På ön Orona i Kiribati, Engels står framför ett område som tidigare var en kokosnötsplantage. Under rätt förhållanden, kokosnötter kan ta över och bli monokulturer. "Allt i den här delen av skogen är kokos (utom jag ... lol), sa Engels. ”Det var ganska skrämmande att samla in data där för om vinden blåser hårda jätte kokosnötter kommer att regna ner utan förvarning. Jag ville verkligen ha en hjälm!” Upphovsman:Mary Engels.
Naturvårdsforskare kan använda gratis satellitbilder för att spåra invasiva växtarter på avlägsna Stillahavsöar, enligt ny forskning.
Mary Engels, en Ph.D. student vid University of Idaho, har hittat ett sätt att använda fritt tillgängliga bilder från NASA:s Landsat-satelliter för att identifiera kokospalmer på Stillahavsöarna, snarare än att använda kostsamma bilder från privata satellitföretag. Engels presenterade sina resultat förra veckan vid 2018 American Geophysical Union Fall Meeting i Washington, D.C.
Bilder från privata satellitsensorer som QuickBird har en mycket högre upplösning än Landsat-bilder men är dyra, så naturvårdsvetare använder dem inte ofta. Men Engels har hittat ett sätt att använda Landsat-bilder med lägre upplösning för att korrekt identifiera invasiva kokospalmer från rymden. Engels hoppas att hennes forskning kan användas för att styra bevarandeinsatser i centrala Stilla havet på ett billigt sätt.
"Ett av förhoppningarna här är att vi kan använda den här analysen för att snabbt kartlägga var kokosnöten finns på dessa öar för att försöka förstå effekten över tid, "Sa Engels.
Kokosnötpalmer, medan de betraktas som ikoner för tropiska öar, är invasiva för korallatoller och kan skada öns ekosystem genom att trycka ut inhemska trädslag som lockar sjöfåglar och behåller öjord.
Bilder från sensorer som QuickBird har en hög upplösning på 0,65 meter (2 fot) per pixel. Konventionellt, sådana högupplösta bilder har varit nödvändiga för att avgöra var specifika växtarter växer i avlägsna områden. Problemet:QuickBird är dyrt och svårt att komma åt. Fritt tillgängliga Landsat-bilder från NASA, dock, har bara en måttlig upplösning på 30 meter (98 fot) per pixel.
Engels ville se om hon kunde använda Landsat-bilder för att identifiera kokospalmer på Palmyra, en korallatoll som är en del av Pacific Remote Islands Marine National Monument. Palmyra är obebodd, förutom en forskningsstation som förvaltas av Nature Conservancy och U.S. Fish and Wildlife.
I Nikumaroro -atollen i Kiribati, inhemska dominerade skogar och kokosnötsdominerade skogar utvecklar olika jordar. Upphovsman:Mary Engels
Som bredast, ön är cirka 11 kilometer lång. När du zoomar in på Palmyra i Landsat, du ser färgblock:en målarpalett av blues, bruna, och gröna.
För att dechiffrera dessa färgrutor, Engels tillämpade ett framsteg i två steg. Först började hon med högupplösta bilder från QuickBird. I dessa bilder, hon klassificerade olika pixlar som "rena" bestånd av vegetation. Hon sorterade pixlarna i kategorier:kokospalmer, inhemska arter, eller öppna mark som stigar och sandsträckor.
När hon väl kom på vilka pixlar som helt och hållet var en typ av växt, Engels överlagrade dessa uppgifter över bilderna med måttlig upplösning från Landsat. Sedan använde hon Multiple Endmember Spectral Mixing Analysis (MESMA) för att blanda pixlarna. MESMA bestämmer den troliga sammansättningen av varje pixel; det är en teknik för att uppskatta vilken procentandel eller varje pixel som täcks av en av många kända saker.
"Jag bygger ett referensbibliotek från de rena pixlarna så att mitt referensbibliotek kan säga, åh, Jag behöver en referens för hur sand ser ut? Här. Denna pixel, det här är en sandpixel. Detta? Detta är en kokospixel. Den här, detta är en inbyggd pixel, "Sa Engels.
Hon fann att pixelreferensbiblioteket kunde identifiera bestånd av kokospalmer och inhemska träd på ön. Det innebär att biblioteket kan användas i framtiden utan att behöva köpa nya QuickBird -bilder.
Det slutliga målet är att använda bilder med måttlig upplösning för att ta reda på var vissa växtarter finns – för att dechiffrera målarens palett av färgade block i dess beståndsdelar. Från en pixelerad bild, Engels kan berätta var det finns höga koncentrationer av inhemska och invasiva växter.
I framtiden, Engels planerar att tillämpa sin forskning på Kiribati, en önation längs ekvatorn. Denna situation är mer komplex:människor bor där och skördar copra:frukt av kokospalmen, används för att utvinna olja.
Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd för American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.
