Primjena GIS-a u evidentiranju i praćenju maslinika

Transcription

1 STRUČNI RAD Primjena GIS-a u evidentiranju i praćenju maslinika Zvonimir SAVIĆ, Valentino VIDIĆ, Antonija HORVAT HRŽIĆ Agencija za plaćanja u poljoprivredi, ribarstvu i ruralnom razvoju, Ulica grada Vukovara 269d, Zagreb, Hrvatska, ( zvonimir.savic@apprrr.hr) Sažetak Cilj rada je ispitati točnost Olicounta kao praktičnog GIS alata za evidentiranje i praćenje maslinika u Hrvatskoj. Točnost identifikacije u fazi A. pokazala se nezadovoljavajućom s prosjekom svih zona od 45%. Prilagođavanje parametara Olicounta pokazalo se uspješnim, a točnost identifikacije je poboljšana na 82,33%. Kvaliteta DOF-a značajno utječe na točnost identifikacije stabala maslina. Može se zaključiti da je Olicount učinkovit alat na kojem bi se moglo bazirati evidentiranje maslina u Hrvatskoj. Ključne riječi: GIS, evidentiranje, maslinici, Olicount Application of GIS for recording and monitoring of olive groves Abstract The aim of this study is to test the accuracy of Olicount as a practical GIS tool for recording and monitoring of olive groves in Croatia. Accuracy of identification in Phase A has proven to be unsatisfactory with average of 45% at all zones. Setting of Olicount parameters has proven to be successful and the accuracy of identification has been increased up to 82.33%. Digital Orthophoto Map (DOP) quality has a significant impact on accuracy of identification of olive trees. It can be concluded that the Olicount is an effective tool on which the recording of olive trees can base. Key words: GIS, recording, olive groves, Olicount Uvod Države članice Europske unije (EU) provode integrirani administrativni i kontrolni sustav (IAKS) za određena plaćanja u poljoprivredi. U svrhu poboljšanja učinkovitosti i nadzora potpore Unije razvijeni su elementi IAKS-a koji uključuju računalnu bazu podataka i sustav za identifikaciju poljoprivrednih parcela kao GIS komponentu, (Uredba EU br. 1306/2013). Geografski informacijski sustav (GIS) služi za upravljanje prostornim podacima i ima široku primjenu u poljoprivredi. U Agenciji za plaćanja u poljoprivredi, ribarstvu i ruralnom razvoju (APPRRR) maslinici se evidentiraju u Arkod sustavu, a ucrtavaju se prema izjavi proizvođača. U regionalnim uredima APPRRR proizvođač se izjašnjava o granicama parcela koje koristi, a istovremeno se upisuju podaci o obilježjima maslinika. Na svakoj parceli ažuriraju se sljedeći podaci: površina maslinika (ha) ili površina maslinika kao čiste kulture (ha) ukoliko se radi o mješovitom trajnom nasadu, sorta, podloga, broj stabala, godina sadnje, razmak u redu (m), razmak između redova (m) i površina sorte kao čiste kulture (ha) za mješovite trajne nasade. Za potrebe IAKS-a, Zajednički istraživački centar Europske komisije (eng. Joint Research Centre- JRC) razvio je alat za automatsko brojanje stabala maslina nazvan Olicount koji identificira i locira sve maslinike i svako Proceedings. 50 th Croatian and 10 th International Symposium on Agriculture. Opatija. Croatia ( ) Section 9. Pomology 623

