Dálkový průzkum Země. Co je DPZ?

Transkript

1 Dálkový průzkum Země Co je DPZ? DPZ je A. Zdroj energie a světla B. Záření a atmosféra C. Kontakt s předmětem D. Zaznamenání odražené energie senzorem E. Přenos, přijetí a zpracování dat F. Interpretace a analýza dat G. Využití informací

2 DPZ je umění rozdělit svět na množství malých barevných čtverečků, se kterými si lze hrát na počítači a odhalovat jejich neuvěřitelný potenciál, který vždy přesahuje naše možnosti. (Jon Huntington, CSIRO Exploration, Geoscience, Australia) věda (a do jisté míry i umění) o získávání informací o zemském povrchu bez přímého kontaktu pomocí snímání a zaznamenávání odražené nebo vyzářené energie a zpracování, analýza a využití těchto informací. (RESORS, CCRS) Historie Historie souvisí s fyzikálními objevy v oblasti teorie vlnění, s rozvojem letectví, vývojem fotografie a s rozvojem dobývání kosmu 1906 a fotografie našeho území část Prahy z balónu 1. a 2. svět. válka výrazný rozvoj letecké fotografie vojenské účely, topografická mapování, lesnictví a zemědělství 1958 Explorer VI 1. snímek zemského povrchu 1972 ERTS-1 (LANDSAT 1) tematické mapování 1999 komerční družice s rozlišením 1 m

3 Elektromagnetické spektrum Viditelná část: barvy Červená: 0,620 0,700 µm Oranžová: 0,592 0,620 µm Žlutá: 0,578 0,592 µm Zelená: 0,500 0,578 µm Modrá: 0,446 0,500 µm Fialová: 0,400 0,446 µm Elektromagnetické spektrum Infračervená část 0,7 100,0 µm Blízké IČ: konvenční i elektronické metody topografie, studium vegetace Střední IČ: studium vegetace, geologie, sníh a led, oblačnost, zdravotní stav vegetace, identifikace minerálů Tepelné IČ: povrchová teplota oceánů, znečištění řek a jezer, lesní požáry Mikrovlnné záření 1 µm 1 m Nejméně závislé na počasí Aktivní systémy radar Meteorologie srážkové oblasti a intenzita srážek Obrazová data Fotografie Pouze obrazy zaznamenané na fotografický film Ve viditelné části spektra a blízkého IČ spektra Digitální data Pixel základní jednotka digitálního obrazu Informace je zaznamenávána v úzkých spektrálních pásmech

4 Metody pořizování dat Konvenční metody Fotografie na citlivé fotografické vrstvě Možnost velmi podrobného zachycení zemského povrchu Využití ve fotogrammetrii Pasivní metody Přímé x Nepřímé Aktivní metody Záření je vysíláno ze zdroje na nosiči radar Nekonvenční metody Rozkladová zařízení skenery Nižší prostorová rozlišovací schopnost Pokrývají značnou část elektromag. spektra Další hlediska Druh nosiče, zaznamenaná část spektra, osa záběru, zorné pole kamery, velikost snímaného území, Systémy a zařízení pro pořizování dat Systémy Pozemní stanice Letadla Raketoplány Družice Zařízení Fotografická komora Digitální kamera Multispektrální skenery Stereoskopické snímkování Rozlišovací schopnost Prostorové rozlišení Spektrální rozlišovací schopnost Radiometrické rozlišení citlivost na množství zaznamenané elektromagnetické energie Časová rozlišovací schopnost Doba, která uběhne mezi pořízením snímků stejného místa na zeměkouli bývá několik dní

5 Charakteristiky digitálního obrazu Nízké prostorové rozlišení Lze rozlišit pouze velké objekty (uliční síť, vodní tok, mosty ) Vysoké prostorové rozlišení Můžeme zřetelně rozpoznat i malé objekty (domy, auta, koruny stromů ) Charakteristiky digitálního obrazu Spektrální rozlišovací schopnost Schopnost senzoru zaznamenávat informace v úzce vymezených spektrálních pásmech Čím vyšší spektrální rozlišení, tím užší spektrální pásma Multispektrální snímky Senzor s úzkým pásem záběru, který zaznamenává povrch jako dvourozměrný obraz Pořizuje záznam v několika spektrálních pásech od viditelné části spektra až po tepelné záření Vyšší radiometrické rozlišení x nižší prostorové rozlišení Náročná kalibrace snímacích zařízení Družice i letadla

