{"id":33842,"date":"2024-09-25T12:16:43","date_gmt":"2024-09-25T09:16:43","guid":{"rendered":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/cactus-nieuws\/earth-observation-for-power-lines-innovation-safety\/"},"modified":"2026-06-01T17:11:50","modified_gmt":"2026-06-01T14:11:50","slug":"earth-observation-for-power-lines-innovation-safety","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/cactus-nieuws\/earth-observation-for-power-lines-innovation-safety\/","title":{"rendered":"Earth observation voor stroomlijnen: innovatie &amp; veiligheid"},"content":{"rendered":"\n<p>Zoals wij beschreven in onze <a href=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/cactus-news\/remote-sensing-earth-observation-applications\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">vorig artikel,<\/a> Aardobservatie (EO) is een sleuteltechnologie die voortdurend evolueert en waardevolle en bruikbare informatie verzamelt en extraheert uit beelden van het aardoppervlak die zijn gemaakt door satellieten die in een baan om de aarde draaien. In deze technische nota zullen we gedetailleerd beschrijven hoe het Cactus-team een \u200b\u200boplossing heeft ontworpen en ontwikkeld om elektriciteitsleidingen te monitoren met behulp van EO-gegevens. In deze gezamenlijke technische nota geven onze collega&#8217;s Alejandro Trujillo AI Engineer, Torsten Reidt AI Lead Engineer en Jose Laffitte Head of Engineering van Cactus inzicht in de hindernissen en de oplossingen onderweg. Onze innovatieve aanpak maakt gebruik van geavanceerde aardobservatietechnologie\u00ebn om vegetatierisico&#8217;s effectief te beheren, de veiligheid te verbeteren en de betrouwbaarheid van de energie-infrastructuur te garanderen.<\/p>\n\n\n<div style=\"height:50px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n<div style=\"height:50px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Hoe Cactus EO-gegevens gebruikt om de infrastructuur te monitoren<\/strong><\/h2>\n\n\n<p>Bij Cactus hebben we een tool ontworpen met de naam TreeSight die, indien gevoed met satellietbeelden, monitoring van kritieke infrastructuur zoals elektriciteitsleidingen mogelijk maakt.<\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">De uitdaging<\/h3>\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/abs\/pii\/S0378779612002155\">Vegetatie in de buurt van hoogspanningslijnen levert aanzienlijke schade op<\/a><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/abs\/pii\/S0378779612002155\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">fety gevaren<\/a>, inclusief het risico van stroomuitval, brand en veiligheids-\/elektrische gevaren.<\/p>\n\n\n<p>Om deze risico&#8217;s te beheersen is het vaak nodig om bomen te snoeien of te verwijderen, wat kan leiden tot conflicten over milieu- en esthetische problemen. Energiebedrijven moeten het behoud van een betrouwbare stroomvoorziening in evenwicht brengen met het naleven van de regelgeving en de verwachtingen van de gemeenschap, vooral omdat de klimaatverandering de frequentie van zware weersomstandigheden doet toenemen. De meest gebruikelijke mechanismen voor het monitoren van elektriciteitsleidingen omvatten tegenwoordig het gebruik van helikopters en drones die hiermee zijn uitgerust <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Lidar\">LiDAR-technologie<\/a><a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Lidar\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">y<\/a>. Hoewel deze methoden geavanceerde mogelijkheden bieden bij het vastleggen van gedetailleerde topografische gegevens en het identificeren van potenti\u00eble problemen zoals aantasting van de vegetatie of structurele schade, brengen ze ook aanzienlijke uitdagingen met zich mee <span><mark style=\"background-color:#ffffff\" class=\"has-inline-color\">. <\/mark><\/span> Hoewel LiDAR effectief is, is het zowel duur als logistiek uitdagend. Helikopterinspecties zijn duur vanwege de kosten die verband houden met de werking van het vliegtuig, de brandstof en de bemanning. Ze bieden ook slechts een beperkte dekking, waardoor er meerdere vluchten nodig zijn om uitgebreide netwerken te bestrijken, die gehinderd kunnen worden door weersomstandigheden en uitdagend terrein. <a href=\"https:\/\/www.europasur.es\/campo-de-gibraltar\/helicoptero-endesa-revisa-lineas-electricas-provincia_0_2000709820.html\">Zomercampagne 2024, Endes<\/a><a href=\"https:\/\/www.europasur.es\/campo-de-gibraltar\/helicoptero-endesa-revisa-lineas-electricas-provincia_0_2000709820.html\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">a<\/a> besteedde 2,5 miljoen euro alleen aan het monitoren van de elektriciteitskabelinfrastructuur in Cadiz, oplopend tot ongeveer 26 miljoen euro voor Andalusi\u00eb als geheel.