Αποτελέσματα κατά το 1^ο έτος εκπόνησης του έργου :

Κατά τη διάρκεια του 1^ου έτους εκπόνησης του έργου ολοκληρώθηκαν με επιτυχία οι εργασίες για τις Ενότητες Εργασίας 1 και 2.
Συγκεκριμένα, στο πλαίσιο της ΕΕ1 (Καθορισμός απαιτήσεων των χρηστών/ Συλλογή και οργάνωση της γνώσης των ειδικών) έγινε συστηματική επισκόπηση των ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτηριστικών του ελληνικού αμπελώνα/ αμπελοοινικού τομέα και συλλογή των απαιτήσεων και των αναγκών των χρηστών της προς ανάπτυξη μεθόδου. Η προσέγγιση των χρηστών (Ελλήνων αμπελουργών) έγινε στοχευμένα μέσω συναντήσεων, συνεντεύξεων, συζητήσεων με τη χρήση ερωτηματολογίου. Μετά την ποσοτική αλλά και ποιοτική ανάλυση των απαντήσεων στα ερωτηματολόγια αναδείχθηκαν σημαντικά στοιχεία που αποτέλεσαν κύρια εισροή στις επόμενες Ενότητες Εργασίας και κυρίως στην ΕΕ5.

Περιληπτικά μπορούν να αναφερθούν τα επόμενα:

1. Οι περισσότεροι αμπελουργοί/ οινοποιοί διαθέτουν αμπελώνες οι οποίοι δεν είναι συνεχείς, με εξαίρεση αυτούς που διαθέτουν μεγάλες εκτάσεις.
2. Στις καλλιεργήσιμες ποικιλίες υπερτερούν οι ελληνικές ποικιλίες σε σχέση με τις ξένες. Από τις ελληνικές το μεγαλύτερο ενδιαφέρον συγκέντρωσαν το Ασύρτικο, το Ξινόμαυρο, η Μαλαγουζιά, η Μαυροδάφνη και το Αγιωργίτικο.
3. Η πλειοψηφία των οινοποιητικών επιχειρήσεων διαθέτει κάποιο χάρτη, συνήθως τοπογραφικό που δημιουργείται άπαξ και δεν περιέχει κάποια θεματική πληροφορία.
4. Η χαρτογράφηση των καλλιεργούμενων ποικιλιών αμπέλου αν και ελάχιστα υπαρκτή σε εθνικό επίπεδο, αποτελεί σύμφωνα με τους ερωτηθέντες χρήσιμο εργαλείο διαχείρισης των αμπελώνων τους, συνεισφέροντας είτε σε πραγματικές εργασίες στο πεδίο (π.χ. πότισμα) είτε στην προσπάθεια εκσυγχρονισμού τους μέσω υιοθέτησης πρακτικών της αμπελουργίας ακριβείας ή διεκδίκησης ενισχύσεων από την Ευρωπαϊκή Ένωση.
5. Οι επιχειρήσεις του αμπελοοινικού κλάδου διαθέτουν επιστημονικό προσωπικό (π.χ. γεωπόνους, οινολόγους) οι οποίοι έχουν εξοικείωση με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών και τεχνολογικού εξοπλισμού γενικότερα.
6. Μια στις πέντε περίπου επιχειρήσεις χρησιμοποιεί τεχνολογικό εξοπλισμό που αξιοποιεί τη γεωγραφική θέση (σε συνδυασμό με δέκτες GPS) .
7. Τα λογισμικά που χρησιμοποιούνται στον αμπελοοινικό κλάδο αφορούν την μηχανογράφηση της παραγωγής.
8. Στην ερώτηση για χρήση ψηφιακών χαρτογραφικών υποβάθρων, αναδεικνύεται ότι οι περισσότεροι αμπελουργοί χρησιμοποιούν χάρτες σε ψηφιακή μορφή εικόνας π.χ. jpg ενώ δεν αξιοποιείται η γεωγραφική αυτή πληροφορία μέσα από κατάλληλα λογισμικά διαχείρισης γεωγραφικών δεδομένων.
9. Η διάδοση των δορυφορικών δεδομένων στον κλάδο είναι πολύ περιοριμένη και αφορά σχεδόν εξ’ ολοκλήρου τη χρήση του Google Earth ενώ αποτυπώνεται αυξημένο ενδιαφέρον για χρήση τους στο άμεσο μέλλον.
10. Οι ερωτηθέντες έδειξαν σημαντικό ενδιαφέρον για την υπό ανάπτυξη μέθοδο και τη χρήση χαρτών ποικιλιών, ώστε αρχικά να στηρίξουν την καλύτερη προβολή των αμπελώνων τους στο πλαίσιο προώθησης των παραγόμενων οίνων αλλά και σημαντικό ποσοστό ενδιαφέρεται για τις τεχνικές της αμπελουργία ακριβείας με σκοπό την εφαρμογή τους.

Όσον αφορά τη συλλογή της απαραίτητης ειδικής γνώσης οργανώθηκαν συζητήσεις με ειδικούς (experts) που διαθέτουν εμπειρία στο πεδίο ή/και έχουν ασχοληθεί με την αμπελουργία. Με τη βοήθειά τους και έναυσμα τις πληροφορίες που συλλέχτηκαν από τα ερωτηματολόγια, αναζητήθηκε σχετική βιβλιογραφία και έγινε ανάλυση όλου του υλικού που συγκεντρώθηκε σχετικά με τις ποικιλίες ενδιαφέροντος. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε ένα Έμπειρο Σύστημα (ΕΣ) και αφού εισήχθησαν οι συγκεντρωμένες πληροφορίες σε μία βάση γνώσης ζητήθηκε από αυτό να τις αποκωδικοποιήσει αναφορικά με τα χαρακτηριστικά των ποικιλιών αμπέλου και να καταδείξει τα βασικά χαρακτηριστικά βάσει των οποίων οι ποικιλίες διαχωρίζονται μεταξύ τους σε ζεύγη.

Κατά την εκπόνηση της EE2 (Αρχιτεκτονική του συστήματος) πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός της αρχιτεκτονικής του συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη παραμέτρους όπως οι ανάγκες των χρηστών, η κατάσταση και οι τάσεις της αγοράς, τα επίπεδα ανάπτυξης και εξέλιξης της τεχνολογίας καθώς και στοιχεία που αφορούν στην μελλοντική εμπορική διάθεση της υπό ανάπτυξη μεθόδου.

Αρχικά, καθορίστηκαν οι προδιαγραφές που πρέπει να πληροί το σύστημα, ώστε να παράγει αποτελέσματα, που να ικανοποιούν κατά το δυνατό τις ανάγκες και τις απαιτήσεις που καταγράφηκαν. Στη συνέχεια και κατόπιν έρευνας, επιλέχθηκε ο εξοπλισμός που θα χρησιμοποιηθεί στις πτήσεις και ο εξοπλισμός του γραφείου. Μετά τη μελέτη της σχετικής βιβλιογραφίας και αφού δημιουργήθηκε ένα γενικό πλάνο της μεθοδολογίας ανάλυσης και επεξεργασίας των πολυφασματικών/ υπερφασματικών εικόνων, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθούν ελεύθερα λογισμικά/ λογισμικά ανοιχτού κώδικα, και εμπορικά λογισμικά μόνο εφόσον κάποια ανάγκη δεν καλύπτεται από τα διαθέσιμα ελεύθερα. Επίσης στο πλαίσιο της αρχιτεκτονικής του συστήματος έγινε ο σχεδιασμός του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών του έργου, του οποίου η χρήση ξεκίνησε ήδη από τις πρώτες εβδομάδες με τη συλλογή σχετικών γεωγραφικών πληροφοριών.

