DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ

Transkript

1 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ (Interpretační znaky, interpretace obrazových dat) Tomáš Peňáz Ostrava, 2014

2 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ (Interpretační znaky, interpretace obrazových dat) Tomáš Peňáz Ostrava, 2014

3 Obsah 1 Úvod Cíle cvičení Data a programové vybavení Časová náročnost Interpretační znaky Tvar Barva, odstín šedi Stín Velikost Textura Struktura Souvislost Úkoly pro samostatnou práci... 29

4 1 Úvod V současnosti mají jak odborníci z mnoha oborů lidské činnosti, tak i široká veřejnost nebývalé možnosti přístupu k obrazovým datům, získaným technologií dálkového průzkumu Země. Možnost pracovat s leteckými snímky požadovaného místa či oblasti na území České republiky prostřednictvím vhodné programové aplikace, považujeme v současnosti za samozřejmost. Aktuální a případně i historické letecké snímky, spojené do mozaiky, se staly běžnou součástí databází prostorových dat, publikovaných elektronicky institucemi veřejné správy či firmami. Rovněž tak přístup k obrazovým datům, získaným pozorováním Země z vesmíru, se stal samozřejmou možností uživatelů využívajících příslušné programové aplikace v prostředí internetu. Záměrem uživatelů, kteří cíleně pracují s takovým typem obrazových dat, je data vyhodnotit a získat požadovanou informaci. Metody a prostředky, které se k vyhodnocení používají, odpovídají potřebám a požadavkům uživatelů. Uživatel, který vyhodnocuje obrazová data v rámci potřeb své profese, přistupuje k této činnosti obvykle s hlubšími znalostmi a mnohdy využívá sofistikovanější postupy a technologické prostředky. Uživatel laik, který zpravidla využívá přístup k elektronicky publikovaným obrazovým datům z DPZ prostřednictvím internetu (často prostřednictvím webových aplikací), si vystačí se znalostmi, podpořenými vlastní zkušeností či intuitivním přístupem. Jak uživatelé z řad profesionálů tak i laikové, využívají při vyhodnocení obrazových dat společný základ, kterou je metoda (vizuální) interpretace leteckých snímků, postavená na využití interpretačních znaků. 2 Cíle cvičení Absolvováním tohoto cvičení budou dosaženy následující cíle: seznámíte se s pojmem vizuální interpretace obrazových dat získaných metodou DZP, získáte přehled interpretačních znaků, které se využívají při vizuálním vyhodnocení obrazových dat, na ukázkách konkrétních objektů, jevů a procesů, viditelných v obrazových datech krajiny, se seznámíte s jednotlivými interpretačními znaky, které se využívají při interpretaci, každý z představených interpretačních znaků budete vnímat jako parametr, který je charakterizován rozmanitostí, s níž se můžeme v krajině setkat, na komentovaných příkladech jednotlivých interpretačních znaků pochopíte jejich význam pro identifikaci a bližší zhodnocení objektů, jevů a případně procesů ve zkoumaném území, vyzkoušíte si interpretaci v rámci níž na základě synergického efektu, který poskytuje současná znalost několika interpretačních znaků, identifikujete či blíže charakterizujete objekty či jevy ve stanovené lokalitě či oblasti.

5 3 Data a programové vybavení S interpretačními znaky se budete seznamovat v prostředí programu Google Earth, který umožňuje přístup k elektronicky publikovaným mozaikám ortogonalizovaných digitálních obrazových dat. Požadovaný detail obrazových dat si zobrazíte vždy, kdy ukázka dokumentuje některý z interpretačních znaků, o němž se ve cvičení hovoří. Při vyhledávání předmětných lokalit je prováděna navigace některým ze dvou způsobů. První způsob využívá geografický název hledané lokality, druhý způsob navigace vyžaduje zadání dvojice geografických souřadnic, určujících střed výřezu pro požadovaný detail zobrazení. Jak geografický název, tak dvojice geografických souřadnic mohou být snadno přeneseny jako řetězec znaků do vyhledávacího pole programu Google Earth. V návodu ke cvičení jsou hodnoty souřadnic zeměpisné šířky a zeměpisné délky udávány ve stupních a desetinných zlomcích stupňů. Proto je potřebně před zahájením práce nastavit tento formát pro práci se souřadnicemi. Spusťte program Google Earth a v hlavní nabídce otevřete okno pro nastavení programu (příkazy v nabídce Nástroje / Možnosti...). V levé části okna Možnosti aplikace Google Earth (obr. 1)v záložce Zobrazení 3D zvolte pro parametr Zobrazit zeměpisnou šířku a délku hodnotu Stupně (desetinná místa). Obrázek 1 Nastavení formátu zobrazování souřadnic v prostředí Google Earth

