Diaľkový prieskum Zeme (DPZ)

Transkript

1 Andrea Majlingová, PhD., 2013

2 Diaľkový prieskum Zeme (DPZ) Relatívne nová, rýchlo sa rozvíjajúca vedná disciplína. Umožňuje akvizíciu informácií o zemskom povrchu pozorovaním objektov od neho vzdialených. Predstavuje technológiu na získavanie informácií o fyzikálnych objektoch a ich okolí pomocou záznamu, merania a interpretácie snímok, prípadne digitálnych záznamov, ktoré sa získavajú pomocou nekontaktných snímacích systémov. Pozorovanie sa zameriava hlavne na kvalitu monitorovaného objektu. Zo začiatku sa na vyhodnocovanie povrchu zeme z DPZ využívali len letecké meračské snímky. V súčasnosti sa systémy pre DPZ používajú na uchovávanie, spracovanie a interpretáciu digitálnych leteckých a kozmických snímok.

3 Diaľkový prieskum Zeme (DPZ) Snímky DPZ možno v zásade rozdeliť na čiernobiele a farebné. Čiernobiele snímky zachytávajú fotografovaný objekt vo farbe čiernej, bielej a jej odtieňoch. Podľa toho, aké spektrálne pásmo zachytávajú sa delia na: Ortochromatické materiály zachytávajú lúče ultrafialové, fialové, modré, zelené a žlté do vlnovej dĺžky 600nm. Panchromatické materiály zachytávajú lúče z celého viditeľného spektra. Infračervené materiály zachytávajú lúče z celého viditeľného spektra a lúče v blízkosti infračerveného žiarenia. Multispektrálne materiály snímajú konkrétny objekt súčasne vo viacerých, úzko vymedzených spektrálnych pásmach. Hyperspektrálne záznamy zachytávajú desiatky až stovky spektrálnych kanálov vo viditeľných a infračervených oblastiach elektromagnetického spektra. Snímky z leteckého laserového skenovania povrchu charakterizuje bodový mrak, ktorý je tvorený bodmi so známou pozíciou. Dáta z leteckého laserového skenovania majú vysoký potenciál na popísanie 3D štruktúry povrchu a objektov nachádzajúcich sa na ňom.

4 Diaľkový prieskum Zeme (DPZ) Systémy DPZ možno rozdeliť do štyroch skupín: získavanie informácií a vyhotovenie záznamov podporné pozemné meranie spracovanie záznamov a informácií vyhodnotenie záznamov a informácií Nosičmi záznamových zariadení môžu byť lietadlá, balóny, vrtuľníky, vtedy hovoríme o získavaní údajov z leteckého DPZ. Ak sú nosičmi družice, hovoríme o družicovom alebo kozmickom DPZ.

5 Získavanie informácií a vyhotovenie záznamov Na získavanie informácií a vyhotovenie záznamov sa využíva fotografická technika (multispektrálne kamery), snímacie zariadenia (skenery), televízna technika (videozáznamy), radary. K fotografickej technike možno zaradiť štandardné letecké kamery a multispektrálne mnohokanálové kamery používané aj vo fotogrametrii. Medzi najpoužívanejšie nekonvenčné snímacie zariadenia v DPZ patria skenery. Princíp funkcie skenera je v snímaní zemského povrchu v pruhoch kolmých na smer letu nosiča skenera. V súčasnosti sa využívajú najmä hyperspektrálne a laserové skenery nesené na leteckých prostriedkoch. Laserové skenery sa skladajú z niekoľkých samostatných mapovacích technológií- GPS s inerciálnym systémom ako navigačný systém a laserovej a skenovacej jednotky. Radary využívajú aktívny mikrovlnný systém. Využívajú mikrovlny v rovine kolmej a smer letu nezávisle od slnečného žiarenia a odrazené žiarenie zachytávajú a spracovávajú. Mikrovlnný systém je možné použiť pri každom počasí 24 hodín denne. Radary využívajú na získanie kvalitných informácií tie vlnové dĺžky mikrovlny, ktoré najlepšie prenikajú atmosférou.

6 Podporné pozemné meranie Všetky získané údaje DPZ sú skreslené rušivými vplyvmi atmosféry. Úlohou podporného pozemného merania je určiť a eliminovať vplyv atmosférických podmienok na žiarenie zachytené snímacími zariadeniami. Do podporného merania patrí pochôdzka v teréne na overovanie interpretačných znakov pri zostavovaní interpretačných kľúčov pre rôzne účely, napr. zisťovanie vlhkosti, v prípade termálneho snímania ide o meranie teplôt apod.

7 Spracovanie záznamov a informácií Spracovanie snímok a záznamov DPZ predstavuje zlepšenie geometrických a optických parametrov snímaných obrazov Zeme. Optické vlastnosti možno upravovať a zlepšovať pomocou fotografickej, elektronickej a digitálnej techniky (kopírovanie, zväčšovanie, úprava kontrastov a pod.). Pri diaľkovom prenose údajov a obrazu v digitálnej forme sa dá využiť vyššia citlivosť snímacích zariadení na zvýraznenie vybratých informácií. Ďalej diaľkový prenos umožňuje geometrické a rádiometrické transformácie, detekciu hrán obrazu a automatickú klasifikáciu obsahu záznamov.

8 Vyhodnotenie záznamov a informácií Vyhodnotenie záznamov a informácií DPZ je získanie potrebných informácií interpretáciou. V súčasnosti sa pre interpretáciu používa aj pojem fotointerpretácia snímok, ktorý sa v širšom slova zmysle chápe ako vyhodnotenie všetkých obrazových záznamov DPZ. Fotointerpretáciu snímok možno stručne definovať ako vyhodnocovací postup na získanie odborných (kvalitatívnych) informácií o objektoch a javoch zo snímok.

9 Operácie spracovania snímok DPZ Medzi najčastejšie operácie týkajúce sa spracovania materiálov DPZ patrí segmentácia snímok a ich následná klasifikácia.

10 Segmentácia snímok Úspešnou prerekvizitou pre objektovo - orientovaný klasifikačný proces je úspešná segmentácia. Segmentáciu možno definovať ako proces, pri ktorom sa scéna snímky rozčlení na jednotlivé segmenty, kde každý segment reprezentuje sémanticky dôležitú jednotku. Výsledkom je súbor vzájomne sa neprekrývajúcich oblastí, ktoré buď jednoznačne korešpondujú s objektmi výstupného obrazu (kompletná segmentácia) alebo nemusia byť priamo zhodné s objektmi obrazu (čiastočná segmentácia).

11 Klasifikácia snímok Vo všeobecnosti je klasifikácia časťou rozhodovacieho procesu. Pri nej sa na základe kritérií a rozhodovacích pravidiel rozhoduje o príslušnosti oblastí či objektov k jednotlivým triedam. Vo všeobecnosti sa klasifikácia delí na riadenú a neriadenú, podľa toho, v ktorom okamihu spracovateľ zasahuje do procesu klasifikácie. Základné rozdelenie klasifikátorov je na tvrdé a mäkké. Klasické tvrdé klasifikátory, akými sú napr. metóda maximálnej pravdepodobnosti alebo metóda najmenšej vzdialenosti (od aritmetického priemeru), vyjadrujú iba skutočnosť či daný objekt do zvolenej triedy patrí alebo nepatrí.