eCognition: Monitoring van gewassen met

eCognition: Monitoring
van gewassen
met satellietbeelden
Corné van der Sande
Netherlands Geomatics and Earth Observation BV
Trimble Gebruikersdag 5 juni 2014, 12:00-12:30
Inhoud
1.NEO
2.Veel data
3.Teeltinformatie
4.Gewasclassificatie
NEO
• Sinds 1996 houden we onze omgeving in
de gaten
• Objectbenadering
• Monitoring the quality and status of
objects
• Overheid en bedrijven
• Ecosysteem met universiteiten
• 15 slimme mensen in Amersfoort
• Joint venture in India
Waarom werken mensen met ons samen?
NEO verbeterd Geo-information voor burgers, overheden en bedrijven zodat er
een betere en meer betrouwbare communicatie mogelijk is over onze
omgeving.
Veel data
BGT
2010 image, April 23
3.5 cm
2011 image, March 8
3.5 cm
Veel data
Cyclorama’s
AHN2 2009
Oblique foto
Veel data
DSM 2010
DSM 2011
X
Satellietdataportaal
Radarsat, North-Holland, June 2, 2012
Get ready for Sentinels satellites
Teeltinformatie
Meer produceren met minder
inputs
Keten van technologie om
boeren te ondersteunen
Interesse komt uit: individuele
landbouwers, loonwerkers,
samenwerkingsverbanden,
teeltadviseurs, bodem bedrijven,
onderzoeksgroepen,
verzekeringsmaatschappijen.
Teeltinformatie
Teeltinformatie
Consumptie aardappelen
Teeltinformatie
2013-05-27
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
2 meter resolutie satellietbeeld
SAT-X keten
Heterogeniteitsindex
Teeltinformatie
2013-06-02
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Variabiliteit in perceel
Teeltinformatie
2013-06-05
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
eCognition: Segmenten in perceel: eigenschappen
Teeltinformatie
2013-06-07
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Teeltinformatie
2013-07-07
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Segmenten geven verschillen aan
Teeltinformatie
2013-07-15
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Teeltinformatie
2013-07-21
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Teeltinformatie
2013-09-04
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
Loofdoding is gebeurd. Duidelijk verschillen
Teeltinformatie
2014-05-18
Kleurinfrarood
Vegetatieindex
Heterogeniteitsindex
1.5 meter resolutie satellietbeeld, nieuw seizoen met tarwe
Teeltinformatie
Boerderij,
3 juni
2014
Gewasclassificatie
•
•
•
•
•
Gemeenschappelijk Landbouw Beleid
Steeds meer beeldmateriaal beschikbaar
Gewasclassificatie automatiseren
Gewas informatie over percelen is beschikbaar
Betrouwbaarheid classificatie op perceelsbasis
Gewasclassificatie
Crops to be classified are:
•
•
•
•
•
•
•
•
Spring barley
Winter wheat
Grass in rotation
Maize,
Winter rape
Winter barley
Rye
Oats
Gewasclassificatie
• Very High Resolution (VHR)
– 0.5 meter
– April and July
• Aerial image
– 0.25 meter
– July
• Landsat 8
– 30 meter
– April - November
Gewasclassificatie
Vegetatie indices
Name
Green Vegetation Index (VIg)
Calculation
(Green – Blue) / (Green + Blue)
Normalized Difference
Vegetation Index (NDVI)
Normalized Difference Index 7
(NDI7)
Normalized Differential
Senescent Vegetation Index
(NDSVI)
Normalized Difference Tillage
Index (NDTI)
Atmospherically Resistant
Vegetation Index (ARVI)
(IR – Red) / (IR + Red)
(IR- SWIR2) / (IR + SWIR2)
(SWIR1 – Red) / (SWIR2 + Red)
(SWIR1 – SWIR2) / (SWIR1 + SWIR2)
(IR – rb) / (IR + rb)
rb = Red – (Blue – Red)
Related to
Leaf pigments,
vegetation greenish