Οι Ενότητες Εργασίας 3, 4 & 5 είναι σε εξέλιξη, λόγω του ότι αφενός η ημερομηνία έναρξης του έργου δεν συμπίπτει με την προτεινόμενη στην πρόταση και κατάλληλη χρονικά στιγμή και αφετέρου το έργο επηρεάζεται από την εποχικότητα του αμπελιού δεδομένου ότι η μεθοδολογία διαχωρισμού των ποικιλιών βάσει της βιβλιογραφίας και της γνώσης των ειδικών πρέπει να λάβει χώρα συγκεκριμένες εποχές κατά τη διάρκεια του έτους. Οι πλέον πρόσφορες χρονικά εποχές είναι είτε πριν τη συγκομιδή (τέλη Ιουνίου - Αρχές Αυγούστου) είτε κατά την έκπτυξη των φύλλων (Μάρτιος - Απρίλιος), όμως δεν ήταν εφικτό κατά το 1ο έτος εκπόνησης του έργου να πραγματοποιηθούν πτήσεις με ολοκληρωμένη την μεθοδολογία του συστήματος (Drone – Υπερφασματικός Δέκτης – Λογισμικό Αυτόματης Πλοήγησης), ώστε να υπάρχουν τα πρώτα ολοκληρωμένα αποτελέσματα. Για αυτό έγιναν αρχικά μόνο δοκιμαστικές πτήσεις.







* Ευχαριστούμε τη Μικροοινοποιία Μυλωνά και τους Συνεργάτες της για την ευγενική παραχώρηση των αμπελώνων τους.

Αποτελέσματα κατά το 2^ο έτος εκπόνησης του έργου :

Κατά τη διάρκεια του 2ου έτους εκπόνησης του έργου έλαβαν χώρα οι εργασίες για τις Ενότητες Εργασίας 3, 4 και 5.

Συγκεκριμένα, στο πλαίσιο της ΕΕ3 ξεκίνησαν οι εργασίες για την υλοποίηση της διασύνδεσης με το σύστημα ανάλυσης εικόνων και χαρτογράφησης. Στη συγκεκριμένη Δραστηριότητα υλοποιήθηκε η μέθοδος που αξιολογεί την κίνηση του ΣμηΕΑ με βάση την πληροφορία που κατάφερε να ανακτήσει το σύστημα ανάλυσης εικόνων και χαρτογράφησης. Παράλληλα ξεκίνησαν κι οι εργασίες για την ανάπτυξη διεπαφής φιλικής προς το χρήστη που περιελάμβανε διεργασίες χειρισμού του ΣμηΕΑ καθώς και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων από την εκτέλεση των ανατιθέμενων στόχων.

Κατά τις εργασίες της ΕΕ4 συνεχίστηκε η προεπεξεργασία και επεξεργασία των πολυφασματικών και υπερφασματικών απεικονίσεων που συλλέχθηκαν από δέκτες τοποθετημένους σε ΣμηΕΑ στο πλαίσιο εκπόνησης του έργου, με σκοπό τη δημιουργία μιας προτεινόμενης/ βέλτιστης μεθοδολογίας για το διαχωρισμό ελληνικών ποικιλιών αμπέλου. Για το σχεδιασμό της προτεινόμενης/ βέλτιστης αυτής μεθοδολογίας έγιναν δοκιμές διαφορετικών, κλασσικών και συγχρόνων, τεχνικών οι οποίες δοκιμές ολοκληρώθηκαν κατά τη διάρκεια του 3ου έτους, αφού είχαν ολοκληρωθεί οι λήψεις με τον υπερφασματικό δέκτη (η παρουσίαση των δοκιμών και της ολοκληρωμένης μεθοδολογίας γίνεται συνολικά στην ενότητα «Αποτελέσματα 3ου έτους»).