<\/p>\n\n\n<p>Bovendien compliceren de behoefte aan bekwame operators en de potenti\u00eble risico&#8217;s die gepaard gaan met het vliegen over moeilijke terreinen of bevolkte gebieden de implementatie nog verder. Deze factoren benadrukken de behoefte aan meer kosteneffectieve en schaalbare monitoringoplossingen in de energiesector.<\/p>\n\n\n<p>Grondinspecties, waarbij teams te voet of per voertuig elektriciteitsleidingen inspecteren, zijn arbeidsintensief en brengen veiligheidsrisico&#8217;s voor de inspecteurs met zich mee.<\/p>\n\n\n<p>Satellieten vormen een aantrekkelijk alternatief omdat ze een meer kosteneffectieve en schaalbare oplossing bieden voor het monitoren van elektriciteitsleidingen. In tegenstelling tot helikopters kunnen satellieten grote gebieden in \u00e9\u00e9n keer bestrijken, waardoor de operationele kosten aanzienlijk worden verlaagd. Eenmaal in een baan om de aarde zorgen ze voor een continue gegevensverzameling zonder de noodzaak van voortdurende, dure luchtoperaties. Satellieten die zijn uitgerust met optische sensoren met hoge resolutie kunnen gedetailleerde beelden van hoogspanningsleidingen vastleggen, waardoor problemen zoals aantasting van vegetatie of structurele schade kunnen worden opgespoord. Bovendien kan Synthetic Aperture Radar (SAR) op satellieten verplaatsingen en veranderingen in de grond detecteren, waardoor potenti\u00eble problemen met ondersteuning van elektriciteitsleidingen of infrastructuur kunnen worden ge\u00efdentificeerd.<\/p>\n\n\n<p>Er zijn verschillende oplossingen onderzocht om dit probleem aan te pakken, maar deze worden geconfronteerd met uitdagingen zoals onvoldoende beeldresolutie (waarvoor &lt; 5 meter nodig is) of een gebrek aan nauwkeurigheid in voorspellingen. Sommige van deze alternatieven omvatten het verwerken van grote hoeveelheden satellietbeelden (bijvoorbeeld Sentinel-2) en het correleren van de helderheidspatronen in de pixels met de maatregelen die via LiDAR zijn genomen. Het algoritme leert vervolgens bepaalde textuur- en spectrale patronen in de afbeeldingen te associ\u00ebren met specifieke baldakijnhoogten. Eenmaal getraind, vertrouwt het model uitsluitend op optische beelden om de hoogte van het bladerdak te schatten.<\/p>\n\n\n<p>Onze oplossing, genaamd <strong>BoomZicht<\/strong>, hanteert een andere aanpak en zorgt voor de schaalbaarheid en nauwkeurigheid van de applicatie met behoud van de hoge betrouwbaarheid van de informatie.<\/p>\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-large is-resized\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"310\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/TS_1pbc@2x-1024x310.png\" alt=\" class=\"wp-image-24811\" style=\"width:450px\" srcset=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/TS_1pbc@2x-1024x310.png 1024w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/TS_1pbc@2x-768x233.png 768w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/TS_1pbc@2x.png 1320w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/figure>\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Onze oplossing: <strong>BoomZicht<\/strong><\/h3>\n\n\n<p>Laten we diep ingaan op de oplossing die ons team van experts heeft ontworpen en ontwikkeld om de uitdaging op te lossen: Wij hebben geselecteerd <a href=\"https:\/\/earth.esa.int\/eogateway\/missions\/pleiades\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Pleiaden<\/a> satellieten om de beelden te leveren die we in onze analyse gebruiken. Een van de belangrijkste criteria is de hoge resolutie, die 0,5 meter per pixel bereikt, hoewel sommige onlangs gelanceerde satellieten beloven deze nog verder te verbeteren, zoals <a href=\"https:\/\/defence-industry-space.ec.europa.eu\/we-have-launch-date-copernicus-sentinel-2c-2024-07-31_en?prefLang=sl\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Schildwacht 2c.