Snímky z družic a dronů jako nástroj pro management zemědělských podniků

Současný vývoj nástrojů dálkového průzkumu Země (DPZ) umožňuje jejich jednoduchou a nedestruktivní implementaci do zemědělské výroby. Když se v zemědělství mluví o DPZ, myslí se tím zpravidla pořizování, zpracování a analýza snímků z družic, letadel a dronů. Na trhu je v současnosti mnoho systémů, které mohou jejich potenciální uživatele sice zaujmout, ale ne vždy se pak pro ně stávají nejvhodnější volbou. Z toho důvodu je na místě si udělat ucelenou představu, jak si správně vybrat a využít ten správný nástroj, který splní naše očekávání.

Obecně platí, že každý systém DPZ se skládá ze tří základních složek, které se dají považovat za kritéria volby. Tyto složky jsou „pozorovaná scéna“, „měřicí aparatura a energetické zdroje“ a „zpracovatelský systém“. Do kategorie „pozorovaná scéna“ náleží vše, co chceme monitorovat. Zde si je především potřeba uvědomit polohu a velikost snímaného území, následně pak dobu a účel pořízení snímku. Do kritéria „měřicí aparatura“, která je představovaná detektory různého typu (kamery, radiometry, lasery, radary…), patří i vhodný nosič. Za vhodný nosič může být v současné době označen bezpilotní prostředek (běžně označovaný jako dron (obr. 1), letadlo nebo družice. Už jen tato volba nám může velmi zúžit náš výběr. Mezi poslední kritéria– „zpracovatelský systém“, pak náleží samotný snímek v různé podobě a v různém stupni zpracování.

Vzhledem k nabídce zainteresovaných firem lze velmi dobře zakoupit snímek zpracovaný do námi požadované podoby. Dále je tu možnost využít „open source“ software či zakoupit SW profesionální, a pokud k tomu máme vyškolené pracovníky, pak si snímky zpracovat sami. Data je možné zpracovat například pomocí volně dostupné aplikace SNAP (Sentinel Application Platform). 

 Výběr snímku krok za krokem

Při rozhodování o použití snímků k analýze zkoumaných pozemků je třeba zvážit některé okolnosti, které v důsledku ovlivní jejich výběr. V první řadě je potřeba zohlednit geografickou polohu České republiky, ze které vyplývají omezení v podobě oblačnosti. Při použití družicových snímků se lze setkat s problémem, že ne každý snímek v optické části spektra bude kvůli oblačnosti použitelný. Abychom si tedy mohli zvolit termín snímání sami a nespoléhali se jen  na družicové snímky, lze využít možnosti bezpilotních prostředků s vhodnou kamerou. Těchto služeb je již v České republice dostatečné množství a jsou na velmi vysoké úrovni. Bezpilotní prostředek lze díky jeho mobilitě operativně použít během několika málo desítek minut a využít tak aktuálního počasí. Jediným omezením se tak pro bezpilotní prostředky stává aktuálně platná legislativa, ze které vyplývá řada omezení, např. přímý vizuální dohled nebo nutnost povolení při letu v ochranných pásmech technické a dopravní infrastruktury apod. Správná volba je také závislá na velikosti snímaného území. Větší územní celky se budou lépe monitorovat družicovými snímky, kde by nemělo vadit, podle účelu použití, menší prostorové rozlišení. Volně dostupné snímky z řady Landsat mají prostorové rozlišení 30 m/pixel (30 x 30 m). U snímků z družice Sentinel 2A je potřeba počítat s nejlepším prostorovým rozlišení 10 m/pixel. Volně dostupná data z družic Sentinel-2 a Landsat je možné získat prostřednictvím uživatelsky velmi příjemné aplikace „Amazon Web Services“. V ní je možnost nejen si snímky prohlédnout a stáhnout aktuální náhled oblasti ve formátu JPG, ale také obsahuje odkaz ke stažení spektrálních pásem pro pokročilé zpracování. Využitím bezpilotních prostředků lze dosáhnout prostorového rozlišení v řádu desítek centimetrů. Mimo prostorové rozlišení je třeba zohlednit také tzv. spektrální rozlišení. Spektrální rozlišení znamená počet spektrálních pásem, kterými disponuje měřicí aparatura. U již zmíněných volně dostupných družicových snímků z řady Landsat se spektrální rozlišení pohybuje mezi osmi pásmy u Landsatu 7 ETM+, 11 pásmy u Landsatu 8 OLI a 13 pásmy u Sentinelu 2A. U bezpilotních prostředků se spektrální rozlišení odvíjí od konkrétní kamery, kterou na prostředek instalujeme. Běžně lze využít kamery se čtyřmi pásmy, ale lze instalovat i 12pásmové.

Pro účely zemědělství jsou důležitá ta pásma, ze kterých lze vypočítat vegetační indexy. Mezi taková náleží především pásma Blue, Green, Red, Red Edge, NIR a SWIR, což odpovídá vlnovým délkám zhruba v rozsahu 0,4–2,3 µm. Rozsah vlnových délek u jednotlivých pásem vždy záleží na použitém senzoru a je s tím potřeba počítat. Velmi užitečné může být také termální pásmo, které se u družicových systémů pohybuje v prostorovém rozlišení od 60 m/pixel, v případě bezpilotních prostředků lze dosáhnout rozlišení 50 cm/pixel i méně (to je závislé mimo jiné na letové výšce).*

Mgr. Jitka Kumhálová, Ph.D. – Technická fakulta ČZU v Praze

Mgr. Jan Kropáček, Ph.D. – Fakulta životního prostředí ČZU v Praze

Ing. Jan Komárek – Fakulta životního prostředí ČZU v Praze

Celý článek najdete v Mechanizaci zemědělství 5/2017.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *