Następny Powszechny Spis Rolny ze wsparciem danych satelitarnych?

Powszechny Spis Rolny to kompleksowe badanie sektora producentów rolnych, przeprowadzane co dekadę w krajach Unii Europejskiej. W Polsce poddanie się spisowi jest obowiązkiem ustawowym. Dane gromadzone w ramach spisu dotyczą demografii, finansów, majątku oraz samego gospodarstwa rolnego – jego areału i sposobu użytkowania. Z końcem listopada 2020 zakończył się spis w Polsce.

Fragment mapy typów upraw (fot. ESA)

Badanie na 10 mln gospodarstw
Spis rolny to ogromna operacja organizacyjna, polegająca na zebraniu, przetworzeniu i rozpowszechnieniu szczegółowych danych dotyczących wszystkich gospodarstw i rolników w każdym kraju członkowskim UE. Zebrane dane umożliwiają porównywanie gospodarstw w różnych krajach i są podstawą do kreowania Wspólnej Polityki Rolnej, także wysokości dopłat. Tegorocznym badaniem, w różnych terminach w różnych krajach, zostanie objętych 10,5 mln gospodarstw w całej Wspólnocie.
Właściciele gospodarstw rolnych pytani są m.in. o strukturę dochodów gospodarstwa domowego, rodzaj i liczbę inwentarza, stan maszyn i urządzeń rolniczych oraz stosowane metody produkcji. Właściciele gospodarstw rolnych odpowiadają także na pytania dotyczące gruntów uprawnych, czyli dokładnej powierzchni, według gatunków roślin, łąk, pastwisk, upraw, plantacji i szkółek krzewów oraz drzew. W tradycyjnym podejściu rolnicy są pytani o te informacje przez rachmistrzów lub za pośrednictwem ankiety internetowej. Innowacyjne podejście pozwala pozyskać część danych ze zobrazowań satelitarnych. W dodatku dane satelitarne mogą być aktualizowane na bieżąco, na podstawie informacji z platform, takich jak DIAS (Data and Information Access Services) realizowanych w ramach unijnego programu Copernicus, które stanowią zarówno środowisko przechowywania, jak i przetwarzania danych.

Z kosmosu widać lepiej
Copernicus został powołany w celu monitorowania i lepszego poznania naszej planety. Program pomaga także aktywizować biznes wokół informacji zbieranych w procesie obserwacji Ziemi. Informacje te pozyskiwane są m.in. w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) przez satelity konstelacji Sentinel. Dane są udostępniane na platformach takich jak CREODIAS, które te dane satelitarne przechowują, przetwarzają w celu uzyskania informacji, udostępniają i archiwizują.
– Dane satelitarne, które pozyskiwane są przez satelity ESA, już dzisiaj są wykorzystywane przez administrację również do celów statystycznych. Umożliwiają one łatwy i szybki dostęp do historycznych oraz aktualnych informacji na temat aktualnego stanu upraw i rolnictwa. Otwarty, publiczny dostęp do danych satelitarnych z europejskiego programu Copernicus daje szeroką możliwość wykorzystania ich potencjału zarówno przeciętnemu obywatelowi, jak i administracji publicznej – wyjaśnia Przemysław Mujta, dyrektor sprzedaży w CloudFerro, polskiej firmie, która jest twórcą i operatorem platformy chmurowej CREODIAS. CloudFerro specjalizuje się w budowie chmur obliczeniowych, czyli tzw. cloud computingu dla dużych repozytoriów danych, takich jak m.in. informacje pozyskiwane z obserwacji Ziemi z orbity.
– Oprócz poprawy jakości informacji, korzystanie z danych satelitarnych może pomóc w zmniejszeniu obciążenia sprawozdawczego rolników i całego sektora. Kosztowny i czasochłonny spis rolny może być wspierany na bieżąco w zakresie przetwarzania danych tematycznych dotyczących pól uprawnych – dodaje przedstawiciel CloudFerro. – Głównymi zaletami obrazowania satelitarnego jest jego dokładność, aktualność i powtarzalność (standaryzacja). Zarówno urzędy regionalne, jak i administracja centralna mogą z powodzeniem wykorzystywać najnowsze i historyczne informacje nie tylko w celach statystycznych, ale także bieżącego monitorowania rynku rolniczego, obserwacji skutków suszy czy innych zjawisk, w tym klęsk żywiołowych. Dzięki dużej rozdzielczości spektralnej i przestrzennej zdjęć satelitarnych (nawet do 40 cm), oraz szerokiemu zakresowi tematycznemu produktów wyjściowych, jakie uzyskujemy dzięki satelitom, możemy obserwować proces dojrzewania upraw i dokładnie wyznaczyć optymalny termin zbiorów, wykrywać choroby roślin czy monitorować zapotrzebowanie na nawozy oraz nawadnianie. Zastosowań jest nieskończenie wiele, a jednym z nich jest właśnie klasyfikacja upraw – wyjaśnia Przemysław Mujta.

