ΟΙ ΠΡΟΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗ ΓΕΩΡΓΙΑ

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφέας Chris J. Johannsen είναι καθηγητής της Γεωπονικής & Διευθυντής του Εργαστηρίου ΕφαρμογώνΤηλεπισκόπησηςστο Πανεπιστήμιο Purdue INDIANA, USA.

Πηγή ADVANCES IN REMOTE SENSING FOR AGRICULTURE Παρουσίαση στις 5 Δεκεμβρίου 1996, Συνέδριο με θέμα «Precision Decisions 1996».

Εισαγωγή

Στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχουν πραγματοποιηθεί πολλές αλλαγές κατά τα τελευταία πέντε χρόνια. Οι σημαντικότερες αλλαγές είναι ότι από το υψόμετρο ενός δορυφόρου είμαστε ή θα είναι σε θέση να: 1) Απεικονίσουμε ή να δούμε με περισσότερες λεπτομέρειες, ένα μικρότερο κομμάτι γης, 2) να καθορίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τα συγκεκριμένα χρώματα και το φως που ανακλάται από ένα χωράφι και 3) να λάβουμε δεδομένα σε τακτά χρονικά διαστήματα από κάθε δεύτερη ημέρα ή κάθε 5-7 ημέρες. Οι αλλαγές αυτές αποτελούν πραγματική πρόοδο στον τομέα της γεωργίας, καθώς είμαστε σε θέση να δούμε αυτές τις μικρές περιοχές στο χωράφι που μας δημιουργούν προβλήματα, να καθορίσουμε ποιο είναι το πρόβλημα μέσα σε ένα χωράφι, ερμηνεύοντας με την τεχνική της τηλεπισκόπισης δεδομένα και πληροφορίες τα δεδομένα της τηλεπισκόπισης που λαμβάνουμε σε ένα τακτό χρονικό διάστημα.

Σκοπός της εφαρμογής

Οι πρόοδοι στην τεχνολογία τηλεπισκόπησης αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζεται η γεωργία. Μια άλλη τεχνολογία που εκτός από την τηλεπισκόπηση βοηθά στη βελτίωση των απαντήσεων και της φωτοερμηνείας για την γεωργία είναι τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS). Η ικανότητα να συγχωνευθούν εδαφικοί χάρτες με δεδομένα τηλεπισκόπησης για την κατανόηση της μεταβλητότητας των καλλιεργειών είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα για την φωτοερμηνεία. Σκοπός της δημοσίευσης είναι να βοηθήσει τους καλλιεργητές που θα ήθελαν περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες του εδάφους από ότι διαθέτουν σήμερα μέσω των εδαφολογικών χαρτών. Η δυνατότητα να έχουν στην διάθεση τους και άλλα χωρικά δεδομένα, όπως δεδομένα εδάφους, κλίση, όψη ή ακόμα και άλλα δεδομένα τηλεπισκόπισης με στοιχεία της μεταβλητότητας των καλλιεργειών όπως η ανάπτυξη ζιζανίων, η υγρασία, η ασυνήθιστη διαταραχή (στρες) των φυτών ή συνθηκών χρώματος και ανάπτυξης, δίνει την δυνατότητα για την καλύτερη κατανόηση του τι προκαλεί την μεταβλητότητα. Αυτό συνεπάγεται την έγκαιρη επέμβαση για την διόρθωση των συνθηκών αυτών με τις εργασίες πεδίου όπως η φύτευση, ο ψεκασμός, η καλλιέργεια, το πότισμα και τελικά επέρχεται η καλύτερη εκτίμηση της απόδοσης για την συγκομιδή.

Μεθοδολογία και διαδικασία

Χωρική Ανάλυση:

Όταν προβάλλουμε την ανάλυση της εικόνα του χάρτη μας, ψάχνουμε σε περίπου 750 έως 1.500 σημειακά δεδομένα ανά εκτάριο ανάλογα με το πόσο γρήγορα θα ταξίδευαν και πόσο συχνά (1, 2 ή 3 δευτερόλεπτα) κάναμε μια μέτρηση. Η περιοχή που μπορεί κανείς να δει σε μια εικόνα, ανεξάρτητα αν προέρχεται από φωτογράφηση ή τηλεπισκόπιση ονομάζεται «χωρική ανάλυση» Η Χωρική ανάλυση της δορυφορικής συλλογής δεδομένων είναι ιδιαίτερα βελτιωμένη. Με τους σημερινούς δορυφόρους (1996), μπορεί κανείς να δει περιοχές που είναι 30 μ. x 30 μ. (4,5 μετρήσεις ανά εκτάριο), 20 x 20 μέτρα (10 μετρήσεις ανά εκτάριο) και 10 x 10 μέτρα (40 μετρήσεις ανά εκτάριο). το μέλλον με τους δορυφόρους, θα λαμβάνουμε δεδομένα που έχουν μια ποικιλία των χωρικών αναλύσεων ή των εικονοστοιχείων και σε ορισμένες περιπτώσεις θα είναι τόσο λεπτομερείς όσο 1 x 1 μέτρο ή πάνω από 4.046 σημεία δεδομένων ανά εκτάριο.