<\/a><\/p>\n\n\n<p><strong>BoomZicht<\/strong> verwerkt satellietgegevens om de NDVI-index van een bepaalde regio te berekenen, die wordt gebruikt om de aanwezigheid van bomen te detecteren. Vervolgens worden drie belangrijke parameters bepaald: boompositie, schaduwlengte en richtingsvector. Door het exacte tijdstip waarop het beeld werd vastgelegd op te nemen en rekening te houden met factoren zoals de regio die wordt bestudeerd, schat onze software kritische indicatoren om te beoordelen of er in een bepaald gebied een potentieel risico bestaat (het risico verwijst naar de dreiging die wordt gevormd door vegetatie, zoals bomen die te dicht bij elektriciteitsleidingen groeien). Door deze gegevens te vergelijken met de locaties van elektriciteitsleidingen kunnen operators specifieke gebieden identificeren die onderhoud nodig hebben om de vegetatiegerelateerde risico&#8217;s te beperken.<\/p>\n\n\n<p>Vanuit architectonisch perspectief is onze applicatie georganiseerd in meerdere modules, zoals ge\u00efllustreerd in de volgende afbeelding. Elke module is ontworpen om specifieke functies uit te voeren, waardoor het systeem zowel schaalbaar als effici\u00ebnt is. Deze modulaire aanpak maakt beter beheer, ontwikkeling en onderhoud mogelijk, waardoor updates en integratie van nieuwe functies indien nodig eenvoudiger worden. Door de applicatie in afzonderlijke componenten te segmenteren, kunnen we de prestaties optimaliseren en ervoor zorgen dat elke module onafhankelijk werkt, wat bijdraagt \u200b\u200baan de algehele betrouwbaarheid en flexibiliteit van het systeem.<\/p>\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"809\" height=\"272\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/grafico.png\" alt=\" class=\"wp-image-24764\" srcset=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/grafico.png 809w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/grafico-768x258.png 768w\" sizes=\"(max-width: 809px) 100vw, 809px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\"><em>Representatief diagram van de architectuur van het algoritme<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n<p>Laten we ons nu concentreren op elk van de hierboven afgebeelde hoofdmodules:<\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"1.-Normalized-Difference-Vegetation-Index---NVDI\"><strong>1. Genormaliseerde verschilvegetatie-index &#8211; NVDI<\/strong><\/h3>\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/topics\/earth-and-planetary-sciences\/normalized-difference-vegetation-index\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">NDVI-toewijzing<\/a> is een krachtige techniek die bij EO wordt gebruikt om de gezondheid en dekking van vegetatie te beoordelen en te monitoren. De NDVI is een teledetectie-index afgeleid van satellietbeelden die de gezondheid en dichtheid van de vegetatie meet. Het wordt berekend met behulp van de reflectiewaarden van twee specifieke spectrale banden, de nabij-infraroodband en de rode band, de eerste vanwege vegetatie die nabij-infraroodlicht sterk reflecteert, en de tweede om de absorptie van rood licht tijdens fotosynthese te kwantificeren.<\/p>\n\n\n<p>Deze methode is zeer effici\u00ebnt voor het identificeren van vegetatie in uitgestrekte gebieden, maar de nauwkeurigheid schiet tekort als het gaat om het monitoren van elektrische systemen. Bovendien zenden verschillende plantensoorten verschillende stralingsniveaus uit tijdens de fotosynthese, waardoor het moeilijk wordt om een \u200b\u200bconsistente drempelwaarde vast te stellen voor het detecteren van mogelijke botsingen met hoogspanningslijnen. Deze beperkingen belemmeren de doeltreffendheid ervan bij het nauwkeurig beoordelen van vegetatiegerelateerde risico&#8217;s voor kritieke infrastructuur.