Vegetation status,
canopy structure
Vegetation status, water
content
Vegetation status, water
content
Non-photosynthetic
components
Vegetation independent
of atmosphere
Gewasclassificatie
Winter rape Nørre Snede (NOSN), June 2, 2013, Landsat8
Gewasclassificatie
Winter rape Præstø (PRAS), June 4, 2013, Landsat8
Gewasclassificatie
Worldview 2
QuickBird / GeoEye
QuickBird / GeoEye
QuickBird / GeoEye
Aerial image
Aerial image
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Landsat 8
Crops
Spring Barley (theory)
Winter Wheat (theory)
Grass in rotation (theory)
Maize (theory)
Winter Rape (theory)
Winter Barley (theory)
Rye (winter Rye) (theory)
Oats (theory)
zone
PRAS
NOSN
PRAS
NOSN
PRAS
NOSN
NOSN
NOSN
NOSN
NOSN
NOSN
NOSN
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
PRAS
Week
date
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
18-apr
21-apr
6-jul
8-jul
13-jul
11-jul
3-apr
1-mei
2-jun
4-jul
20-jul
17-okt
3-mei
3-mei
4-jun
4-jun
6-jul
22-jul
22-jul
23-aug
26-okt
4-nov
Gewasclassificatie
zone week
Crops
Spring Barley (theory)
Spring Barley
NOSN
Spring Barley
PRAS
Winter Wheat (theory)
Winter Wheat
NOSN
Winter Wheat
PRAS
Grass in rotation (theory)
Grass in rotation
NOSN
Grass in rotation
PRAS
Maize (theory)
Maize
NOSN
Maize
PRAS
Winter Rape (theory)
Winter Rape
NOSN
Winter Rape
PRAS
Winter Barley (theory)
Winter Barley
NOSN
Winter Barley
PRAS
Rye (winter Rye) (theory)
Rye
NOSN
Rye
PRAS
Oats (theory)
Oats
NOSN
Oats (PRAS)
PRAS
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
Sowing and Germination
Vegetative Development
Flowering
Maturation
!!!!
?
?
Vegetation Present
Upcoming Vegeation
Yellow and green
Yellow vegetation
Bare Soil
Mix
Gewasclassificatie
Gewasclassificatie
Gewasclassificatie
Gewasclassificatie
Gewasclassificatie
Gewasclassificatie
Pre-processing
VHR JULY
Gewasclassificatie
Landsat8
Gewasclassificatie
Landsat8
• Pre-processing result:
– For each field:
• One value per band
• One value per vegetation index
Parcel Blue Green Red IR
Blue
Green Red
IR
NDVI NDVI
ID
VHR VHR
VHR VHR Aerial Aerial Aerial Aerial VHR Aerial
1002
223
339
227
1099
155
155
127
174
0,66
0,06
Gewasclassificatie
Decision Tree
Gewasclassificatie
Crop
Node Classified Grass Maize Oats Rye Spring Winter Winter Winter
Id
Barley Barley Rape
Wheat
Grass 14
oats
0.00
0.00
0.77
0.00 0.19
0.00
0.00
0.05
Gewasclassificatie
Decision tree for zone NOSN
Zone
Tree
Used data
Date
Sensor
NOSN
1
NDSVI
July 2
Landsat 8
NDI7
May
Landsat 8
NDTI
June, July 2
Landsat 8
VIg
July
VHR
Near Infra-Red band
July
VHR
Near Infra-Red band
June
Landsat 8
Blue band
July
VHR
Near Infra-Red band
July
Aerial Image
Gewasclassificatie
grass in rotation
maize
oats
Ground truth rye
spring barley
winter barley
winter rape
winter wheat
Total
Users' accuracy
Class map accuracy
Overall accuracy
Kappa accuracy
431
4
1
21
14
35
3
3
10
77
3
2
10
2
0
0
6
0
11
1
9
3
0
1
0
0
0
19
0
0
0
0
18
9
28
4
797
8
1
22
5
0
1
7
3
83
0
0
0
0
1
4
1
9
251
0
2
2
1
32
21
16
1
550
472
92
46
90
855
156
256
576
91,3% 83,7% 23,9% 21,1% 93,2% 53,2% 98,0% 95,5%
77,9% 62,6% 16,7% 21,1% 84,3% 48,3% 92,6% 84,5%
87,3%
83,6%
Producers' accuracy
Unclassified
winter wheat
winter rape
winter barley
spring barley
rye
oats
maize
Grass in Rotation
Found Crops
total
33 545 79,1%
4 108 71,3%
2
33 33,3%
0
19 100,0%
10 897 88,9%
3 102 81,4%
0 266 94,4%
6 631 87,2%
58 2543
87,3%
Vragen?
Vragen!