Στο πλαίσιο της ΕΕ5, χρειάστηκε να γίνει αντικατάσταση του δέκτη που χρησιμοποιήθηκε το πρώτο έτος. Συγκεκριμένα, τον Ιούλιο του 2019, οπότε και ήταν προγραμματισμένο να γίνουν λήψεις υπερφασματικών απεικονίσεων, δυστυχώς ο υπερφασματικός δέκτης είχε υποστεί βλάβη και βρισκόταν για επισκευή. Έτσι, με σκοπό αφενός να αξιοποιηθεί η περίοδος και αφετέρου να διευρυνθεί η έρευνα σχετικά με τη δυνατότητα χαρτογράφησης ελληνικών ποικιλιών αμπέλου, αποφασίστηκε να γίνουν λήψεις απεικονίσεων με χρήση πολυφασματικού δέκτη. Με αυτό τον τρόπο εντάχθηκε στο έργο η διερεύνηση της χρησιμότητας απεικονίσεων από πολυφασματικό δέκτη, ο οποίος είναι πιο ευρέως διαδεδομένος, άμεσα διαθέσιμος, οικονομικότερος και απλούστερος στη χρήση του, οπότε και πιθανά πιο κατάλληλος για μελλοντική επιχειρησιακή χρήση αλλά παρουσιάζει μειωμένη φασματική διακριτική ικανότητα σε σχέση με τις απαιτήσεις και δυσκολίες του παρόντος έργου.

Αποτελέσματα κατά το 3^ο έτος εκπόνησης του έργου :

Κατά τη διάρκεια του 3ου έτους εκπόνησης του έργου ολοκληρώθηκαν με επιτυχία οι εργασίες για τις Ενότητες Εργασίας 3, 4, 5 και 6. Οι εργασίες τις ΕΕ3 αφορούσαν αφενός την ολοκλήρωση των εργασιών που είχαν ξεκινήσει το προηγούμενο διάστημα ενώ πραγματοποιήθηκαν όλες οι απαραίτητες δοκιμές του συστήματος αυτόματος πλοήγησης στο πεδίο με σκοπό τον έλεγχο της σωστής και απρόσκοπτης λειτουργίας του συστήματος.



Η ΕΕ4 ήταν η κύρια ενότητα με την οποία ασχολήθηκε η ομάδα του έργου. Τον Ιούλιο του 2020 είχε ολοκληρωθεί η λήψη των απεικονίσεων οπότε και υπήρχε όλο το διαθέσιμο υλικό για την ανάπτυξη της βέλτιστης μεθόδου χαρτογράφησης ποικιλιών του Ελληνικού αμπελώνα. Η διερεύνηση τεχνικών και η ανάπτυξη της μεθοδολογίας διαχωρισμού περιλάμβανε τα στάδια της προεπεξεργασίας και της επεξεργασίας. Στο πλαίσιο της προεπεξεργασίας δημιουργήθηκαν ορθομωσαϊκά και το τρισδιάστατο μοντέλο επιφάνειας και εξετάστηκαν μέθοδοι μείωσης της υπερφασματικής διάστασης, και πιο συγκεκριμένα οι:

Best Individual Features - Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε στην προεπεξεργασία των απεικονίσεων της 1ης λήψης και τελικά δε συμπεριλήφθηκε στην τελική/ προτεινόμενη μεθοδολογία διαχωρισμού.

Principal Component Analysis (PCA) - Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε στην προεπεξεργασία των απεικονίσεων της 1ης και 4ης λήψης και τελικά δε συμπεριλήφθηκε στην τελική/ προτεινόμενη μεθοδολογία διαχωρισμού.

Minimum Noise Fraction (MNF) - Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε στην προεπεξεργασία των απεικονίσεων της 4ης λήψης και τελικά συμπεριλήφθηκε στην τελική/ προτεινόμενη μεθοδολογία διαχωρισμού που εφαρμόστηκε στις απεικονίσεις της 3ης και 4ης λήψης

Signal-to-Noiseratio (SNR)- Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε στην προεπεξεργασία των απεικονίσεων της 4ης λήψης και τελικά συμπεριλήφθηκε στην τελική/ προτεινόμενη μεθοδολογία διαχωρισμού που εφαρμόστηκε στις απεικονίσεις της 3ης και 4ης λήψης

Κατόπιν την προεπεξεργασίας ακολούθησε η ανάλυση των απεικονίσεων κατά την οποία εφαρμόστηκαν τεχνικές απομάκρυνσης περιοχών μη αμπελώνων, ταξινόμησης με βάση το εικονοστοιχείο αλλά και αντικειμενοστρεφής ανάλυσης και τέλος τεχνικές υπερφασματικής ανάλυσης.

