العمل مخصص لتطوير طريقة لحساب الغطاء الإسقاطي للنباتات بناءً على استخدام مواقع التصوير الفوتوغرافي. أظهر تقييم مناطق العد العشبية الدقة العالية لنظام المحاسبة المطور.
المقدمة
اليوم ، تتمثل المشكلة الحادة للمناطق الحضرية الحديثة في التدهور السريع للوضع البيئي. من بين المشاكل البيئية العديدة الموجودة في المدن الحديثة ، يتم إيلاء اهتمام خاص لتقليص مساحات المساحات الخضراء. بسبب المحتوى الزائد من الملوثات في البيئة وانخفاض خصوبة التربة الحضرية ، يحدث تدهور في المساحات الخضراء. وبذلك يصبح من الضروري استعادة الحالة وزيادة المساحات الخضراء في المدينة [1].
في السنوات الأخيرة ، إلى جانب الشجيرات والأشجار والشجيرات ، تستخدم أنواع مختلفة من أعشاب الحشائش بشكل متزايد في تنسيق الحدائق الحضرية. استخدام المروج لتنسيق الحدائق له عدد من المزايا المهمة: معدل النمو المرتفع ، مقاومة التلف الميكانيكي ، نظام الجذر المستقر ، البساطة والتأثير الزخرفي العالي [2].
عند تقييم جودة منصات العشب ، فإن المنهجية الأكثر استخدامًا التي طورتها A. لابتيف [3]. هذه الطريقة معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً. يتم تقييم أعشاب الحشائش من حيث إنتاجية البراعم (على مقياس من 6 نقاط) ، بالإضافة إلى الديكور العام (على مقياس مكون من 5 نقاط).
يتم تحديد إنتاجية التصوير من خلال حساب عدد البراعم لكل 1 متر مربع. للقيام بذلك ، يتم حساب عدد البراعم في منطقة معينة (غالبًا 10x10 سم) ، بعد سلسلة من هذه القياسات ، يتم عرض متوسط القيمة وترجمته إلى 1 م 2 .
يتم تحديد الغطاء العشبي الإسقاطي للتربة بصريًا ، بالنظر من أعلى إلى أسفل بزاوية 90 درجة إلى قاعدة العشب. حدد أي جزء من المنطقة مغطى بالعشب وعبر عن هذه القيمة كنسبة مئوية.
أثناء الدراسات الميدانية ، تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً ، ومع ذلك ، يشير بعض المؤلفين إلى أن تعريف الغطاء الإسقاطي يمكن تنفيذه باستخدام تحويلات الكمبيوتر لصورة ملونة للطبقة في إسقاط أفقي [4].
يمكن أن يؤدي استخدام تقنيات المعلومات لتقييم الغطاء الإسقاطي للطبقات الجيولوجية إلى تقليل الوقت وتكاليف العمالة لعملية التقييم ، فضلاً عن زيادة دقة القياسات [5].
لقد اقترحنا طريقة لتحديد الغطاء الإسقاطي لحوامل العشب ، بناءً على الاختيار التلقائي لخطوط النبات في الصور الرقمية.
في هذا الصدد ، الغرض من العمل هو تقييم جودة الأعشاب الموجودة في الشيفسك باستخدام نظام LawnMaster الذي طورناه.
أهداف البحث
- تقييم مؤشرات إنتاجية تكوين البراعم والغطاء الإسقاطي لحشائش العشب في الشيفسك.
- تحديد مرئي للتغطية الإسقاطية لمناطق عد العشب في العشب.
- تحديد التغطية الإسقاطية لمناطق عد العشب باستخدام نظام LawnMaster.
- LawnMaster .
تم تقييم الغطاء الإسقاطي وإنتاجية تكوين النبتة لمناطق عد العشب العشبي ، والتي تم تشكيلها على أراضي المبنى رقم 6 من DonSTU. بناءً على مؤشرات الغطاء الإسقاطي وإنتاجية البراعم ، تم اشتقاق مؤشر عام لجودة الأعشاب [3].
تم تحديد إنتاجية التصوير من خلال حساب عدد البراعم على مساحة 10x10 سم ، وبعد ذلك تم تحويل المؤشر الناتج إلى 1 متر مربع. تم قياس إنتاجية تكوين اللقطة بتكرار خمسة أضعاف ، وتم اشتقاق المتوسط من المؤشرات التي تم الحصول عليها.
تم تحديد الغطاء الإسقاطي لعشب العشب باستخدام نظام LawnMaster.
