Αξιολόγηση της υγρασιακής κατάστασης εδάφους και καλλιέργειας με εργαλεία γεωργίας ακριβείας και γεωπληροφορικής
Creators: name: Καπρίνης, Βασίλειος Αναστασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών
Γεωργία ακριβείας
Υδατική καταπόνηση καλλιέργειας
Geographic information systems
Precision agriculture
Crop water stress

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή χωρίζεται σε δύο τμήματα, το θεωρητικό και το πειραματικό. Στο θεωρητικό μέρος της εργασίας, δίνονται κάποιοι βασικοί ορισμοί όσον αφορά την εδαφική υγρασιακή κατάσταση και την υδατική κατάσταση της καλλιέργειας (υδατική καταπόνηση, εξατμισοδιαπνοή), απαραίτητοι για την κατανόηση της εργασίας. Αναφέρονται τρόποι και εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των παραπάνω παραμέτρων και η συμβολή τους σε εφαρμογές γεωργίας ακριβείας. Στη συνέχεια αναφέρεται ο ορισμός της υδατικής καταπόνησης και οι μορφές της, καθώς και ο ορισμός του κύριου αντικειμένου επεξεργασίας αυτής της εργασίας, του δείκτη υδατικής καταπόνησης. Τέλος, γίνεται περιγραφή της χωρικής παρεμβολής και της χωροχρονικής ανάλυσης, απαραίτητες για την απόδοση των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας. Στο πειραματικό μέρος, αρχικά περιγράφονται αναλυτικά τα όργανα μετρήσεων και τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν και η περιοχή μελέτης. Το κύριο μέρος της εργασίας αφορά την ψηφιακή επεξεργασία των θερμικών εικόνων με βάση την εκτίμηση της υδατικής καταπόνησης της καλλιέργειας σε επίπεδο γεωργίας ακριβείας. Με την βοήθεια γεωστατιστικών μεθόδων απεικονίζεται η κατανομή της εδαφικής υγρασίας τόσο χωρικά σε διάφορες ζώνες κατά μήκος του αγροτεμαχίου, όσο και χρονικά κατά τη διάρκεια της περιόδου ανάπτυξης για τους μήνες Ιούνιο και Αύγουστο. Στη συνέχεια περιγράφεται η σχέση του δείκτη υδατικής καταπόνησης με την εδαφική υγρασία κάνοντας χρήση στατιστικής ανάλυσης και ανάλυσης παλινδρόμησης. Τα αποτελέσματα από τη στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων που έλαβαν χώρα παρατίθενται με τη μορφή πινάκων και γραφημάτων. Τα κύρια αποτελέσματα που εξάγονται στην παρούσα μελέτη αφορούν τη χωροχρονική κατανομή της εδαφικής υγρασίας, την υδατική καταπόνηση της καλλιέργειας κατά μήκος του αγροτεμαχίου και τη σχέση αυτής με την εδαφική υγρασία στο ριζόστρωμα. Με την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αποδεικνύεται ότι η υδατική καταπόνηση μπορεί να ταυτοποιηθεί και να ποσοτικοποιηθεί μέσω των θερμικών εικόνων για μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Επίσης με τη μέθοδο αποκλεισμού ορισμένων pixel το αποτέλεσμα εκτίμησης της υδατικής καταπόνησης βελτιώνεται. Τέλος, η χωρική παρεμβολή για δεδομένα εδαφικής υγρασίας αποτελεί ένα αξιόπιστο εργαλείο για την παρακολούθηση της χωρικής της κατανομή και την πρόβλεψη τιμών της σε σημεία που είναι ελλιπή. Τα διάφορα όργανα μετρήσεων, τα πειραματικά δεδομένα, καθώς και οι πολυφασματικές και θερμικές εικόνες από VTOLUAV (Tetracam Lite, FLIR A65), έλαβαν χώρα στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος AGRO_LESS και συγκεντρώθηκαν από τους συνεργαζόμενους ερευνητές.
description: This diploma thesis is divided into two parts, the theoretical and the experimental. In the theoretical part of the thesis, some basic definitions are given regarding the soil moisture state and the aquatic state of the crop (water stress, evapotranspiration), necessary for the understanding of the work. The ways and tools used to measure the above parameters and their contribution to precision agriculture application is also mentioned. The definition of water stress and its forms, as well as the definition of the main treatment object of this work, the water stress indicator, are given next. Finally, a description of the spatial interpolation and spatiotemporal analysis, necessary for the rendering of the results of the processing, is made. In the experimental part, the measuring instruments and data used and the study area are first described in detail. The main part of the thesis concerns the digital processing of thermal images based on the estimation of crop water stress at the level of precision agriculture. Using Geostatistic Methods, the distribution of soil moisture is shown both spatially in different zones along the parcel, as well as in time during the growth period for June and August. The relationship of the water stress index to the soil moisture is then described using statistical analysis and regression analysis. The results from the statistical processing of the measurements taken are presented in the form of tables and graphs. The results from the statistical processing of the measurements taken, are presented in the form of tables and graphs. The main results obtained in this study concern the spatio-temporal distribution of soil moisture, the crop water stress along the field and its relation to the soil moisture in the root zone. The assessment of the results shows that water stress can be identified and quantified by thermal images for a specific time. Also by the method of abstracting certain pixels, the water stress assessment result is improved. Finally, spatial interpolation for soil moisture data is a reliable tool for monitoring its spatial distribution and predicting its values in incomplete points. The various measuring instruments, the experimental data, as well as the multi-spectral and thermal images from VTOLUAV (Tetracam Lite, FLIR A65) took place within the framework of the AGRO_LESS research program and were gathered by the collaborating researchers.