6 Google Earth je nástroj, který umožní snadný přístup nejen k různým typům obrazových dat z DPZ (leteckým snímkům i družicovým datům), ale také k vektorovým datům, usnadňujícím orientaci. 4 Časová náročnost Cvičení by mělo být zpracováno v průběhu 90 minut. Je připraveno tak, aby jeho řízenou část mohli studenti provádět samostatně a to jak pod dohledem pedagoga, tak v jeho nepřítomnosti. Část cvičení, kterou nestihnete ve vymezeném časovém limitu v počítačové laboratoři, dokončíte samostatně v rozšířeném časovém limitu. Navazující samostatné procvičování vizuální interpretace bude vykonáváno nepravidelně po částech v průběhu semestru. Předpokládá se, že zpracování samostatné části cvičení vyžaduje 120 minut. 5 Interpretační znaky V následujícím textu se seznámíte s ukázkami interpretačních znaků, které se využívají při interpretaci obrazových dat. K interpretačním znakům patří: tvar barva, odstín šedi stín velikost textura struktura souvislost 5.1 Tvar Tvar jako charakteristika zobrazených objektů jsou jedním z nejdůležitějších interpretačních znaků, protože vypovídají o základních geometrických atributech objektů, které člověk svým zrakem přirozeně vnímá. Při pozorování objektů v obrazových materiálech z dálkového průzkumu Země si všímáme především tvaru půdorysu jednotlivých objektů. Při tom do určité míry dokážeme intuitivně kompenzovat zdánlivé deformace tvarů, dané geometrickým zkreslením v důsledku omezení použité technologie vzniku obrazu. Zaměříme-li se na tvar objektu, můžeme si ve většině případů okamžitě povšimnout, zda se jedná o pravidelný či nepravidelný tvar, zda vidíme jednoduchý geometrický útvar (kružnice, čtverec, trojúhelník) nebo zda se jedná o tvar komplikovanější. Do vyhledávacího pole programu Google Earth napište nebo zkopírujte řetězec Rektorát VŠB, Ostrava-Poruba a zadejte příkaz Hledat k jeho vyhledání. Zobrazí se areál VŠB-TU Ostrava v Porubě, přičemž hledaná budova rektorátu je přibližně ve středu výřezu (obr. 2).

7 Obrázek 2 Prostředí Google Earth, zobrazující areál VŠB-Technické univerzity Ostrava s přilehlým okolím. Pravidelný tvar vypovídá zpravidla o antropogenním původu objektů, neboť k formování dokonale pravidelných tvarů vlivem přírodních procesů dochází zpravidla výjimečně. Jednoduché, pravoúhlé útvary čtverce či obdélníka nebo komplikovanější pravoúhlé tvary složené kombinováním čtverců či obdélníků jsou charakteristické pro mnoho obytných, veřejných či průmyslových budov, pro bazény, některé pozemky či stavební parcely a podobně. V programu Google Earth postupně vyhledávejte oblasti nebo lokality, jejichž přibližný střed určují dvojice souřadnic pod každým z obrázků. Některé stavby charakterizuje pravidelný tvar ohraničený kružnicí. Kruhový tvar je typický pro půdorys známých staveb průmyslové architektury, jako jsou chladící věže, zásobníky, komíny, plynojemy, sedimentační nádrže čističek odpadních vod apod. (obr. 3), dopravní stavby (kruhové objezdy). Tvar kruhu mají například i části zemědělských ploch (obr. 4), zavlažované kruhovými zavlažovači (sprinklery). Tvar kruhu je spojen s otevřenými sportovišti, kde kružnice bývají nakreslené na jejich ploše, kruhový tvar mají přistávací plochy vrtulníků atd. Vyloučeny nejsou ani kruhové tvary veřejných a někdy i obytných budov. Příkladem je budova C v areálu VŠB TU Ostrava v Porubě (obr. 2). Činnost člověka způsobila vznik dalších typů rovinných útvarů, jejichž půdorys má tvar odvozený od kruhu. Jedná se například o kruhovou výseč či části mezikruží. Na lehkoatletických stadionech najdeme sektor pro hod koulí ve tvaru kruhové výseče. Část

8 mezikruží nalezneme jako tvar tzv. rotund, tedy objektů pro stání a údržbu lokomotiv na některých železničních nádražích (obr. 5). Obrázek 3 Budova plynojemu a sedimentačních nádrží čistírny odpadních v oblasti dolních Vítkovic ( ), Ostrava, Česká republika (Zdroj: Google Earth) Obrázek 4 Zavlažované zemědělské plochy v oblasti ( ) Stanfield, Arizona, USA (Zdroj: Google Earth)

9 Obrázek 5 Objekty železniční infrastruktury (rotunda a točna) v areálu železničního depa v České Třebové ( ), Česká republika (Zdroj: Google Earth) Obrázek 6 Pětiúhelníkový tvar budovy Pentagonu ( ) Pentagon City, Airlington, Virginia, USA (Zdroj: Google Earth)