Praktyczne użycie
Przykładem wykorzystania obrazowania satelitarnego w klasyfikacji upraw i innych terenów zielonych jest szczegółowa mapa pokrycia terenu w Europie. Taka mapa, w celach badawczych, została utworzona w 2017 roku w Centrum Badań Kosmicznych PAN przez Zakład Obserwacji Ziemi. Uwzględnia ona 13 najbardziej istotnych klas, w tym obszary rolnicze, lasy liściaste i iglaste, bagna i torfowiska. Została przygotowana na podstawie 15 tys. zdjęć z satelity Sentinel-2 z wykorzystaniem automatycznych algorytmów i uczenia maszynowego. Projekt został opracowany na platformie CREODIAS przy wsparciu zespołu CloudFerro. Tego typu mapa mogłaby powstawać co roku i służyć jako aktualne źródło danych statystycznych oraz do śledzenia zachodzących zmian.
Inny przykład to aplikacja Sen4CAP (Sentinels for Common Agricultural Policy), wspomagająca monitorowanie realizacji unijnej Wspólnej Polityki Rolnej, która jest już z powodzeniem używana w Europie zachodniej. W tym przypadku oprogramowanie wykorzystuje dane z satelitów w celu monitorowania terenów upraw objętych dopłatami.
– Spis powszechny dotyczy rolnictwa w ujęciu generalnym. Zatem nie chodzi tutaj tylko o ustalenie, co, gdzie oraz w jakiej ilości jest uprawiane. Dzięki obrazowaniu satelitarnemu aktualne informacje dotyczące upraw są ogólnie dostępne (np. przy pomocy Sen4CAP) i zdecydowanie mogłyby wesprzeć badanie spisowe, jednocześnie wzbogacając jego wartości – mówi Przemysław Mujta. – Jedynym wyzwaniem jest odpowiednie dostosowanie metod przetwarzania danych. Czyli utworzenia takich aplikacji, które, zasilane spływającymi z satelitów danymi, będą generowały określone wyniki dedykowane spisom powszechnym. Moim zdaniem, istnieje spore prawdopodobieństwo, że następny spis rolny powstanie w dużej części automatycznie w oparciu o obrazowanie satelitarne. Główny Urząd Statystyczny już testuje u nas pilotażowe rozwiązanie techniczne – dodaje.

Wysokie koszty badania
Plany dotyczące tegorocznego spisu rolników w samej Polsce zakładały zatrudnienie 5,5 tys. rachmistrzów do przeprowadzania wywiadów bezpośrednich, blisko 500 do wywiadów telefonicznych oraz 2,6 tys. koordynatorów zbierających dane z poziomu gmin. Udział w badaniu ma wziąć w Polsce ponad 1,1 mln gospodarstw rolnych. Całkowity koszt spisu został zaplanowany na blisko 250 mln zł.
Sporą część budżetu pochłoną wydatki na ustalenie wielkości poszczególnych upraw w gospodarstwach. Te informacje są zbierane od rolników, a następnie wyrywkowo weryfikowane przez osoby zatrudnione przez urzędy gminne. Spis A.D. 2020 został dodatkowo skomplikowany przez pandemię COVID-19, która znacznie utrudnia wszelkie kontakty, w tym zbieranie wywiadów w sposób bezpośredni.
Dane satelitarne Copernicus są bezpłatne. Umieszczone w chmurze są niewrażliwe na choroby i powszechnie dostępne. Organizacja danych i informacji w chmurze CloudFerro zapewnia standardy bezpieczeństwa danych zgodnie z ISO 27001. Skalowalność środowiska chmurowego CloudFerro, połączona z dostępem do repozytorium danych EO, pozwala uruchamiać niezależne aplikacje, pracujące na tych samych danych do różnych celów. Możliwość szczegółowej segmentacji danych źródłowych i zasobów informatycznych pozwala na budowanie adekwatnych i realnych budżetów zadań realizowanych na platformie CloudFerro.

Źródło: CloudFerro