Η χρήση φωτοερμηνείας με εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης για την καταγραφή και διαχείριση καλλιεργειών στο πλαίσιο της ΚΑΠ

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 10:42, 15 Απριλίου 2014

Η χρήση φωτοερμηνείας με αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης: ρόλος –κλειδί στην διαχείριση καλλιεργειών (ελιάς, αμπέλου, καρπών με κέλυφος) στο πλαίσιο της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

I. ΣΤΟΧΟΣ ΤΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Επισκόπηση της έρευνας και των μεθόδων τηλεπισκόπισης, με την χρήση εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης, του Joint Research Centre, για την υποστήριξη της διαδικασίας χορήγησης κοινοτικών ενισχύσεων στις μόνιμες καλλιέργειες (ελιές, καρποί με κέλυφος, αμπελώνες, εσπεριδοειδών) των χωρών – μελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, με βάση την χωρική πληροφορία των τεμαχίων στα οποία καλλιεργούνται και την θέση των ελαιοδένδρων (για τα ελαιοτεμάχια) και παρουσίαση των αποτελεσμάτων από δοκιμαστικές εφαρμογές σε καλλιέργειες ελιάς στην Κρήτη και στην MAUSSANE στη Γαλλία.

II. Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΩΡΙΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Σε εφαρμογή των ευρωπαϊκών κανονισμών θα πρέπει οι χώρες μέλη που αιτούνται κοινωνικών ενισχύσεων να τηρούν το ελαιοκομικό και αμπελουργικό μητρώο στο οποίο θα είναι καταγεγραμμένα η έκταση κάθε τεμαχίου (ελιάς και αμπέλου) η θέση των ελαιοδένδρων (και στην συνέχεια η θέση των δέντρων των καρπών με κέλυφος) και ο αριθμός των ελαιοδένδρων.

Αρχικά η εργασία γινόταν με την χρήση του διατιθεμένου χαρτογραφικού υποβάθρου (εκτυπώσεις ορθοφωτοχαρτών και διαφάνειες ενοτήτων) οι παραγωγοί εντόπιζαν το τεμάχιο, το υποδείκνυαν και δήλωναν τον αριθμό των ελαιοδένδρων και στην συνέχεια, αρμοδίως, με ψηφιοποίηση, των υποδειχθέντων ορίων γινόταν εισαγωγή των στοιχείων (παραγωγών-τεμαχίων-ελαιοκαλλιέργειας – αμπελοκαλλιέργειας) στο γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών για τον Ελαιοκομικό τομέα και το αμπελουργικό μητρώο.

Στις περιπτώσεις που δεν ήταν δυνατός ο προσδιορισμός των στοιχείων στο γραφείο γινόταν επιτόπιος έλεγχος και πραγματοποιούνταν μετρήσεις εμβαδού και δέντρων στο πεδίο.

III. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΜΕΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Σκοπός της μελέτης η σύγκριση των αποτελεσμάτων για τον εντοπισμό και ψηφιοποίηση των ελαιοδένδρων και των ελαιοτεμαχίων, των αμπελοτεμαχίων και των καρπών με κέλυφος, με χρήση ορθοφωτοχαρτών από ασπρόμαυρες εικόνες Ikonos, με 1 μ. ανάλυση και με χρήση πανχρωματικών εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης VHR Quickbird με ανάλυση 0,6μ .

Η έρευνα αφορά στα στοιχεία του ελαιοκομικού και αμπελουργικού μητρώου που είναι λειτουργικό για τουλάχιστον 5 χώρες της Ευρωπαϊκής ένωσης από τον Νοέμβριο του 2003(Ιταλία, Ισπανία, Πορτογαλία, Ελλάδα και Γαλλία)

IV. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ Συγκρίθηκαν αποτελέσματα από ασπρόμαυρες ορθοφωτογραφίες με ανάλυση 1μ. με αποτελέσματα από εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης Quickbird με 0.6μ ανάλυση και Ikonos με 1μ. ανάλυση. Πραγματοποιήθηκαν επεξεργασίες εικόνων για μεγιστοποίηση των αναλύσεών τους, όπως η συγχώνευση εικόνων (στην συγκεκριμένη περίπτωση με την συγχώνευση εννοείται η συγχώνευση μεταξύ πολυφασματικών καναλιών και της γεωμετρικής πληροφορίας του πανχρωματικού καναλιού).

Επίσης χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι αναγνώρισης και προσδιορισμού όπως φωτοερμηνεία με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή, olicount και μεθοδολογία βασιζόμενη στην περιμετρική φύτευση (regional minima method)

Ειδικότερα για τον εντοπισμό των ελαιοδένδρων και των δέντρων καρπών με κέλυφος χρησιμοποιήθηκαν ορθοφωτογραφίες που προήλθαν από λήψεις σε κλίμακα 1: 40000 και πραγματοποιήθηκαν, συμπληρωματικά, επίγειες μετρήσεις.

