Zakończenie projektu GERHARA – innowacje w zrównoważonej gospodarce wodnej w Mozambiku

07/04/2023

Mozambik jest uważany za jeden z krajów najbardziej narażonych na zmiany klimatu. Ekstremalne zjawiska, takie jak powodzie i długie okresy suszy, zagrażają bezpieczeństwu żywnościowemu i stabilności gospodarczej ludności, zwłaszcza na obszarach wiejskich.

Obraz ilustrujący projekt GERHARA opracowany przez SatAgro w Mozambiku.

Celem projektu GERHARA jest opracowanie innowacyjnych strategii skoncentrowanych na poprawie zarządzania zasobami wodnymi przez Administrações Regionais de Águas de Moçambique (ARA), a tym samym odporności na zmiany klimatu w Mozambiku. Jednym z kluczowych obszarów zainteresowania było rolnictwo, w którym przeprowadzono szereg działań mających na celu sprostanie wyzwaniom związanym z dostępem do wody i zarządzaniem zasobami wodnymi w kraju. Projekt GERHARA był prowadzony przez hiszpańską firmę iCarto i finansowany przez Cooperación Galega.

Prace przeprowadzone przez SatAgro

W trakcie projektu wykorzystaliśmy szereg technik teledetekcji i zaawansowane narzędzia segmentacji, do uzyskania kluczowych danych w celu lepszego zrozumienia i zarządzania zasobami wodnymi w regionie zarządzanym przez ARA Sul-IP. Prace prowadzone przez SatAgro zostały podzielone na:

  • proces klasyfikacji upraw na całym obszarze zarządzanym przez ARA-Sul (łącznie ponad 175 000 km2) zlokalizowanym na południu Mozambiku;
  • wyznaczenie granic działek w celu zidentyfikowania średnich i dużych gospodarstw rolnych, które zostaną włączone do systemu licencjonowania użytkowania wody zarządzanego przez ARA Sul IP; oraz
  • przygotowanie całej niezbędnej dokumentacji i narzędzi umożliwiających odtworzenie procesu na miejscu przez pracowników ARA.

Klasyfikacja obszarów rolniczych

Klasyfikacja upraw za pomocą teledetekcji była istotnym elementem analizy rozmieszczenia i struktury upraw na badanym obszarze. W tym celu wykorzystaliśmy dane z satelitów takich jak Sentinel-2 i Planet, które zapewniają nam obrazy o wysokiej rozdzielczości i dużej częstotliwości.

Obraz przedstawiający fragment z polami w regionie Manhica w Mozambiku.
Kompozycja RGB szeregów czasowych zdjęć satelitarnych Planet podkreślających istniejące pola w regionie Manhica ARA Sul-IP w Mozambiku.

Warto zaznaczyć, że komercyjne dane Planet zostały dostarczone przez Norweski program International Climate & Forests Initiative (NICFI), dzięki któremu uzyskaliśmy dostęp do miesięcznych mozaik o wysokiej rozdzielczości (~4,7 m/piksel) z obrazami RGB, a także danymi w bliskiej podczerwieni.

Te obrazy pozwoliły nam uzyskać szczegółowe informacje na temat charakterystyki spektralnej różnych upraw, co z kolei pomogło nam rozróżnić różne rodzaje upraw występujących w regionie. Korzystając z różnych narzędzi i algorytmów specjalizujących się w klasyfikacji typów użytkowania gruntów na podstawie zdjęć satelitarnych, byliśmy w stanie skutecznie przetwarzać i analizować duże ilości danych, wydobywając cenne informacje na temat wzorców upraw.

Mapa przedstawiająca wyniki klasyfikacji upraw w regionie Magude zarządzanym przez Administraçõ Regionais de Águas (ARA) Sul-IP.
Mapa przedstawiająca wyniki klasyfikacji upraw dla fragmentu regionu Magude w ARA Sul-IP.

Korzystając z nadzorowanych i nienadzorowanych technik klasyfikacji, byliśmy w stanie mapować i określać ilościowo przestrzenne rozmieszczenie upraw, zapewniając solidną podstawę do podejmowania świadomych decyzji w zakresie gospodarki wodnej i planowania rolnictwa.

Segmentacja i wykrywanie granic pól upranych

Po uzyskaniu klasyfikacji upraw, kolejnym krokiem było wykrycie granic pól przy użyciu zaawansowanych metod segmentacji. W tym celu wykorzystaliśmy różne sieci neuronowe, takie jak DexiNed i Segment Anything (SAM), które są w stanie zidentyfikować i wyznaczyć granice pól uprawnych dokładnie i skutecznie po przeszkoleniu ich do wykrywania tego typu informacji.

Mapa przedstawiająca wyniki wykrywania granic pól w regionie Namaacha zarządzanym przez ARA Sul-IP.
Mapa przedstawiająca wyniki segmentacji oraz wykrywania granic pól w regionie Namaacha w ARA Sul-IP.

Te techniki segmentacji dostarczyły nam podstawowych informacji na temat struktury i zasięgu pól, które są niezbędne do zrozumienia i zarządzania zasobami wodnymi w regionie.

Pozostałe działania w ramach projektu

Projekt GERHARA odnosi się do różnych wyzwań poprzez wdrożenie szeregu konkretnych środków związanych z wykorzystaniem wody i rolnictwem, koncentrując swoje działania na różnych kluczowych obszarach:

  1. Wzmocnienie instytucjonalne: Trwają prace nad poprawą zdolności Administrações Regionais de Águas de Moçambique (ARAs IP), podmiotów odpowiedzialnych za zarządzanie zasobami wodnymi i planowanie. Wiąże się to z większą koordynacją wewnętrzną, zwiększeniem liczby personelu technicznego i budowaniem potencjału w celu sprostania wyzwaniom związanym ze zmianami klimatu i suszami. Ponadto promowane jest wdrażanie polityki równości płci w celu promowania równości w podejmowaniu decyzji.
  2. Zarządzanie bilansem wodnym: GERHARA koncentruje się na poprawie zarządzania podażą i popytem na wodę poprzez zastosowanie dokładnych modeli i systemów do oszacowania rzeczywistego zapotrzebowania na wodę i jej dostępności. Umożliwi to bardziej efektywne planowanie i lepsze podejmowanie decyzji dotyczących zużycia wody.
  3. Równość w dystrybucji wody: Projekt koncentruje się na zwalczaniu nierówności w dystrybucji wody. Jego celem jest priorytetowe traktowanie zużycia wody w gospodarstwach domowych i społecznościach lokalnych w stosunku do komercyjnego wykorzystania przez duże gospodarstwa rolne i przemysł, zgodnie z prawem wodnym Mozambiku.

Podsumowanie

Projekt GERHARA to kolejny duży projekt na skalę regionalną, który z powodzeniem zakończyliśmy w SatAgro. Podejmując wyzwania związane z dostępem do wody, zarządzaniem zasobami wodnymi i zmianami klimatycznymi, ma on poprawić dostępność wody dla ludności i promować bardziej przyjazne dla środowiska praktyki rolnicze w sektorze rolnym. Jest to znaczący krok w kierunku zrównoważonego rolnictwa w Mozambiku.