Jednou z institucí, která pracuje s družicovými daty pro oblast zemědělství, je Státní zemědělský intervenční fond (SZIF). Prostřednictvím SZIF je ČR od roku 2015 zapojena do několika projektů zaměřených na výzkum a vývoj v oblasti zpracování dat dálkového průzkumu Země. V rámci těchto projektů jsou z družicových dat vytvářeny např. klasifikace plodin a plodinových skupin nebo detekovány seče trvalých travních porostů. Tyto informace mohou být užitečné jak pro každodenní faremní činnosti, tak pro efektivnější zpracování žádostí o zemědělské dotace včetně snížení administrativní zátěže, i pro analýzy vlivů zemědělské činnosti na životní prostředí.
V projektech, do kterých byl a je SZIF zapojen, se využívají data z evropského programu pro pozorování Země (Copernicus), který je od roku 1998 zaštítěn Evropskou kosmickou agenturou (ESA) a Evropskou komisí (EK). Hlavním cílem tohoto programu je poskytovat přesné, aktuální, včasné a snadno dostupné informace, které lze využít při monitorování životního prostředí, sledování klimatických změn i pro zajištění civilní ochrany. Od roku 2014 uvádí ESA v rámci projektu Copernicus do provozu nové družice Sentinel.
Družice Sentinel
Jde o jedny z mnoha družic, které obíhají kolem Země a snímají zemský povrch. Z těchto šesti družic jsou pro monitoring zemědělství nejvhodnější Sentinel-1 a Sentinel-2, které byly uvedeny do provozu v letech 2014 až 2017. Hlavní výhodou snímků z těchto družic je to, že jsou poskytovány zdarma a jsou k dispozici v krátkém časovém sledu pro jedno a to samé území. K dispozici jsou tedy stále aktuální informace o zemském povrchu.
Z družice Sentinel-1 získáváme radarová data, která umožňují snímání zemského povrchu i za oblačného počasí bez ohledu na denní dobu. Princip aktivního radarového snímání je založen na vysílání mikrovlnného záření k povrchu Země, kde se záření odráží zpět k senzoru, který následně měří fyzikální charakteristiky zpětného odrazu záření.
Různé změny na zemském povrchu se projeví v charakteru odraženého záření, proto je možné radarové snímání využít např. při povodních či sesuvech půdy téměř v reálném čase. V oboru zemědělství a lesnictví je vhodný pro monitoring změn lesních porostů a detekce zemědělských plodin. Dále lze zjistit, kdy došlo ke sklizni a zasetí meziplodiny nebo k seči travního porostu.
Sentinel-2 je multispektrální senzor poskytující obrazová data s prostorovým rozlišením 10 metrů. Senzor pořizuje snímky ve čtyřech spektrálních pásmech, a to ve třech pásmech viditelného spektra a v jednom pásmu blízkého infračerveného záření. Na rozdíl od radarové družice Sentinel-1 jsou data ze Sentinel-2 ovlivněna oblačností. Avšak kombinace jednotlivých spektrálních pásem z družice Sentinel-2 nám umožňuje sledování různých charakteristik zemského povrchu, a to především stavu vegetace. Zároveň se jedná o poměrně široce rozšířený typ dat, která jsou pro jedince snadno čitelná a interpretovatelná bez nutnosti využití pokročilých analýz. V zemědělství se tyto informace používají zejména pro precizní zemědělství, klasifikaci jednotlivých plodin či plodinových skupin a k monitoringu vegetačního stadia rostlin.
Zpracování dat z družic Sentinel
Ke zpracování radarových a obrazových dat z družic Sentinel-1 a Sentinel-2 je nutné vzhledem k jejich odlišnému charakteru přistupovat rozdílně. Samotné zpracování probíhá obvykle ve specializovaných softwarech na zpracování prostorových dat (GIS), které umožňují jejich poloautomatizované či automatizované zpracování.
Výstupem může být například detekce seče, u které je vyhodnocení založeno na kombinaci analýzy radarových a multispektrálních dat. Z obrazových dat se získává informace o odrazivosti vegetace zejména v blízkém infračerveném pásmu, ve kterém je odrazivost nejvyšší. Díky tomu je v tomto pásmu stav vegetace nejlépe rozpoznatelný. Radarová data pak poskytují informace o její výšce. Vzhledem k četnosti snímkování stejného místa na zemském povrchu je možné tyto analýzy provádět v krátkých časových intervalech, což umožňuje kontinuální sledování vegetace a detekci jejích změn.
Využití dat Sentinel na SZIF
První aktivita SZIF, kde se využila data z družic Sentinel, bylo zapojení ČR do pilotního projektu CzechAGRI, který byl zahájen v prosinci 2015 a úspěšně ukončen v březnu 2017. Cílem bylo ověřit a nastavit možnosti využití dat z družic Sentinel pro agendu zemědělského monitoringu a pro administraci a kontroly žádostí o dotace. Jedním z výstupů tohoto projektu byla plodinová mapa ČR za roky 2015 a 2016.
Snímky ze Sentinelu-1 a 2 začal SZIF prvně testovat při kontrolách v roce 2016.
V návaznosti na pilotní projekt CzechAGRI se SZIF zapojil do projektu Sen4CAP, na kterém spolupracují Evropská komise a Evropská kosmická agentura společně s šesti vybranými platebními agenturami z různých členských států EU. Cílem tohoto projektu je konkrétní využití dat Sentinel pro mapování diverzifikace plodin, monitoring sečí trvalých travních porostů a monitoring zemědělských operací.
V rámci dalšího projektu s názvem DROMAS testuje SZIF služby využívající data Sentinel např. pro aktualizaci evidence půdy (LPIS) nebo pro podporu agendy případů vyšších mocí (sucho, povodeň).
Na základě těchto projektů a dalších aktivit probíhajících napříč členskými státy EU vydala v květnu loňského roku Evropská komise Nařízení č. 746/2018, které umožňuje členským státům zavést tzv. Monitorovací přístup. Ten předpokládá využití dat Sentinel místo standardních kontrol na místě u zemědělských firem, kterým se poskytují dotace na obhospodařovanou plochu. Tím by mělo dojít ke včasnějšímu zpracování a ověření podaných žádostí o dotace. Velkou výhodou bude též výrazné snížení kontrolní zátěže samotných zemědělců, neboť lze očekávat, že návštěv v terénu bude méně a často nebudou zapotřebí vůbec. Zatímco dosud bylo povinností u zemědělce zkontrolovat a změřit všechny pozemky bez ohledu na to, že v naprosté většině případů byly zcela v pořádku, nyní se případné terénní návštěvy omezí výhradně na pozemky identifikované jako rizikové. Informace z družic zároveň poslouží k preventivním účelům. Cílem monitorovacího přístupu je totiž mimo jiné zavedení systému včasného varování žadatelů při indikaci neplnění stanovených podmínek. Zemědělce předem upozorníme na to, že se například blíží doba sečí a jeho pozemky zatím ještě posečeny nebyly. Jednou z výhod tohoto přístupu je i možnost zemědělce upravit žádost o dotaci, a to právě na základě výsledků z monitorování.
Od výzkumu k realizaci, tedy nasazení do operativního provozu, je cesta většinou dlouhá. Pro zavedení nového systému musíme udělat změny v oblasti administrativní, technické i organizační. Využití dat Sentinel a nových technologií (např. geotagovaných fotografií) je v tuto chvíli pro členské státy EU na dobrovolné bázi. Lze očekávat, že v ČR začneme systém monitoringu pomocí dat Sentinel a dalších moderních technologií používat od roku 2021, a to s nástupem nového programového období Společné zemědělské politiky.
