צילומי לוויין – כלי לחקלאי לזיהוי שונות בצימוח בחלקה

עדכונים על הנעשה בתחום המתפתח והמתקדם ביותר בחקלאות כיום: שימוש מושכל בצילומי לוויין לטובת החקלאי. הכותב הוא מדריך בשה"מ

מאת: הראל גרינבלט, מדריך מיכון וטכנולוגיה בשירות ההדרכה והמקצוע במשרד החקלאות, harelg@shaham.moag.gov.il

במהלך העשורים האחרונים, צילומי הלוויין משמשים אמצעי חשוב לקבלת מידע בתחומים רבים, ואחד מהם הוא תחום החקלאות. מאמר זה נכתב במטרה לסקור בקצרה את התפתחות צילומי הלוויין, את שימושיהם ואת התועלת שבהם עבור החקלאים.

כיום מספקות כמה חברות גישה נוחה לצילומי לוויין, הכוללים מדדי צימוח שונים, ביניהם NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), הנחשב למדד הצימוח הנפוץ ביותר, אשר מצוטט במחקרים רבים. מדד ה-NDVI פותח לאחר שיגורו של לוויין לנדסט 1 בשנת 1973, ומאז הוא מהווה כלי לזיהוי ולכימות אזורים עם צימוח. בשלוש שנים האחרונות פותחו בשה"מ כמה אתרי אינטרנט, המבוססים על אתר אינטרנט ייעודי לניתוח צילומי לווין ובאמצעותם יכול כל אדם לצפות במדדי ה-NDVI בכל מקום, ללא תשלום וללא צורך בהרשמה.

לפני שהחל השימוש בצילומי הלוויין, נאלצו החקלאים לסייר בין חלקותיהם ללא כל הכוונה כדי לדלות את הנתונים מהשטח, אולם כיום ביכולתם לאתר אזורים שבהם הצימוח מוגבר או מועט, ולהתמקד רק באזורים הבעייתיים.

באתרים, שאציין להלן, נעזרים כמה עשרות משתמשים קבועים, בעיקר חקלאים, אך גם חוקרים וחברות מסחריות מוצאים בהם תועלת.

אתרים לצפייה במדדי NDVI בסדרת זמן (אנימציה):

אתר המיועד למחשב: https://harelg25.users.earthengine.app/view/ndvi-animation

סרטון הדרכה לשימוש באתר במחשב: https://youtu.be/tbuacKEvIfE

אתר המיועד לטלפון הסלולרי: https://harelg25.users.earthengine.app/view/ndvi-m

סרטון הדרכה לשימוש באתר בטלפון הסלולרי: https://youtu.be/LFiqGzr2s0o

אתרים אלה ידידותיים למשתמש, כשהמשתמש רק צריך להיכנס לאתר, להתמקד באזור הרלוונטי לו ולהתאים את התאריך. שכבת ה-NDVI תתעדכן אוטומטית לפי האזור הנבחר.

האתרים מבוססים על לווייני סנטינל 2, שהם בעלי רזולוציה מרחבית של 10 מטרים, כלומר 10 פיקסלים בדונם, וזמן חזרה של 5 ימים. בשל גודל הפיקסל, אתרים אלה נחשבים מתאימים ביותר עבור גידולים בשטח פתוח, כמו דגנים וירקות.

בכל אחד מהאתרים ישנו סליידר, המאפשר לנוע בקלות בין תאריכים שונים, וכך אפשר לזהות בקלות ולהשוות את הדפוס בחלקה ולצפות בשונות המרחבית.

היום, אף על פי שיש לוויינים אחרים עם רזולוציה מרחבית (גודל הפיקסל), ספקטרלית ועיתית (תדירות צילום כל נקודה) טובה יותר, עבור ניתוח הצימוח, ה-NDVI סנטינל 2 עדיין נחשב לוויין מיטבי ונוח, הודות לגישה הקלה והחינמית לנתונים.

החיסרון המרכזי בשימוש בלוויינים הוא בעיית העננות והצל, כך שייתכן שבתקופות מסוימות יידרש המשתמש להמתין לתמונה ברורה כ-5 ימים, ולעתים יהיה צורך להמתין שבוע או יותר עד לקבלת תמונה ללא הפרעות. בכל מקרה, ניתן לזהות את העננות והצל בקלות דרך מעבר לשכבת "natural color" באתר.

בתמונה שלהלן ניתן לראות כיצד באים לידי ביטוי העננים והצל בצילום NDVI (משמאל) לעומת אור טבעי (מימין).

כאמור, באמצעות אתרים אלה ניתן בקלות להשוות בין שלבים שונים באותו הגידול ולצפות בתמונות עד שלוש שנים אחורה.

אם נצפה צימוח גבוה או נמוך, ניתן לשנות בהתאם את ערכי ה-NDVI min-max בהגדרות, וכך תיראה השונות בחלקה בצורה ברורה יותר. דוגמה לכך מוצגת בתמונה שלהלן: בצד שמאל נראית חלקה עם צימוח גבוה ואחיד למדי, כאשר ערכי ה-NDVI נעים בין 0.2 ל-0.8, ואילו בצד ימין נראית אותה החלקה לאחר ששונו הערכים ל-1-0.5, כך שבאמצעות פעולה של העלאת הערכים עקב הצימוח הגבוה, ניתן לראות שונות בתוך אותה החלקה בצורה ברורה יותר.

הדוגמאות הטובות ביותר התקבלו, כמובן, מהשטח, מהחקלאים, כלהלן:

בשלוש התמונות שבהמשך ניתן לראות שדה סלרי, שבו חלק משתי ערוגות נרמסו על ידי המרסס, כדי להימנע משקיעתו בבוץ.

בתמונה הראשונה – השדה במבט מהצד, כפי שנראה בעדשת המצלם.

בתמונה השנייה – השדה במצלמת הרחפן, כשהשטח שנרמס על ידי המרסס מוקף בעיגול לבן

התמונה השלישית היא צילום NDVI מלוויין, ובו נראה, מוקף בעיגול שחור, האזור שנרמס על ידי המרסס.

שלוש התמונות הללו 'מדברות בעד עצמן', ואפשר בקלות לראות את הקשר בין ה-NDVI למצב הצימוח בחלקה.

בדוגמה שבהמשך ניתן לראות שדה של בוטנים, שבו באזור הדרום-מערבי הצימוח נמוך יותר. לאחר הגעת החקלאי למקום הוא זיהה שמדובר בתקלת השקיה. לדברי המגדל, לא אותרה התקלה במהלך הסיור השגרתי בחלקה, וזיהוי מוקדם זה באמצעות תמונת הלוויין חסך לו כסף רב.

מקורות: Wikipedia, ESA website