Η ψηφιακή τηλεπισκόπιση για το πρόγραμμα olicount είναι δυνατή με την χρήση ενός καναλιού στα 8-bit και με ένα μέτρο ανάλυση.

To olicount βασίζεται σε έναν συνδυασμό χρήσης τιμών του φάσματος των χαρακτηριστικών των δέντρων και δοκιμών βασισμένων στην μορφολογία των δέντρων και λειτουργεί με τον προσδιορισμό 4 παραμέτρων: κλίμακα του γκρι (ελάχιστο, μέγιστο), Διάμετρος δέντρου (ελάχιστο, μέγιστο), Σχήμα της κόμης (μέγιστο, ελάχιστο) υπολογιζόμενο από την ελάχιστη και μέγιστη τιμή ακτινοβολίας)

V. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η μέχρι τώρα προτίμηση στην χρήση ορθοφωτοχαρτών (από ασπρόμαυρες εικόνες με ανάλυση ενός μέτρου) προήλθε από μια ανάλυση κόστους δεδομένων και αποτελεσματικότητας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η χρήση αυτών των εικόνων είναι επιτυχής για τις ομογενείς φυτεύσεις και υπολείπεται στις περιπτώσεις μικρών ανομοιογενών ή μικρής ηλικίας φυτεύσεων. Όπως φαίνεται από την μελέτη η χρήση εικόνων υψηλής ανάλυσης δίνει βελτιωμένα αποτελέσματα ως προς τον εντοπισμό των δέντρων.

Πιο συγκεκριμένα το ποσοστό αναγνώρισης της θέσης δέντρων στο τεμάχιο (που δεν είχαν εντοπιστεί με την χειροκίνητη η την αυτοματοποιημένη μέθοδο) είναι πολύ αυξημένο με την βοήθεια της τηλεπισκόπησης, με την χρήση υψηλής ανάλυσης δορυφορικών εικόνων.

Από την σύγκριση διαφόρων μεθόδων αναγνώρισης δέντρων φαίνεται ότι η η υποβοηθούμενη με ηλεκτρονικό υπολογιστή φωτοερμηνεία (Computer Assisted Photo-Interpretation (CAPI) δίνει πάντα καλύτερα αποτελέσματα από το olicount και την μέθοδο που βασίζεται στην περιμετρική φύτευση).

Από την σύγκριση του ΟLICOUNT και της μεθόδου που βασίζεται στην περιμετρική φύτευση, (regional minima) σε ελαιόδενδρα με εικόνες Quickbird, φαίνεται να εντοπίζονται δέντρα που στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν στα τεμάχια γεγονός που απορρέει από το ότι το regional minima αποδίδει ως δέντρα και οντότητες που στην πραγματικότητα δεν είναι όπως θάμνους ή άλλες συμπεριλήψεις.

Αυτό το αποτέλεσμα θα πρέπει να βελτιωθεί με την χρήση μιας μάσκας «για ¨μη δενδρώδη έκταση», για παράδειγμα ένα κατώφλι στο εγγύς υπέρυθρο και στο ορατό φάσμα.

Τόσο η Ikonos όσο και η  Quickbird πανχρωματικές εικόνες εξυπηρετούν την αναγνώριση των δέντρων παρά την μεγαλύτερη ανάλυση της Quickbird δεν διαπιστώνεται μεγάλη διαφορά αν εφαρμοστούν οι προαναφερόμενες τηλεπισκοπικές διαδικασίες., και δεν παρουσιάζεται διαφορά στην αναγνώριση του είδους του δέντρου. 

Τέλος η αυτόματη αναγνώριση με εικόνες υψηλής ευκρίνειας δίνει καλά αποτελέσματα στις συστηματικές δενδρώδεις καλλιέργειες αλλά όχι στις περιπτώσεις συγκαλλιέργειας, πολύ ακανόνιστών σχηματικά τεμαχίων, τεμαχίων με ασαφή όρια, σε περιπτώσεις νέων δέντρων σε ηλικία με διάμετρο μικρότερη από 1,2-1,5 μέτρα, σε περιπτώσεις που υπάρχουν διαφορετικού είδους δέντρα –κυρίως στα όρια των τεμαχίων των οποίων τα δέντρα είναι ζητούμενος ο εντοπισμός, Εξετάζονται μέθοδοι που θα βοηθήσουν στην εξομάλυνση των παραπάνω προβλημάτων με την χρήση φίλτρων κ.λ.π