Под редакцията на: Руменина, В. Казанджиев, Г. Станкалие

Акад. изд. „проф. Марин Дринов“, 2011. – 149 с.

ISBN:  978-954-322-483-8

© Превод: Любомира Христова Кралева, 2011

(Translation: Lubomira Hristova Kraleva, 2011)

© Предпечатна подготовка: Георги Николаев Желев, 2011

(Pre-print processing: Georgi Nikolaev Jelev, 2011)

© Графично оформление: Георги Николаев Желев, 2011

(Graphic design: Georgi Nikolaev Jelev, 2011)

© Институт за космически и слънчево-земни изследвания, БАН, 2011

(Space and Solar-Terrestrial Research Institute, BAS, 2011)

Информация за проекта „Тестване на данни от PROBA-V и VEGETATION за земеделски приложения в България и Румъния (PROAGROBURO)“

      Във връзка с изпълнението на програмата VEGETATION са разработени 2 прибора – Vegetation-1 и Vegetation-2, които работят на борда на френските сателити SPOT 4 и SPOT 5. Вече повече от 10 години тези уреди картографират и наблюдават ежедневно растителността на Земята и по този начин доставят необходимата информация за добива на земеделски култури, засушаването, обезлесяването, смяната на типа растителност, опустиняването и др. на растящата общност от потребители на този тип информация. Понастоящем Европейската космическа агенция (ЕКА) изгражда спътниците Sentinel 3 във връзка с програмата „Глобален мониторинг на околната среда и сигурност“ (ГМООС), която е в основата на приноса на Европейския съюз към Глобалната мрежа от системи за наблюдение на Земята (GEOSS). Космическата компонента на ГМОСС включва 6 поредици от мисии Sentinel за наблюдение на Земята, разделени на шест съзвездия. Една от тези мисии е Sentinel 3. Спътниците от това съзвездие ще осигурят продължителността и достъпа на VEGETATION -подобни продукти, но няма да са в експлоатация преди 2015 г. Това прекъсва доставката на данни от този тип.

      По тази причина Белгия е решила да построи малък спътник, основан на успешния опит на PROBA, използвайки най-съвременни технологии. Той се предвижда да бъде изведен в орбита в средата на 2012 г. Разработената за тази цел мисия, наречена PROBA-V („V“ означава Vegetation), ще предостави някои подобрени характеристики на получаваните изображения чрез повишаване на пространствената разделителна способност и технологията, използвана за събирането на данни. Подготвителната програма за PROBA-V (http://eo.belspo.be), започнала през 2010 г., има две основни цели:

• да запознае бъдещите потребители с този нов набор от данни и техните пълни характеристики и качество;
• да подготви за пълната експлоатация набора от данни от PROBA-V по отношение на планираните технически усъвършенствания (по-специално, пространствената разделителна способност).

      Едногодишната „Подготвителна програма PROBA-V“ се финансира от Федералното правителство на Белгия и се управлява от белгийското Министерство за федерална научна политика (BELSPO) и Международния комитет на потребителите на Proba-V (IUC). През 2010 г. беше отправена покана за участие на изследователски предложения в контекста на тази програма. Този конкурс спечелиха 12 проекта (http://probav-iuc.org), които започнаха своята работа в края на 2010 г. Един от тези проекти е „Тестване на данни от PROBA-V и VEGETATION за земеделски приложения в България и Румъния (PROAGROBRO)“ с период на реализация от 02/12/2010 до 31/12/2011. (http://proagroburo.meteoromania.ro).

Основната цел на проекта е да се оцени качеството на мисията PROBA-V като продължение на мисиите VEGETATION 1 & 2 чрез сравнение и валидиране на данни от SPOT-VEGETATION и симулирани данни от PROBA-V за оценка на състоянието на посевите на избрани тестови участъци от територията на България и Румъния. Тази цел се реализира от международен екип от учени. В него са включени експерти по дистанционни изследвания на Земята и ГИС технологии, както и специалисти по агрометеорология и агропрогнози. Той се реализира с подкрепата на симулационния екип на VITO, предоставящ симулирани данни от PROBA-V (http://www.vito.be), изготвени на базата на данни от Landsat 5,
EO-1/Hyperion и SPOT 5.

Партньорите по проекта PROAGROBURO са:

• Института за космически и слънчево-земни изследвания – Българска академия на науките (ИКСИ–БАН), който е отговорен за цялостното изпълнение на проекта;
• Националния институт по метеорология и хидрология – Българска академия на науките (НИМХ–БАН);
• Румънската национална метеорологична служба (РНМА).

