שימוש בחינם בצילומי לוויין

מדריך המיכון בשה"מ, משרד החקלאות, הראל גרינבלט, כתב מדריך לגישה אל צילומי לוויין לזיהוי שונות בחלקות חקלאיות – ובחינם. מדובר באמצעי המאפשר לכל חקלאי לצפות בצילומי לוויין של חלקתו, ובאמצעותם להבחין בשוני בגידול, שוני במדדי הצימוח ועוד. הפואנטה במדריך זה היא באפשרות לקבל את המידע – על מגבלותיו, ראו בהמשך – כאמור בחינם, ובקלות יחסית. אנו מביאים כאן את המדריך כלשונו; הראל אישר להעלות את מס' הטלפון וכתובות המייל שלו למבקשים עוד מידע או עזרה. כל הכבוד על היוזמה ובהצלחה לכל חקלאי ישראל!

מדריך לשימוש בצילומי לוויין חינמיים לזיהוי שונות בחלקה
מאת: הראל גרינבלט, מדריך מיכון; נייד: 054-8195182, harelg@shaham.moag.gov.il

באתר Google Earth Engine Code, שהגישה אליו מתאפשרת בקלות וללא עלות (אך מותנה בהרשמה מראש), ניתן לצפות בצילומי לוויין, שבאמצעותם יכול המגדל לאתר שינויים החלים בחלקתו.
בהמשך הדברים אסביר על NDVI ואצרף קישורים למדריך ההרשמה לאתר, קטעי קוד להזנה באתר וסרטון ב-youtube המדגים את אופן השימוש באתר ואת יכולותיו.
צילומי הלוויין באתר גוגל שצוין לעיל כוללים מפות צימוח, כמו NDVI – מדד צימוח הבודק את רמת הצימוח בחלקה, הנחשב מוכר ואמין ונע בטווח של 1-0 לגבי צומח. בעזרת NDVI ניתן לזהות שונות ברמת הצימוח בחלקה; אמנם בשלב זה לא ניתן לרוב לדעת מהו הגורם לשונות באופן ודאי, אך נזהה באילו חלקים בחלקה נראית השונות ומהי עוצמתה, ובהתאם לכך ניתן לאתר את האזורים שבהם נדרש ביקור פיזי ואת הדברים הדורשים שימת לב.
בתמונות שלהלן נתמקד בחלקה שצורתה כחצי עיגול, גודלה 100 דונם, והיא מושקית בקו-נוע מעגלי. בטווח של ערכי NDVI 0.43-0.89 שדגמתי מאותה החלקה ניתן להבחין בבירור בשונות בחלקה על פי מגוון הצבעים (סקאלת הצבעים נעה בין לבן-אדום-צהוב-ירוק-ירוק כהה). בחלקה זו נראה הפרש ברמת הצימוח, הנובע כפי הנראה מהשקיה בקו-נוע (בשל הצורה המעגלית). יתר על כן, ניתן להבחין בשיפור ברמת הצימוח מצילום לצילום (הצהוב הופך לירוק, שבהמשך מתכהה יותר). מוקפות באדום הנקודות המעידות על צימוח חלש יותר ומצריכות בדיקה.

מטרות השימוש בכלי זה:
– מעקב אחר השונות המרחבית בחלקה
– השוואת אותו גידול בכמה חלקות שונות
– איתור הנקודות הדורשות סיור בשטח
– זיהוי תקלות בהשקיה, כמו שנראה בדוגמה שלעיל (פשוט יחסית)
– קבלת מפת צימוח שתתאים לסוג הגידול ולשלב הפנולוגי (NDVI, EVI, ARI) בעתיד
– בדיקת קצב הגידול במהלך תקופה מסוימת, כמו בדוגמה

חשוב לזכור:
– זה חינם (תודה לגוגל)
– הרזולוציה היא 10 מטר לפיקסל, שזה 10 פיקסלים לדונם
– מתאים רק לגידול בשטח פתוח ועדיף בשטחים גדולים
– לעתים יש עננות, ואז צריך לחכות לתמונה הבאה
– תמונה חדשה מופיעה מדי 5 ימים (סנטינל 2), ואפשר לראות תמונות ישנות בקלות
– כלי זה אינו מספק המלצה לפעולה אלא רק משקף את המצב בחלקה
– מצריך חשבון Gmail וסיסמה (אם שכחת, אפשר תמיד לפתוח חשבון חדש)
– לא נדרשת הורדה של מידע למחשב אלא חיבור לאינטרנט בלבד
– דרוש מעט מאמץ וסבלנות כדי להכיר את האתר ויכולותיו
– נשארת עד עכשיו? הנושא מעניין אותך, יופי!

קישור למדריך ההרשמה המלא:
https://goo.gl/v6pB1q. ההרשמה קלה ואורכת דקה

קישור לסרטון הדגמה ביוטיוב:
https://youtu.be/7IEYNlI8_xg. סרטון זה יקנה כלים לשליטה מלאה באתר ולניתוח NDVI ומדדי צימוח נוספים בחלקה באופן עצמי ובחינם

קישור לקטעי קוד להזנה באתר:
https://goo.gl/U4ANVk. המסמך מתעדכן בקטעי קוד חדשים וכולל את כל הקישורים

רקע "על קצה המזלג":
כיום קיימים מספר רב של לוויינים בחלל, המצלמים את כדור הארץ במגוון רזולוציות מרחביות, בתדרי צילום שונים ובתדירות שונה. בשלב זה מענייננו היא סדרת לוויינים הנקראת סנטינל של סוכנות החלל האירופית, ובמיוחד לוויין 2A ו-B2. לוויינים אלה מצלמים את אזור ישראל מדי 5 ימים ברזולוציה מרחבית של 10-20-60 מטר לפיקסל, כתלות בתדר הספקטרלי. הגישה לצילומים אלה היא בחינם.

קצת תיאוריה
הספקטרום האלקטרומגנטי (ראה תמונה 1) הוא אוסף כל הגלים האלקטרומגנטיים בכל התדרים האפשריים. חלק קטן מהגלים הללו אנחנו רואים – טווח זה נקרא ה'אור הנראה', המיוצג גם כ-V או VIS. על הספקטרום נמצאים גם גלי רדיו, מיקרוגל, רנטגן ואולטרה סגול.
בהקשר שלנו נתמקד בעיקר בטווח האור הנראה והאינפרא-אדום (IR), שבאמצעותם ניתן לראות את מאפייני הסביבה (ראה תמונה 2), בעזרת ההחזר המתקבל משני תדרי צילום נוכל לדעת מה עוצמת ה-NDVI לאותו צמח/ אזור (ראה תמונה 3).

הספקטרום האלקטרומגנטי:

גרף התנהגות של אדמה, צומח ומים מול תדרי צילום נפוצים:

צורת החישוב של NDVI:

מקורות:
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-2