NDMI và độ ẩm của tán cây trồng: diễn giải tín hiệu

Bắt đầu với câu hỏi vận hành

Sử dụng mối quan hệ hồng ngoại gần và hồng ngoại sóng ngắn làm thông tin theo ngữ cảnh về sự thay đổi liên quan đến độ ẩm của tán cây. Xem lại lượng mưa, giai đoạn cây trồng và quan sát mặt đất cùng với bản đồ.

Tách biệt quan sát khỏi giải thích

Chỉ số độ ẩm của tán cây không phải là cảm biến độ ẩm của đất và không trực tiếp cho người vận hành tưới biết lượng nước cần tưới. Đất trống và lớp phủ hỗn hợp làm phức tạp tín hiệu.

Kết nối tín hiệu tán với hệ thống nước

Vẽ một bức tranh đơn giản về hệ thống nước: lượng mưa, lượng nước tưới, lượng dự trữ, dòng chảy, hệ thống thoát nước, điều kiện đất đai và việc sử dụng cây trồng. Xác định phần nào được đo và phần nào được mô hình hóa hoặc suy luận. Việc quan sát nước đọng, chỉ số độ ẩm của đất và chỉ số liên quan đến độ ẩm của tán cây mô tả các phần khác nhau của hệ thống đó và phải giữ lại đơn vị và ngày riêng của chúng.

Lập kế hoạch kiểm tra hiện trường xung quanh các điểm tương phản có thể kiểm tra lời giải thích được đề xuất. Kiểm tra các vị trí thượng nguồn và hạ lưu, đầu và cuối tưới, các vị trí đất hoặc địa hình khác nhau và các khu vực có cây trồng tương tự nhưng có triệu chứng khác nhau. Ghi lại lượng mưa và hoạt động gần đây. Nếu sử dụng cảm biến, hãy ghi lại vị trí, độ sâu, thông tin bảo trì, hiệu chuẩn và liệu nó có đại diện cho trường xung quanh hay không.

Sử dụng hình ảnh để tổ chức điều tra và theo dõi các mẫu vào những ngày thích hợp. Chỉ một bản đồ thôi sẽ không trở thành một chỉ dẫn về lượng nước tưới hoặc hệ thống thoát nước chung. Nông học địa phương, năng lực hệ thống, an toàn và các yêu cầu về môi trường định hình phản ứng. Sau khi can thiệp, hãy ghi lại những gì đã thực hiện và so sánh các quan sát sau đó đồng thời ghi nhận những thay đổi về thời tiết và quản lý cũng có thể giải thích kết quả.

Nối chi tiết không gian với câu hỏi

GIS nông nghiệp kết nối ranh giới cánh đồng, quan sát và hình ảnh, nhưng mỗi tập dữ liệu đều có hỗ trợ không gian riêng. Một điểm đánh dấu một vị trí, một đa giác mô tả một khu vực và một pixel raster tóm tắt một dấu chân. Chúng không nên được coi là phép đo tương đương. Trước khi phủ các lớp, hãy kiểm tra hệ quy chiếu tọa độ, ngày tháng và đơn vị của chúng. Vấn đề căn chỉnh hiển thị có thể phát sinh từ vấn đề tọa độ hoặc tham chiếu địa lý thay vì sự di chuyển hoặc thay đổi trong chính phần cắt.

Các dải tần của Sentinel-2 có độ phân giải không gian gốc khác nhau. Các dải cận hồng ngoại rộng và nhìn thấy được của nó có độ phân giải tốt hơn các dải hồng ngoại biên đỏ và sóng ngắn. Việc lấy mẫu lại có thể đặt các dải đó vào một lưới chung, nhưng nó không tạo ra chi tiết mới được quan sát. Khi một cánh đồng hẹp hoặc nhỏ, các pixel ranh giới có thể trộn lẫn phần cắt với đường, cây cối, mặt nước hoặc vùng đất lân cận. Giải thích sự kết hợp đó trước khi diễn giải giá trị trung bình trên đồng ruộng là phép đo cây trồng thuần túy.

Bảo toàn thông tin chất lượng và thời gian thông qua phân tích

Hình ảnh quang học đòi hỏi phải chú ý đến các đám mây, sương mù và bóng tối. Một cảnh có tỷ lệ phần trăm đám mây tổng thể nhỏ vẫn có thể khiến trường mục tiêu bị che khuất. Kiểm tra khu vực quan tâm thực tế và giữ lại phương pháp che phủ hoặc chất lượng đã sử dụng. So sánh các sản phẩm tương thích và các lựa chọn xử lý tài liệu, đặc biệt khi xây dựng chuỗi thời gian từ các ngày hoặc cảm biến khác nhau. Một bước nhảy không giải thích được có thể là vấn đề về chất lượng dữ liệu chứ không phải là sự thay đổi đột ngột của thảm thực vật.