6 Tepelné snímkování Ve vlnových délkách 3-15 µm Rozdíl teplot až 0,1 C Zaznamenávají energii vyzářenou nebo odraženou - mohou být pořizovány i v noci Teplené záření je málo rozptylované atmosférou Nižší prostorové rozlišení Využití: vojenské účely, monitorování přírodních katastrof (požáry, vulkanická činnost), teplota oceánů Družicové systémy Rovníková oběžná dráha Výška km GEOSTACIONÁRNÍ Malé rozlišení, krátké časové intervaly Meteorologie Subpolární oběžná dráha Na denní straně obíhá od severu k jihu Globální a lokální data Meteorologické družice METEOSAT geostacionární 0,5-12,5 µm 2,5-5 km NOAA AVHRR subpolární dráha ( km nad Zemí) 0,58-12,5 µm 1,1-4 km GOES, DMSP, GMS

7 Družice pro výzkum přírodních zdrojů LANDSAT (USA) ERTS 1 (LANDSAT 1) nad stejné místo na Zemi za 16 dní MSS - 4 pásma, 80 m TM - 7 pásem, m (termální) SPOT (Francie) SPOT 1 stejné místo - 26 dní HRV PAN - 10 m XS - 3 pásma - 20 m Družice pro výzkum přírodních zdrojů TERRA (EOS AM1) Klimatu a přírodního prostředí Země ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) MODIS (Moderateresolution Imaging Spectroradiometer) MOPITT (Measurements Pollution In The Troposphere) Družice pro výzkum přírodních zdrojů IRS (Indian Remote Sensing Satellites) IRS 1A PAN - 5,8 m LISS - 23,8 m WiFS Vstupní data do GIS ENVISAT (ESA) Zařízení: GOMOS, SCIAMACHY, MIPAS, MERIS, ASAR, AATSR, RA-2, MWR, DORIS, LRR

8 Radarové systémy ERS 2 (ESA) Oceánografie, altimetrie SAR (Synthetic Aperture Radar SIR (raketoplány) Zařízení SRTM Radarové snímky, interferometrie RADARSAT (Kanada) Mapování ledového příkrovu, geologické aplikace, přírodní katastrofy (povodně v ČR v roce 1997) Družice s vysokým rozlišením IKONOS (SpaceImaging) PAN - 1 m. MS 4 m EROS A-1 (Izrael) PAN 1 m QuickBird (DigitalGlobe) PAN - 0,61 m. MS 2,44 m Digitální zpracování obrazu Předzpracování obrazu odstranění náhodných a systematických chyb radiometrické a geometrické korekce Zvýraznění obrazu úprava vzhledu obrazu transformace obrazu do lépe interpretovatelné formy Klasifikace a analýza obrazu extrahování informace a její analýza

9 Klasifikace obrazu Obrazovým prvkům přiřazován informační význam podle klasifikačního schématu Klasifikační schéma - legenda výsledné mapy Klasifikátory - rozhodovací pravidla, která přiřazují jednotlivé hodnoty spektrálních tříd do tříd informačních spektrální třídy skupiny pixelů se stejným nebo podobným spektrálním chováním v určitém spektrálním pásmu informační třídy kategorie, které by měly být obsaženy ve výsledném obraze Interpretační znaky Znaky existující na snímku i ve skutečnosti tvar stín velikost barva Znaky existující pouze na snímku tón textura Znaky vyjadřující vztahy struktura poloha Klasifikace obrazu

10 Aplikace a využití Kartografie Planimetrie Tvorba DEM (Digital Elevation Model) Topografické mapování Tematické mapování Aplikace a využití Zemědělství mapování zemědělských plodin sledování zdravotního stavu plodin odhady výnosů sledování půdních charakteristik Aplikace a využití Lesnictví Zjišťování stavu vegetace Lesní požáry Přirozená obnova lesních porostů a mapování odlesnění

11 Aplikace a využití Geologie Zjišťování nalezišť nerostných surovin Strukturní geologie Dezertifikace Mapování sedimentů Mapování geologických jednotek Aplikace a využití Hydrologie Mapování mokřad Sledování vlhkosti půd Monitoring zalednění Povodně Dynamika ledovců Mapování odvodňovacích pánví a vymezení povodí Aplikace a využití Využití a pokryvnost země (Landuse a Landcover) Základní mapování pro GIS Dynamika městského osídlení Územní plánování Monitoring přírodních katastrof - povodně, tornáda, vulkanická činnost Ochrana přírodních zdrojů