2 Zvonimir SAVIĆ, Valentino VIDIĆ, Antonija HORVAT HRŽIĆ stablo maslina koje pojedini poljoprivrednik prijavljuje za potporu. Identificiranje i brojanje stabala maslina obavlja se pomoću digitalnih ortofoto karata (DOF). Olicount se sastoji od ArcView programskog paketa i dviju biblioteka za dinamičko povezivanje (eng. Dynamic Link Library-DLL), a temelji se na kombinaciji pragova slike odnosno upotrebi spektralnih obilježja stabala, te testiranjima koja se baziraju na morfološkim obilježjima pojedinih stabala (Masson, 2005). Korisničko sučelje ArcView Olicount omogućava korisniku da postavi parametre za identifikaciju stabala koristeći OTCount DLL za prepoznavanje te interaktivno uređivanje rezultata. Svako stablo označeno je identifikatorom parcele kojoj pripada i pohranjeno je u centralnoj bazi podataka. Cilj rada je ispitati točnost Olicounta kao praktičnog GIS alata za evidentiranje i praćenje maslinika u Hrvatskoj. Materijal i metode Istraživanjem koje je provedeno u periodu od siječnja do travnja godine obuhvaćeni su maslinici na cijelom području uzgoja u Hrvatskoj. Područje uzgoja podijeljeno je na tri zone: Zona 1: Istra i Kvarner, Zona 2: Sjeverna i Srednja Dalmacija te Zona 3: Južna Dalmacija. U svakoj zoni analizirano je najmanje 10 Arkod parcela. Istraživanje je provedeno u dvije faze: Faza A: 1. Pozicioniranje maslinika odnosno geografskih koordinata pomoću Arkod sustava, 2. Vizualna identifikacija stabala 3. Identifikacija stabala pomoću Olicounta, 4. Analiza točnosti identifikacije maslina prema formuli: D = DO/DV X 100 pri čemu je: D = točnost identifikacije (%) DO = broj stabala identificiran pomoću Olicounta DV = broj stabala identificiran vizualno Faza B: 1. Procjena ukupne točnosti identifikacije i prilagođavanje parametara Olicounta, 2. Rekalkulacija točnosti identifikacije. Za obradu podataka primijenjene su matematičko-statističke metode temeljene na deskriptivnom obuhvatu problematike. Uz to su korištene i metode analize i komparacije: opis, analiza i tablični prikaz točnosti identifikacije. Rezultati i rasprava Identifikacija stabala maslina pomoću Olicounta temelji se na skupu ulaznih parametara, koji su određeni morfologijom (oblik krošnje) i radiometrijom (razina boje). Parametri su: minimum i maksimum vrijednosti boje na DOF-u koja razlikuje stablo od pozadine, raspon veličine odnosno promjer stabla, oblik krošnje tj. odnos manje i veće osi, raspon gustoće stabala i mjera veličine rupe unutar krošanja s obzirom na ukupnu površinu pod stablima (Peedell i sur. 1998). Primjenom različitih metoda identifikacije stabala odnosno krošnji dobivaju se rezultati od oko 80% točnosti, a velika stabla lakše je identificirati (Erikson i Olofsson, 2005). Odabirom Arkod parcela šifre uporabe 421, maslinik, započela je faza A. Za svaku odabranu parcelu su utvrđene geografske koordinate. Vizualnim pregledom parcela utvrđen je stvarni broj stabala maslina koji je uspoređen s brojem stabala iz Upisnika maslinika dobivenim izjavom korisnika, te su izbačeni svi maslinici kod kojih je razlika u broju maslina bila veća od 10%. Zatim je utvrđen broj stabala pomoću Olicounta. Točnost identifikacije koja je bila najbliže 100% zabilježena je u Zoni 1., a najširi raspon utvrđen je u zoni 2. Točnost identifikacije u fazi A varirala je u širokom rasponu od 4%-456%. Sve vrijednosti veće od 100% izbačene su iz izračuna, budući da su nakupine stabala koje su se pojavljivale povećavale broj identificiranih stabala na vrijednosti koje su premašivale stvarni broj stabala u pojedinom masliniku th Croatian and 10 th International Symposium on Agriculture

3 Primjena GIS-a u evidentiranju i praćenju maslinika Na pojavu stabala u nakupinama (slika 1.) utjecala je kvaliteta DOF-a. To se može zaključiti iz rezultata dobivenih u Zoni 1. koji su se pokazali najboljima u usporedbi s druge dvije zone. Uspoređeni su maslinici istog razmaka sadnje, približno istog promjera krošnje na pretežno stjenovitom tlu (>50% stijena na parceli). U maslinicima koji se nalaze na kvalitetnijem DOF-u, jednoličnog su pokrova i sličnog oblika krošnje stabala manje su se pojavljivale nakupine stabala što upućuje na utjecaj pozadine na stvaranje nakupina stabala i u konačnici na točnost identifikacije. U Zoni 1. zabilježeno je najmanje nakupina stabala što je vezano uz utjecaj pozadine odnosno DOF-a koji je u Zoni 1. bio značajno kvalitetniji prema kriterijima radiometrije u odnosu na druge dvije zone. Slika 1. Stabla u nakupinama Slika 2. Nekonzistentnost refleksije stabala i pozadine Slika 3. Nekonzistentnost dvaju DOF-ova Slika 4. Efekt sjene Temeljni pristup Olicount-a je poluautomatski. Korisnik ručno podešava parametre na parcelama tijekom provjere i ručno provjerava rezultate, a stabla se mogu ručno dodati ili po potrebi obrisati. Nedostatak je ručnog rada što oduzima dosta vremena (Masson, 2005). Korištenje fiksnog raspona pragova, rezultiralo je odbacivanjem pojedinih stabala, budući da je pozadina svjetlija ili tamnija nego pozadina na površini drugog stabla unutar istog maslinika. Section 9. Pomology 625

