Kunstig intelligens, data fusion og miljøbeskyttelse

AF MORTEN FJORD PEDERSEN & MALTHE DAHL JENSEN, CLEARSKY VISION

I Danmark er landbruget én af de store udledere af drivhusgasser. Med to tredjedele af det danske areal anvendt til landbrug kan det have en stor betydning for miljøet. Det danske landbrug er iblandt de mest effektive i verden til produktion af fødevarer, så outsourcing af dette arbejde til udlandet er ikke løsningen på globalt plan. Det kræver derfor en ændring i madvaner og/eller mere effektiv produktion.

Præcisionslandbrug er én måde at bekæmpe disse miljømæssige påvirkninger – lokalt såvel som globalt. På 70% af det danske landbrugsareal anvendes der allerede præcisionsteknologi, men kun få benytter satellitdata – og måske kan der ændres på det.

Lagde du for eksempel mærke til, at sidste år var mere solrigt end gennemsnittet? Det var ikke min umiddelbare tanke, da 2020 sluttede. Det datagrundlag, som satellitter tilbyder, er billigt og langtrækkende, men brugbarheden er derimod begrænset af vejrforholdene. 60% af de anvendelige satellitbilleder er produceret i kun fire sommermåneder. Det er perfekt, hvis man kun er interesseret i geodata i dette korte tidsrum. Men det er mindre perfekt, hvis man har brug for data på andre tidspunkter af året.

Den nytteværdi, der er i præcisionslandbrug, kan variere meget for en dansk landmand. Det kan dreje sig om små tilfældigheder, som landmanden ikke har kontrol over – f.eks. en lille kumulussky på himlen over markerne. Det handler om at have det rigtige datagrundlag på det rette tidspunkt. Ved at anvende satellitinformation bliver man afhængig af sporadisk, skyfrit geodata i situationer, hvor man ofte har behov for en pålidelig datakilde.

En måde at løse det manglende datagrundlag på er ved at anvende endnu mere geodata vha. datafusionsteknikker. Det er den vej, vi har valgt at gå. Det handler om at udvælge de mest opdaterede, tilgængelige data på tværs af bølgelængder. Vi tvinger så at sige en kunstig intelligens til at gætte på hvad, der sker under skydækket. Efter at have kigget på mere end 100 millioner eksempler, kan modellen lave klare, skyfrie satellitbilleder. Kombinationen af historiske data, delvist skyet data samt radardata kan med stor nøjagtighed gendanne landskabet under skydækket, se figur 1. >>

Figur 1. Skyfri datafusion af Sentinel 1, Sentinel 2 og Landsat 8 data - håndteret med kunstig intelligens (før og efter).

MiljøWeb er en ny tilføjelse til Swecos portefølje af IT-løsninger, som bidrager til at gøre dagligdagen nemmere hos de danske kommuner. Denne gang indenfor arbejdet med at føre miljøtilsyn med virksomheder, landbrug og vandanlæg. Løsningen blev lanceret i sommeren 2020, og indtil videre har 18 kommuner valgt MiljøWeb.

Med MiljøWeb får din kommune en moderne IT-platform til miljøtilsyn, som er udviklet med fokus på effektiv sagsbehandling og brugervenlighed. Løsningen er opdelt i moduler til brug for virksomheder, landbrug og vandanlæg - det betyder, at MiljøWeb kan tilpasses din kommunes individuelle behov.

DERFOR SKAL DU VÆLGE MILJØWEB

• Intuitiv og moderne brugerflade – logisk og nem for dig som bruger

• Alle relevante data er automatisk tilgængelige, når du skal træffe miljømæssige afgørelser

• Indbyggede GIS-kort giver et hurtig overblik, så du nemt kan orientere dig om nærmiljøet i forbindelse med din sag

• Integrationer til jeres interne systemer via den fælles kommunale infrastruktur – omfatter adgangsstyring, økonomisystem og ESDH-system

Kontakt Lea Taggaard lea.taggaard@sweco.dk

Figur 2. Overvågning med skyfrie satellitbilleder - to ugers tidsperspektiv (ClearSky Vision nederst; Sentinel-2 ækvivalent øverst).

Det er en tankegang om, at det for landbruget er bedre med en præcis estimering end anvendelsen af forældet geodata.

Ingen metode er bedre end de underliggende datakilder, der anvendes. Denne datafusionsteknik er ingen undtagelse. Målet med anvendelse af satellitdata i landbruget er på mange måder ens på tværs af de forskellige satellitter, der er i kredsløb. Synergien, der fi ndes i datafusion, er derfor interessant at udnytte. Det har vist sig, at der er stor synergi på tværs af de forskellige datakilder. Det er deres asynkrone kredsløb, alsidige bølgelængder og forskelligheder, der gør kombinationen kraftfuld.

Hvad sker der så, hvis vi prøver at estimere skyfrie satellitbilleder på helt naturlige, skyfrie dage? Vi ensarter billederne ved at give dem mere sammenlignelig belysning på tværs af sæsoner. Det er blandt andet den solstråling – og mangel derpå – der kan påvirke den efterfølgende analyse. Der er masser af brugbart data gemt bag dis og skygger, se fi gur 2. Hvis geodata ikke kan sammenlignes over tid, er en præcis udvikling vanskelig at følge. Kunstig intelligens kan til dels ensarte disse svingninger.

I stedet for at gøre bæredygtighed til et moralsk spørgsmål kan vi optimere landbruget igennem forøget udbytte og reduktion i omkostninger. En reduktion i udledning af kvælstof, der er opnået ved hjælp af intelligent gødskning, som er hjulpet på vej af satellitinformation, er ikke kun til gavn for miljøet, men også for landmandens økonomi. En rapport fra Københavns Universitet viser, at der er mellem 255 mio. kr. og 1,2 mia. kr. i årlig gevinst ved at anvende satellitter og droner i dansk landbrug. Disse gevinster vil også kunne påvirke naturen positivt. Geodata kan gavne miljøet på adskillige måder og bl.a. være med til at reducere unødvendig udvaskning af kvælstof til åer og søer. En reduktion i udledning af kvælstof, som hovedsageligt er et problem om efteråret og vinteren, kan være med til at sikre et bedre vandmiljø. Geografi sk kortlægning af problemet er en del af svaret.

Ved at anvende satellitbilleder i landbruget kan det afgøres hvor meget gødning, afgrøderne har behov for, hvor tildelingen giver bedst udbytte, samt de miljømæssige konsekvenser. Hyppig overvågning af fugtighed og vegetation kan hjælpe til at gøre beslutninger, der bliver taget med baggrund i satellitdata, mindre reaktive.

Op mod 40% af al høst bliver tabt på globalt plan grundet sygdomme og skadedyr. Ved tidligere at opdage problemer i markerne – uanset om indikatoren er fra radar eller optisk geodata – kan det hurtigt fremvises til de rigtige personer, så der er tid til meningsfuld handling. Nogle sprøjtemidler kan være yderst skadelige for biodiver si teten. Med intelligente sprøjtehoveder kan arbejdet koncentreres de rigtige steder.

Der produceres mere og mere geodata, og nye tilgange til gamle problemer kan måske ændre, hvordan satellitdata benyttes – eller i det mindste forbedre og simplifi cere en kompleks proces.

Vores dygtige konsulenter er altid parate til at give yderligere information. Ring på +45 39 96 59 00 eller skriv til geoinfo@geoinfo.dk Hver etage i en bygning under opførelse kan skrælles af, så man kan se hvordan strukturen ser ud fra jordoverfladen og helt op til taget. De sammenkoblede teknologier i GIS og BIM gør denne 3D-visualisering mulig.