<\/p>\n\n\n<p>Deze methode blijft echter zeer waardevol voor het identificeren van gebieden die vrij zijn van vegetatie, waardoor we ons kunnen concentreren op zones die geen inspectie vereisen. In dit geval kunnen we een betrouwbare drempelwaarde vaststellen. Door een vaste constante in te stellen, kunnen we met vertrouwen gebieden uitsluiten waar de vegetatie niet hoog genoeg is om een \u200b\u200brisico voor het elektrische systeem te vormen. De drempel is laag genoeg gekalibreerd om ervoor te zorgen dat er geen hoge bomen aanwezig zijn, maar toch hoog genoeg om zoveel mogelijk onnodige ruimte te elimineren. Deze constante kan vari\u00ebren op basis van de geografische zone die wordt gemonitord en de specifieke klimaat- of omgevingsomstandigheden ervan, waardoor de effici\u00ebntie van het monitoringproces wordt geoptimaliseerd.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized\"><img decoding=\"async\" width=\"466\" height=\"529\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/NDVI-filtering-in-Cubillas.png\" alt=\"Electrical grid surveillance with satellite technology\" class=\"wp-image-24766\" style=\"width:auto;height:450px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">NDVI-filtering <em>Cubilla&#8217;s<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"581\" height=\"609\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/NDVI-mapping-in-Sierra-Morena.png\" alt=\"Monitoring power lines through Earth Observation\" class=\"wp-image-24771\" style=\"width:auto;height:450px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">NDVI-toewijzing in <em>Si\u00ebrra Morena<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n<p><em>In beide figuren observeren we het elektrische kabelleidingsysteem. Op de Cubillas-kaart is een drempel aangegeven: gebieden die van inspectie kunnen worden uitgesloten, zijn oranje gemarkeerd, terwijl gebieden die controle vereisen, in het zwart worden weergegeven. Op de Sierra Morena-kaart zien we de gemiddelde NDVI-waarde voor elke pixel samen met het rode kabellijnsysteem. Het kleurverloop weerspiegelt de NDVI-waarden: bruinachtige gebieden geven waarden aan die dichter bij -1 liggen en vertegenwoordigen schaarse of geen vegetatie, terwijl groenere gebieden waarden aangeven die dichter bij +1 liggen en een dichtere vegetatie vertegenwoordigen.<\/em><\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>2. Resterende neurale netwerktraining om schaduwen en bomen te herkennen<\/strong><\/h3>\n\n\n<p>Na toepassing van ons NDVI-filter, dat een aanzienlijk deel van het totale gebied weggooit, kunnen we de specifieke zones identificeren die verdere inspectie nodig hebben. In dit stadium moeten we ons neurale netwerk trainen om zowel schaduwen als bomen binnen deze zones nauwkeurig te identificeren. Deze training zal het systeem in staat stellen kritische kenmerken te onderscheiden en de nauwkeurigheid van de vegetatiemonitoring te verbeteren, zodat gebieden die potenti\u00eble risico&#8217;s voor het elektrische systeem opleveren, nauwkeurig worden gedetecteerd en aangepakt.<\/p>\n\n\n<p>Zoals eerder vermeld, hebben we besloten om afbeeldingen van te gebruiken <a href=\"https:\/\/intelligence.airbus.com\/imagery\/our-optical-and-radar-satellite-imagery\/pleiades\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Pleiaden-satellieten<\/a>, omdat ze een korte bezoektijd en een zeer hoge beeldresolutie mogelijk maken, beide erg handig om periodiek te controleren hoe de vegetatie groeit, en om ons netwerk te helpen de bomen op een gemakkelijkere manier te identificeren.<\/p>\n\n\n<p>De Pleiaden-satellieten zorgen daarvoor <a href=\"https:\/\/up42.com\/blog\/introduction-to-orthorectification#:~:text=Orthorectification%20is%20the%20process%20of,(i.e.%2C%20at%20nadir).\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">georthorecteerd<\/a> beelden, die de fout wegnemen die we kunnen begaan door geen rekening te houden met de positie van de satelliet. We hebben ook besloten om een <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1512.03385\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Opnieuw netwerken<\/a>, omdat het state-of-the-art prestaties heeft aangetoond op het gebied van beeldsegmentatietaken. Het vermogen van ResNet om complexe beeldkenmerken en diepe netwerken effectief te verwerken, maakt het ideaal voor het nauwkeurig identificeren en segmenteren van bomen en schaduwen in onze dataset, waardoor de precisie van ons vegetatiemonitoringsysteem verder wordt verbeterd.