Почему тренды сельскохозяйственных угодий Индианы противоречат: CDL против Переписи

Наблюдаемые вами противоречивые тенденции в данных о сельскохозяйственных угодьях между CDL USDA и Переписью сельского хозяйства в Индиане обусловлены фундаментальными методологическими различиями, которые приводят к разной классификации земель, особенно в отношении залежных/неиспользуемых сельскохозяйственных угодий. Подход CDL на основе спутниковых данных склонен классифицировать больше земель как сельскохозяйственные, поскольку он определяет участки, которые были посажены или могли быть посажены, в то время как Перепись учитывает только те земли, которые фермеры указывают как сельскохозяйственные в своих опросах, создавая систематический разрыв в подсчете залежных или временно неиспользуемых земель.

Содержание

• Методологические основы
• Различия в классификации залежных/неиспользуемых сельскохозяйственных угодий
• Надежность для отслеживания общей площади
• Особенности, специфичные для Индианы
• Известные проблемы и лучшие практики

Методологические основы

Основной конфликт возникает из-за фундаментального различия между классификациями покрытия земли (CDL) и использования земли (Перепись):

• CDL (покрытие земли): Использует спутниковые изображения с подходом классификатора случайного леса для определения того, что присутствует на ландшафте. Как указано в документации USDA, она описывается скорее как “Корректированная перепись по спутниковым данным”, которая учитывает участки, которые были засажены или показывают сельскохозяйственные признаки.

• Перепись сельского хозяйства (использование земли): Опирается на опросы фермеров для отчета о том, какие земли они считают сельскохозяйственными, что исключает участки, которые могут технически быть сельскохозяйственными, но не активно используются или не указываются как таковые.

Это различие создает постоянный разрыв, при котором CDL последовательно сообщает о более общей площади сельскохозяйственных угодий, поскольку он включает:

• Поля, которые были засажены, но не собраны
• Участки, временно выведенные из эксплуатации
• Земли со статусом залежных/неиспользуемых, которые фермеры могут не указывать
• Маргинальные сельскохозяйственные угодья, которые трудно обрабатывать

В методологии Переписи прямо указано, что “общая площадь сельскохозяйственных угодий была получена путем вычитания площади сельскохозяйственных угодий в пастбищах из общей площади сельскохозяйственных угодий” и включает только конкретные подкатегории, которые фермеры активно указывают.

Различия в классификации залежных/неиспользуемых сельскохозяйственных угодий

Классификация залежных/неиспользуемых сельскохозяйственных угодий, вероятно, является основным фактором наблюдаемого вами расхождения. Исследования показывают значительные различия в том, как эти наборы данных обрабатывают временно неиспользуемую сельскохозяйственную землю:

Классификация CDL:

• Данные CDL по Индиане показывают, что точность пользователя для категории “Залежные/неиспользуемые сельскохозяйственные угодья” составляет всего 69,4%, что означает, что примерно 30% того, что CDL классифицирует как залежные/неиспользуемые сельскохозяйственные угодья, может на самом деле не относиться к этой категории
• CDL склонен классифицировать участки с голой почвой или сельскохозяйственными признаками как сельскохозяйственные угодья, даже когда они временно не используются
• Как указано в документации Google Earth Engine, “хотя дата CDL соответствует году сбора урожая, сама карта более точно представляет то, что было посажено”

Классификация Переписи:

• Фермеры могут не указывать залежные или неиспользуемые земли как сельскохозяйственные в своих опросах Переписи
• Перепись учитывает только те земли, которые фермеры планируют вернуть в производство или считают частью своей базы сельскохозяйственных угодий
• Произошла систематическая переклассификация того, что constitutes “сельскохозяйственные угодья” в последних переписях

Исследование точности показало, что “поля люцерны, овса и залежных/неиспользуемых сельскохозяйственных угодий, с другой стороны, были правильно классифицированы CDL как сельскохозяйственные угодья лишь чуть более чем в 80% случаев”, что указывает на значительные проблемы классификации для этих категорий.

Надежность для отслеживания общей площади

Для отслеживания тенденций общей площади ни один из наборов данных не является однозначно “более надежным” - каждый служит разным целям:

Преимущества CDL:

• Лучше для пространственного анализа и обнаружения изменений в покрытии земли
• Учитывает потенциальную базу сельскохозяйственных угодий, включая участки, которые могут быть возвращены в эксплуатацию
• Более последовательная методология со временем (классификация на основе спутниковых данных)
• Полезен для определения участков, временно выведенных из эксплуатации

Преимущества Переписи:

• Лучше для экономического анализа и решений на уровне фермы
• Учитывает то, что фермеры фактически считают частью своего инвентаря сельскохозяйственных угодий
• Включает важную контекстную информацию об управленческих намерениях
• Более точен для отслеживания активно управляемых сельскохозяйственных угодий

Документация по использованию земель подчеркивает, как методологические изменения в последних переписях привели к тому, что “значительная часть того, что ранее классифицировалось как пастбища сельскохозяйственных угодий, была переклассифицирована как постоянные пастбища и пастбищные угодья”, что указывает на то, что изменения определений в Переписи могут способствовать снижению заявленной площади.

