Forsker finder en billig måde at identificere invasive kokosnødder fra rummet

Bevaringsforskere kan bruge gratis satellitbilleder til at spore invasive plantearter på fjerntliggende stillehavsøer, ifølge ny forskning.

Mary Engels, en ph.d. studerende ved University of Idaho, har fundet en måde at bruge frit tilgængelige billeder fra NASAs Landsat-satellitter til at identificere kokosnøddetræer på Stillehavsøerne, frem for at bruge dyre billeder fra private satellitselskaber. Engels præsenterede sine resultater i sidste uge ved 2018 American Geophysical Union Fall Meeting i Washington, D.C.

Billeder fra private satellitsensorer som QuickBird har en meget højere opløsning end Landsat-billeder, men er dyre, så bevaringsforskere bruger dem ikke ofte. Men Engels har fundet en måde at bruge Landsat-billeder i lavere opløsning til korrekt at identificere invasive kokospalmer fra rummet. Engels håber, at hendes forskning kan bruges til at lede bevaringsindsatsen i det centrale Stillehav på en billig måde.

"Et af håbene her er, at vi kan bruge denne analyse til hurtigt at kortlægge, hvor kokosnød er på disse øer for at prøve at forstå virkningen over tid, " sagde Engels.

Kokosnøddepalmer, mens de betragtes som ikoner af tropiske øer, er invasive for koralatoller og kan skade øens økosystemer ved at skubbe indfødte træarter ud, der tiltrækker havfugle og bevarer øens jord.

Billeder fra sensorer som QuickBird har en høj opløsning på 0,65 meter (2 fod) pr. pixel. Konventionelt, Sådanne billeder i høj opløsning har været nødvendige for at bestemme, hvor specifikke plantearter vokser i fjerntliggende områder. Problemet:QuickBird er dyrt og svært at få adgang til. Frit tilgængelige Landsat-billeder fra NASA, imidlertid, har kun en moderat opløsning på 30 meter (98 fod) pr. pixel.

Engels ville se, om hun kunne bruge Landsat-billeder til at identificere kokospalmer på Palmyra, en koralatol, der er en del af Pacific Remote Islands Marine National Monument. Palmyra er ubeboet, bortset fra en forskningsstation, der administreres i fællesskab af Nature Conservancy og U.S. Fish and Wildlife.

På det bredeste, øen er omkring 11 kilometer (7 miles) lang. Når du zoomer ind på Palmyra i Landsat, du ser blokke af farver:en malers palet af blues, brune, og greens.

For at tyde disse farvekvadrater, Engels anvendte en to-trins fremskridt. Først startede hun med billeder i høj opløsning fra QuickBird. På disse billeder, hun klassificerede forskellige pixels som "rene" bevoksninger af vegetation. Hun sorterede pixels i kategorier:kokosnøddetræer, hjemmehørende arter, eller åbent land som stier og sandstrækninger.

Da hun fandt ud af, hvilke pixels der udelukkende var én type plante, Engels lagde disse data over billederne med moderat opløsning fra Landsat. Derefter brugte hun Multiple Endmember Spectral Mixing Analysis (MESMA) til at unmixe pixels. MESMA bestemmer den sandsynlige sammensætning af hver pixel; det er en teknik til at estimere, hvor stor en procentdel eller hver pixel, der er dækket af en af ​​mange kendte ting.

"Jeg bygger et referencebibliotek ud fra de rene pixels, så mit referencebibliotek kan sige, åh, Jeg har brug for en reference til, hvordan sand ser ud? Her. Denne pixel, dette er en sandpixel. Det her? Dette er en kokosnødpixel. Denne, dette er en native pixel, " sagde Engels.

Hun fandt ud af, at pixelreferencebiblioteket kunne identificere bevoksninger af kokospalmer og indfødte træer på øen. Det betyder, at biblioteket kan bruges i fremtiden uden at skulle købe nye QuickBird-billeder.

Det ultimative mål er at bruge billeder i moderat opløsning til at finde ud af, hvor visse plantearter er placeret – for at dechifrere malerens palet af farvede blokke i dens bestanddele. Fra et pixeleret billede, Engels kan fortælle, hvor der er høje koncentrationer af hjemmehørende og invasive planter.

I fremtiden, Engels planlægger at anvende sin forskning på Kiribati, en ø-nation langs ækvator. Denne situation er mere kompleks:folk bor der og høster kopra:frugten af ​​kokospalmen, bruges til at udvinde olie.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.