4 Zvonimir SAVIĆ, Valentino VIDIĆ, Antonija HORVAT HRŽIĆ Na slici 2. nalazi se maslinik u Zadarskoj županiji, KO Zemunik na kojem je vidljivo da u gornjem dijelu parcele, označeno strelicom, nedostaje veliki broj maslina koje nisu identificirane uslijed nekonzistentnosti refleksije stabala maslina i pozadine. Maslinik je pravilne strukture, a vizualna prepoznatljivost maslina na DOF-u je zadovoljavajuća, međutim neujednačeni pokrov tla je utjecao na loš rezultat identifikacije. Slika 3. prikazuje maslinik u kojem je uočena pojava neodgovarajućeg broja identificiranih stabala što se može pripisati utjecaju nekonzistentnosti dvaju DOF-ova. Dio maslinika na kojem nisu identificirana stabla pokriven je DOF-om snimljenim 3 godine ranije u odnosu na DOF drugog dijela istog maslinika. To je u skladu s navodom da refleksija stabala maslina i podloge nije konstantna, a uzrok variranja može biti DOF (Peedell i sur. 1998). Pozadina unutar jednog DOF-a pod utjecajem sjene može varirati u razini boje. Kao posljedica efekta sjene može se javiti neodgovarajuća identifikacija stabala što je opisano u istraživanju koje su proveli Peedell i sur , a uočeno je prilikom identifikacije stabala na parceli u Dubrovačko-neretvanskoj županiji, Slika 4. Tablica 1. Točnost identifikacije prema zonama Zona Prosjek Točnost identifikacije (%) Točnost identifikacije se pokazala nezadovoljavajućom s prosjekom ispod 60% u sve tri zone. Ukupna točnost identifikacije u fazi A procijenjena je nezadovoljavajućom stoga je izvršeno programsko prilagođavanje parametara Olicounta. Uvedena je mogućnost ručne prilagodbe parametara identifikacije za korisnike Olicounta pomoću dijaloškog okvira Potraži masline. U dijaloškom okviru pojavljuju se uobičajene vrijednosti, a identifikacija se ponavlja sa novim vrijednostima koje se mogu dodijeliti za najmanji i najveći polumjer krošnje. Rezultati se mogu popraviti dodavanjem novih stabala ili brisanjem suvišnih stabala. Tablica 2. Rekalkulacija točnosti identifikacije prema zonama Zona Prosjek Točnost identifikacije (%) ,33 Nakon što su parametri prilagođeni, prvi korak prilikom utvrđivanja broja maslina bio je odabir tri reprezentativne krošnje unutar promatrane parcele. S porastom broja odabranih krošanja raste vjerojatnost da će se točnost identifikacije približiti 100%. Rekalkulacija točnosti identifikacije u fazi B kretala se od 89% u Zoni 1. do 77% u Zoni 3. Prosječna točnost identifikacije je 82,33% što je niže od 90,37 nego u istraživanju provedenom u Turskoj (Ceylan i sur., 2009). Zaključci Prilagođavanje parametara Olicounta pokazalo se uspješnim, a točnost je poboljšana na 82,33%. Osnovne poteškoće koje su se pojavile prilikom identificiranja stabala bile su: pojavljivanje stabala u nakupinama, efekt sjene, nekonzistentnost refleksije stabala i pozadine i nekonzistentnost dvaju DOF-ova unutar iste parcele. Kvaliteta DOF-a značajno utječe na točnost identifikacije stabala. Prilagođavanje i poboljšanje algoritma koje je provedeno nakon faze A dalo je znatno bolje rezultate. Temeljem provedenog istraživanja može se zaključiti da je Olicount učinkovit alat na kojem bi se moglo bazirati evidentiranje maslina u Hrvatskoj th Croatian and 10 th International Symposium on Agriculture

5 Primjena GIS-a u evidentiranju i praćenju maslinika Literatura Ceylan N., Unal E., and Masson J. (2009). A Case Study of Developing An Olive Tree Database For Turkey. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing Vol. 75, No. 12, December 2009, pp Erikson M., and Olofsson K., (2005). Comparison of three individual tree crown detection Methods. Machine Vision and Applications, 16(4): Masson, J. (2005), Use of Very High Resolution Airborne and Spaceborne Imagery: a Key Role in the Management of Olive, Nuts and Vineyard Schemes in the Frame of the Common Agricultural Policy of the European Union. Proceedings of Information and Technology for Sustainable Fruit and Vegetable Production, FRUTIC 05, Peedell, S., Kay, S. and Giardino, G. (1998). Seeing the (Olive) Trees from the Wood-Using GIS in Europe for Olive Tree Identification. Uredba (EU) br. 1306/2013 Europskog parlamenta i Vijeća od 17. prosinca o financiranju, upravljanju i nadzoru zajedničke poljoprivredne politike i o stavljanju izvan snage uredaba Vijeća (EEZ) br. 352/78, (EZ) br. 165/94, (EZ) br. 2799/98, (EZ) br. 814/2000, (EZ) br. 1290/2005 i (EZ) 485/2008. (SL L 347, , str. 549.) sa2015_p0914 Section 9. Pomology 627