12 Aplikace a využití Egypt Súdán: (LANDSAT 7) Aplikace a využití CORINE Landcover Vytvoření jednotné databáze o využití a pokryvnosti země pro zúčastněné státy Využití materiálů DPZ (LANDSAT, SPOT) Vytvoření jednotné legendy ve třech úrovních pro měřítka 1: : : Aplikace a využití MURBANDY (Monitoring of Urban Dynamics) Využití země vybraných evropských měst v minulosti a v současnosti Porozumění procesům ovlivňujících vývoj a jejich vliv na životní prostředí Vytvoření modelů pro předpokládaný další vývoj (MOLAND Monitoring Land Cover/Use Dynamics)

13 Aplikace a využití Oceánografie a pobřeží oceánů Mořské proudy, hloubka oceánů Teplota vody, výskyt planktonu, kvalita vody Mapování znečištění Navigace Stanovení pobřežní čáry Mapování pobřežní vegetace GPS 1. Systém GPS (globální polohový systém) je družicový pasivní dálkoměrný systém. 2. Je tvořen sítís družic ( záložní) ) kroužících ch ve výšce km (oběž ěžná doba cca 12 hodin) a vysílaj lajících ch speciáln lní kódované informace (v podstatě svou polohu a čas vyslání zprávy). Petr Matuška 3. Tyto informace UI PEF MZLU přijímá Brno uživatel petrmatuska@ .cz pomocí speciálního přístroje, který informace zpracovává. GPS Systém GPS lze rozčlenit do 3 podsystémů: 1. kosmický (= družice), 2. řídící (= kontrolní, monitoring pohybu družic, výpočty a korekce v systému), 3. uživatelský (= přijímací aparatury). Petr Matuška UI PEF MZLU Brno petrmatuska@ .cz

14 Globální systémy určení polohy: V současnosti GPS/Navstar (USA) přesnost závisí na mezinárodní politické situaci, může být i vypnut. ~5m horizontálně, vertikálně horší přesnost. GLONASS (Rusko) nekompletní sada družic, technické problémy, opět doplňování družic. Galileo (EU), zatím jedna družice, má mít garantovanou přesnost, komerční aplikace, civilní. GPS využití pro vstup dat do GIS GPS modul pro PC/notebook, flash modul pro PDA, PDA/notebook s vestavěným GPS přijímačem... může s příslušným softwarem přímo ukládat data pro GIS a zobrazovat je v mapě, s daty lze ihned v terénu pracovat. Odkazy a dostupná data SPOLEČNOSTI American Society for Photogrammetry & Remote Sensing International Society for Photogrammetry & Remote Sensing Společnost pro fotogrammetrii a dálkový průzkum ČR The Remote Sensing and Photogrammetry Society Remotersensing.org European Space Agency Centre National d Études Spatiales NASA

15 Odkazy a dostupná data VÝUKOVÉ MATERIÁLY The Remote Sensing Tutorial rst.gsfc.nasa.gov/starthere.html The Earth Observatory earthobservatory.nasa.gov/library/remotesensing/ Canada Centre for Remote Sensing Learning Resources Iranian Remote Sensing Center Aerial Photography and Remote Sensing tml Odkazy a dostupná data DRUŽICOVÉ SYSTÉMY IKONOS EROS A sweden.imagenet.com/ QuickBird IRS SPOT spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm spot5.cnes.fr Odkazy a dostupná data DRUŽICOVÉ SYSTÉMY LANDSAT landsat.gsfc.nasa.gov TERRA terra.nasa.gov eos-am.gsfc.nasa.gov RADARSAT SIR NOAA METEOSAT

16 Odkazy a dostupná data DATA, SNÍMKY A APLIKACE TerraFly ČHMÚ GAF Earth from Space earth.jsc.nasa.gov/page.html USGS - EROS data Center edcwww.cr.usgs.gov/gallery/dsatellite.html EarthRISE earthrise.sdsc.edu/earthrise/main.html German Remote Sensing Data Center isis.dlr.de NASA Jet Propulsion Laboratory Odkazy a dostupná data DATA, SNÍMKY A APLIKACE NASA JSC Digital Image Collection images.jsc.nasa.gov USGS: EARTHSHOTS NOAA: Live Access to Climate Data ferret.wrc.noaa.gov/las/ A Global View from Space sdcd.gsfc.nasa.gov/isto/dro/global REMOTE SENSING AND GIS LINKS LGC