Αντικειμενοστρεφής ανάλυση (GEOBIA) - Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε κατά την επεξεργασία της πολυφασματικής απεικόνισης της 2ης λήψης καθώς και κατά τον συνδυασμό της πολυφασματικής (υψομετρική πληροφορία) και υπερφασματικής απεικόνισης.

Ταξινομήσεις των υπερφασματικών απεικονίσεων με βάση το εικονοστοιχείο έγιναν τόσο με παραμετρικούς όσο και με μη παραμετρικούς ταξινομητές και συγκεκριμένα με τους:

- k Nearest Neighbour- KNN
- Spectral Angle Mapper (SAM)
- Αλγόριθμος Μέγιστης Πιθανοφάνειας (Maximum Likelihood)
- Random Forest

Υπερφασματική ανάλυση (Φασματικός διαχωρισμός - SpectralUnmixing, Mixture-TunedMatchedFiltering-MTMF)- Ελέγχθηκε/ χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση των απεικονίσεων της 4ης λήψης και τελικά συμπεριλήφθηκε στη βέλτιστη/ προτεινόμενη μεθοδολογία διαχωρισμού που εφαρμόστηκε στις απεικονίσεις της 3ης και 4ης λήψης, η οποία διαμορφώθηκε ως εξής:

Οι δοκιμές που έγιναν με τις απεικονίσεις που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια του έργου σε διαφορετικές περιοχές μελέτης παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα:

Οι εργασίες της ΕΕ5 είχαν επίσης μεγαλύτερη ένταση μιας και μέσα στο τελευταίο έτος του έργου έγιναν οι περισσότερες λήψεις απεικονίσεων καθώς και η αξιολόγηση του συστήματος μετά την ολοκλήρωσή του. Συγκεκριμένα, τον Μάιο και τον Ιούλιο του 2020, και αφού είχε αποφασιστεί να χρησιμοποιηθεί άλλος υπερφασματικός δέκτης και είχαν αρθεί οι περιορισμοί που επιβλήθηκαν λόγω της πανδημίας covid-19, πραγματοποιήθηκαν οι πτήσεις που ολοκλήρωσαν τον πλήρη σχεδιασμό του ερευνητικού έργου (3η και 4η σειρά πτήσεων), τόσο στον αμπελώνα που είχε απεικονιστεί κατά το 1ο και 2ο έτος, όσο και σε επιπλέον Αττικούς αμπελώνες.
Μετά την ολοκλήρωση της προτεινόμενης μεθοδολογίας έγινε η αξιολόγηση του συστήματος, από την οποία προέκυψαν συμπεράσματα τα οποία παρατίθενται σε σχέση με τις παραμέτρους «εποχή λήψης των απεικονίσεων», «ποικιλία αμπέλου», «δέκτης» και «ικανοποίηση χρηστών»

Με βάση την εποχή λήψης των απεικονίσεων είναι σαφές ότι οι απεικονίσεις του Ιουλίου είναι καταλληλότερες για το διαχωρισμό των ποικιλιών που εξετάστηκαν, το οποίο συμφωνεί και με τη διεθνή βιβλιογραφία.

Με βάση την ποικιλία που χαρτογραφείται βρέθηκε ότι:

- Η ποικιλία Ροδίτης ήταν αυτή που διακρίθηκε με μεγαλύτερη ακρίβεια παραγωγού και χρήστη από τις ποικιλίες που εξετάστηκαν. - Η περιοχή μελέτης στην οποία τα αμπελοτεμάχια ήταν σε συνέχεια και αντιμετωπίστηκαν συνολικά ήταν αυτή που παρουσίασε τη μεγαλύτερη πρόκληση στο διαχωρισμό των ποικιλιών τους. - Η ποικιλία Μαλαγουζιά που εξετάστηκε σε δύο περιοχές διακρίθηκε με μεγαλύτερη ακρίβεια σε αυτή στην οποία είχε φυτευθεί σε ξεχωριστά αμπελοτεμάχια παρά σε εκείνη στην οποία τα αμπελοτεμάχια ήταν σε συνέχεια. - Η ποικιλία Αγιωργίτικο που εξετάστηκε σε 2 περιοχές, ενώ διακρίθηκε με παρόμοια ακρίβεια χρήστη στις δύο περιπτώσεις, παρουσίασε μεγάλη (>10%) διαφορά στην ακρίβεια παραγωγού.