Πίνακας 1 Μετατροπή χωρικής ανάλυσης από εικόνες σε σημειακά δεδομένα από το Έδαφος Ανάλυση (μέτρα) Σημειακά δεδομένα (Pixel) / εκτάριο Σημεία / εκτάριο Ανάλυση (μέτρα) Σημειακά δεδομένα (Pixel) / εκτάριο Σημεία / εκτάριο

Όσον αφορά την τεχνολογία αισθητήρων, βλέπουμε βελτιώσεις στην χωρική ανάλυση που επιτρέπουν σε κάποιον να δει με μεγάλη λεπτομέρεια (Πίνακας 2). Πίνακας 2. ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΣΗΣ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΜΕΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ.

Δορυφορικές πλατφόρμες

Χωρικές αναλύσεις: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 23.5, 30 μέτρα
Φασματικές αναλύσεις: 5, 10, 50, 100 νανόμετρα
Χρονικές αναλύσεις: 1-5 ημέρες, 8-10 ημέρες, 14-16 ημέρες
Πλατφόρμες Αεροσκαφών
Αισθητήρες παρόμοιοι με δορυφορικές πλατφόρμες
Μεγαλύτερη ευελιξία στην απόκτηση κάλυψης κάτω από τα σύννεφα!
Πλατφόρμες κινητές στο έδαφος
Πιθανοί αισθητήρες για περιεκτικότητα σε οργανική ύλη, το pH, την υφή του εδάφους, της υγρασίας εδάφους
Μετρήσεις αισθητήρων που σχετίζονται με ειδικούς στόχους
Οι εργασίες κάτω από μια ποικιλία συνθηκών

Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν περιοριζόμαστε για δορυφορική κάλυψη με μόνο σκοπό τα δεδομένα τηλεπισκόπησης. Πολλές εταιρείες προσφέρουν κάλυψη από αεροφωτογραφίες από διάφορα υψόμετρα κατά τη στιγμή που ο παραγωγός θα θέλει να δει τι συμβαίνει με τις καλλιέργειές του. Η άλλη επιλογή είναι ότι οι εταιρείες αναπτύσσουν αισθητήρες που μπορεί να παρέχουν συγκεκριμένες μετρήσεις πεδίου για συγκεκριμένα στοιχεία ή συνθήκες όπως η μέτρηση της υφής, του pH και της υγρασίας του εδάφους και υπόσχονται μια μεγάλη επιχειρηματική ανάπτυξη.

Φασματική ανάλυση: τα "διάφορα χρώματα" των σημειακών δεδομένων. Όταν στην τηλεπισκόπηση μιλάμε για τη διακύμανση της ενέργειας του φωτός και την μέτρηση της, αυτό καλείται φασματική ανάλυση. Οι αισθητήρες που θα τοποθετούνται στους μελλοντικούς δορυφόρους θα έχουν λάβει το πλεονέκτημα της τεχνολογίας που θα επιτρέψει τις μετρήσεις των στενότερων περιθωρίων από 100 μέχρι 5 νανόμετρα και ως εκ τούτου μια καλύτερη μέτρηση των διαφορετικών χρωμάτων και των τομέων που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να δει στο εγγύς υπέρυθρο. Επί του παρόντος, όπως οι δορυφόροι Landsat έχουν 7 ζώνες μήκους κύματος και ο SPOT έχει 4 ζώνες μήκους κύματος με εύρος ζώνης περίπου 50 νανόμετρα.