لإنشاء البرنامج ، تم استخدام لغة برمجة Python ومكتبة OpenCV.
يوفر OpenCV مكتبة التعليمات البرمجية المصدر بما في ذلك المصدر المفتوح لمعالجة الصور.
يتم تحويل الصورة الناتجة من تنسيق bgr إلى تنسيق معمل ، لأنه من الأسهل تحديد حدود تغطية العشب بهذا التنسيق.
بعد ذلك ، يتم إنشاء قناع لهذه الصورة بناءً على المعاملات المحددة التي
تحدد المساحات المسموح بها والممنوعة من الصورة. تم اختيار هذه المعاملات باستخدام أشرطة التتبع ، التي تم إنشاؤها بناءً على بيانات نفس المكتبة.
بعد إنشاء قناع ، يتم حساب نسبة البكسل المسموح بها عليه ، والتي يتم عرضها على الصورة. لاستخدام أكثر ملاءمة للبرنامج ، تم إنشاء سطر أوامر بسيط ، حيث يمكنك تمكين / تعطيل القناع ومعالجة صورة أخرى والخروج من البرنامج.
لاختبار فعالية البرنامج الذي تم إنشاؤه ، استخدمنا صورًا لأكشاك العشب من المخططات التجريبية لقسم البيئة والسكك الحديدية البيلاروسية في DonSTU. تم تصوير مواقع المسح من ارتفاع 1 متر بزاوية 90 درجة. أيضًا ، تم تقييم المدرجات العشبية بصريًا للغطاء الإسقاطي (بواسطة مجموعة من ثلاثة أشخاص ، من القراءات التي تم اشتقاق المتوسط منها) ، وبعد ذلك تمت مقارنة البيانات مع تلك التي تم الحصول عليها بعد معالجة الصور في نظام LawnMaster.
تظهر الأشكال 2،3،4،5 صورًا لمناطق العد التي تم مسحها في أعشاب العشب.
الشكل 1 موقع المحاسبة رقم 1
الشكل 2 موقع المحاسبة رقم 2
الشكل 3 موقع المحاسبة رقم 3
الشكل 4 موقع المحاسبة رقم 4
نتائج البحث
تظهر نتائج تقييم جودة حشائش العشب الواقعة على أراضي المبنى رقم 6 من DonSTU في الجدول 1.
أثناء التقييم ، تم الكشف عن وجود 3 مجموعات من الأعشاب عالية الجودة في أراضي المبنى ، و 4 مجموعات من منصات العشب ذات الجودة الممتازة. كما لوحظ وجود حشائش من نوعية جيدة إلى متوسطة.
تظهر نتائج دراسة التغطية الإسقاطية لمناطق العد لأكشاك العشب في الجدول 1.
كما يتضح من الجدول أعلاه ، يعطي نظام LawnMaster تقديرًا للغطاء الإسقاطي لحوامل العشب بفارق 0.3-9٪ مقارنة بالتقييم البصري.
الاستنتاجات
- أظهر تقييم الديكور الزخرفي لحشائش الحشائش الواقعة على أراضي DonSTU أن المدرجات العشبية المدروسة تنتمي إلى مجموعة المدرجات العشبية ذات الجودة المتوسطة والجيدة والممتازة والمتفوقة.
- LawnMaster .
- (0,3-9%) LawnMaster , .
1. Adonyeva TB، Ivanova EM، Kalyuzhnaya LA المساحات الخضراء لمدينة فورونيج: الوضع الحالي ، المشاكل // Vestnik VSU. - 2001. - ص 139.
2. جلادوف أ في غريننغ كعامل في تحسين تحسين المدينة (على سبيل المثال من المنطقة الحضرية في سامارا) // نشرة جامعة ولاية سامارا. - 2015. - لا. 2 (124).
3. Laptev A. A. Lawns // كييف: Naukova Dumka. - 1983. - T. 243. - P. 4.
4. Balalaev A. K.، Skripnik O. A. النتائج الأولية لتطبيق طريقة معالجة الصور الرقمية لتحديد الغطاء الإسقاطي للغطاء النباتي كمؤشر رئيسي على حالة النظم البيئية // البيئة والحفاظ على الطبيعة. - 2011.
5. Buzuk GN ، Sozinov OV طرق المحاسبة للغطاء الإسقاطي للنباتات: تقييم مقارن باستخدام مناطق التصوير // أخبار مركز سامارا العلمي التابع لأكاديمية العلوم الروسية. - 2014. - T. 16. - رقم. 5-5