Особенности, специфичные для Индианы

Хотя общие методологические различия применяются на национальном уровне, в Индиане могут быть конкретные факторы, влияющие на расхождение:

1. Участие в программах консервации: В Индиане значительное участие в программах консервации, таких как CRP, может приводить к тому, что фермеры указывают меньше сельскохозяйственных угодий в Переписи, в то время как CDL по-прежнему определяет эти земли как потенциально сельскохозяйственные.

2. Давление со стороны урбанизации: Участки на окраине городских зон могут классифицироваться по-разному по мере изменения управленческих решений под давлением развития.

3. Интенсивность сельского хозяйства: Интенсивная ротация кукурузы и сои в Индиане может создавать больше периодов залежности, которые обнаруживает CDL, но фермеры не указывают.

Метаданные CDL, специфичные для Индианы показывают проблемы точности классификации, при которых категория “Залежные/неиспользуемые сельскохозяйственные угодья” имеет значительные показатели ошибок, что может способствовать наблюдаемому вами расхождению.

Известные проблемы и лучшие практики

Это расхождение действительно является известной проблемой при сравнении этих двух наборов данных. Исследования выявили несколько проблем и предложили подходы:

Документированные проблемы:

• Исследование валидации CDL обнаружило “проблематичный вопрос смещения недооценки площади культур в CDL, который необходимо учитывать и корректировать”
• Руководства по анализу изменений в землепользовании подчеркивают “сценарии, требующие особых соображений” и предлагают “рекомендуемые хорошие практики и общие рекомендации для оценки изменений землепользования на основе CDL”

Лучшие практики для вашего анализа:

1. Стратегически используйте оба набора данных: CDL для пространственного охвата, Перепись для экономического/управленческого контекста
2. Учитывайте точность классификации: Применяйте оценки точности к данным CDL
3. Сосредоточьтесь на активно управляемых сельскохозяйственных угодьях: Если вам нужны последовательные тенденции, сосредоточьтесь на категориях собранных сельскохозяйственных угодий
4. Учитывайте временное выравнивание: Помните, что CDL представляет то, что было посажено, в то время как Перепись отражает текущие управленческие решения
5. Документируйте методологические различия: Будьте прозрачны в отношении того, какой набор данных служит какой аналитической цели в вашем исследовании

Исследования показывают, что вместо того, чтобы рассматривать эти данные как противоречивые, их следует понимать как взаимодополняющие источники, которые отвечают на разные вопросы о сельскохозяйственных землях.

Источники

1. USDA NASS - Часто задаваемые вопросы о слое данных о сельскохозяйственных угодьях
2. Google Earth Engine - Слои данных о сельскохозяйственных угодьях USDA NASS
3. Оценка точности USDA Cropland Data Layer
4. Изучение характеристик CDL для изменений в покрытии земли
5. Документация USDA по основным видам землепользования
6. Метаданные CDL Индианы за 2022 год
7. Валидация и уточнение CDL
8. Измерение изменений землепользования с использованием CDL

Заключение

Наблюдаемые вами противоречивые тенденции в данных о сельскохозяйственных угодьях в Индиане между CDL и Переписью сельского хозяйства обусловлены фундаментальными методологическими различиями, которые систематически влияют на классификацию залежных и неиспользуемых сельскохозяйственных угодий. Подход CDL на основе спутниковых данных учитывает более широкое определение сельскохозяйственных угодий (включая то, что было посажено или может быть посажено), в то время как Перепись relies на отчеты фермеров, которые могут исключать временно неиспользуемые земли.

Для вашего анализа рассмотрите следующие ключевые рекомендации:

• Признайте методологический разрыв: Это не обязательно ошибка, а различие в том, что измеряет каждый набор данных
• Используйте взаимодополняющие подходы: CDL для пространственного охвата и обнаружения изменений, Перепись для управления и экономического контекста
• Сосредоточьтесь на последовательных категориях: Если вам нужны сопоставимые тенденции, отдавайте приоритет активно собираемым сельскохозяйственным угодьям в обоих наборах данных
• Документируйте ограничения: Будьте прозрачны в отношении того, какой набор данных служит какой аналитической цели в вашем исследовании

Это расхождение хорошо задокументировано в академической литературе и представляет важный фактор при использовании данных о сельскохозяйственных землях для целей политики или исследований.