Εφαρμογές τηλεπισκόπησης στην γεωργία ακριβείας: Μια συλλογική προσέγγιση εκμάθησης

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς:Santhosh K. Seelan, Soizik Laguette, Grant M. Casady, George A. Seielstad

Πηγή: Remote Sensing of Environment 88 (2003) 157–169, διαθέσιμο από www.sciencedirect.com

1. Αντικείμενο Εφαρμογής

Γεωργία

2. Στόχος της Εφαρμογής

Η παρουσίαση των πλεονεκτημάτων της γεωργίας ακριβείας με την αξιοποίηση τηλεπισκοπικών δεδομένων, μέσω ενός συστήματος διαχείρισης και παροχής δεδομένων από τον οργανισμό UMAC Upper Midwest Aerospace Consortium ,σε αγρότες στην Αμερική.

                                      Εικόνα 1. Κατανομή χρηστών στην περιοχή των κεντροδυτικών Η.Π.Α

3. Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων

• AQUA (EOS PM)

• NOAA

• Landsat

• IKONOS,

• EO-1,

• TERRA,

• Ψηφιακά αεροφωτογραφικά δεδομένα

4. Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

• Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)

• Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR)

• Landsat ETM+

• IKONOS

• Hyperion

• ASTER

5. Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών

Η γεωργία ακριβείας απαιτεί πληροφορία για την κατάσταση μιας καλλιέργειας συχνά κατά την περίοδο που μεγαλώνει τα φυτά και συχνά πρέπει να είναι υψηλής χωρικής ανάλυσης.

6. Προεπεξεργασίες (ενισχύσεις, γεωαναφορά, συγχώνευση, ατμοσφαιρικές διορθώσεις, κλπ)

• Ραδιομετρική διόρθωση

• Γεωμετρική και ατμοσφαιρική διόρθωση

7. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα

• Ταξινόμηση

8. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Γενικά αποδεικνύεται πως η γεωργία ακριβείας είναι οικονομικά και οικολογικά υποσχόμενη λόγω της βελτιστοποίησης της διαχείρισης των καλλιεργειών. Συγκεκριμένα ακολουθούν οι παρακάτω επιτυχείς εφαρμογές από αυτήν την προσπάθεια:

Παρακολούθηση το δείκτη βλάστηση για καλλιέργεια σταριού σε εβδομαδιαία βάση: (Εικόνα 2)

Ανίχνευση του στρες και παρακολούθηση της κατάστασης του χωραφιού:

Δεδομένα από πτήσεις το 1999, χρησιμοποιώντας την ADAR 5500 κάμερα έδωσαν εικόνα με 70 cm ανάλυση εδάφους στα κανάλια μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο. Οι αγρότες μπόρεσαν να διακρίνουν τις στρεσαρισμένες περιοχές που είχαν προκληθεί από δυνατό αέρα, πλημμύρες, αστοχίες λίπανσης, βλαπτικές ασθένειες κ.ά. (Εικόνα 3)

Εικόνα 2: Τιμές για τον δείκτη βλάστησης NDVI του 1998 σε σχέση με τον μέσο όρο των δέκα χρόνων	Εικόνα 3:Έγχρωμο σύνθετο ADAR 5500 το οποίο δείχνει ακριβείς λεπτομέρειες και ήταν απαραίτητο σε παραγωγούς ζαχαρότευτλου για να επιτύχουν καλύτερη διαχείριση

Χαρτογράφηση ποιοτικών διαβαθμίσεων των χωραφιών:

Οι διαβαθμίσεις στον τύπο του εδάφους, στο επίπεδο των θρεπτικών, της περιεκτικότητας σε νερό είναι συνηθισμένες μέσα στο ίδιο χωράφι. Για πιο αποτελεσματική διαχείριση είναι απαραίτητη η χαρτογράφηση ή η δημιουργία ζωνών από με βάση αυτές τις διαβαθμίσεις. Η Εικόνα 4 δείχνει ένα χωράφι επιφάνειας 30 εκταρίων που έχει διαβαθμιστεί βάσει του δείκτη βλάστησης NDVI από εικόνα του IKONOS. Χρησιμοποιώντας την εικόνα, τα χωράφια όπου είχαν καλλιεργηθεί με ζαχαρότευτλα το 2000 διαβαθμίστηκαν για διαφορετική λίπανση με άζωτο για καλλιέργεια σταριού το 2001.

