Sentinels Synergy for Agriculture
H2020 EO-3-2016: Evolution of Copernicus services
XVII Congreso de la Asociación Española de Teledetección. Murcia. 3-7 de octubre de 2017
Objetivos de SENSAGRI
•
Desarrollar nuevas aplicaciones para el sector agrícola europeo, combinando datos de los
satélites del programa
Copernicus, Sentinel-1 (radar), Sentinel-2 (óptico)
y datos in-situ.
•
Desarrollar
prototipos de servicios Copernicus
para humedad del suelo (
SSM)
, índice de
área foliar (
LAI)
y
mapas de cultivos estacionales,
y usar esos prototipos para
implementar
servicios agrícolas avanzados (“prueba de concepto”).
•
Validar los servicios
y establecer
casos de
demostración
en áreas test, para mostrar el
potencial de éstos como futuros servicios
Copernicus .
•
Interaccionar con Copernicus y con el sector
agrícola
para dar a conocer y enfocar
adecuadamente los servicios propuestos.
www.sensagri.eu
Servicios de SENSAGRI
SENSAGRI products
Current Copernicus products
Prototype services (widely applicable) Target Spatial resolution Target Temporal resolution
Product Spatial resolution resolution Temporal
Surface soil moisture (SSM) 250-1000 m* weekly** Soil Water Index
(METOP-ASCAT)
>= 1000 m (prod)
300 m (in dev.) Daily
Green and brown LAI 20 m weekly** Leaf Area Index (SPOT-VGT, Proba-V)
>= 1000 m (prod)
300 m (in dev.) 10-daily
Seasonal crop mapping 20 m*** 2 or 3 per year None available
Proof-of concept services (limited
applicability outside test areas)
Dry Biomass & Yield 20 m
Dry biomass:
weekly at season end Yield: yearly
Dry matter productivity
(SPOT-VGT, Proba-V) 1000 m 10-daily
Irrigated/not irrigated area 250 m* 3 or 4 per year Corine Land Cover (three classes)
MMU of 5 to 25 ha
bi-yearly yearly
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Estrategia de validación
Four European agricultural test sites
Spain: ITACYL - Duero River-basin
France: UPS-CESBIO - OSR Auradé and Lamasqère
Italy: CREA/CNR - Apulian Tavoliere
Poland: IPP/NRI – Winna Góra
Three non-European test sites
Argentina: INTA – Hilario Ascasubi
Two JECAM sites (Morocco and Tunisia)
CLC agricultural classes. Source: EEA
Services Ground Variable Time SSM
Volumetric Soil Moisture at 0-5 cm
depth
Continuous monitoring
3 measurement campaigns at critical stages and during irrigation season
LAI
Leaf Area Index, with LAI-2000 Plant
Canopy Analyzer
3 measurement campaigns at critical stages and during growing season
Seasonal Crop
Mapping Crop types
3 measurement campaigns in March, June and September
Irrigated areas Irrigated and not
irrigated fields 3 measurement campaigns in March, June and September
Tilled areas Tilled and not
tilled fields
Yield Commercial yield 1 measurement campaign at crop harvest
Intermediate
crops Crop types
2 measurement campaigns in March and July
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LAI green & LAI brown
Current operational LAI products
focus on green vegetation
When crops senescence LAI stays
high even when chlorophyll
degrades to zero
Senescent vegetation represents a significant
amount of aboveground biomass and is a key factor
in the carbon cycle
LAI green &
LAI brown
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• Non-parametric regression
method
• Training datasets of Input –
Output data pairs
• Kernel - based MRLA
method
Estimación de LAI mediante Gaussian Processes
Regression (GPR)
• Delivery
of
associated
uncertainties
• Evaluation of the spectral
bands relevance
- Input: Reflectance
observations
- Output: Biophysical
parameter
Datos para calibración
• Barrax, Spain
• SPARC 12
thto 14
thJuly 2003
• LiCor-LAI-2000
• HyMap
• Corn, potato, garlic, onion
• Valencia, Spain
• L’Horta
• April 7
th2017
• Pocket LAI
• Onion, orange tree, lettuce
LAI
green
• Barrax, Spain
• SPARC 12
th& 14
thJuly
2003
• LiCor-LAI-2000
• HyMap
• Valladolid, Spain
• 20
thto 22
ndJune 2017
• LiCor-LAI-2200
LAI
brown
• Bare soil, roads, buildings
• S2 images:
Non-vegetated
(LAI=0)
LAI green 223 points
LAI brown 84 points
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Software Package
K-Fold Cross
Validation
GPR model LAI green
GPR model LAI brown
Training dataset
divided into k
equal-sized
sub-dataset
Training k-1 sub-datasets
Validation single sub-dataset
The cross
validation
process is
repeated k
times
Validación
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Resultados: Evaluación de los modelos de GPR
LAI green
LAI brown
LAI green and LAI brown retrieval
LAI green
LAI brown
µ [m
2/m
2]
SD [m
2/m
2]
CV [%]
Valladolid, Spain
June 2017
Composite LAI green/LAI brown maps
Valladolid, Spain
June 2017
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Toulouse, France
July 2016
Composite LAI green/LAI brown maps
Poznań , Poland
June 2017
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Conclusiones
• SENSAGRI
es un proyecto que aspira a proporcionar prototipos
para
nuevos servicios de Copernicus en agricultura
.
• La
Universidad de Valencia
coordina el proyecto y es responsable
del desarrollo del prototipo para Índice de Área Foliar (
LAI)
• Se propone un índice que combina LAI verde y LAI “marrón” (Green
and Brown LAI)
• Se ha puesto a punto una cadena de proceso de S2, utilizando
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