Monitorowanie wzrostu roślin uprawnych i prognozowanie plonów w Polsce

W Centrum Teledetekcji IGiK w 1996 roku został wdrożony we współpracy z Kanadyjskim Centrum Teledetekcji system monitorowania stanu roślin uprawnych z wykorzystaniem zdjęć satelitarnych NOAA AVHRR. Technologia ta składa się z następujących etapów:
1. Rejestracja obrazów satelitarnych pozyskiwanych przez skanery AVHRR zainstalowane na pokładach satelitów serii NOAA dla obszaru całego kraju w przeciągu okresu wegetacji roślin uprawnych oraz ich przetworzenie geometryczne i radiometryczne

2. Wyznaczenie wskaźnika roślinności – NDVI na podstawie wartości promieniowania rejestrowanego przez skaner NOAA AVHRR oraz utworzenie na podstawie dziennych obrazów rozkładu wskaźnika NDVI kompozycji dekadowych dla obszarów rolniczych

3. Przygotowanie map porównawczych rozkładu wskaźnika NDVI w zestawieniu z rokiem średnim oraz z rokiem poprzednim dla poszczególnych dekad okresu wegetacyjnego

4. Określenie przebiegu zmian wartości wskaźnika roślinności NDVI charakteryzującego stan rozwoju roślin uprawnych w przeciągu okresu wegetacyjnego.

Schemat funkcjonowania systemu monitorowania stanu roślin uprawnych został przestawiony na rys. 1.  

 

Centrum Teledetekcji wykorzystuje szereg typów danych o różnych rozdzielczościach przestrzennych do stworzenia Kompleksowego Systemu Monitoringu Suszy Rolniczej dla zadeklarowanych obszarów, działek, jednostek itp.

 

Mapy suszy rolniczej, opracowywane przez 20 lat przez Centrum Teledetekcji, dostarczają informacji pozwalających na określenie niekorzystnych warunków wzrostu roślin wywołanych suszą. Dane dla całego kraju można porównać z kondycja roślin na polu w terminach pokrywających się z wygenerowanymi mapami suszy rolniczej. Obraz przedstawia kondycję kukurydzy w roku 2016 i 2018 (wskaźnik NDVI) z analogicznych okresów wraz z porównaniem map suszy z odpowiadających sobie dekad roku.

 

Końcowymi produktami w Systemie Monitorowania Stanu Roślin Uprawnych są mapy porównawcze wartości wskaźnika roślinności NDVI – w porównaniu z rokiem średnim oraz z rokiem poprzednim – tworzone poprzez porównanie wartości wskaźników aktualnego i archiwalnego, zgromadzonych w bazie produktów NOAA AVHRR Instytutu Geodezji i Kartografii, obejmującej okres 1997 – 2018.

Mapy te są generowane w postaci rastrowej o wielkości rastra 1 km2 oraz w postaci uśrednionej do województw. Informacja o stanie upraw jest wyrażona stosunkiem wskaźnika roślinności NDVI w bieżącej dekadzie do wartości tego wskaźnika w tej samej dekadzie roku średniego lub poprzedniego.
Mapy porównawcze są dostarczane w odstępach dekadowych przez okres wegetacji roślin uprawnych (1 kwietnia – 30 września) do Departamentu Rolnictwa Głównego Urzędu Statystycznego. Na podstawie informacji z kolejnych dekad są także tworzone wykresy zmian wskaźnika NDVI w przeciągu okresu wegetacyjnego oraz zestawienia map porównawczych dla całego sezonu wegetacji. Produkty te są dostarczane do Departamentu Rolnictwa  GUS w ramach corocznych sprawozdań z kolejnych etapów prac. Na rys. 2 - 6 są przedstawione przykładowe mapy stanu upraw dla wybranej dekady oraz zestawienie map prezentujących zmienność warunków wzrostu upraw w przeciągu okresu wegetacyjnego.

 

                  
Comparison of crop growth conditions to normal year
18th ten-day period, June 21 – 30, 2018
Comparison of crop growth conditions to previous year
18th ten-day period, June 21 – 30, 2018
Comparison of crop growth conditions to normal year – voivodship averages 18th ten-day period, June 21 – 30, 2018 Comparison of crop growth conditions to previous year – voivodship averages 18th ten-day period, June 21 – 30, 2018

                                                           

                                

 

 

Obrazy satelitarne NOAA AVHRR oprócz informacji o stanie roślin uprawnych na podstawie Znormalizowanego Wskaźnika Roślinności – NDVI, służą także do prognozowania plonów. Na podstawie Wskaźnika Kondycji Roślin -VCI i Temperaturowego Wskaźnika Kondycji – TCI generowanych za pomocą danych NOAA AVHRR są utworzone modele prognozowania plonów oraz określania redukcji plonów w porównaniu z rokiem optymalnym.