由乔治梅森大学的空间信息科学与系统中心(CSISS)、美国宇航局戈达德航天飞行中心和美国宇航局南加州喷气推进实验室(JPL)合作开发。JPL为NASA管理SMAP卫星,戈达德航天飞行中心生产SMAP 卫星9公里根系层和1公里表层土壤湿度产品。Crop CASMA在线工具由乔治梅森大学的空间信息科学与系统中心(CSISS)负责和维护,由美国国家农业统计局(NASS)的研发部门运行。这项工作也得到了美国宇航局西部水应用办公室(WWAO)和美国宇航局(NASA)陆地水文项目的支持。WWAO的使命是改善美国西部干旱地区的水资源管理方式,Crop CASMA正是一系列水资源项目的一部分,这些项目利用遥感技术,为水资源管理提供干旱、农业、积雪和供水等问题的新型解决方案。Crop CASMA的相关合作也是美国农业部和美国宇航局近期签署的一项更大的旨在共同合作加强农业和地球科学研究的协议中的一部分 。

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