Program Copernicus i satelity Sentinel
Copernicus to europejski program obserwacji Ziemi, finansowany przez Unię Europejską i zarządzany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Dane z misji satelitarnych Sentinel są udostępniane bezpłatnie w ramach polityki otwartych danych (Open Data Policy), co umożliwia ich szersze wykorzystanie zarówno przez instytucje publiczne, jak i prywatne — w tym rolnicze.
Dla rolnictwa kluczowe są dwa typy satelitów:
- Sentinel-2 — wielospektralny optyczny satelita o rozdzielczości 10 m (kanały RGB + NIR), z cyklem powtarzalności 5 dni dla pary satelitów (S2A + S2B). Dostarcza danych spektralnych niezbędnych do obliczania wskaźników wegetacyjnych.
- Sentinel-1 — radarowy (SAR) satelita, który „widzi" przez chmury. Stosowany do monitorowania wilgotności gleby, stanu łanów zbóż i wykrywania powodzi na obszarach rolniczych.
Wskaźnik NDVI – podstawowe narzędzie monitoringu upraw
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) to jeden z najczęściej stosowanych wskaźników teledetekcyjnych w rolnictwie. Obliczany jest ze stosunku kanałów bliskiej podczerwieni (NIR) i czerwonego (RED) wg wzoru:
NDVI = (NIR – RED) / (NIR + RED)
Wartości NDVI mieszczą się w przedziale od -1 do +1. Zdrowa, gęsta roślinność osiąga wartości 0,6–0,9. Gleba naga, zabudowania i woda mają wartości bliskie 0 lub ujemne. W praktyce rolniczej NDVI poniżej 0,4 w fazie strzelania w źdźbło sygnalizuje potencjalne problemy z plonem.
Gdzie pobrać dane Sentinel-2 dla Polski
Dane dostępne są przez kilka oficjalnych portali:
- Copernicus Data Space Ecosystem (dataspace.copernicus.eu) — nowy portal ESA zastępujący Copernicus Open Access Hub od 2023 r. Umożliwia pobieranie i przetwarzanie danych w przeglądarce lub przez API.
- Google Earth Engine — platforma przetwarzania danych geospacyjnych umożliwiająca wykonywanie analiz NDVI na dużych obszarach bez pobierania surowych danych.
- QGIS + wtyczka Semi-Automatic Classification — otwarte oprogramowanie GIS, bezpłatne, pozwalające na pełną analizę danych Sentinel-2 na komputerze lokalnym.
Zastosowania Sentinel-2 w polskim rolnictwie
Monitoring plonów – prognozy zbiorów
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa (IUNG-PIB) w Puławach prowadzi prace badawcze nad prognozowaniem plonów pszenicy i rzepaku na podstawie szeregów czasowych NDVI Sentinel-2. Dane satelitarne uzupełniane są informacjami meteorologicznymi i modelami glebowymi.
Wykrywanie suszy rolniczej
Centrum Monitorowania Suszy Rolniczej (CMSR), działające przy IUNG-PIB, od wielu lat prowadzi monitoring suszy na terenie Polski. Dane satelitarne (wskaźniki NDVI i NDWI – Water Index) coraz szerzej uzupełniają tradycyjne dane meteorologiczne w prognozach suszy glebowej.
Kontrola dopłat i system LPIS
Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa (ARiMR) stosuje dane satelitarne do weryfikacji wniosków obszarowych w ramach systemu kontroli GSAA (Geo-Spatial Aid Application). Zobrazowania Sentinel-2 pozwalają automatycznie sprawdzić, czy deklarowana uprawa faktycznie istnieje na zgłoszonym obszarze.
Ograniczenia danych satelitarnych w praktyce
Rozdzielczość przestrzenna 10 m Sentinel-2 jest wystarczająca do analiz na poziomie pola (identyfikacja stref słabszego wzrostu o powierzchni powyżej 0,1 ha), ale niewystarczająca do lokalizacji pojedynczych uszkodzonych roślin lub wąskich pasów chwastów. W takich przypadkach niezbędne jest uzupełnienie analizy lotem drona.
Drugi istotny problem to zachmurzenie. Polska należy do regionów UE o stosunkowo dużym zachmurzeniu (szczególnie w miesiącach jesienno-zimowych). W kluczowych fazach fenologicznych, np. kłoszenie pszenicy w maju–czerwcu, pokrycie chmurama może przez kilka dni utrudniać pozyskanie użytecznych danych optycznych. Rozwiązaniem jest łączenie danych Sentinel-2 z radarowymi Sentinel-1.