10 Rozšířené jsou také tvary omezené nepravidelným N-úhelníkem. Tvary nepravidelných N- úhelníků lze pozorovat u mnoha budov a dále pozemků či stavebních parcel. Přímost jednotlivých stran je rovněž výsledkem činnosti člověka. Známé jsou i méně obvyklé tvary pravidelných N-úhelníků, jako je například pravidelný pětiúhelník. Příkladem je, budova sídla Ministerstva obrany USA, tzv. Pentagon (obr. 6). Neobvyklé nejsou ani velmi členité avšak pravidelné tvary některých objektů. Jako zajímavý příklad si uveďme budovy opery v Sydney (obr. 7), či budova terminálu 1 na mezinárodním letišti v Hong Kongu (obr. 8), z nichž každá je zrcadlově souměrná. Obrázek 7 Budova opery v Sydney ( ) Sydney, Austrálie (Zdroj: Google Earth) Data, získaná technologií DPZ, mohou rovněž obsahovat obraz některých mobilních objektů, jejichž tvar je naprosto signifikantní. Příkladem jsou letadla (obr. 8), která lze rozeznat zpravidla velmi snadno, přestože obraz není příliš kontrastní. Letadla a další dopravní prostředky jsou mobilní objekty, které se však na daném místě vyskytují v klidu krátkodobě, pouze po určitou omezenou dobu. Obvyklý je však pohyb těchto objektů, v němž jsou často zachyceny při leteckém snímkování či při získávání obrazových dat z vesmíru. Mnoho objektů antropogenního původu má nepravidelný tvar, který lze matematicky relativně snadno vyjádřit. Jedná se především o tvary složené z oblouků či parametricky definovaných křivek, které jsou využívány například při projektování dopravních staveb (obr. 9). Železnice se v obrazových datech často jeví často jako linie, kterou formují oblouky se značnými poloměry. Geometrické parametry železnice musí pochopitelně odpovídat konfiguraci reliéfu terénu, možnostem železničních vozidel a dalším technickým a bezpečnostním požadavkům.

11 Obrázek 8 Terminál 1 na letišti v Hong Kongu ( ) Hong Kong (Zdroj: Google Earth) Obrázek 9 Mimoúrovňová dálniční uzel ( ) Dortmund, Německo (Zdroj: Google Earth)

12 Opačný pól představují některé úseky liniových staveb, které jsou zcela přímé, což na první pohled a jednoznačně vypovídá o jejich antropogenním původu. Kratší přímé úseky silnic a železnic se vyskytují velmi často, což lze dokumentovat na příkladu kolejiště nákladového nádraží v Ostravě Mariánských Horách (obr. 10). Extrémně dlouhé, přímé úseky silnic a železnic, jsou známé z planiny Nullarbor v jižní části Austrálie. Důvodem jsou relativně jednoduché podmínky, které měli stavitelé k dispozici pro výstavbu trati v této aridní případně semiaridní krajině. Nachází se zde železnice, jejíž jeden souvislý přímý úsek drží světové prvenství v délce (478 km). Ve stejné oblasti prochází i silnice Eyre Highway, jejíž nejdelší přímý úsek v délce 146 km představuje rekordní hodnotu pro Austrálii. Uvedené extrémní případy nejsou v tomto textu dokumentovány ukázkami z mozaiky leteckých snímků, protože dlouhé liniové objekty, které mají zanedbatelnou šířku, je vhodnější studovat v detailním zobrazení. Přímost a jednoduchý tvar liniových objektů dopravní infrastruktury může současně do určité míry vypovídat o i podmínkách, v nichž stavba vznikla. Zpravidla se jednalo o plochý terén, ve kterém nebylo nutno brát ohled na překážky dané geomorfologickými podmínkami či existujícím osídlením. Obrázek 10 Nákladové nádraží v Ostravě - Mariánských Horách ( ) Ostrava, Česká republika (Zdroj: Google Earth) Vodní toky, jejichž přirozené řečiště charakterizují meandry, jsou příkladem liniových objektů s nepravidelným tvarem, který se mění v čase. Naopak tvary vodních toků s regulovaným řečištěm, jsou přímější, méně členité a jejich zpevněné břehy zaručují větší

13 stálost tvaru. Ukázku kontrastu mezi regulovaným, částečně regulovaným úsekem řečiště a mezi původním, slepým ramenem řeky Odry v Ostravě Výškovicích, ukazuje výřez z mozaiky leteckých snímků na obrázku 11. Řečiště Odry v dolní polovině výřezu, tekoucí ve směru od jihu k severu nese pouze nepatrné známky regulačních zásahů. Od křížení toku se železniční tratí, tzv. Polaneckou spojkou, se však charakter toku zásadně mění. Řeka protékající řečištěm, lemovaným ochranný mi hrázemi, se zde stává součástí intenzívně urbanizovaného území. Základní tvar přímých i nepřímých liniových objektů, jako je například nadzemní teplovodní potrubí, může být modifikován dilatačními smyčkami, které se vyskytují periodicky, přibližně ve stejné vzdálenosti od sebe (obrázek 5). Obrázek 11 Řeka Odra v oblasti tzv. Polanecké spojky, na hranici městských obvodů Ostrava - Výškovice a Polanka nad Odrou ( ) Ostrava, Česká republika (Zdroj: Google Earth) Změny tvaru některých objektů v průběhu času jsou průvodním znakem souvisejících procesů. Například dlouhodobé zvyšování teploty představuje proces, který vede k ústupu ledovce, tedy ke zmenšování konkrétního objektu a změnám jeho tvaru. Jako další proces si představíme urbanizaci oblasti Las Vegas ve státě Nevada v USA. Prudký nárůst rozlohy tohoto města v období je viditelný na sérii 8 leteckých snímků (obrázek 12), získaných v osmiletých intervalech. Tento obrázek pochopitelně není možné vyhledat za pomoci programu Google Earth, neboť ten dovolí zobrazit pouze poslední zachycený stav, uložený v databázi snímků.

