Ανάλυση Μεγάλων Γεωχωρικών Δεδομένων με Τεχνολογίες Πινάκων για Αγροτικές Εφαρμογές

Abstract

Οι δορυφορικές αποστολές US Landsat και EU Sentinel παρέχουν μαζικά διαχρονικά τηλεπισκοπικά δεδομένα. Για το λόγο αυτό, η ανάπτυξη αποδοτικών τεχνολογιών για την απευθείας διαχείριση και επεξεργασία αυτών των τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι θεμελιώδους σημασίας. Προς την κατεύθυνση αυτή, σχεδιάστηκε, αναπτύχθηκε και αξιολογήθηκε ένα WebGIS σύστημα για την online ανάλυση ανοιχτών τηλεπισκοπικών δεδομένων και για εφαρμογές γεωργίας ακριβείας. Ειδικότερα, ο πυρήνας του συστήματος βασίζεται στο rasdaman Array Database Management System για την αποθήκευση των δεδομένων και το πρότυπο Web Coverage Processing Service του Open Geospatial Consortium για την εκτέλεση ερωτημάτων πάνω σε αυτά. Διάφορα ερωτήματα σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν για την πρόσβαση και την επεξεργασία πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων. Το πρόγραμμα πελάτη του WebGIS συστήματος, το οποίο βασίζεται στις βιβλιοθήκες OpenLayers και GeoExt οι οποίες είναι γραμμένες στην γλώσσα προγραμματισμού javascript, χρησιμοποιεί τα υλοποιημένα ερωτήματα για την ad-hoc, online χωρική και φασματική ανάλυση των τηλεπισκοπικών δεδομένων. Το ανεπτυγμένο σύστημα στην τρέχουσα μορφή του καλύπτει πλήρως τον Ελλαδικό χώρο με πολυφασματικά δεδομένα τα οποία προέρχονται από το δορυφόρο Landsat 8,τα οποία με αυτόματο τρόπο συλλέγονται, προ-επεξεργάζονται, καταλογοποιούνται και είναι έτοιμα προς διάθεση και για τις περαιτέρω βασικές επεξεργασίες ανάλυσης. Τα ανεπτυγμένα ερωτήματα επεξεργασίας των δεδομένων τα οποία και εστιάζουν σε αγροτικές εφαρμογές είναι σε θέση να υπολογίσουν αποτελεσματικά την κάλυψη της βλάστησης, την κόμη φυλλώματος (canopy) και το υδατικό στρες της βλάστησης σε αγροτικές και δασώδεις εκτάσεις.Τα online παρεχόμενα τηλεπισκοπικά προϊόντα του συστήματος, συγκρίθηκαν και αξιολογήθηκαν σε σχέση με παρόμοιες διεργασίες οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε τυπικό λογισμικότηλεπισκόπησης και GIS συστημάτων

US Landsat and EU Sentinel missions provide massive multitemporal remote sensing data. Therefore, the development of efficient technologies for their direct manipulation and processing is of fundamental importance. Towards this direction, we have designed, developed and evaluated a WebGIS system for the online analysis of open remote sensing data and for precision agriculture applications. In particular, the core functionality consists of the rasdaman Array Database Management System for storage, and the Open Geospatial Consortium Web Coverage Processing Service for data querying. Various queries have been designed and implemented in order to access and process multispectral satellite imagery. The web-client, which is based on the OpenLayers and GeoExt javascript libraries, exploits these queries enabling the online ad-hoc spatial and spectral remote sensing data analysis. The developed framework is fully covering Greece with Landsat 8 multispectral data which are stored and pre-processed automatically in our hardware for demonstration purposes. The developed queries, which are focusing on agricultural applications, can efficiently estimate vegetation coverage, canopy and water stress over agricultural and forest areas. The online delivered remote sensing products have been evaluated and compared with similar processes performed from standard desktop remote sensing and GIS software.