<\/p>\n\n\n<p>De <a href=\"https:\/\/divamgupta.com\/image-segmentation\/2019\/06\/06\/deep-learning-semantic-segmentation-keras.html\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">training proces<\/a> bestaat uit een groot aantal beelden genomen van Pleaides-satellieten in verschillende zones, en hun <a href=\"https:\/\/labelbox.com\/guides\/image-segmentation\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">segmentatiemaskers,<\/a> grondwaarheid voor schaduwen en bomen. Dit proces is zeer tijdrovend, omdat het een groot aantal afbeeldingen vereist, samen met de bijbehorende segmentatiemaskers. Het maken van deze maskers is een handmatige en arbeidsintensieve taak, hoewel sommige toepassingen kunnen helpen bij het genereren van maskers. Ondanks deze hulpmiddelen blijft de totale inspanning die gepaard gaat met het voorbereiden en labelen van de gegevens aanzienlijk, waardoor de training van het neurale netwerk complexer wordt.<\/p>\n\n\n<p>Zodra het netwerk is getraind, kan het worden gebruikt voor gevolgtrekking. Er is een gecorrigeerd beeld nodig, bij voorkeur van Pleaides-satellieten voor een betere herkenningsnauwkeurigheid, en er worden drie klassenwaarschijnlijkheidsbeelden weergegeven, die elk overeenkomen met een specifiek attribuut. Deze afbeeldingen hebben dezelfde afmetingen als de invoerafbeelding en vertegenwoordigen de waarschijnlijkheid dat elke pixel tot een van de drie klassen behoort: de tweede afbeelding geeft de waarschijnlijkheid aan dat de pixel een schaduw is, de derde geeft de waarschijnlijkheid weer dat het een boom is, en de vierde geeft de waarschijnlijkheid weer dat het geen boom of schaduw is.<\/p>\n\n\n<p>Aan elke pixel wordt een waarschijnlijkheidswaarde tussen 0 en 1 toegewezen, die de zekerheid van het model over de classificatie van de pixel aangeeft. In de uitvoerafbeeldingen worden deze waarden gevisualiseerd met behulp van een kleurenspectrum van blauw (0) tot geel (1), waarbij blauw een lagere zekerheid aangeeft en geel een hogere zekerheid.<\/p>\n\n\n<p>Hierna zullen we een drempel vaststellen om een \u200b\u200buiteindelijk beeld te produceren dat elke pixel classificeert als schaduw, boom of achtergrond. Deze classificatie maakt zeer nauwkeurige metingen mogelijk van de afstand tussen schaduwen en het zwaartepunt van de bomen, waardoor de nauwkeurigheid van vegetatiemonitoring nabij kritieke infrastructuur wordt vergroot.<\/p>\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"257\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134030-1024x257.png\" alt=\" class=\"wp-image-24778\" srcset=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134030-1024x257.png 1024w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134030-768x193.png 768w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134030.png 1258w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/figure>\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"254\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134820-1-1024x254.png\" alt=\" class=\"wp-image-24776\" srcset=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134820-1-1024x254.png 1024w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134820-1-768x190.png 768w, https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240905-134820-1.png 1139w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/figure>\n\n\n<p><em>De eerste afbeelding in elke rij toont de originele afbeelding die door het ResNet-model is verwerkt, de tweede toont de voorspelde aanwezigheid van schaduwen, de derde afbeelding benadrukt de aanwezigheid van bomen en de vierde afbeelding geeft gebieden aan waar noch een boom, noch een schaduw aanwezig is. Deze kleurgecodeerde voorspellingen zorgen voor een duidelijke visualisatie van de output van het model en helpen bij het identificeren van de respectieve regio&#8217;s zonder het geanalyseerde gebied.<\/em><\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>3. Berekening van de schaduwrichting<\/strong><\/h3>\n\n\n<p>Hoewel het niet strikt noodzakelijk is, kan het kennen van de richtingsvector van de schaduw de nauwkeurigheid van onze schattingen aanzienlijk vergroten. Verschillende toepassingen, zoals <a href=\"https:\/\/www.sunearthtools.com\/dp\/tools\/pos_sun.php\">ZonAarde<\/a><a href=\"https:\/\/www.sunearthtools.com\/dp\/tools\/pos_sun.php\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Hulpmiddelen<\/a>, kunnen de positie van de zon op een specifieke locatie en tijd berekenen, of we kunnen deze handmatig berekenen door de <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/topics\/engineering\/solar-azimuth-angle#:~:text=The%20solar%20azimuth%20angle%20(z,angle%20(clockwise%20and%20counterclockwise).