NCBiR

GyroScan - Opracowanie innowacyjnej metody monitorowania stanu agrocenozy z wykorzystaniem teledetekcyjnego systemu wiatrakowca, w aspekcie rolnictwa precyzyjnego

Zasadniczym celem projektu jest opracowanie teledetekcyjnej, kompleksowej metody DSS - Decision Support System określania potrzeb zabiegów nawadniania, nawożenia oraz chemicznego zwalczania w kontekście wymagań i celów rolnictwa precyzyjnego. Równolegle metoda teledetekcyjna będzie zastosowana do:
1) oceny stanu zdegradowania łąk (miarą degradacji będzie stopień bioróżnorodności roślinności występującej na badanej łące),
2) oceny intensywności wymiany dwutlenku węgla i metanu pomiędzy powierzchnią czynną a atmosferą.

Cele niniejszego projektu są uzupełnieniem zadań realizowanych w ramach projektu Advances Sustainable Agriculture Production (ASAP), którego liderem jest IGiK (partner w projekcie), finansowanego z funduszy Europejskiej Agencji Kosmicznej. Pola uprawne pszenicy i kukurydzy zlokalizowane będą na Lubelszczyźnie i w województwie Opolskim,  natomiast łąki w środkowym odcinku rzeki Wieprz.

Ponieważ systemy pozyskiwania danych oparte będą o analizę widma hiperspektralnego pokrywy roślinnej i gleby oraz analizę dwutlenku węgla i metanu w domenie spektroskopii optycznej CRDS z pokładu ultralekkiego statku powietrznego – wiatrakowca, to niezaprzeczalnymi atutami projektu są:
1) znaczne ograniczenie kosztów pozyskiwania danych o stanie pola/łąki – eksploatacja wiatrakowca jest znacznie tańsza niż samolotów, a jednocześnie unika się ograniczeń i niedogodności związanych z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych (dronów),
2) dane pozyskane z powietrza są znacznie bardziej reprezentatywne (ponieważ uzyskuje się obraz całej powierzchni, a nie wybranych punktów – jak w badaniach naziemnych); jednocześnie eliminowane są kosztowne i czasochłonne badania gleby i roślin,
3) skalibrowany i zwalidowany system pozwoli na uzyskanie wszystkich zalet precyzyjnego rolnictwa (tj. dostosowanie dawek środków chemicznych do realnych potrzeb konkretnych lokalizacji na polu, a poprzez to zmniejszenie ilości stosowanej „chemii”. To z kolei skutkuje znaczną redukcją kosztów oraz wymierną korzyścią dla środowiska naturalnego),
4) szybka i tania ocena stanu zdegradowania łąk pozwoli na podejmowanie racjonalnych decyzji dotyczących mi.in. melioracji i przeznaczenia tych ważnych gospodarczo i przyrodniczo obszarów,
5) opracowanie teledetekcyjnej metody oceny wymiany dwutlenku węgla i metanu (badania podstawowe) pozwoli na szybsze, tańsze i łatwiejsze pozyskiwanie danych do bilansu gazów cieplarnianych.

Projekt będzie realizowany w trzech zasadniczych etapach stanowiących badania rozwojowe:
1) opracowanie teledetekcyjnego systemu monitoringu ekosystemów rolniczych z wykorzystaniem
2) specjalnie wyprodukowanego do tego celu wiatrakowca,
3) badania naziemne i lotnicze (w tym ocena warunków glebowych oraz kondycji upraw, ocena stanu fitosanitarnego upraw i ocena stanu degradacji łąk) stanowiące dane wejściowe do kalibracji i walidacji całego systemu,
4) opracowania udoskonalonego systemu wsparcia decyzyjnego dla rolnictwa precyzyjnego.

Po fazie badań rozwojowych planowany jest etap badań przemysłowych związany z transferem wiedzy, konsultacjami rynkowymi i standaryzacją technologii. Równolegle do drugiego etapu badań rozwojowych planowane są także badania podstawowe związane określeniem wymiany gazowej (CO2 i CH4) w oparciu o pomiary prowadzone z pokładu nisko lecącego wiatrakowca. Konsorcjum realizujące projekt składa się zarówno z placówek naukowych (posiadających liczący się dorobek w podejmowanym w projekcie zakresie badań) jak i partnerów przemysłowych. Każdy z partnerów przemysłowych jest zainteresowany wynikami projektu (chociaż każdy w innym zakresie) i jednocześnie każdy z nich wnosi do konsorcjum swoje ugruntowane doświadczenie.