14 Některé vlastnosti sledovaného procesu je možné identifikovat interpretací obrazových dat, získaných postupně jako sérii v několika časových okamžicích. Dynamiku popisovaných procesů lze sledovat na základě časové řady obrazových dat, které jsou získávány v intervalech jednotek či desítek roků. Procesy, probíhající v atmosféře nebo ovlivňující atmosféru a spoluutvářející počasí, se sledují v intervalech několika desítek minut nebo jednotek hodin. Vizualizace časové řady obrazových dat, získaných skenováním z meteorologické družice, často doprovází televizní pořady s předpovědí počasí. Získávání obrazu se děje periodicky, zpravidla v pravidelných intervalech. Obrázek 12 Urbanizace v oblasti LasVegas v období , Nevada, USA (Zdroj: meso.gsfc.nasa.gov) 5.2 Barva, odstín šedi Lidské oko je dokáže rozeznat více než tisíc barev, ale pouze 16 odstínů šedi. Proto jsou pro interpretaci vhodnější barevné obrazové materiály z DPZ. Budeme-li striktně vycházet z terminologie digitální teorie barev, pak výsledná barva zkoumaného objektu či jevu je dána současnou existencí tří složek, kterými jsou barevný tón, jas a sytost. Na podání barev

15 v obrazu se podílí mnoho vlivů a reálný barevný vjem, který nás ovlivňuje, je výsledkem spolupůsobení těchto složek. Výsledné barvy, které vnímáme, jsou zpravidla velmi variabilní v důsledku působení různých vlivů. Připomeňme si tedy, že měnit se může: barevný tón (angl. hue), tedy vlnová délka barvy, vnímáme např. jako zelenou, modrou apod., jas, ovlivňující odstín barvy (angl. tone nebo shade), vnímáme jako světlý či tmavý sytost, vnímáme jako sytá nebo bledá Klíčovou složkou barvy je barevný tón, který zpravidla vypovídá o kvalitativních vlastnostech sledovaného objektu či jevu. Variabilitu barevného tónu způsobuje proměnlivost jasu nebo sytosti, což jsou projevy nárůstu či úbytku intenzity osvětlení nebo projevy změn chemického složení. Proměnlivost barevného tónu umožňuje v obrazu rozeznat další interpretační znaky, jako jsou tvar, textura, struktura a další. Obrázek 13 Zemědělská krajina v oblasti Tučap ( ), Česká republika (Zdroj: Google Earth) Podívejte se na detail z mozaiky leteckých snímků (obrázek 13) z oblasti Jihočeského kraje, v němž dominují žlutý a zelený barevný tón. Žlutý tón umožňuje identifikovat zemědělskou plochu osetou kvetoucí řepkou olejkou. Na základě znalostí o pěstování řepky je možné určit i přibližné období fotogrammetrického náletu, z něhož pochází snímek. Je třeba si uvědomit, že důvodem tak masívního zastoupení žluté v obrazu je snímkování v době květu. Žlutá barva řepkového pole je relativně homogenní a rozsah odstínů žluté není příliš velký. To může svědčit o tom, že podmínky pro pěstování řepky byly v daném okamžiku relativně

16 homogenní. Přestože v tomto krátkém období mají rostliny řepky i zelené listy a stonek, žlutá jednoznačně dominuje. V části vegetačního období před dobou květu a také po odkvětu má řepka modrozelenou (jakoby ojíněnou) barvu. Později, těsně před sklizní se barva mění na tmavě žlutou až světle hnědou. Odstíny zelené jsou projevem jiné vegetace, jako jsou blíže nespecifikované rostliny na zemědělských plochách, olistěné koruny stromů a travní porost, který se nachází v sadu v blízkosti budovy. Zelený tón je zastoupen větším počtem odstínů, které vypovídají o barvě vegetace polí, sadu a lesa. Větší bohatost odstínů zelené je dána pestřejší skladbou vegetace a navíc lidské oko vnímá citlivěji právě odstíny zelené než odstíny ostatních barevných tónů. Zemědělská plocha vpravo dole není zbarvena stejnoměrně, což se projevuje úbytkem vegetace v některých částech této plochy. To může svědčit o zhoršených podmínkách, v nichž byla zemědělská plodina pěstována nebo o poškození vegetace, například v důsledku pohybu zemědělské techniky. Kvetoucí (pravděpodobně třešňové) stromy v pravé části se jeví jako bílé, přestože v době květu jsou již významně vyvinuté listy. V době zralosti plodů je pak na stromech zastoupena červená barva plodů, která je však zcela převážena barvou zcela vyvinutých listů. Každoroční barevná proměnlivost vegetace v průběhu vegetační doby je samozřejmým projevem života rostlinného jedince i rostlinných společenství a při interpretaci na základě barvy je s tím třeba počítat. Vegetační doba v tropických oblastech může být neomezená, což se projeví větší barevnou stálostí vegetace zobrazené v materiálech z DPZ. Obrázek 14 Část olympijského areálu v Sydney ( ), Austrálie (Zdroj: Google Earth) Ve výřezu z mozaiky leteckých snímků na obrázku 13, lze nalézt dvě budovy, z nichž jedna má červenou a druhá šedou střechu. Šedá barva je vázána rovněž na silniční komunikaci,