\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">zonne-azimuthoek<\/a>, wat de positie van de zon ten opzichte van het ware noorden weergeeft. De schaduw valt recht tegenover deze hoek.<\/p>\n\n\n<p>De vereiste vergelijkingen zijn <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/topics\/engineering\/solar-azimuth-angle\">direct beschikbaar<\/a><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/topics\/engineering\/solar-azimuth-angle\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">e<\/a>, maar kort samengevat hoeven we het alleen maar te bepalen <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/topics\/engineering\/solar-altitude-angle#:~:text=Solar%20altitude%20angle%20(h)%3A,radiation%20on%20a%20horizontal%20surface).\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">de zonne-elevatiehoek<\/a>(vaak te vinden in de metagegevens van de afbeelding), de lokale uurhoek, de hoek van de zonne-declinatie (makkelijk te berekenen) en de geografische zone waar we de richtingsco\u00f6rdinaten van de schaduw willen berekenen. Door deze gegevens op te nemen, kunnen we de precieze schaduwori\u00ebntatie beter inschatten, wat leidt tot nauwkeurigere monitoring en metingen.<\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>4. Neuraal netwerk voor geopositionering van bomen<\/strong><\/h3>\n\n\n<p>Wij gebruikten <a href=\"https:\/\/docs.ultralytics.com\/modes\/train\/\">YOLO,<\/a>(You Only Look Once), een realtime algoritme voor objectdetectie dat een afbeelding verwerkt om objecten snel en nauwkeurig te identificeren en te lokaliseren. We hebben het op dezelfde manier getraind als het ResNet-model dat in punt 2 werd genoemd, maar in plaats van segmentatiemaskers te gebruiken, moesten we voor elke boom een \u200b\u200blijst met selectiekaders maken.<\/p>\n\n\n<p>In ons geval is het nuttig omdat het voor elke boom een \u200b\u200bvoorbeeld geeft, waardoor we de hoogte van elke boom \u00e9\u00e9n voor \u00e9\u00e9n kunnen berekenen en kunnen helpen deze te identificeren in het geval dat een groot aantal bomen te dicht bij elkaar staat.<\/p>\n\n\n<p>Dit is ook een zeer tijdrovend proces, maar we kunnen het versnellen door alleen maar de grenzen te berekenen van de segmentatiemaskers van de bomen die in het vorige neurale netwerk zijn gemaakt.<\/p>\n\n\n<p>Na het trainen van onze <a href=\"https:\/\/docs.ultralytics.com\/modes\/train\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">YOLO<\/a> model, hebben we een lijst met het zwaartepunt van elke boom. Bij het berekenen van de hoogte van elke individuele boom wordt een aanname gedaan: het midden van de doos is het midden van de boom, wat mogelijk niet in alle gevallen accuraat is. Dit is daarom een \u200b\u200baspect voor verdere verbetering buiten deze MVP (Minimum Viable Product), aangezien verschillende methoden kunnen worden toegepast om de potenti\u00eble fout te verzachten, zoals het berekenen van de afstand niet tot het zwaartepunt, maar tot de lijn die het zwaartepunt snijdt en loodrecht staat op de richting van de schaduw.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"555\" height=\"518\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240902-091041.png\" alt=\" class=\"wp-image-24784\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"580\" height=\"533\" src=\"https:\/\/stage.cactus-now.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/image-20240902-091240.png\" alt=\" class=\"wp-image-24786\" \/><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n<p><em>Voor beide afbeeldingen kunnen we de YOLO-voorspellingen zien. Elk rood vakje geeft de aanwezigheid van een boom aan, gevolgd door de zekerheid van zijn voorspelling (waarde van 0 tot 1, als waarschijnlijkheid)<\/em>.