Põllusaar võib esmapilgul tunduda põllul vaid väikese kasutu metsatuka või põõsastikuna, millest tuleb traktoriga ringiga mööda sõita. Tegelikult on sellistel väikestel maastikuelementidel põllumajandusmaastikus oluline roll. Need pakuvad pesitsus- ja varjepaiku põllulindudele ning elupaiku metsmesilastele ja teistele kasulikele putukatele, kes aitavad tolmeldada taimi ja vähendada põllukahjureid.

Enamik põllusaari on väga väikesed: nende pindala jääb ligikaudu 0,01 ja 0,5 hektari vahele. See tähendab suurusjärgus väikese aia kuni poole jalgpalliväljaku suurust ala. Kuigi üks põllusaar võtab enda alla väga väikese osa põllumaast, võivad need koos moodustada olulise elupaikade võrgustiku.

Põllusaarte säilitamine on oluline ka põllumajanduspoliitikas: seda toetatakse Euroopa Liidu ühise põllumajanduspoliitika osana.

Kuidas õpetada tehisaru põllusaari tuvastama?

Eesti põllumajandusmaastikud ulatuvad üle miljonite hektarite ning põllusaared paiknevad seal hajusalt. Kõigi nende käsitsi kaardistamine on seetõttu väga ajamahukas.

Seni tuli põllumeestel Euroopa Liidu toetuste taotlemisel põllusaared ise PRIA portaalis ära märkida. Käsitsi koostatud andmestik võib aga aja jooksul vananeda ja sealt võivad puududa paljud märkamata jäänud põllusaared. “Meie eesmärk oli õpetada tehisaru neid väikeseid maastikuelemente aerofotodelt automaatselt ära tundma,” selgitab Tartu Ülikooli geoinformaatika doktorant Afif Fauzan.

Teadlased õpetasid süvaõppemudelit enam kui 15 000 näite abil. Õppematerjalina andsime masinale ette kõrge resolutsiooniga aerofotod ning olemasolevad põllumeeste koostatud põllusaarte kaardid. Nii sai tehisaru õppida tuhandetest näidetest, mida inimesed olid juba põllumajandustoetuste taotlemisel kaardistanud.

Mudel õppis aerofotodel ära tundma põllusaarte iseloomulikke kujusid ja värve ning eristama neid tavalisest metsast või sirgete puuderidadega aladest. Mudeli treenimiseks kasutati Tartu Ülikooli suure jõudlusega andmetöötlusklastrit.

Kui mudel oli õpetatud, sai seda kasutada kogu Eesti aerofotode automaatseks analüüsimiseks. Kokku töötlesid teadlased peaaegu 2000 aerofotot, mis katsid kogu Eesti. Uuringu andmestik ja kasutatud arvutikood on avalikult kättesaadavad, et sarnast lähenemist saaks kasutada ka teistes piirkondades.

Tehisaru leidis ligi 10 000 põllusaart rohkem

Kogu Eesti läbi uurinud tehisaru leidis ligi 38 000 põllusaart. See on umbes 34 protsenti rohkem kui ametlikus PRIA registris, kus on praegu registreeritud ligikaudu 28 000 põllusaart. Tulemus näitab, kui keeruline on tuhandeid väikeseid ja hajusalt paiknevaid maastikuelemente ainult käsitsi kaardistades ajakohasena hoida.

Üllatuslikult muutus mudel täpsemaks, kui sellele näidati veidi väiksema resolutsiooniga pilte. Suurema ala nägemine andis tehisarule rohkem infot ümbritseva maastiku kohta. See aitas eristada üksikuid põllusaari näiteks hekkidest ja metsaäärtest ning muutis kogu analüüsi kiiremaks.

Kõige keerulisem oli põllusaarte tuvastamine Kirde-Eestis. Seal koosnevad paljud põllusaared peamiselt kividest ja põõsastest, mitte puudest. Seetõttu leidis tehisaru selles piirkonnas järjekindlalt vähem saari kui ametlik register.

Teadlased rõhutavad, et tulemust ei tasu tõlgendada, nagu oleks ametlik register ebatäpne. “Meie tulemused ei tähenda, et ametlikud kaardid oleksid valed. Pigem näitavad need, kui keeruline on tuhandeid väikeseid maastikuelemente kogu riigi ulatuses ainult käsitsi kaardistades jälgida,” ütleb Tartu Ülikooli geoinformaatika teadur Holger Virro.

Tehisaru ei suuda praegu veel kõiki põllusaari eksimatult ära tunda. Mõnikord võib mudel pidada põllusaareks hekki või jätta leidmata kivise põllusaare, millel kasvavad puud. Küll aga saab seda kasutada kiireks eeltöötluseks, mis juhib ekspertide tähelepanu paikadele, mida tasub lähemalt kontrollida.

Väikesed põllusaared moodustavad suurema võrgustiku

Üks põllusaar võib hõlmata vaid mõne sajandiku hektari. Tuhanded sellised väikesed elupaigad moodustavad aga Eesti põllumajandusmaastikus ulatusliku võrgustiku.

Nende automaatne kaardistamine aitab muuta seni vähe märgatud maastikuelemendid nähtavaks. Samuti annab see teadlastele, põllumeestele ja otsustajatele parema ülevaate Eesti põllumajandusmaastiku tegelikust seisundist.

Tehisaru võib seega aidata mitte ainult olemasolevaid kaarte ajakohastada, vaid ka leida kohti, mille säilitamisele tasub looduskaitse ja põllumajanduse planeerimisel rohkem tähelepanu pöörata.

Afif Fauzan, Holger Virro ja Evelyn Uuemaa avaldasid oma tulemused teadusajakirjas Geocarto International.