Zagadnienia badawcze:
1.3 - Bezpieczeństwo żywnościowe i bezpieczeństwo żywności
3. Rozwój inteligentnych technik rolnictwa precyzyjnego w zrównoważonej produkcji roślinnej
4.5 - Ochrona bioróżnorodności i zrównoważony rozwój rolniczej przestrzeni produkcyjnej
5. Opracowanie zasad monitoringu stanu środowiska wykorzystującego wiarygodne wskaźniki biologiczne


RemBioFor - Teledetekcyjne określenie biomasy drzewnej i zasobów węgla w lasach

Lider projektu: Instytut Badawczy Leśnictwa
Czas trwania projektu: 2015 - 2017

Centrum Teledetekcji IGiK wraz z wiodącymi ośrodkami leśnymi: Instytutem Badawczym Leśnictwa (lider projektu), Szkołą Główną Gospodarstwa Wiejskiego, Uniwersytetem Rolniczym w Krakowie, Instytutem Technologii Drewna, Lasami Państwowymi, Instytutem Dendrologii PAN oraz Uniwersytetem Przyrodniczym w Poznaniu uczestniczy w projekcie „Teledetekcyjne określenie biomasy drzewnej i zasobów węgla w lasach” RemBioFor (finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - NCBiR - program Biostrateg 2015-2017).

Celem projektu jest opracowanie kompleksowej metody określania wybranych cech taksacyjnych drzewostanów oraz nadziemnej biomasy i związanego w niej węgla bazującej na zastosowaniu danych teledetekcyjnych i nowoczesnych narzędzi ich przetwarzania na potrzeby planowania urządzeniowego oraz modyfikacji procedur pomiarowych i analitycznych zawartych w “Instrukcji urządzania lasu”.

Rolą Centrum Teledetekcji IGiK jest opracowanie nowatorskich metod analizy obrazów radarowych na potrzeby modelowania przestrzennego rozkładu biomasy leśnej i zawartego w niej węgla na podstawie danych pozyskanych z najnowszych satelitów radarowych (ALOS-2 pasmo L, Sentinel-1 Pasmo C, TerraSAR-X Pasmo X) w oparciu o dane naziemne dostarczone w ramach inwentaryzacji stanu lasu przeprowadzone w projekcie RemBioFor.

Kierownik zadania: dr Dariusz Ziółkowski
Kontakt: dariusz.ziolkowski@igik.edu.pl


Foto: Mazowiecki Park Krajobrazowy na zdjęciu radarowym ALOS PALSAR HV. Opracowanie: IGiK



Zintegrowany system monitoringu deformacji podłoża gruntowego z wykorzystaniem interferometrii radarowej trwałych reflektorów

Kierownik projektu: dr Dariusz Ziółkowski
Czas trwania: marzec 2014 - luty 2017

Głównym celem projektu jest opracowanie zintegrowanego systemu monitoringu deformacji podłoża gruntowego wykorzystującego metody satelitarnej interferometrii radarowej trwałych reflektorów PSInSAR, niwelacji precyzyjnej oraz pomiarów z permanentnych stacji GPS. Badania są prowadzone na obszarze Warszawy i okolic. Badaniom podlegają zarówno wielkoobszarowe ruchy całej Niecki Warszawskiej, jak również lokalne deformacje spowodowane budową linii metra oraz innych elementów infrastruktury.

W projekcie do badań metodami interferometrii radarowej wykorzystywanych jest ponad 300 obrazów mikrofalowych z satelitów ERS-1/2 zarejestrowanych w latach 1992 – 2010, ponad dwieście obrazów z satelity Envisat z lat 2002 – 2010 zarejestrowanych z dziewięciu różnych orbit wstępujących i zstępujących oraz ponad 100 wysokorozdzielczych obrazów radarowych z satelitów CosmoSkymed z lat 2011 – 2016.

Pomiary z permanentnych stacji GPS posłużą do bezwzględnej georeferencji wyników, natomiast niwelacja precyzyjna oraz specjalnie zaprojektowany eksperyment zostaną wykorzystane do oceny dokładności proponowanego rozwiązania. Określenie lokalnych i regionalnych deformacji podłoża zostanie zinterpretowane w kontekście budowy geologicznej obszaru badań oraz wpływu obiektów infrastruktury technicznej na podłoże gruntowe.

Konsorcjum realizujące projekt:
Instytut Geodezji i Kartografii (Lider projektu)
Warszawskie Przedsiębiorstwo Geodezyjne S. A.
Instytut Techniki Budowlanej