<\/p>\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>5. Hoogteberekening en drempelschatting<\/strong><\/h3>\n\n\n<p>In deze stap verzamelen we de informatie die door de vorige modules is verwerkt om eerst de richtingsvector van de schaduw te berekenen, die consistent is voor alle bomen in de afbeelding. Vervolgens bepalen we het verste punt dat door ons ResNet-model als schaduw wordt ge\u00efdentificeerd en dat overeenkomt met de boom die we analyseren.<\/p>\n\n\n<p>Dit wordt bereikt door gebruik te maken van de bounding box-gegevens uit het YOLO-model. We beginnen met het berekenen van het vak dat de diagonale lijn van de boom definieert. Voor elk punt langs deze diagonaal tekenen we een lijn die de richting van de schaduw volgt. We verlengen de lijn totdat deze een punt snijdt dat geclassificeerd is als iets anders dan een schaduw en deze positie markeert. Dit proces helpt bij het lokaliseren van het verste punt van de schaduw van de boom, wat bijdraagt \u200b\u200baan nauwkeurigere metingen van de omvang en de potenti\u00eble impact op de nabijgelegen infrastructuur.<\/p>\n\n\n<p>Nadat dit proces is voltooid, hebben we een lijst met co\u00f6rdinaten die de verste punten van de schaduw van de boom vertegenwoordigen. Uit deze lijst selecteren we eenvoudigweg de co\u00f6rdinaat die de afstand tot het zwaartepunt van de boom maximaliseert. Afhankelijk van het geografische gebied en het type bomen dat in de regio voorkomt, kunnen we deze methode aanpassen <a href=\"https:\/\/numerics.mathdotnet.com\/Distance\">verschillende afstandsmetingen<\/a>, waardoor de nauwkeurigheid wordt geoptimaliseerd voor specifieke omgevingsomstandigheden. Deze stap zorgt ervoor dat we rekening houden met het maximale potenti\u00eble bereik van de schaduw van de boom, waardoor de nauwkeurigheid van onze vegetatierisicobeoordeling wordt vergroot.<\/p>\n\n\n<p>Ten slotte kunnen we, als de schaduwlengte is bepaald, deze omzetten in meters met behulp van de informatie uit de metagegevens van de afbeelding om de werkelijke hoogte van de boom te berekenen. Dit kan gedaan worden met behulp van de formule:<\/p>\n\n\n<p><strong>H = L&#8217; * bruin(O),<\/strong> waar <strong>H<\/strong> vertegenwoordigt de hoogte van de boom, <strong>L&#8217;<\/strong> is de lengte van de schaduw, en <strong>O<\/strong> is de elevatiehoek van de zon.<\/p>\n\n\n<p>Omdat we kabelsystemen monitoren, is het essentieel om te bedenken dat de kabels een <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Catenary\">kettinglijn<\/a>. Deze curve zorgt ervoor dat de kabels tussen de steuntorens doorzakken, waarbij het laagste punt zich doorgaans nabij het midden van de overspanning bevindt. Om een \u200b\u200bveilige afstand tussen de kabels en de omliggende vegetatie te garanderen, kunnen we de hoogte op het laagste punt van de kabel berekenen en vergelijken met de hoogte van nabijgelegen bomen. We kunnen bijvoorbeeld een drempelwaarde instellen, bijvoorbeeld door te controleren of de hoogte van een boom groter is dan 70% van de laagste hoogte van de kabel.<\/p>\n\n\n<p>Het monitoren van de boomhoogte is cruciaal voor een effectief beheer van elektrische kabelsystemen. Door de boomhoogte nauwkeurig te meten, kunnen nutsbedrijven ervoor zorgen dat de vegetatie binnen veilige zones rond elektriciteitsleidingen blijft, waardoor mogelijke stroomuitval en veiligheidsrisico&#8217;s als gevolg van contact met de infrastructuur worden voorkomen.<\/p>\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Conclusie<\/strong><\/h2>\n\n\n<p>De veelbelovende resultaten van de eerste tests van onze TreeSight-applicatie bevestigen de effectiviteit van onze aanpak. We boeken gestage vooruitgang in de richting van de voltooiing van de productie van de applicatie in de nabije toekomst. We hebben verschillende aspecten op verschillende gebieden ge\u00efdentificeerd om onze applicatie verder te ontwikkelen, waaronder:<\/p>\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Tijdsinterval NDVI-filter<\/strong>: Door het NDVI-filter op verschillende data te implementeren, kunnen we de veranderingen in de vegetatie in de loop van de tijd volgen en de groeisnelheid ervan interpoleren. Door deze variaties te volgen, kunnen we beter voorspellen hoe snel de vegetatie de kritieke infrastructuur nadert, waardoor proactiever beheer en tijdige interventies mogelijk worden.