suncokret

Nove tehnologije

Nove tehnologije: DALJINSKA DETEKCIJA U POLJOPRIVREDI

U okviru daljinske detekcije vrše se merenja i analize bez direktnog kontakta sa objektom nad kojim se ta merenja vrše. Ova oblast naišla je na veliku primenu u poljoprivredi,  gde se preko satelitskih snimaka za vrlo kratko vreme mogu dobiti informacije o vrsti poljoprivrednih kultura i njihovom stanju. Moguće je predvideti prinos, i tako pomoći poljoprivrednicima u donošenju odluka i raspodeli sredstava, kao i izvršiti procenu udela bolesnih biljaka.

Povećanjem broja svetskog stanovništva javlja se potreba za povećanjem poljoprivredne proizvodnje što dovodi do potrebe za poboljšanjem upravljanja svetskim poljoprivrednim resursima. Satelitskim snimanjem obezbeđuju se podaci satelitskih snimaka različitog kvaliteta za primenu u poljoprivredi.

U zadnjih nekoliko godina sa ubrzanim napretkom računarske obrade podataka, kao i sa napretkom celokupne tehnologije, sve manje se koriste konvencionalne metode rada, a sve više nove tehnologije, zato što su konvencionalne metode nekoliko puta sporije i skuplje od novih tehnologija. S obzirom da od poljoprivrede direktno zavisi ljudska egzistencija, veliki broj istraživanja se vrši u ovoj oblasti.

Oblasti od interesa

U Centru za geoinformacione tehnologije i sisteme Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu, izvodi se veliki broj aktivnosti u oblasti daljinske detekcije i kartografije, kao i izradi digitalnih planova i mapa u skladu sa konceptima fotogrametrije. U okviru daljinske detekcije vrše se merenja i analize bez direktnog kontakta sa objektom nad kojim se ta merenja vrše. Ova oblast naišla je na veliku primenu u poljoprivredi,  gde se preko satelitskih snimaka za vrlo kratko vreme mogu dobiti informacije o vrsti poljoprivrednih kultura i njihovom stanju. Moguće je predvideti prinos, i tako pomoći poljoprivrednicima u donošenju odluka i raspodeli sredstava, kao i izvršiti procenu udela bolesnih biljaka. Iz satelitskog snimka vegetacije mogu da se izvuku razne informacije: rast useva od sadnje do berbe, promene u toku sezone, analize zemljišta  kao i abnormalnosti poput fleka i korova. Jedna od čestih primena je detektovanje vegetacionih promena, a vrši se oduzimanjem piksela jednog snimka od piksela drugog snimljenog ranijeg datuma (analiza površine pod šumama ili nekom drugom kulturom). Vreme akvizicije (snimanja) je veoma važno i zavisi od ciljeva koje krajnji korisnik želi da dobije, a u poslednje vreme moguće je naručiti sliku istog područja u razmaku od 1 do 16 dana u zavisnosti od platforme. Kako napreduje tehnologija (novom generacijom senzora snimanja mogu da se vrši i po oblačnom vremenu), tako cene satelitskih snimaka padaju, jer se povećava broj platformi sa kojih se vrši snimanje, a samim tim raste i konkurencija. Cena zavisi od kvaliteta snimka (prostorne rezolucije, broja opsega, preprocesinga).

 

Klasifikacija zemljišnog pokrivača upotrebom klasifikacije sa nadgledanjem

Lokacija na kojoj je rađena klasifikacija je Poljoprivredno dobro "Stari Tamiš". Klasifikacijom pojedinačni pikseli sličnih osobina sortiraju se u obučavajuće skupove, tako da svaki skup dobija svoj definisani spektralni potpis. Spektralni potpis predstavlja vrednost piksela (tj. stepen refleksije), kroz različite opsege elektromagnetnog spektra. Kod većine platformi prva tri benda (opsega) predstavljaju crveni, plavi i zeleni deo EM spektra (RGB – RedGreenBlue, čijom kombinacijom je moguće prikazati svaku boju iz vidljivog dela spektra), dok ostali predstavljaju infracrveni deo spektra (bliski i srednji infracrveni deo EM spektra), a poslednji bend uglavnom je termalni (primena: analize gubitaka energije). Klasifikacija sa nadzorom zahteva poznavanje podataka tokom izbora piksela koji odgovaraju određenim kulturama. Prilikom izvođenja klasifikacije nad satelitskim snimcima, potebno je pre svega prikupiti podatke sa terena, tj. na kojim lokacijama se nalaze određene kulture. Za to je najbolje izabrati parcele veće površine koje će kasnije biti moguće nedvosmisleno identifikovati na satelitskim snimcima, ili premeriti parcele GNSS (GPS) tehnologijom i identifikovati kulture, pa kasnije te poligone iskoristiti kao oblasti od interesa prilikom klasifikacije. U ovom projektu informacije o kulturama su dobijene od zaposlenih u Poljoprivrednom dobru "Stari Tamiš". Zatim se naručuju satelitski snimci za oblast nad kojom se izvodi projekat. Postoji nekoliko satelitskih platformi (najpoznatije: Landsat, Spot, WorldView2). Prilikom izbora snimka potrebno je naći optimalno rešenje, a s obzirom na veličinu piksela,  radiometrijsku, spektralnu i temporalnu rezoluciju. Prostorna rezolucija predstavlja dimenzije koje jedan piksel pokriva na terenu. (Prostorna rezolucija snimka sa kojim je rađeno je 30 metara). Radiometrijska rezolucija predstavlja broj vrednosi sa kojima će biti predstavljene refleksije (najčešće je to 8 bita – 256 vrednosti), spektralna rezolucija broj bendova, dok se temporalna rezolucija odnosi na to koliko često je moguće prikupiti snimak jednog određenog područja. Kada snimci budu isporučeni, vrši se prepoznavanje parcela sa određenim kulturama koje su prethodno izabrane, ili preklapanje sa oblašu od interesa dobijenu GNSS(GPS) tehnologijom, a zatim se sa tih parcela uzimaju sprektralni potpisi. Prilikom prikupljanja podataka na terenu, kao i prilikom prikupljanja spektralnih potpisa poželjno je uzeti spektralne potpise za što više parcela, kako bi rezultati klasifikacije bili što bolji.


Spektralni potpisi

Nakon prikupljanja spektralnih potpisa pokreće se algoritam koji piksele koji nisu klasifikovani smešta u njihove klase, upoređujući sličnost njihovih spektralnih potpisa sa spektralnim potpisima obučavajućih skupova. Ovaj algoritam poseduju svi komercijalni i open source softveri koji se bave obradom satelitskih snimaka (najpoznatiji komercijalni: ERDAS Imagine, open source: QuantumGIS: plugin Monteverdi). Nakon klasifikacije dobija se klasifikovan snimak prikazan na slici ispod. Pošto je površina koju piksel prekriva na terenu u ovom slučaju 90 m2, softverskim prebrojavanjem piksela dobijaju se površine pod određenim kulturama (klasama). Dobijeni rezultati se koriste u gore navedenim primenama.

Klasifikovan snimak

Aktivnosti Centra za geoinformacione tehnologije i sisteme, Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu:

- Premer terena GPS tehnologijom             
- Izrada digitalnih planova i mapa u skladu sa konceptima fotogrametrije, daljinska detekcija i kartografija
- Lasersko skeniranje terena i objekata (terestričko i avionsko)         
- Detekcija objekata podzemne infrastrukture i njihov premer           
- Praćenje mobilnih objekata               
- Konsalting iz oblasti geoinformacionih tehnologija i sistema         
- Projektovanje i implementacija GIS sistema i osnivanje nacionalne infrastrukture prostornih podataka 
- Projektovanje i implementacija infrastrukture u oblasti upravljanja prostornim resursima   
- Obrazovanje u oblasti geoinformacionih tehnologija i sistema


Autor: Vladimir Maglić; e-mail: magleni90@gmail.com
Mentor: Mr Dušan Jovanović

:: Nove tehnologije :: Nove tehnologije: DALJINSKA DETEKCIJA U POLJOPRIVREDI ::