Главен изследовател на проекта е доц. д-р Евгения Руменина (ИКСИ–БАН) с промоутъри: доц. д-р Валентин Казанджиев (НИМХ–БАН) и д-р Георге Станкалие (РНМА).

Тестовите участъци „Житен“ (България) и „Фундуля“ (Румъния) са част от основните земеделски райони на двете страни. На всеки от тях са избрани по 4 тестови полета за провеждане на полеви измервания, с цел извършване на анализ и сравнение на данните от двата уреда – SPOT-VEGETATION и PROBA-V.

Тестовият участък „Житен“, принадлежи към един от Аерокосмическите полигони в България (АКПБ). Той се намира в района на Добрич, Североизточна България. Тестовият участък „Фундуля“ се намира в равнината Барган, Югоизточна Румъния.

Разработена е методология за валидиране на симулирани изображения от PROBA-V и данни от SPOT-VEGETATION за земеделски приложения. Тя включва три работни задачи: съставяне на геобаза данни; провеждане на подспътникови експерименти; и извършване на сравнителен анализ на спътникови и наземни данни. Проведени са четири подспътникови експеримента за събиране на агрометеороло-гични данни за всеки от тестовите участъци, с цел оценка и измерване на състоянието на зимните посеви по време на растежа им. Към двата тестови участъка е приложена обща методология за измерване на биометрични и биофизични параметри на посева от зимна пшеница. Полевите данни са използвани за оценка на състоянието на зимните култури чрез моделите за растеж на посевите WOFOST и DSSAT. Всички полеви данни и симулирани изображения от PROBA-V, заедно с изображенията от SPOT-VEGETATION за сезона на растеж (2010 – 2011 г.), са организирани в геобаза данни.

В резултат от анализа е определена и статистически обяснена зависимостта между спътниковите данни от двата сензора и наземно оцененото състояние на посевите и LAI. Получените полезни резултати се базират на валидирането на двата сензора с референтни наземни данни при същите условия. Приложената методология има следните крайни продукти: методологични изисквания, геобаза данни с интегрирани спътникови и in situ данни; разработен емпиричен модел, описващ зависимостите между получените от симулираните PROBA-V данни на посевите и измерените наземни биофизични и биометрични референтни данни; карти на земното покритие, получени на базата на неконтролирана и контролирана класификация на изображенията от SPOT-VEGETATION и PROBA-V, определяне на  състоянието на посевите на базата на индексите NDVI, NDWI и LAI от SPOT-VEGETATION и PROBA-V. Тези резултати дават възможност за обективно сравняване на двата прибора, тяхното действие и възможност за комбинирана употреба в тази приложна област.

Реализацията на проекта съдейства на Подготвителната програма за PROBA-V чрез получаването на независими и обективни наземни данни, които могат да се използват за оценка на качеството на мисията PROBA-V като продължение на мисиите VEGETATION 1 & 2. Проектът PROAGROBURO е ориентиран към едно от основните приложения на прибора Vegetation – земеделието, което спечели уважението на общността от потребители на VEGETATION 1 & 2. Затова е  много важно да се потвърди, че мисията PROBA-V решава този въпрос с още по-добро качество. Комбинираното използване на данни от PROBA-V и SPOT-VEGETATION ще подпомогне подобряването на земеделското обслужване и земеделските продукти в Румъния и България. Регулярното  наблюдение ще съдейства и за преодоляването на стресови ситуации в областта на производството на храни. Проектът подкрепя мисията PROBA-V, като предоставя валидационни средства и алгоритми, подходящи за данните от PROBA-V. След реализацията на проекта на избраните тестови участъци ще продължи редовното събиране на наземни и спътникови данни, които могат да бъдат включени в in situ компонентата на програмите ГМООС и ГМСНЗ.

Тези „Методологични изисквания“ са разработени във връзка с реализацията на Проект № CB/XX/16 „Тестване на данни от PROBA-V и VEGETATION за земеделски приложения в България и Румъния (PROAGROBRO)“, финансиран от белгийското Министерство за федерална научна политика (BELSPO) по „Подготвителна програма PROBA-V“.

Те са използвани по време на подспътниковите експерименти, проведени през 2011 г. на територията на Република България и Република Румъния.

E. Руменина, В. Казанджиев, Г. Станкалие