17 která prochází zkoumaným územím. Výřez mozaiky obsahuje i barevný projev holé, odkryté půdy zemědělských ploch v místech poškození nebo oslabení zemědělských plodin. Homogenní barva může být atributem objektů, které jsou bezprostředně dílem člověka, případně objektů, ovlivněných antropogenním působením či dokonce objektů, na jejichž vzniku se člověk vůbec nepodílel a jejich existenci neovlivnil. Při pozorování snímku vnímáme projevy tónové variability (nestejnorodosti) resp. tónové homogenity (stejnorodosti) krajinného pokryvu. Vysvětleme si to na příkladu barevného tónu vybraných objektů, zobrazených na výřezu z mozaiky leteckých snímků (obr. 13). Podívejme se na tenisové kurty a fotbalová hřiště. Posuzujeme-li variabilitu či homogenitu tónu pouhým zrakem, jeví se povrch všech těchto sportovních objektů jako více méně tónově homogenní. Obrázek 15 Štěrkovna v Hlučíně ( ), Česká republika (Zdroj: Google Earth) Při vyhodnocování obrazových materiálů z DPZ je nutné počítat s variabilitou barev vodních objektů, jako jsou rybníky, jezera, moře, štěrkovny a podobně. Jedním z důvodů je proměnná výška vodního sloupce, což zřetelně projevuje na přechodu od mělčiny u břehu do větších hloubek. Kromě masy vodního sloupce se totiž na pohlcování a odrazu elektromagnetického záření výrazně podílí i materiál tvořící dno nádrže. Mělčiny pod hladinou vody v nádrži částečně odrážejí záření vlnových délek viditelného oboru elektromagnetického spektra. Popsaný případ ilustruje ukázka na výřezu z leteckého snímku, zobrazující zatopenou štěrkovnu v Hlučíně (obr. 15). Záliv vpravo nahoře má mělké dno tvořené tmavším materiálem, který se projevuje ve výsledné barvě vody. Dno v zálivu se na snímku jeví jako tmavší, protože pohlcuje více slunečního záření než jiné hlubší části štěrkovny. Podobně

18 mělké dno najdeme vpravo od středu snímku v části štěrkovny dále od břehů. Hloubka vody zde dosahuje pouze cca 100 cm, na rozdíl od okolních částí dna nádrže, kde hloubka činí 3-5 metrů. Obrázek 16 Pískovna Lemerelveld ( ), Nizozemsko (Zdroj: Google Earth) Barevná variabilita může být způsobena i zvýšeným obsahem biotických či abiotických látek ve vodním sloupci. Znečištění vody nastává například při tzv. mokré těžbě písku, získávaného bagrováním ze dna zatopené pískovny (obr. 16). Množství obrazových materiálů, které byly získány metodou DPZ v minulosti, je k dispozici v šedotónovém (někdy též v černobílém) provedení. Objekty reálného světa, které mají odlišnou barvu, mohou být v šedotónovém obrazu zobrazeny totožným odstínem šedi. Důvodem je princip transformace každé barvy na určitou úroveň intenzity šedi. 5.3 Stín Stín vzniká v obrazových materiálech z dálkového průzkumu Země v důsledku interakce elektromagnetického záření s objektem. Objekty se promítají na zemský povrch i na jiné objekty ve směru dopadajícího osvětlení a vznikají stíny. Nejčastěji se jedná o objekty umístěné na zemském povrchu, jako jsou stromy, budovy, stožáry, mosty (obr. 17), lodě, skály či hory. Často se v obrazových materiálech vyskytují i stíny, vznikající promítáním objektů letících nad povrchem (obr. 18). Obrazové materiály získané skenováním z vesmíru obsahují velmi často stíny oblačnosti. Naopak letecké snímkování se provádí při vhodném počasí, a proto se v leteckých snímcích stíny téměř nevyskytují.