<\/li>\n\n\n<li><strong>Meer gegevens<\/strong>: De beschikbaarheid van gegevens blijft een uitdaging, maar het vergroten van het aantal afbeeldingen \u2013 zowel door gegevensvergroting als door het verzamelen van echte gegevens \u2013 zou de nauwkeurigheid van onze modelvoorspellingen aanzienlijk vergroten. Door de dataset uit te breiden zouden de neurale netwerken effectiever kunnen leren, wat zou resulteren in nauwkeurigere en betrouwbaardere resultaten.<\/li>\n\n\n<li><strong>Terreinhoogte:<\/strong> Door topografische gegevens te integreren die nauwkeurige informatie over de hoogte van het terrein bieden bij het meten van schaduwen, kunnen fouten aanzienlijk worden verminderd, vooral op oneffen of heuvelachtig terrein. Deze aanvullende gegevens helpen bij het rekening houden met hoogteverschillen, wat leidt tot nauwkeurigere hoogteberekeningen en een verbetering van de algehele precisie bij het monitoren van de vegetatie.<\/li>\n\n\n<li><strong>Verschillende modellen\/aanpak<\/strong>: Zoals hierboven beschreven, voeren we eerst semantische segmentatie uit om elke pixel aan een bepaalde klasse toe te wijzen. Voor de schaduwberekening van elke boom moeten we de locatie van elke boom in het beeld weten &#8211; vandaar de objectdetectie met behulp van YOLO. We hebben voor deze aanpak gekozen omdat we al over de trainingspijplijn en het model voor de semantische segmentatie beschikten. Een andere benadering om een \u200b\u200bsoortgelijk resultaat te bereiken zou het opzetten van een panoptische segmentatie kunnen zijn, waarbij bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van: <a href=\"https:\/\/github.com\/facebookresearch\/detectron2\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Detectron2<\/a>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<p><strong>BoomZicht<\/strong> toont het aanzienlijke potentieel aan van het toepassen van geavanceerde technologie\u00ebn om complexe uitdagingen met betrekking tot kritieke infrastructuur aan te pakken <strong>Gegevens van aardobservatie<\/strong> en geavanceerde algoritmen. Het vermogen om enorme datasets nauwkeurig te analyseren verbetert niet alleen de operationele effici\u00ebntie, maar verbetert ook de veiligheid en betrouwbaarheid bij het infrastructuurbeheer. Dit benadrukt de transformerende rol die technologie kan spelen bij het oplossen van ingewikkelde, grootschalige problemen in kritieke sectoren.<\/p>\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Over Cactus<\/strong><\/h2>\n\n\n<p>Het Cactai-team, een team van ruimte-nerds, staat klaar om uw gebruiksscenario verder te verkennen en een oplossing op basis van EO af te stemmen op uw specifieke behoeften. Of u nu processen wilt optimaliseren, geavanceerde technologie\u00ebn wilt integreren of binnen uw branche wilt innoveren: wij zijn er om bij elke stap met u samen te werken. Ons doel is ervoor te zorgen dat uw doelstellingen met precisie en uitmuntendheid worden bereikt, waarbij we de expertise en ondersteuning bieden die nodig zijn om succes te behalen.<\/p>\n\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zoals wij beschreven in onze vorig artikel, Aardobservatie (EO) is een sleuteltechnologie die voortdurend evolueert en waardevolle en bruikbare informatie verzamelt en extraheert uit beelden van het aardoppervlak die zijn gemaakt door satellieten die in een baan om de aarde draaien. In deze technische nota zullen we gedetailleerd beschrijven hoe het Cactus-team een \u200b\u200boplossing heeft [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":24763,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[32,637,453],"tags":[],"class_list":["post-33842","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-cactus-nieuws","category-blog","category-ruimtevaartoplossingen"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33842","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=33842"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33842\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24763"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=33842"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=33842"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/stage.cactus-now.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=33842"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}