Các chỉ số thực vật mô tả sự kết hợp của các tín hiệu quang phổ phản xạ. USGS giải thích rằng NDVI nhạy cảm với nền đất và có thể bão hòa trong thảm thực vật dày đặc. Do đó, chỉ số được diễn giải tốt nhất theo giai đoạn cây trồng, cấu trúc tán cây và bằng chứng trên đồng ruộng. Loại màu sắc không phải là thước đo trực tiếp về nồng độ chất dinh dưỡng, nhận dạng bệnh tật hoặc năng suất thu hoạch được. Những diễn giải đó cần được hiệu chuẩn và xác nhận phù hợp, đồng thời mọi dự đoán đều phải duy trì độ không chắc chắn cũng như các điều kiện mà nó được đánh giá.

Làm cho bản đồ có thể tái tạo và hữu ích cho người quan sát tiếp theo

Giữ nguyên đầu vào ban đầu, ngày phân tích, phiên bản phương pháp và các thông số liên quan cùng với đầu ra. Sử dụng chú thích rõ ràng để phân biệt các giá trị được quan sát, các chỉ số dẫn xuất và các ứng cử viên chưa được xác minh. Trong trường hợp một số liệu thống kê loại trừ các pixel có mây hoặc các vùng không bị cắt xén, hãy ghi lại trường hợp loại trừ và phạm vi bao phủ hợp lệ. Nếu mức độ bao phủ thay đổi giữa các ngày, hãy thừa nhận rằng mức trung bình có thể đại diện cho các phần khác nhau của trường. Điều này đặc biệt quan trọng khi một báo cáo biến một chuỗi bản đồ thành một xu hướng.

Thiết kế xác nhận xung quanh mục đích sử dụng dự định. Một mô hình cho một vụ mùa và một vụ nên được thử nghiệm trên các ví dụ độc lập đại diện cho các điều kiện mà nó sẽ hoạt động. Kiểm tra hiện trường sẽ tìm kiếm các đối tượng bị bỏ sót cũng như các đối tượng được đề xuất không chính xác và kiểm tra phân loại phải bao gồm từng danh mục có ý nghĩa. Giữ lại những bất đồng và xem xét nguyên nhân của chúng thay vì loại bỏ những trường hợp khó khăn. Bản đồ trở nên có giá trị về mặt vận hành khi người khác có thể theo dõi bằng chứng của nó, hiểu giới hạn của nó và quyết định cần quan sát gì tiếp theo.

Thiết kế các quan sát tham chiếu đại diện cho trường

Nêu rõ tổng thể mà mẫu đại diện và câu hỏi mà mẫu đó phải trả lời. Chọn vị trí trên các giai đoạn cắt, địa hình, quản lý và điều kiện hình ảnh có liên quan. Bao gồm những khu vực thông thường và những trường hợp khó khăn, không chỉ những điểm dị thường dễ thấy hay những điểm dừng ven đường thuận tiện. Ghi lại các quy tắc lựa chọn để người dùng sau này hiểu được tham chiếu đại diện ở đâu.

Xác định đơn vị quan sát, diện tích hoặc độ sâu, thời gian, dụng cụ hoặc phương pháp phòng thí nghiệm và các bản sao cần thiết bằng cách sử dụng giao thức của ngành học thích hợp. Một điểm quan sát và một pixel vệ tinh có sự hỗ trợ không gian khác nhau. Ghi lại đủ bối cảnh để đánh giá sự không phù hợp đó. Giữ các vị trí không thể tiếp cận được trong nhật ký lấy mẫu và giải thích mọi thay thế thay vì âm thầm bỏ chúng đi.

Tách bộ sưu tập tham chiếu khỏi kết quả được đánh giá khi khả thi. Xem xét tính nhất quán của người quan sát và dữ liệu còn thiếu trước khi tính toán thỏa thuận hoặc sai sót. Giữ lại các quan sát thô, sửa chữa và loại trừ cùng với lý do của chúng. Nhiều mẫu hơn có thể cải thiện độ chính xác, nhưng một mẫu sai lệch lớn vẫn không thể hiện được các điều kiện bị loại trừ. Sử dụng các kết quả trong tổng thể và khoảng thời gian mà thiết kế lấy mẫu hỗ trợ.

Đọc chuỗi thời gian như bằng chứng ngày tháng

Giữ ngày thu thập thực tế và số lượng quan sát có thể sử dụng được. Vẽ biểu đồ các sự kiện quản lý bên cạnh chuỗi và kiểm tra các khoảng trống thay vì để một đường thẳng ngụ ý phép đo liên tục. Một giá trị tổng hợp hoặc nội suy phải được gắn nhãn với phương pháp và hỗ trợ thời gian của nó. Nó có thể tóm tắt một số ngày thay vì mô tả một khoảnh khắc.

