Δημιουργία αυτόνομης εναέριας πλατφόρμας τηλεπισκόπισης για την παραγωγή χαρτών δεικτών βιομάζας, ευφλεξιμότητας δασών και γεωργικών παραμέτρων
Authors: Στεφανάκης Δημήτριος 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται τη δημιουργία μιας αυτόνομης εναέριας πλατφόρμας τηλεπισκόπησης, με κύριο εργαλείο ένα Σύστημα μη Επανδρωμένου Αεροσκάφους (ΣμηΕΑ), η οποία σχεδιάστηκε και χρησιμοποιήθηκε με γνώμονα την γεωργία ακριβείας και κύριο στόχο τη δημιουργία χαρτών δεικτών βλάστησης και τον προσδιορισμό δυναμικών παραγωγής στην υπό μελέτη περιοχή, καθώς και τη δυνατότητα παροχής σημαντικού αριθμού πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο και χαμηλό κόστος, σε σύγκριση με τις υπάρχουσες τεχνικές. Το μη επανδρωμένο αεροσκάφος που φέρει αισθητήρες και κάμερες και πετώντας πάνω από την υπό μελέτη περιοχή, μεταδίδει σε πραγματικό χρόνο, τα δεδομένα που έχει προγραμματιστεί να συλλέξει. Τα δεδομένα που συλλέγονται είναι: δεδομένα βλάστησης-κάλυψης γης, γεωγραφικής θέσης, μετεωρολογικά δεδομένα, γεωμορφολογικά και κτηματολογικά δεδομένα, αεροφωτογραφίες και ορθοφωτοχάρτες, καθώς και παράγωγα ποιοτικά δεδομένα τα οποία αφορούν στο είδος κάλυψης, την παραγωγή βιομάζας και άλλες παραμέτρους που έχουν εισαχθεί στην πλατφόρμα μέσω υπολογιστικών ρουτινών. Η δημιουργία μιας αυτόνομης εναέριας πλατφόρμας τηλεπισκόπησης, με στόχο την δημιουργία χαρτών δεικτών βλάστησης και τον προσδιορισμό δυναμικών παραγωγής αγροτικών εκμεταλλεύσεων, προέκυψε αναλύοντας τα αποτελέσματα της λειτουργικής οικολογίας στα Ελληνικά αγροοικοσυστήματα, στα πλαίσια χωρικής αποτύπωσης, με την πραγματική αξιοποίηση της χρήσης των δυναμικών εργαλείων της πληροφορικής, όπως: τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) και τα έμπειρα συστήματα, τα παγκόσμια συστήματα εντοπισμού θέσης και τη δορυφορική τηλεπισκόπηση της διαστημικής επιστήμης, καθώς και των εργαλείων της γεωργικής μηχανικής, όπως οι αισθητήρες μέτρησης εδαφοκαλλιεργητικών παραμέτρων και οι αυτόνομες γεωργικές μηχανές. Η βιβλιογραφική επισκόπηση, που αποτελεί το δεύτερο κεφάλαιο της διατριβής αναλύει την υπάρχουσα κατάσταση στην γεωργία ακριβείας, την οικονομική βιωσιμότητα της εφαρμογής ΣμηΕΑ και τις τεχνικές ανάλυσης, ανατρέχοντας ιστορικά στη χρήση και συνεισφορά των προτύπων - μοντέλων στην γεωργία και την οικολογία, ενώ ταυτόχρονα αναδεικνύει τις πηγές πάνω στις οποίες στηρίχθηκε η έρευνα. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε, η οποία αναλύεται εκτενώς στο τρίτο κεφάλαιο χωρίζεται σε τέσσερα στάδια, και εστιάζεται στα υπάρχοντα μοντέλα που χρησιμοποιούνται στην ολοκληρωμένη γεωργική διαχείριση, τη χρήση τους, καθώς και τον τρόπο με τον οποίο θα προσεγγίσουμε την ανάπτυξη, μετάφραση και ενσωμάτωση τους στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.). Στο πρώτο στάδιο αναλύεται η μετατροπή των μαθηματικών μοντέλων σε υπολογιστικές ρουτίνες Γ.Σ.Π. Στο δεύτερο στάδιο, διακρίνονται τα απαραίτητα τηλεπισκοπικά δεδομένα που πρέπει να συλλέξει η εναέρια πλατφόρμα. Στο τρίτο στάδιο, παρατίθενται αναλυτικά τα μέρη που αποτελείται η εναέρια πλατφόρμα, καθώς και η ανάπτυξη λογισμικού που απαιτείται για την πλήρη αυτονόμηση της και σύνδεση της με τα συστήματα Γ.Σ.Π. Στο τελευταίο στάδιο, αναπτύσσεται η πειραματική διαδικασία με την οποία επαληθεύονται τα αποτελέσματα που παράγει ολοκληρωμένα το σύστημα μας, με μετρήσεις πεδίου και έπειτα την αξιολόγηση τους. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την επίλυση των μοντέλων που αναφέρθηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια, από τις αντίστοιχες μεταφράσεις του σε σύστημα Γ.Σ.Π., καθώς και συγκριτικά αποτελέσματα τηλεπισκόπησης, χρησιμοποιώντας υπόβαθρα δορυφορικών εικόνων από δορυφορικούς δέκτες, Ορθομωσαϊκά Public Domain (ΓΥΣ, Κτηματολόγιο ΑΕ, Υπουργείο Γεωργίας) και ορθομωσαϊκών που συλλέχτηκαν από την πλατφόρμα μας. Η διεξοδική ανάλυση των αποτελεσμάτων, στο πέμπτο κεφάλαιο, γίνεται μέσω της σύγκρισης των διαφόρων μεθόδων με την μοντελοποίηση τους σε σύστημα Γ.Σ.Π., καθώς και της σύγκρισης της ποιότητας παράγωγων προϊόντων τηλεπισκόπησης από διάφορες πλατφόρμες. Συμπερασματικά, το σύστημα εναέριας πλατφόρμας που περιγράφουμε, δημιουργήθηκε προκειμένου να συσχετίσει τις υφιστάμενες μεθόδους προσδιορισμού δυναμικών παραγωγής με χωρική πληροφορία, να συνδέσει τη διασφάλιση ποιότητας με την ολοκληρωμένη διαχείριση της παραγωγής, καθώς και να αξιοποιήσει τις νέες τεχνολογίες στη γεωργία ακριβείας παρέχοντας συνολική εικόνα της φαινολογικής εξέλιξης της καλλιέργειας και παρακολούθηση της μελλοντικής εξέλιξής της. Διαπιστώθηκε ότι για πρώτη φορά η εφαρμογή της μεθόδου χωρικού υπολογισμού, παρέχει ταυτόχρονη και ταχύτατη επίλυση στο σύνολο των συλλεχθέντων δεδομένων έναντι τη σημειακής επίλυσης. Το σημαντικότερο εύρημα της διατριβής είναι, ότι μπορούμε να εισάγουμε όσες παραμέτρους απαιτούνται, χωρίς να προβούμε σε δραματική απλοποίηση μιας φυσικής λειτουργίας για την ανάλυση και μοντελοποίηση της.