19 Stíny sehrávají při interpretaci kladnou i zápornou roli. Za vhodných podmínek stín umožňuje získat představu o bočním profilu objektu (obr. 17). Při znalosti výšky Slunce umožňuje délka stínu odhadnout výšku promítnutého objektu. Podle směru dopadajících stínů lze snadno určit, odkud do zobrazené scény směřovaly paprsky slunečného záření. Obrázek 17 Londýnský most Tower Bridge ( ) Londýn, Velká Británie (Zdroj: Google Earth)

20 Obrázek 18 Start letadla ze vzletové dráhy na letišti ( ) Hong Kong (Zdroj: Google Earth) V důsledku negativního působení stínů se vlivem nedostatku jasu mění barevné podání zastíněných objektů. Kromě toho zastíněné části obrazu vykazují nedostatečný kontrast, což dále omezuje možnost vnímat další interpretační znaky, především strukturu a texturu. Vyhodnocovatel je tak znevýhodněn při využití vzájemného spolupůsobení interpretačních znaků. Negativní vliv stínů na čitelnost obrazových dat je zřejmá z obrázku 19, na němž je zachycena horská skupina Sella v italských Dolomitech. Strmé skalní stěny se promítají ve směru slunečního záření k severozápadu a vnikají tak stíny se zhoršenými podmínkami pro interpretaci. Příležitost pro vznik zastíněných prostor najdeme také v blízkosti vysokých

21 budov (obrázek 20), stromů, mostních pilířů (obrázek 17) apod. Obrázek 19 Skupina Sella v italských Dolomitech ( ), Trento, Itálie (Zdroj: Google Earth) V zastíněném prostoru může působit další negativním jevem, který časově podmiňuje odlišnost některých vlastností atmosféry, především teploty a vlhkosti. V zastíněných částech území se tak může v průběhu dne déle vyskytovat nízká oblačnost v podobě mlhy. Takové podmínky pak mohou mít vliv na průchod záření touto částí atmosféry. V průběhu denního cyklu stín umožňuje rovněž delší výskyt některých forem vodních srážek, než je tomu v nezastíněných částech území. Rosa, jinovatka či sníh, ovlivňují interakci dopadajícího záření s objekty na povrchu, které jsou těmito srážkami pokryté. Se všemi popsanými výhodami a nevýhodami existence stínů je třeba počítat při interpretaci. Vyhodnocovatel má možnost vliv stínů do určité míry omezit. Při dostatečných zkušenostech se může pokusit o kompenzaci vlivu stínů na základě spolupůsobení ostatních interpretačních znaků. Další možností jsou úpravy obrazových dat získaných digitální technologií, s cílem zlepšení jejich čitelnosti. Takové úpravy se provádějí některou z metod předzpracování obrazu s cílem eliminovat negativní vlivy stínů.

22 Obrázek 20 Mrakodrapy Petronas Twin Towers ( ) Kuala Lumpur, Malajsie (Zdroj: Google Earth) Do vyhledávacího pole programu Google Earth napište nebo zkopírujte řetězec Rektorát VŠB, Ostrava-Poruba a zadejte příkaz Hledat k jeho vyhledání. Změňte měřítko tak, abyste získali co nejvýhodnější zobrazení budovy C (obrázek 21). Prohlédněte si stíny, které najdete na severozápad od budov A, C aj. Ověřte, kolik osobních vozů stojí na požární ploše v blízkosti přemostění mezi budovami A a J a dále na nádvoří budovy J. 5.4 Velikost Velmi důležitým atributem, který usnadňuje interpretaci, je velikost objektu, která je funkcí měřítka. Je tedy možné vyhodnocovat velikost zkoumaného objektu jak ve vztahu k ostatním objektům v obrazu tak také jako absolutní charakteristiku. Jestliže je známé měřítko, v němž je snímek zobrazen, lze skutečnou velikost sledovaných objektů snadno zjistit jednoduchým výpočtem. V prostředí základní verze programu Google Earth, je k dispozici nástroj, který umožňuje měřit horizontální vzdálenosti. Verze Google Earth Pro a Google Earth EC, které nejsou na učebnách k dispozici, poskytují navíc možnost měření obvodu a obsahu mnohoúhelníku a kruhu. Nyní změříme průměr kružnice, která ohraničuje obrys budovy C v areálu VŠB-TU Ostrava v Porubě.

23 Do vyhledávacího pole programu Google Earth napište nebo zkopírujte řetězec Rektorát VŠB, Ostrava-Poruba a zadejte příkaz Hledat k jeho vyhledání. Změňte měřítko tak, abyste získali co největší zobrazení budovy C (obrázek 20). Protože při použití nástroje pro zvětšení měřítka zobrazení dochází k zešikmení směru pozorování, upravte následně zobrazení tak, abyste zajistili kolmý směr pozorování budovy. Obrázek 21 Budova B areálu VŠB-TU Ostrava (Zdroj: Google Earth) Výběrem tlačítka, označeného ikonou pravítka (nebo volbou z nabídky Nástroje > Pravítko), aktivujte nástroj pro měření vzdáleností. Správnou ikonu rozeznáte po umístění kurzoru na plochu tlačítka, jestliže se v bublinové nápovědě zobrazí text Zobrazit pravítko. Aktivace nástroje otevře další okno označené jako Pravítko a současně se změní tvar kurzoru Po aktivaci nástroje zadejte dvěma body vektor, představující průměr kruhového půdorysu budovy C. Po zadání druhého bodu vypíše program délku vektoru, vyjádřenou ve zvolených délkových jednotkách. Deaktivaci nástroje Pravítko proveďte uzavřením jeho okna.

24 Obrázek 22 Měření průměru budova B areálu VŠB-TU Ostrava (Zdroj: Google Earth) V případě, že je měřítko mapy neznámé, může pomoci porovnání velikosti zkoumaného objektu s jinými objekty, jejichž velikost známe. Ve výřezu z leteckého snímku VIvDPZ_Velikost1 je zobrazena tzv. olejová laguna v areálu bývalé rafinerie minerálních olejů na území Ostravy a v její blízkosti též část nákladového nádraží. Velikost nádrže lze odhadnout podle velikosti objektů, jejichž velikost známe, tedy například podle délky nákladních vagonů. Porovnáním velikosti objektů při interpretaci obrazových dat z DPZ, lze vyhodnotit ještě i další typ informace. Výřez z mozaiky leteckých snímků na obrázku 23 zobrazuje okolí obcí Sudice a Pietraszyn na česko-polském pomezí. Zaměřme se na velikosti pozemků, které můžeme snadno rozeznat. Levou část obrázku charakterizují pozemky, které mají významně větší výměru, než je tomu u pozemků, které vidíme vpravo. Na následujícím obrázku (obrázek 23) vidíme stejný výřez, v němž je vykreslená státní hranice mezi Českou republikou a Polskou republikou. Je zřejmé, že na české straně jsou větší pozemky než v Polsku. Důvodem je s největší pravděpodobností odlišný vývoj zemědělství v období komunistického režimu. Na české straně (v Československé socialistické republice) došlo v 50. letech 20. století k tzv. kolektivizaci a tím souviselo scelování původně soukromých pozemků do větších celků. V Polsku (v Polské lidové republice) se po celou etapu komunistického vývoje v zemědělství udržel soukromý sektor a soukromí zemědělci měli i

25 nadále možnost obhospodařovat svou půdu. Rozhraní mezi oběma velikostními kategoriemi pozemků, které je zřejmé a kryje se se státní hranicí. Obrázek 23 Obce Sudice a Pietraszyn ( ) na česko-polském pomezí (Zdroj: Google Earth) Obrázek 24 Státní hranice v oblasti Sudice-Pietraszyn ( ) na česko-polském pomezí (Zdroj: Google Earth)

26 Obrázek 25 Hranice mezi Izraelem a pásmem Gazy ( ), Izrael (Zdroj: Google Earth) Jistou podobnost, týkající se významných rozdílů velikosti pozemků, můžeme pozorovat na obrázku 25, který zobrazuje území na hranici mezi Izraelem a pásmem Gazy. Zatímco na území Gazy se nacházejí pozemky, jejichž výměra se pohybuje v řádu jednotek hektarů. Většina pozemků na území Izraele má výměru, která se pohybuje v řádu desítek hektarů. Povšimněte si hranice mezi oběma územními útvary, podél níž se táhne neprostupná bariera, tvořená v některých úsecích plotem, v jiných úsecích betonovou zdí. Velikost zobrazených objektů může často napovědět, o jaký typ objektu se jedná a případně k jakému účelu je využíván. Například objekty budov v rezidenční části města jsou menší než objekty soustředěné v administrativních, obchodních či průmyslových částech. 5.5 Textura Textura jako jeden z interpretačních znaků v DPZ se týká uspořádání a frekvence tónové proměnlivosti v konkrétních částech obrazu a pro lepší pochopení se často hovoří o textuře šedotónového obrazu. Jedná se tedy o uspořádání tmavších plošek na světlém pozadí nebo naopak světlejších plošek na tmavém pozadí. Drsná textura je charakteristická náhlými změnami tónu na relativně malém území. Tento typ textury mají drsné povrchy a nepravidelné struktury jako například korunový zápoj stromů v lese. Hladká textura je charakteristická velmi malou tónovou proměnlivostí a je typická pro rovnoměrné a pravidelné povrchy, například zemědělské plochy, písečná pláž, asfalt nebo travnatá krajina.