Για την επιβεβαίωση της εφαρμογής , σε ένα μία λωρίδα χωραφιού πλάτους 9 μέτρων, δεν ρίχθηκε λίπασμα με άζωτο. Η εικόνα που πάρθηκε από τον IKONOS τον 21 Αυγούστου του 2000 έδειξε καθαρά ότι η λωρίδα χαρακτηριζόταν από ανεπάρκεια αζώτου (Εικόνα 5)

Εικόνα 4: Δείκτης βλάστησης NVDI από IKONOS στα αριστερά και χάρτης διαβαθμίσεων στα δεξιά με προτεινόμενες ποσότητες αζώτου	Εικόνα 5:Η εικόνα από τον IKONOS στις 21 Αυγούστου , 2000, η οποία απεικονίζει την λωρίδα ελέγχου στο άζωτο

Επιβεβαίωση της αποτελεσματικότητας εφαρμογής μυκητοκτόνων:

Για του αγρότες που εφαρμόζουν την καλλιέργεια ακριβείας είναι σημαντικό να γνωρίζουν αν πρέπει να χρησιμοποιήσουν μυκητοκτόνα, την ποσότητα και το πότε. Σε χωράφια στην βόρεια Ντακότα χρησιμοποιήθηκε μυκητοκτόνο στις καλλιέργειες σταριού, εκτός από δύο λωρίδες ελέγχου 55 και 37 μέτρων αντίστοιχα. Οι λωρίδες αυτές ξεχώριζαν καθαρά στην εικόνα από τον IKONOS (Αύγουστος,21, 2000). Η εικόνα επίσης έδειξε ότι η σοδειά ήταν πιο υγιής από εκείνη που βρισκόταν στις λωρίδες όπου δεν χρησιμοποιήθηκε φάρμακο. Η εικόνα 6 δείχνει την πολυφασματική απεικόνιση ανάλυσης 4m από τον IKONOS από τα χωράφια.

Εικόνα 6: Απεικόνιση από IKONOS η οποία δείχνει τις λωρίδες ελέγχου για το μυκητοκτόνο σε χωράφια σταριού	Εικόνα 7:Απόδοση σταριού στην περίοδο συγκομιδής, φαίνεται ότι η χαμηλότερη απόδοση είναι μέσα στην λωρίδα που δεν χρησιμοποιήθηκε φάρμακο

Ανίχνευση παρασιτισμού από έντομα:

Έγινε χρήση εικόνων Landsat για την ταυτοποίηση ζημιών από το παράσιτο «armyworm» σε δύο ποικιλίες σταριού( Εικόνα 8)

Εικόνα 8:Εικόνα από LandSat (αριστερά) απεικονίζει την παρασιτισμό εντόμων το στάρι. Φαίνονται τα αποτελέσματα από διαφορετικά έντομα και δεξιά φαίνεται η απόδοση κατά την περίοδο συγκομιδής

Τυχαίες ζημιές από κίνηση αερίων ψεκασμών:

Εικόνα 9: Ζημιές σε καλλιέργεια ζαχαρότευτλου από παρακείμενο ψεκασμό	Εικόνα 10:Πολυφασματική απεικόνιση από αερομεταφερόμενο σύστημα, 2m ανάλυση, πάνω από χωράφι με ζαχαρότευτλα που δέχθηκε αέρια εντομοκτόνου. Οι ζημιές έχουν σκιαγραφηθεί με άσπρο

Αποτίμηση της ζημιάς λόγω πλημμυράς:

Αγρότες που ήρθαν αντιμέτωποι με ζημιές από πλημμύρα, χρησιμοποιώντας εικόνες από IKONOS μπόρεσαν να τεκμηριώσουν τις απαιτήσεις τους για αποζημιώσεις και να πείσουν τις αρμόδιες αρχές να βελτιώσουν τα έργα στράγγισης(Εικόνες 11,12)

Εικόνα 11: Απεικόνιση από IKONOS στην οποία φαίνονται οι πλημμυρισμένες περιοχές.	Εικόνα 12:Πλημμυρισμένο χωράφι