Løsning af vigtige observationsproblemer i sporing af finskala ændringer af vores planet fra rummet

Vores Jord har oplevet hurtige miljøændringer tæt knyttet til menneskeskabte aktiviteter. Satellit-fjernmåling tilbyder et kvantitativt middel til at overvåge sådanne ændringer, men er ofte begrænset til grove rumlige eller tidsmæssige opløsninger. Først for ganske nylig, med ankomsten af ​​Planet's Dove satellitter, en konstellation af CubeSats lavet af 190+ satellitsensorer til at producere daglig og global dækning ved en opløsning på 3 meter, har vi haft mulighed for finskala Jordens overfladeovervågning.

Imidlertid, der er stadig flere problemer med CubeSat-observationer, der yderligere hindrer dets bredere applikationer:1) Hyppige skyer og skyskygger forurener ofte satellitsignalet, 2) CubeSat-observationskilde fra 190+ satellitsensorer med varierende solvinkler, forårsager datainkonsistensproblemer på tværs af forskellige sensorer, og 3) nøjagtig biofysisk fortolkning af satellitsignaler mangler fortsat.

Dr. Jin Wu og Dr. Jing Wang fra Global Ecology and Remote Sensing (GEARS) Lab på School of Biological Sciences, University of Hong Kong (HKU), udført forskning for at løse disse problemer ved at udvikle nye observationsmetoder, der giver bedre nøjagtighed til at spore ændringer i finskala fra rummet.

For eksempel, holdet har for nylig udviklet en automatisk sky- og skyskyggescreeningsmetode til CubeSats, som udnytter den rumlige og tidsmæssige information af satellitreflektansbånd, og har vist sig at muliggøre sky- og skyggescreening med den højeste nøjagtighed og mindst følsomhed over for landdækningstype. Forskningsresultatet fremmer således overvågningen af ​​atmosfæriske skydække, samtidig med at datakvalitetsvurderingerne til jordoverfladeovervågning og biofysisk udvinding forbedres. Denne forskning er for nylig blevet offentliggjort i et videnskabeligt tidsskrift Fjernmåling af miljø (RSE) .

Holdet har i de seneste år lagt en stor indsats i at forbedre behandlingen og fortolkningen af ​​CubeSats. For eksempel, at forbedre dets datakonsistens over tid og rum, holdet udviklede en streng metode til at krydskalibrere CubeSats til samme niveau som en mere stabil enkeltsensorsatellit—Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), der er blevet nøje kalibreret med problemer med solsensorgeometri og har vist en konsekvent høj datakvalitet. For at udføre en direkte og nøjagtig biofysisk fortolkning fra rummet, holdet foreslog en spektral unmixing tilgang, der effektivt klassificerede skovkronen i bladrige vs bladløse fænofaser, hvorfra det ville muliggøre finskala nøjagtig fænologiovervågning af tropiske skove. Tilsvarende ved at integrere nærliggende droneundersøgelser med CubeSats, holdet demonstrerede muligheden for at overvåge plantefænologi på træ-krone-skalaen.

"Vores forskning har gjort betydelige observationsfremskridt for at gøre fuld brug af den nye generation af satellitdata, og i sidste ende lette overvågningen af ​​Jordens miljøændringer, især for disse hurtige og fine skalaændringer, " sagde Dr. Jing Wang, den førende forfatter til de to tidsskriftsartikler udgivet i RSE .

"Der har været en række papirer ind RSE om lignende emner. Vores arbejde er ikke et andet, men et nyt forsøg på at udforske muligheden for at aktivere satellitteknikker til fænologiovervågning i kroneskala, som således repræsenterer den banebrydende forskningsfront og åbner en verden af ​​muligheder for individuelt baserede økologistudier ved hjælp af satellitteknikker, " tilføjede Dr. Jin Wu, Principal Investigator of Global Ecology and Remote Sensing (GEARS) Lab ved HKU.

Med disse fremskridt, GEARS-laboratoriet sigter mod at udnytte CubeSats og andre geospatiale teknologier til at lette de relevante forskningsfelter, som omfatter, men ikke er begrænset til, økologiske skaleringsprincipper, forskning i biodiversitet, skovvækst, sundhed, og ledelsespraksis, klimaændringskonsekvensvurderinger og afbødningsstrategier, og i sidste ende de naturbaserede løsninger til at nå CO2-neutrale mål.