aneb Líheň kosmických projektů v Česku

Třetina zemské pevniny se používá k zemědělským účelům. Není se čemu divit, když na Zemi žije přibližně 7 miliard lidí. S rostoucím množstvím žaludků roste i spotřeba a na naši planetu jsou kladeny stále větší produkční nároky.

K erozi půdy a vyčerpání minerálů se navíc přidává sucho. Ani oceány nejsou ušetřeny poptávky ze strany lidského jídelníčku..

Země ale není automatický výrobní pás na chleba, je to živý organismus, a produkce potravin je tedy ovlivňována spoustou měnících se faktorů, jakými jsou teplota, sucho, oceánské proudy nebo záplavy…

Je tedy stále důležitější pěstování našeho jídelníčku optimalizovat, jak to jen jde. A právě k tomu dnes Evropská kosmická agentura užívá své nejmodernější družice. Optické a radarové senzory poskytují přesný obraz o pěstovaných výměrách různých typů plodin, jejich zdraví a zralosti.

Díky přesným údajům se zlepšuje i zemědělská praxe. Každé pole může být podrobně zdokumentováno, což umožňuje intenzivnější a účinnější kultivaci. Kukuřice může být vhodnou plodinou pro některá pole, a pšenice pro jiná.

Co a kde zasadit, víme díky družicím, které létají ve výšce 700 kilometrů nad všemi klasy, které kultivují.

Data z vesmíru pro naše zemědělce

Optimalizací informací z vesmíru se zabývají i české projekty v inkubátoru Evropské kosmické agentury – ESA BIC Prague. Některé z nich pomáhají zemědělcům nebo rybářům porozumět lokálnímu stavu flóry a fauny.

Data pak slouží jako podklad pro další rozhodování. Startup World from Space například zkoumá několik základních parametrů zemědělské půdy: hustotu plodin, množství listů a absorpci světla (čímž poskytuje údaje o vláze a zralosti plodin).

Díky tomu zemědělec ví, kde se mu daří, kde má sucho, nebo kde potřebuje pohnojit. Každé pole je pak možno rozdělit podle plodnosti, zavlaženosti a dále ukázat jeho vývoj v čase.

Jako vaření zeleniny

Zpracování družicových dat se podobá vaření kořenové zeleniny. Místo mrkve zde ale například upravujeme relativní index vlhkosti půdy SMI, který je počítán z radarových dat družice Sentinel-1. Surová data (takzvaná RAW) se nasekají do podoby „CHOPPED“ s rozlišením na 10 metrů, tato data je pak potřeba agregovat, aby se eliminovaly nepřesnosti vzniklé násobnými odrazy a prolínáním signálu. Po nasekání se tedy data uvaří a upraví do stádia „COOKED“.

Firma World from Space pro využití v zemědělství počítá index SMI přímo pro pole, což vidíme v poslední vizualizaci, kde se prezentují už hotová data v podobě „SERVED“. Pole je monitorováno každé 1–3 dny. Tyto pojmy z kuchyně se opravdu používají i ve vědecké terminologii.

Proti horku ve městech

Tím ale kouzla družic nekončí, World from Space mapuje pomocí dat z družice Sentinel-2 zeleň nejen na polích, ale také ve městě. Proč? Protože se zelení se v betonové džungli žije lépe. Snižuje prašnost, zlepšuje stav ovzduší, zachycuje vodu, ochlazuje, tlumí hluk, a ještě k tomu všemu vyrábí kyslík.

Pomocí dat z družice Sentinel-5 firma zase mapuje dlouhodobou hustotu oxidu uhličitého, třeba i nad naším hlavním městem. Pomoc Čechů v Africe Z Česka se ale nepomáhá jen tuzemským krajinám. Startup Big Terra má za sebou projekty v Africe i různě po Evropě – například v Moldávii, kde výroba potravin tvoří asi 40 % výkonu ekonomiky.

Moldávie je jedna z nejchudších zemí Evropy, zároveň ale disponuje velmi plodnou černozemí, jejíž potenciál pomáhala odhalit právě firma Big Terra. Technickou analýzou a simulacemi růstu vybraných plodin ukázala možné výnosy sklizní, statistiku a klimatické trendy v oblasti.