Χρονική ανάλυση: ο αριθμός των στιγμών που μπορούμε να δούμε τα σημειακά δεδομένα. Όταν κοιτάζουμε τον ίδιο τομέα ή την τοποθεσία σε επαναλαμβανόμενες ημερομηνίες, χρησιμοποιούμε χρονική ανάλυση. Ψάχνουμε για τη διακύμανση που προκαλείται με την πάροδο του χρόνου ή την λεγόμενη "Αλλαγή ανίχνευσης." Με τα σημερινά δορυφορικά δεδομένα, ο ένας δορυφόρος έχει τη δυνατότητα να λαμβάνει δεδομένα κάθε 2-6 ημέρες (SPOT) ή κάθε 16 ημέρες (Landsat). Στο μέλλον οι ευκαιρίες θα είναι 1, 2, 3 ή 5, ημέρες ανάλογα με την εταιρεία. Η αξία από την λήψη των επαναλαμβανόμενων δεδομένων θα ήταν για την ταυτοποίηση μιας αλλαγής όπου ένας θα μπορούσε να εκτελεί μια δραστηριότητα που θα διορθώσει ή να βελτιώσει την αλλαγή. Αν είστε σε κατάσταση άρδευσης, μπορεί να είναι για την αλλαγή στο ρυθμό ή την ποσότητα του νερού, ή την προσθήκη θρεπτικών ουσιών με το νερό. Αν η μεταβολή αυτή οφείλεται σε κάποιο παράγοντα διαταραχής, όπως τα ζιζάνια, τα έντομα, τις ασθένειες, ή παρόμοια παράσιτα, κάποιος θα πρέπει να αποφασίσει αν η διόρθωση του προβλήματος μέσω της εφαρμογής ενός φυτοφαρμάκου είναι οικονομικά ασύμφορη.Οι παραγωγοί επίσης ενδιαφέρονται για την εκτίμηση της απόδοσης των καλλιεργειών τους πριν από την συγκομιδή. Τα δεδομένα με την εφαρμογή Τηλεπισκόπισης, ιδίως με μια χρονική άποψη, μπορεί να δώσει πολύτιμες ενδείξεις για την εν δυνάμει απόδοση, ωστόσο αυτό θα ποικίλει ανάλογα με την ανάπτυξη και την ωριμότητα της καλλιέργειαςΔεν παρέχουν όμως όλες οι καλλιέργειες υψηλή συσχέτιση της μάζας της βλάστησης με την απόδοση.Η χρήση περισσοτέρων ζωνών μήκους κύματος στο στενότερο εύρος ζώνης επίσης υπόσχεται τον καθορισμό περισσότερων πληροφοριών σχετικά με την απόδοση και την ποιότητα απόδοσης. Συμπέρασμα: Η τεχνολογία της τηλεπισκόπησης θα βελτιωθεί με την αύξηση της χωρικής, φασματικής και της χρονικής ανάλυσης και σε συνδυασμό με τα GIS θα έχουν συνέπεια την καλύτερη εφαρμογή στην γεωργία ακριβείας; Τα δεδομένα που συλλέγονται από την λειτουργία GPS μπορούν να καταγράφονται αυτόματα με το πρόγραμμα GIS. Δεδομένα τηλεπισκόπισης μπορούν να αναλυθούν και να προστεθούν στο GIS με χρήση χαρτών του εδάφους, ψηφιακών χαρτών και επαλήθευση με επιτόπου εδαφικά στοιχεία. Φαίνεται ότι οι περισσότεροι πωλητές δεδομένων τηλεπισκόπισης δεν θα παρέχουν πρώτες εικόνες απευθείας σε όλους τους αγρότες. Μάλλον θα παρέχουν δεδομένα/ πληροφορίες σε «Πολλαπλασιαστές πληροφόρησης» ή σε «προστιθέμενης αξίας πωλητές», όπως οι γεωργικοί αντιπρόσωποι των επιχειρήσεων, εξωτερικούς συνεργάτες, σύμβουλοι καλλιεργειών, και εξειδικευμένες γεωργικές υπηρεσίες πληροφοριών οι οποίες με τη σειρά τους, θα αναλύσουν και να ερμηνεύσουν τα δεδομένα και έπειτα θα το παραδώσουν στον κάτοχο της εκμετάλλευσης. Οι αγρότες θα συλλέξουν πολλά υποστηρικτικά στοιχεία και αυτοί που θα κληθούν να αναλύσουν τα δεδομένα τηλεπισκόπησης θα πρέπει να αποκτήσουν πρόσβαση στα δεδομένα τους. Οι αγρότες θα είναι σε θέση να εκτελέσουν τη ανάλυση της δική τους εικόνας αλλά πρέπει να θυμόμαστε τις πτυχές της κατάρτισης που απαιτείται, ώστε να πραγματοποιηθεί με επιτυχία. Η επιτυχία της τηλεπισκόπησης θα μετρηθεί από το είδος των πληροφοριών που παρέχονται στον κάτοχο της εκμετάλλευσης, το πόσο γρήγορα οι πληροφορίες θα παραδοθούν και το αντίτιμο που χρεώνεται για τις πληροφορίες αυτές. Ο ανταγωνισμός για την παροχή υπηρεσιών στον αγρότη θα πρέπει να βοηθήσει στο να καταστεί η επιτυχία πραγματικότητα.