27 5.6 Struktura Struktura jako interpretační znak znamená prostorové uspořádání vizuálně rozpoznatelných objektů. Objekty mohou být uspořádány náhodně nebo systematicky. Příkladem systematicky a pravidelně uspořádaných objektů v krajině (obrázek 26) jsou obytné bloky, ulice a parcely s domy v Chandleru (Arizona, USA). Pravidelné strukturování obytných městských bloků, členěných sítí pravoúhle uspořádaných ulic lze nalézt ve městech, jejichž rozvoj se nepřizpůsoboval původní historické zástavbě. Řadu příkladů najdeme v USA, z nichž nejznámější je pravděpodobně Manhattan (obrázek 27). Obrázek 26 Struktura rezidenční čtvrti v Chandleru ( ), Arizona USA (Zdroj: Google Earth)

28 Obrázek 27 Strukturování obytných čtvrtí v okolí Central parku na Manhattanu ( ), New York, USA (Zdroj: Google Earth) Pravidelnost a systematičnost jsou charakteristické i pro rozmístění stromů v ovocném sadu (obrázek 28). Zajímavou ukázku struktury liniových a plošných objektů nabízí zemědělská krajina na obrázku 29. Území tvoří mozaika maloplošných zemědělských ploch, ohraničených liniovými strukturami obslužných cest. V obrázku vyniká kontrast mezi sytě zelenými zemědělskými plochami a světlými cestami. V některých ploškách je možno rozeznat linie, které jsou průvodními jevy agrotechnických činností, prováděné na těchto pozemcích. Jedná se však pouze o vnitřní nehomogenity jednotlivých zemědělských ploch. Významným činitelem podílejícím se na strukturování krajiny je říční síť. Ukázka delty řeky Neretvy v Chorvatsku na obrázku je příkladem delty. Jedním z Výraznou ukázkou strukturování krajiny je rovněž důsledkem liniových objektů

29 Obrázek 28 Pravidelná struktura uspořádání stromů v sadu ( ), autonomní společenství Valencie, Španělsko (Zdroj: Google Earth) Obrázek 29 Struktura zemědělsky využívané krajiny ( ), autonomní společenství Valencie, Španělsko (Zdroj: Google Earth)

30 Jiný zajímavý příklad struktury se týká uspořádání říčních ramen a kanálů v deltě řeky Neretvy v Chorvatsku (obrázek 30). Na průběh jednotlivých ramen v deltě je vázáno uspořádání zemědělských ploch. Obrázek 30 Struktura zemědělské krajiny v deltě řeky Neretvy ( ), Chrvatsko (Zdroj: Google Earth) Obrázek 31 Rybníky v okrese Taoyuan ( ), Taiwanu (Zdroj: Google Earth)

31 Příklad výrazné struktury nepravidelně uspořádaných plošných objektů lze najít v okrese Taoyuan na Taiwanu (obrázek 31). Jedná se o zemědělsky a rybníkářsky intenzívně využívanou krajinu, v níž jsou zřetelně viditelné plošky jednotlivých rybníků. 5.7 Souvislost Jak už napovídá název interpretačního znaku, souvislost (v některé české literatuře se používá kontext) bere se v úvahu vztahy mezi zkoumaným objektem resp. jevem a objekty resp. jevy v jeho okolí. Na obrázku 18 lze na základě kontextu rozeznat letadlo, které se v době snímkování nacházelo ve stádiu vzletu, těsně nad rozjezdovou dráhou takřka na jejím konci. O jisté výšce letadla nad zemí svědčí i velkost a směr vrženého stínu. Uspořádání letadel na obrázku 8 je běžný stav rozmístění letadel v blízkosti letištního terminálu. Letouny na základně vojenského letectva Davis Monthan v blízkosti Tucsonu v pouštní oblasti jižní části státu Arizony (na obrázku 32) jsou již vyřazeny z provozu. Obrázek 32 Základna vojenského letectva Davis Monthan v blízkosti Tucsonu ( ), Arizona, USA (Zdroj: Google Earth) 6 Úkoly pro samostatnou práci Pro každý z interpretačních znaků, které byly v tomto cvičení představeny na konkrétních příkladech, najděte jiný alternativní příklad. Nebude se však jednat o alternativu, která představuje stejný či podobný typ ukázky s vybraným interpretačním znakem. Vyhledáte ukázky, které zvolený interpretační znak představí originálním způsobem. Využití struktury tedy nebudete představovat na ukázce týkající se

32 zemědělských ploch či vodních toků, protože ukázky tohoto typu jsou součástí řešené části tohoto cvičení. Zaměříte se na ukázku struktury jiného typu objektů, viditelných v datech z DPZ. Ukázky využití každého z interpretačních znaků předložíte v různých variantách, představujících variabilitu vlastností zobrazených objektů a jim odpovídajících interpretačních znaků. Vyhledávání ukázek a využití interpretačních znaků použijte program Google Earth. Každou z ukázek, které vyhledáte, bude možno snadno demonstrovat, neboť uchováte souřadnice výřezu, v němž jste si sami ukázku prohlíželi. Každá z nalezených ukázek bude opatřena popisem geografického lokalizace nejen v podobě souřadnic, nýbrž také ve formě popisu místa, oblasti () a státu. Inspirujte se v řešené části tohoto cvičení.

33 Autor Ing. Tomáš Peňáz, Ph.D. Název Dálkový průzkum Země Vydavatel VŠB-TU Ostrava Rozsah 31 stran Rok 2014 Copyright Tomáš Peňáz, 2014 Zdroj financování Financováno z projektu CZ.1.07/2.2.00/ Inovace bakalářských a magisterských studijních oborů na Hornicko-geologické fakultě VŠB-TUO, spolufinancovaného Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky