Dane z satelitów Sentinel umożliwiają budowę nowego systemu monitoringu działalności rolniczej w Polsce

Dane, pozyskane przez satelity Copernicus Sentinel-1 i Sentinel-2 zostały przetworzone w ramach projektu EOStat finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (European Space Agency – ESA), i będą wykorzystywane przez  Główny Urząd Statystyczny (GUS) oraz Agencję Modernizacji i Restrukturyzacji Rolnictwa (ARiMR).

Projekt EOStat ma na celu połączenie danych terenowych i satelitarnych narzędzi do obserwacji Ziemi w celu rozpoznawania upraw rolnych, opierając się o europejskie satelity Sentinel, które systematycznie zbierają dane w wysokiej rozdzielczości, identyfikując takie cechy użytkowania terenu jak rodzaj i stan roślinności, pokrycie gleby oraz dostępne zasoby wodne.

Monitorowanie upraw rolnych przez Główny Urząd Statystyczny zazwyczaj odbywa się w Polsce raz do roku. Dodatkowo, w odstępach dziesięcioletnich, GUS przeprowadza Powszechny Spis Rolny w koordynacji z Eurostatem (urząd statystyczny UE). W tym roku Spis oszacuje różne aspekty polskiego rolnictwa, takie jak ogólna charakterystyka gruntów rolnych i stan pogłowia zwierząt, oraz zbierze inne kluczowe dane o strukturze i działalności gospodarstw rolnych takie jak stan zatrudnienia w rolnictwie, oraz efektywność środków wsparcia rozwoju obszarów wiejskich.

Dzisiejsze wyzwania przed polską statystyką rolną są wyjątkowo rozległe – tym bardziej, że Polska jest krajem o jednej z największych ilości indywidualnych gospodarstw rolnych (ponad 1,5 mln) oraz gruntów ornych (14,7 mln ha) w Europie, a także piątym co do wielkości beneficjentem Wspólnej Polityki Rolnej w krajach UE (WPR).

Statystyka rolna tradycyjnie obejmuje badania terenowe i ankietowe badania gospodarstw domowych, ale w tym roku będzie w stanie w pełni wykorzystać dane z satelitów Sentinel do niezależnego scharakteryzowania rodzajów upraw w Polsce w ujęciu przestrzennym. 

„Wdrożenie na szeroką skalę identyfikacji i monitoringu upraw za pomocą danych z programu Copernicus jest podstawą naszej strategii mającej na celu poprawę dokładności i efektywności statystyk rolniczych” - mówi Artur Łączyński, Dyrektor Departamentu Statystyki Polskiego Rolnictwa. Dane i systemy informacyjne opracowane w ramach projektu EOStat zostaną również wykorzystane do wsparcia krajowej agencji płatniczej – ARiMR – odpowiedzialnej za wdrażanie WPR UE w Polsce.

„Projekt EOStat jest dużym krokiem w kierunku monitoringu rolnictwa na skalę krajową oraz stwarza możliwości prezentacji tych danych na niskim poziomie agregacji, na przykład na poziomie indywidualnych działek rolnych” - dodaje Jędrzej Bojanowski z Instytutu Geodezji i Kartografii (IGiK) w Polsce i Koordynator Projektu EOStat. „Opracowaliśmy nowe algorytmy klasyfikacji rodzajów upraw, monitorowania działalności rolniczej i prognozowania plonów dla głównych jednostek administracyjnych i zoptymalizowaliśmy te algorytmy tak, aby mogły być stosowane na terenie całego kraju.”

Czerpiąc z bezpłatnych danych z satelitów Sentinel, EOStat dostarczy informacje o zasięgu przestrzennym 13 najpopularniejszych upraw w Polsce - ośmiu zbóż, rzepaku ozimego i jarego, gryki, kukurydzy i użytków zielonych – oraz zastosuje nową metodologię umożliwiającą monitorowanie małych, nieregularnych działek rolnych (jest to szczególne wyzwanie dla obrazowania satelitarnego w Polsce, gdzie ponad połowa działek nie przekracza pięciu hektarów).

Produkty generowane przez EOStat staną się kluczowym elementem nowego, wielkoskalowego systemu oceny stanu i rodzaju upraw oraz plonów, który będzie stanowił podstawę procesu raportowania statystyk rolniczych w Polsce po 2021 roku.

„Ten projekt pokazuje, jak dobrze satelity Sentinel potrafią wspierać zarówno krajowe, jak i europejskie potrzeby w zakresie dostępu do nowych źródeł danych i nowoczesnych usług informacyjnych” - mówi Anna Burzykowska, odpowiedzialna za techniczną realizację projektu po stronie ESA. „W ciągu zaledwie dwóch lat udało nam się zdefiniować i dostarczyć kompletne i kompleksowe rozwiązania w oparciu o zharmonizowane wykorzystanie danych z satelitów Sentinel oraz danych naziemnych w celu wsparcia statystyki rolnej, krajowego bezpieczeństwa żywnościowego i innych zasobów naturalnych. Wyniki projektu EOStat dowiodły ogromnej wartości satelitów Sentinel dla realizacji celów polityki rolnej i ochrony środowiska w całej Europie.”

W sezonach rolnych 2019 i 2020 przetwarzano aż 18 terabajtów danych przy użyciu infrastruktury CreoDIAS – polskiej chmury obliczeniowej zaprojektowanej i dostosowanej do przetwarzania dużych ilości danych z obserwacji Ziemi.

„Przetwarzanie danych przez jeden sezon trwało zaledwie sześć dni dzięki naszemu bezpośredniemu dostępowi do danych z satelitów Sentinel i dużej mocy obliczeniowej CreoDIAS - mówi Edyta Woźniak z Centrum Badań Kosmicznych PAN, która kierowała pracami EOStat nad identyfikacją upraw. „Na naszych lokalnych komputerach może to potrwać nawet pięć tygodni.”

Josef Aschbacher, dyrektor ds. programów obserwacji Ziemi w ESA, dodał: „Informacje z satelitów Sentinel znajdują bardzo wiele zastosowań poprawiających codzienne życie oraz funkcjonowanie gospodarek. Cieszę się, że zarówno systemy Sentinel-1, jak i Sentinel-2 umożliwiają monitorowanie działalności rolniczej na tak dużą skalę. Dane te są niezbędne do monitorowania europejskiego bezpieczeństwa żywnościowego i wspierania realizacji Wspólnej Polityki Rolnej.”

Docelowo EOStat ma na celu zapewnienie Głównemu Urzędowi Statystycznemu możliwości regularnego pozyskiwania, przetwarzania i wykorzystywania danych z obserwacji Ziemi, a także wspieranie ARiMR w zakresie monitoringu dywersyfikacji upraw, działalności rolniczej i Obszarów Ekologicznych (tak jak jest to w ramach innego projektu ESA Sen4CAP). EOStat jest prowadzony przez konsorcjum naukowe specjalistów w zakresie teledetekcji z IGiK i CBK PAN, a finansowany przez programy ESA: Polish Industry Incentive Scheme Programme oraz Earth Observation Envelope Programme-5.