Аэроснимки помогают выявлять угрозы продовольственной безопасности для миллионов африканских фермеров
Новое исследование показывает, как комбинация изображений с мобильных телефонов, дронов и спутников может использоваться для борьбы с угрозами для банановых культур. Снимки разного разрешения загружаются в платформу, "обученную" с помощью машинного обучения для идентификации банановых растений и анализа угроз с общей точностью 97%. Результаты опубликованы в ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing.
Исследования, проведенные в Демократической Республике Конго и Республике Бенин, важны для 90 миллионов человек в Восточной, Западной и Центральной Африке, для которых бананы и плантаны являются основным источником пищи. Эти мелкие фермеры зависят от их выращивания в плане продовольствия, дохода и занятости.
Распространение серьезных болезней, грибковых инфекций и вирусов из-за изменения климата и характера землепользования представляет серьезную угрозу продовольственной безопасности. Существует шесть основных угроз для бананов, включая болезнь верхушки куста (BBTD) и банановое увядание Xanthomonas (BXW).
"В настоящее время угрозы обнаруживаются экспертами в полевых условиях с помощью мобильных телефонов, — сказал соавтор Майкл Гомез Селварадж. — Но для отслеживания болезней на огромных территориях нужна платформа, которая быстро их обнаруживает".
Используя систему классификации на основе пикселей, исследователи сначала обучили модель обнаруживать банановые растения в смешанных фермерских системах. После "изучения" алгоритмов и паттернов банановых растений платформу обучили анализировать физические симптомы шести болезней и процент угрозы.
Информация о серьезности конкретной угрозы и ее распространении может быть отправлена организациям или властям для принятия срочных мер.
"В противном случае потенциальные угрозы быстро множатся: фермеры могут передавать зараженные стебли, и вирус распространится по стране или району, прежде чем это станет известно", — отметил Селварадж.
Большинство современных систем мониторинга болезней основаны на одном сенсоре и не могут отслеживать большие ландшафты. Новый метод сочетает:
- Полевую информацию от фермеров.
- Спутниковые данные для обнаружения посевных площадей.
- Данные дронов для анализа точной угрозы и ее интенсивности.
"Теперь мы можем обнаруживать шесть основных угроз для бананов с высокой скоростью и точностью с помощью нашего мобильного приложения Tumaini", — заявил Селварадж.
База данных бесплатна для фермеров, организаций и правительств и была скачана из Google App Store 2500 раз.
Следующим шагом является поиск финансирования для привлечения большего числа партнеров и сбора данных на более широкой территории, с целью охватить Африку, Индию, Австралию и Латинскую Америку.
Платформу также можно адаптировать для отслеживания других вредителей, болезней или вирусов с видимыми симптомами. Например, для мониторинга совки (fall armyworm) — инвазивного вредителя, поражающего до 80 видов культур, включая кукурузу. В Кении он затронул 83% фермеров, выращивающих кукурузу, вызвав потери в 33% и ущерб в $3.6–6.2 млрд в 12 странах региона.