So sánh các giai đoạn trồng trọt và lịch sử quản lý tương tự. Căn chỉnh bằng cách trồng, cắt, tỉa hoặc sự kiện liên quan khác khi các ngày theo lịch sẽ trộn lẫn các giai đoạn khác nhau. Kiểm tra xem ranh giới trường, xử lý cảm biến, hệ số tỷ lệ và quy tắc chất lượng có nhất quán hay không. Một sự thay đổi về xử lý hoặc hình học có thể tạo ra sự đứt gãy mà không có nguyên nhân sinh học.

Kiểm tra hình ảnh ban đầu xung quanh các điểm bất thường và tìm kiếm sự chứng thực từ một quan sát hữu ích khác hoặc hồ sơ hiện trường. Phân biệt các thay đổi liên tục với các ngoại lệ trong một ngày. Báo cáo khoảng thời gian thực tế có thể quan sát được và tránh ước tính ngày diễn ra sự kiện chính xác hơn so với việc hỗ trợ dữ liệu. Duy trì sự không chắc chắn xung quanh các khoảng thời gian có mây hoặc các khoảng thời gian không có tham chiếu mặt đất phù hợp.

Xác định sản phẩm bàn giao và phê duyệt

Cung cấp lớp điều tra độ ẩm với ngày tháng, mặt nạ chất lượng, nhóm so sánh, bối cảnh lượng mưa và kế hoạch đo lường hiện trường để kiểm tra lời giải thích được đề xuất.

Đánh giá thực tế trước khi chia sẻ kết quả

Kiểm tra quan sát dựa trên nguồn của nó và đảm bảo mã định danh trường là chính xác. Xem lại ngày tháng, đơn vị, giá trị còn thiếu, loại trừ chất lượng và phiên bản hình học. Yêu cầu một đồng nghiệp mô phỏng lại một kết quả tiêu biểu từ những thông tin đầu vào được ghi lại. Việc kiểm tra độc lập nhỏ này thường phát hiện ra mã trường bị hiểu sai hoặc giả định xử lý trước khi nó ảnh hưởng đến toàn bộ báo cáo.

Viết ra những lời giải thích thay thế cho mô hình được ánh xạ và xác định bằng chứng nào sẽ phân biệt chúng. Giữ một quan sát đo lường tách biệt với việc diễn giải và với bất kỳ hướng dẫn điều trị hoặc quản lý nào. Một quyết định nên nêu tên người xem xét chịu trách nhiệm và giải thích các thủ tục vận hành tại địa phương. Nếu bằng chứng không đầy đủ thì kết quả phù hợp sẽ là một cuộc kiểm tra có chủ đích chứ không phải là một tuyên bố chắc chắn.

Giữ kết quả ban đầu, mọi phiên bản đã xem xét và nhật ký thay đổi ngắn. Nêu rõ những địa điểm và khoảng thời gian mà kết quả đầu ra có thể mô tả một cách hợp lý. Khi chia sẻ bản đồ, hãy cung cấp chú thích rõ ràng, ngày tháng nguồn và lời giải thích dễ hiểu về sự không chắc chắn. Người nhận phải biết liệu đặc điểm đó là một quan sát đã được xác nhận, một ứng cử viên đang chờ kiểm tra hay một ước tính dựa trên mô hình.

Biến cuộc điều tra thành một chu trình thực địa có thể lặp lại

Chuẩn bị chuyến thăm với một bản đồ có thể sử dụng được tại địa điểm dự kiến và một danh sách ngắn gọn các câu hỏi. Xác nhận quyền truy cập, quyền, thiết bị và sự sẵn có của một người quen thuộc với lĩnh vực này. Chọn điểm dừng đại diện cũng như các khu vực bất thường. Ghi lại những nơi không thể tuân theo lộ trình đã định, vì việc thiếu quan sát có thể làm thay đổi cách diễn giải kết quả.

Sau chuyến thăm, hãy xem lại các quan sát trong khi nhóm vẫn có thể làm rõ chúng. Kết nối hình ảnh, phép đo và nhận xét vào cùng một trường và truy cập số nhận dạng. Chỉ định trạng thái theo dõi và lưu giữ các trường hợp chưa được giải quyết. Việc sửa chữa phải giải thích điều gì đã thay đổi và tại sao; nó không được xóa bỏ bằng chứng ban đầu hoặc làm cho cách giải thích trước đó trở nên chắc chắn.

Vào ngày quan sát phù hợp tiếp theo, hãy so sánh các điều kiện sử dụng cùng định nghĩa và xem xét mọi sự kiện quản lý hoặc thời tiết xảy ra giữa các lần quan sát. Ghi lại hành động đã thực sự hoàn thành và kết quả hoạt động của nó. Điều này tạo ra dấu vết bằng chứng từ mô hình ban đầu đến xác nhận thực địa và đánh giá sau đó, giúp quá trình lập bản đồ dễ dàng cải thiện hơn qua các mùa tiếp theo.