„Požehnaný Sentinel“

Příkladem je moldavská krajina v blízkosti Kišiněva v oblasti Serpeni, kde centrální zavlažovací systém odvádí vodu z Dněstru na okolní pole. Data jsou z družice Sentinel-2 a první vizualizace RGB ukazuje plochu tak, jak ji vidí lidské oko.

Druhá vizualizace ukazuje odhad listové plochy dané vegetace – největší listovou plochu mají lesy okolo Dněstru a pak zavlažované oblasti (ty vidíme jako kruhy). Třetí vizualizace ukazuje NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), měřící množství zeleně v oblasti.

Čtvrtá NDWI (Normalized Water Index) zobrazuje množství vody v rostlinách – green water. A poslední Subset Infrared vizualizace zobrazuje množství odraženého infračerveného záření, které nejvíce odráží zeleň (chlorofyl).

Na základě těchto dat firma Big Terra vytvořila pokročilý analytický nástroj pro rostlinnou produkci, který vyhodnocuje časové a prostorové trendy v průběhu růstu plodin. Firma se zabývá i africkými zeměmi, v Zambii radí farmářům i neziskovým organizacím, kdy a kde nejlépe začít s výsadbou.

Samozřejmě se pohybujeme ve světě pravděpodobností, ani s družicovými daty nedokážeme určit, kdy přesně zaprší na jaké políčko. Ale můžeme říct, že sklizeň bude pravděpodobně nejbohatší, pokud v říjnu zasadíme pšenici v severních oblastech Zambie.

Také systém Galileo ESA BIC rozvíjí i projekty kombinující data z družic Sentinel, které nad námi obíhají ve výšce kolem 700 kilometrů, s daty z navigačních družic, které jsou o 20 tisíc kilometrů výše. Mezi tyto navigační družice patří i Evropský systém Galileo.

Když je až moc rybářů

V Česku inkubovaný startup Numer8 pochází z Indie, kde rybolov zaměstnává na 14 milionů místních obyvatel. Kvůli velkým společnostem a obrovským rybářským lodím, které mají téměř bezedný ocelový pupek, dochází k nadměrnému rybolovu. Ten má za následek vymírání druhů a pustošení moří.

Časopis Science dokonce předpověděl, že se celé rybářské odvětví kvůli neregulovanému výlovu zhroutí do roku 2048. Zabránit tomu pomáhá právě startup Numer8, který se snaží vrátit řemeslo do rukou malých rybářů.

Na základě informací o teplotě oceánu a množství chlorofylu, které získává díky družicím pro pozorování Země, dokáže předpovědět, kde se ryby budou vyskytovat. Tuto informaci malí rybáři najdou v mobilní aplikaci, a vědí tak, kam se vypravit za úlovkem.

Aplikace ale používá i družicovou navigaci. V případě, že je ve vybrané lokalitě už příliš mnoho rybářů, aplikace místo skryje. Stejně jako vám služba Google Maps schválně ukáže blížící se kolonu, tak vám Aplikace od Numer8 záměrně neukáže místo, kde už kotví příliš rybářských lodí.

Data populační růst zvládnou

Díky inkubátoru ESA BIC Prague se v Česku rozvíjejí projekty, které posouvají práci s družicovými daty a pomáhají spolehlivějšímu, přesnějšímu a efektivnějšímu hospodaření v oceánu, ve městech i na zemědělských pozemcích.

Díky tomu se zvyšuje prosperita, životní a potravinová bezpečnost a klimatická odolnost. Na planetě méně lidí nebude, mimo planetu ale orbitu je spousta dat, která nám pomáhají situaci zvládnout.

Kosmický inkubátor ESA BIC v Česku

Unikátní kosmický inkubátor pomáhá vybraným startupům s rozjezdem podnikání už od roku 2016. Od té doby do něho vstoupilo už 25 projektů, které našly využití kosmických technologií v běžném životě. Mezi podporovanými projekty jsou stratosférické stanice, luxusní lehká kola z kosmických materiálů, družice, drony či algoritmy pro výpočty propagace chyb a nejistot.

Světlo světa tu spatřily také diagnostické technologie, zpracovávající zvuk i rentgen na ověřování pravosti uměleckých děl. Zkrátka projekty, kombinující kosmické a podnikatelské nápady a využívající kosmické patenty, navigační systémy nebo dálkové snímkování Země.

 

KATEŘINA SYSLOVÁ, ESA BIC PRAGUE

Foto: ESA BIC PRAGUE, World from Space, BIG TERRA