Γεωπληροφορική και Γεωργία Ακριβείας

Transcript

1 LIFE+ Environment Policy and Governance Programme Έργο: HYDROSENSE Γεωπληροφορική και Γεωργία Ακριβείας Νικόλαος Ρ. Δαλέζιος Καθηγητής Αγρομετεωρολογίας Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Μάρτιος 2012

2 Γεωπληροφορική και Γεωργία Ακριβείας Η Γεωπληροφορική αφορά γενικά στις εφαρμογές της πληροφορικής στις επιστήμες της γης. Στις τεχνολογίες συμπεριλαμβάνονται: GIS Τηλεπισκόπιση GPS ICT Έμπειρα συστήματα Η Γεωργία Ακριβείας βασίζεται σε τεχνολογίες και σε μέσα ικανά να καταγράψουν με ακρίβεια την υπάρχουσα κατάσταση στον αγρό, στη συνέχεια να διαχειριστούν τη συγκεντρωμένη πληροφορία και δεδομένα και τέλος να εφαρμόσουν τις εισροές έτσι, ώστε να καλύπτουν τις ανάγκες κάθε σημείου και χρονικής στιγμής χωριστά.

3 Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) Ένα σύνολο εργαλείων για την συλλογή, αποθήκευση, ανάκτηση, μετατροπή και την παρουσίαση χωρικών δεδομένων από τον πραγματικό κόσμο για ένα σύνολο συγκεκριμένων σκοπών (Burrough,1986).

4 Γεωγραφικά Συστήματα (συνέχεια) Τα ΓΣΠ παρέχουν τις παρακάτω δυνατότητες κάνοντας χρήση γεωαναφερμένων δεδομένων (Arnoff,1989) : Εισαγωγή δεδομένων στο λογισμικό Διαχείριση δεδομένων (αποθήκευση και ανάκτηση) Επεξεργασία και ανάλυση Εξαγωγή δεδομένων

5 ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης παρέχουν μια βιώσιμη μέθοδο να υπερκαλύψουν την απώλεια πληροφορίας. Ένα χαρακτηριστικό είναι οι ανομοιότητες σε μέσες τιμές στο χώρο και χρόνο όπως αποδίδονται: από το υδρολογικό μοντέλο όπως υπάρχουν στον πραγματικό κόσμο όπως μετρούνται από συστήματα τηλεπισκόπησης Σημείωση: τα δεδομένα τηλεπισκόπησης για να είναι χρήσιμα για πρόγνωση πρέπει να είναι συνυφασμένα με μαθηματικά μοντέλα υδρολογικών συστημάτων.

6 Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης παρέχουν συνοπτικές παρατηρήσεις με υψηλή συχνότητα παρατήρησης σε σχετικά μεγάλες περιοχές. Μετρήσεις τηλεπισκόπησης παρέχουν λιγότερη ακρίβεια σ ένα δεδομένο σημείο, αλλά λόγω του μεγάλου αριθμού παρατηρήσεων, μπορεί να παράγουν μεγαλύτερη ακρίβεια για μεγάλες περιοχές. ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ Τρεις ευρείες κατηγορίες: 1. Απλές ποιοτικές παρατηρήσεις διαφορές σε χρώμα παρεμβολή ή προέκταση εκτίμησης 2. Ποσοτικές αναλύσεις υδρολογικών λεκανών γεωμετρικά σχήματα, γεωγραφικά σημεία έκταση, σχήμα, μήκος των χαρακτηριστικών ποσοστοποίηση της καλυπτόμενης έκτασης από διάφορες κατηγορίες εδαφοκάλυψης 3. Άμεσες εκτιμήσεις υδρολογικών παραμέτρων με συσχετίσεις (correlation) π.χ. εδαφική υγρασία, πάχος χιονιού ή υδατικό ισοζύγιο υετός

7 Γενικά περί Δορυφόρων-Ακτινοβολίας Είδη: 1. Μετεωρολογικοί Δορυφόροι a) METEOSAT, GOES b) NOAA 2. Δορυφόροι Πλουτοπαραγωγικών Πόρων (Περιβαλλοντικοί) a) LANDSAT b) SPOT c) ERS d) WV2 e) IKONOS

8 Δορυφορικά δεδομένα Παρέχουν πλήρη χρονική και χωρική πληροφορία για την υποστήριξη αποφάσεων και τη διαχείριση σε επίπεδο αγροκτήματος, λεκάνης απορροής και περιφέρειας. Επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση σε μεγάλο εύρος κλιμάκων.

9 Δορυφορικά δεδομένα (συνέχεια) Οι τεχνολογίες παρέχουν εύκολη πρόσβαση στην πληροφορία για όλους τους χρήστες, ενώ η ενεργή συμμετοχή θα είναι αποτελεσματική από τη χωρική πληροφορία και τα καινοτόμα δίκτυα εργαλείων. Ψηφιακή εικόνα από πειραματικό σταθμό στον Πλατύκαμπο IKONOS-2 pansharpened 1m της 4/3/2007

10 Περιοχή μελέτης

11 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΧΡΗΣΕΙΣ 1. Δείκτης βλάστησης (NDVI) University of Thessaly dalezios.n.r@gmail.com Laboratory of Agrometeorology

12

13

14 LST

15

16 Remotely sensed ETp Blaney- Criddle ET p map of January 1982 ET p map of July 1982

17 3. Εδαφική υγρασία Δυο κατηγορίες Μεθόδων Τηλεπισκόπισης a) Θερμικό υπέρυθρο b) Μικροκύματα Αλληλοσυμπληρώνονται 4. Ισοζύγιο Ενέργειας και Νερού: θερμική αδράνεια

18 5. Δείκτες Ξηρασίας 1. Αναγνωριστικής δείκτης ξηρασίας (Reconnaissance Drought Index - RDI) 8. Δείκτης θερμοκρασίας κανονικοποιημένης διαφοράς (Normalized Difference Temperature Index- NDTI) 2. Δείκτης απόκλισης του NDVI (Deviation NDVI index- DEV NDVI ) 3. Δείκτης ενισχυμένης βλάστησης (Enhanced Vegetation Index- EVI) 4. Δείκτης κατάστασης βλάστησης (Vegetation Condition Index- VCI) 9. Δείκτης υδατικού στρες καλλιέργειας (Crop Water Stress Index- CWSI) 10. Δείκτης δριμύτητας ξηρασίας (Drought Severity Index- DSI) 11. Δείκτης ξήρανσης θερμοκρασίας- βλάστησης (Temperature- Vegetation Dryness Index TVDI) 5. Μηνιαίος δείκτης κατάστασης βλάστησης 12. Δείκτης νερού κανονικοποιημένης διαφοράς (Normalized Difference Water Index- NDWI) (Monthly Vegetation Condition Index- MVCI ) 6. Δείκτης κατάστασης θερμοκρασίας (Temperature Condition Index- TCI) 13. Δείκτης βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (Normalized Difference Vegetation Index- NDVI) 7. Δείκτης υγιούς βλάστησης (Vegetation Health Index)

19 Precipitation maps for RDI Precipitation map for January 1984

20 RDI maps

21 Duration of drought episodes (in months in Thessaly) Drougth Years Start End Duration Oct Oct 1985 Oct 1984 Oct Oct Oct 1988 Oct 1987 Oct Sep Oct 1990 Sep 1989 Oct Oct Sep 1992 Oct 1991 Sep Oct Oct 1993 Oct 1992 Oct Oct Sep 1997 Oct 1996 Sep Oct Sep 2000 Oct 1999 Sep Oct Sep 2001 Oct 2000 Sep

22 Διάγραμμα περιοχικής έκτασης ακραίας ξηρασίας >-2 για τα 3 επεισόδια με τις μεγαλύτερες τιμές και καμπύλη R 2

23 Vegetation Health Index (VHI) April 1985 May 1985 June 1985 July 1985 August 1985 September 1985

24 October 1998 November 1998 December 1998 October 1999 November 1999 December 1999

25 6. Εφαρμογές χαλαζικής προστασίας

26

27

28 Ο ρόλος του Εργαστηρίου Αγρομετεωρολογίας στο έργο HYDROSENSE Χαρτογράφηση εδάφους και Διαχωρισμός σε Ζώνες Διαχείρισης Χαρτογράφηση της Φασματικής Ανάκλασης του Φυλλώματος Χαρτογράφηση εισροών σε αγροτεμάχια βάμβακος Χαρτογράφηση της απόδοσης καλλιεργειών Εκπαίδευση τοπικών παραγωγών και φορέων Δράσεις επικοινωνίας και Διάχυσης

29 Επιλογή δορυφορικών δεδομένων Εικόνα αναφοράς: IKONOS-2 pan-sharpened 1m της 4/3/2007 Λήψη : WorldView-2 pan-sharpened στις 26/3/2010 Λήψη : WorldView-2 pan-sharpened στις 22/7/2010

30 Επιλογή δορυφορικών δεδομένων Επιτυχής λήψη δεδομένων WorldView-2 στις 26 Μαρτίου Νεφοκάλυψη: 0% Θέσεις πειραματικών πεδίων WorldView-2 pan-sharpened 0.5m.

31 Τελική διαμόρφωση της μεθοδολογίας Η εκτίμηση των πραγματικών αναγκών σε νερό συγκεκριμένων καλλιεργειών κατά τη διάρκεια του φαινολογικού τους κύκλου θα γίνει μέσω: της διαχρονικής παρακολούθησης της περιοχής μελέτης των πολυφασματικών δορυφορικών δεδομένων WorldView-2 (0.5μ) της σύγκρισης της προ-καλλιεργητικής περιόδου με πολυφασματικά δεδομένα αναφοράς ΙΚΟΝΟS-2 (1μ)

32 Τελική διαμόρφωση της μεθοδολογίας Η μεθοδολογική προσέγγιση της επεξεργασίας των δορυφορικών δεδομένων περιλαμβάνει: Φωτοερμηνεία δεδομένων και κατανόηση βασικών πληροφοριών φυσικής κάλυψης και χρήσεων γης Φιλτράρισμα εικόνων και παραγωγή ψευδόχρωμων συνδυασμών απεικόνισης της φυσικής κάλυψης και χρήσεων γης [(R,G,B), (N-IR,G,Β), κλπ.] Προ-επεξεργασία δεδομένων Ραδιομετρική/ατμοσφαιρική διόρθωση Γεωμετρική διόρθωση Επεξεργασία δεδομένων Ποσοτική ανάλυση Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (PCA, Tasseled Cap Transformation, LAI, NDVI) Ποιοτική ανάλυση (Εποπτευόμενη και μη ταξινόμηση - Συσταδοποίηση) Παραγωγή θεματικών χαρτών

33 Έργο που έχει γίνει στα πλαίσια του προγράμματος HYDROSENSE 1. Επιλογή των περιοχών μελέτης 2. Επιλογή των δορυφορικών δεδομένων 3. Τελική διαμόρφωση της μεθοδολογίας 4. Τμηματική λήψη δορυφορικών δεδομένων 5. Προ-επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων 6. Επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων 7. Παραγωγή χαρτών: NDVI Chlorophyll Index Predicted N requirement Nir/Red Απόδοση καλλιεργειών SAVI LAI Soil Organic matter

34 ΣΥΝΟΨΗ Στο πλαίσιο του Hydrosense θα ήταν σκόπιμο ακόμη να εξετασθούν τα κάτωθι: Εκτίμηση παραγωγής με μεθόδους τηλεπισκόπισης Παρακολούθηση αναγκών σε νερό των καλλιεργειών με στόχο τη βέλτιστη διαχείριση αρδευτικού νερού (εξοικονόμηση νερού) Χαρτογράφηση αναγκών νιτρικών με στόχο την εξοικονόμηση Οικονομική εφικτότητα της μεθοδολογίας του Hydrosense