Με βάση το δέκτη βρέθηκε ότι:

- Ο πολυφασματικός δέκτης έδωσε απεικονίσεις με μεγαλύτερη γεωμετρική ακρίβεια και επέτρεψε τη δημιουργία τρισδιάστατου μοντέλου επιφανείας. Παρ’ όλα αυτά δεν επέτρεψε την ακριβή διάκριση των ποικιλιών αμπέλου που εξετάστηκαν, όπως αυτή επετεύχθη με τη χρήση των υπερφασματικών απεικονίσεων δεδομένης της περιορισμένης φασματικής διακριτικής του ικανότητας. - Η μεθοδολογία που εξετάστηκε με την πολυφασματική απεικόνιση μπορεί να δώσει χάρτες μεγάλης ακρίβειας μόνο εφόσον εισαχθεί σε αυτήν ένα τελικό βήμα στο οποίο το κάθε αμπελοτεμάχιο θα χαρακτηρίζεται ανάλογα με την επικρατούσα ποικιλία μέσα στα (γνωστά) όριά του. - Η φασματική πληροφορία που βρίσκεται μέσα σε μία υπερφασματική απεικόνιση είναι τεράστιας σημασίας και απολύτως απαραίτητη για τη διάκριση ποικιλιών αμπέλου, οι οποίες παρουσιάζουν φασματικές συμπεριφορές με πάρα πολλά κοινά σημεία.

Με βάση την ικανοποίηση των χρηστών, η οποία αξιολογήθηκε με χρήση ερωτηματολογίων, προέκυψαν οι παρακάτω διαπιστώσεις:

- Οι απαντήσεις δείχνουν ότι οι χάρτες που παρήχθησαν είναι χρήσιμοι σε μεγάλο βαθμό και μάλιστα η χρησιμότητά τους έγκειται σε μεγαλύτερο βαθμό στη χρήση τους για την προώθηση των αμπελώνων, καθώς και την υποβοήθηση της γεωργίας ακριβείας και των ευρωπαϊκών ενισχύσεων . Επίσης, το σύνολο των συμμετεχόντων απάντησε πως η χαρτογραφική ακρίβεια ήταν ικανοποιητική για τις εργασίες τους και σε ερώτηση σε σχέση με ένα πιθανό μέσο κόστος της τάξης των 20€/στρ και κατά πόσο διατίθενται να το καταβάλουν, οι περισσότεροι απάντησαν θετικά ενώ οι υπόλοιποι άφησαν ανοιχτό το ενδεχόμενο για θετική απάντηση. Επίσης, η πλειοψηφία των ερωτηθέντων απάντησε ότι με τους χάρτες που παρήχθησαν ικανοποιούνται σε μεγάλο βαθμό ανάγκες που προϋπήρχαν και δεν μπορούσαν να ικανοποιηθούν χωρίς αυτούς). Τέλος, η μεγάλη πλειοψηφία των ερωτηθέντων απάντησαν πως παρόμοιοι χάρτες θα υποστήριζαν τόσο την παραγωγή οίνων ΠΟΠ και ΠΓΕ, μέσω της ενσωμάτωσης νέων τεχνολογιών στις διαδικασίες παραγωγής, όσο και τη διαδικασία αίτησης επιχορήγησης στα πλαίσια των χρηματοδοτήσεων της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Τελευταία Ενότητα Εργασίας του έργου ήταν η 6 (ΕΕ6), στο πλαίσιο της οποίας πραγματοποιήθηκαν οι απαραίτητες ενέργειες για την υποβολή Αίτησης για χορήγηση Διπλώματος Ευρεσιτεχνίας από τον Οργανισμό Βιομηχανικής Ιδιοκτησίας (ΟΒΙ) αναφορικά με τον Αλγόριθμο Αυτόματης Πλοήγησης του ΣμηΕΑ.