Pavel Doubrava, Zdeněk Suchánek, Šárka Roušarová, Jaroslav Řeřicha

NIKM Národní inventarizace kontaminovaných míst, I. Etapa, (2009-2012) MOŢNOSTI VYUŢITÍ HISTORICKÉ ORTOFOTOMAPY PRO VIZUÁLNÍ INTERPRETACI SOUČASNÉ ORTOFOTOMAPY V RÁMCI METODICKÉ FÁZE PŘÍPRAVY TERÉNNÍCH PRACÍ PROJEKTU Pavel Doubrava, Zdeněk Suchánek, Šárka Roušarová, Jaroslav Řeřicha KONFERENCE SANAČNÍ TECHNOLOGIE XIII Třeboň, 25.5.2010

NIKM Projekt: 1. etapa plošné inventarizace kontaminovaných a potenciálně kontaminovaných míst a kategorizaci priorit na území ČR (2009-2012) Cíl: Komplexní zajištění nástrojů a metodických předpokladů pro vlastní inventarizaci, která bude následně realizována jako druhá etapa.

Místo vizuální interpretace ortofot v metodice NIKM Součástí projektu je příprava aplikací DPZ pro vyhledávání doposud neevidovaných KM a upřesňování lokalizací a získávání informací o jiţ evidovaných KM (letecké snímky a druţicová data jak v oboru multispektrálních tak hyperspektrálních dat). Metodika inventarizace bude ověřována ve třech testovacích územích (3 čtverce o velikosti 50x50 km), tj. na celkové ploše 7.500 km2 (9,5 % rozlohy ČR). V kaţdém území bude dvěma nezávislými terénními týmy vybavenými různými podpůrnými hardwarovými technologiemi (např. PDA vs notebook) testována nově vyvinutá aplikační platforma.

Místo vizuální interpretace ortofot v metodice NIKM Úkol zpracování a vyuţití historické ortofotomapy pro účely multitemporální analýzy a získávání informací o KM od veřejnosti o veřejné správy. Zadáno zpracování ortofotomapy ČR z historických snímků prvního plošného celostátního leteckého snímkování z 50. let a pro cca 10% část území ČR (3 testovací území projektu NIKM) i další ortofotomapy ze snímků pořízených v letech 1937-1938 (prozatím nezveřejňovaná).

Mapová aplikace Kontaminovaná místa CENIA vytvořila mapovou aplikaci Kontaminovaná místa. Součástí je historická ortofotomapa. Umístěna na http://kontaminace.cenia.cz Podklady letecké měřické snímky poskytnuté Vojenským geografickým a hydrometeorologickým úřadem (VGHMÚř) Dobruška - zpracovala a historické ortofoto dodala společnost GEODIS BRNO, spol. s r.o.

Mapová aplikace Kontaminovaná místa Součástí mapového portálu je i současná ortofotomapa GEODIS BRNO, spol. s.r.o, podkladová vrstva datování snímků GEODIS BRNO, spol. s.r.o a tématické geografické a další geoinformační vrstvy (datování snímků, barevná kompozice Landsat). Byly pouţity podkladové snímky druţice Landsat 7 získané z veřejných zdrojů. Zdrojem těchto dat je Global Land Cover Facility, http://www.landcover.org.

Historická ortofotomapa (letecké snímky z 50. let)

Historická ortofotomapa (letecké snímky z 50. let) Pokrytí snímky pro tvorbu poválečných ortofotomap GEODIS BRNO

Historická ortofotomapa (letecké snímky z 50. let) Pokrytí snímky pro tvorbu poválečných ortofotomap

Historická ortofotomapa (letecké snímky z 50. let) + SEKM

Mapový portál Kontaminovaná místa (současná ortofotomapa)

Historická ortofotomapa (letecké snímky z 30. let) Skutečné pokrytí pro tvorbu ortofotomap z předválečných snímků

Mapový portál Kontaminovaná místa (barevná syntéza Landsat ETM+) Kompozice Landsat ETM+635 www.kontaminace.cenia.cz

Mapový portál Kontaminovaná místa (barevná syntéza Landsat ETM+) Kompozice Landsat ETM+321 www.kontaminace.cenia.cz

Rastrová platforma Cílem prací na rastrové platformě je vyvinout sestavu metodik pro vyuţití ortofot i satelitních dat: Jednotná metodika pro vizuální interpretaci současného barevného ortofota Jednotná metodika pro multitemporální analýzu historických a současných ortofot

Rastrová platforma Metodika pro zpracování multispektrálních dat (řízené klasifikátory různých typů pravděpodobnostní, kontextuální, ANN ). Analytický nástroj pro zpracování hyperspektrálních dat, metodika, základy spektrální knihovny, srovnávací analýzy,

Rastrová platforma Obrazová data Letecké snímky - aktuální ortofoto Historické ortofoto (stav 50. let, 30.let) Satelitní snímky (multispektrální, hyperspektrální) Vytváření odvozenin snímků, které umoţní ztotoţnit zobrazené jevy vzájemně mezi jednotlivými typy dat zviditelnit jinak obtíţně pozorovatelné struktury zobrazit prostorové a historické souvislosti zájmových území

Vizuální interpretace současného barevného ortofota Vyhledávání zájmových objektů s příznaky potenciální kontaminace především tam, kde není vzrostlá vegetace. Výsledky předvyhodnocení v testovacích územích. Dostupné letecké snímky doplněny několika sadami druţicových snímků, získány informace z některých oblastí infračerveného a tepelného záření. Testovány snímky z druţic SPOT (Francie), RapidEye (Německo), Landsat 7 (USA) a QuickBird (USA).

Vizuální interpretace současného barevného ortofota Letecké ortofotomapy i druţicové snímky importovány do prostředí ArcGIS firmy ESRI, vytvořena jednotná mapová kompozice, v ní nová tématická vrstva s informacemi interpretovanými ze snímků. Tyto informace jsou lokalizovány jako tzv. zájmové objekty, k nimţ je formou tabulky atributů připojena základní informace o zjištěné reálné nebo potenciální kontaminaci.

Vizuální interpretace současného barevného ortofota Typy zájmových objektů a jejich počty zjištěné v rámci předvyhodnocení aktuálních ortofot typ objektu kód počet objektů % typ objektu kód počet objektů % průmyslový areál s vlivem na ŢP a 17 0,3 podezření na černou skládku p 4300 65,4 černá skládka c 1 0,0 skládky SEKM s 28 0,4 hnojiště h 1283 19,5 vrakoviště v 44 0,7 siláţní jáma j 523 8,0 opuštěný zemědělský objekt z 20 0,3 opuštěný lom l 46 0,7 neurčeno n 10 0,2 opuštěný objekt o 299 4,6 celkem 6571 100

Vizuální interpretace současného barevného ortofota Výstupem je nová datová vrstva PreKM - podklad pro následné terénní šetření (proběhne v letech 2010-2011). Informace o zájmových územích formou bodové signalizace. Vrstva obsahuje zhruba 6600 záznamů. Prozatím jen přibližně 30 místních šetření k ověření interpretace leteckých snímků (v testovacích územích A, B, C).

Vizuální interpretace současného barevného ortofota Vrstva PreKM TÚ C Šternberk

NIKM Buštěhradská skládka Kombinace leteckého ortofota, topografické mapy a družicového snímku Landsat 7

Vizuální interpretace historických černobílých ortofot Součást metodiky pro multitemporální analýzu historických a současných ortofot Připraveny ortofotomapy s rozlišením aţ 50 cm (u snímků z 50. let), resp. 1 m (30. léta). Veškeré historické snímky byly pořízeny na černobílý panchromatický materiál vertikálně orientovanou kamerou se 60% překrytem, díky němuţ je moţno s pomocí fotogrammetrie vyhodnocovat nejen polohopis ale i výškopis.

Vizuální interpretace historických černobílých ortofot V CENIA připravena internetová mapová aplikace, otestována 50 odborníky a zástupci institucí zainteresovaných na tématu. 11. června 2010 se uskutečbní tématický seminář s odborným panelem. Počítá se s plným zpřístupněním široké veřejnosti (květen- červen 2010). První interpretační práce ukazují, ţe mezi stavem krajiny na snímcích z předválečného a poválečného období nejsou patrné tak výrazné rozdíly jako ve srovnání s aktuálním obrazovým podkladem.

Vizuální interpretace historických černobílých ortofot Historické ortofotomapy z 50. let vyhodnoceny na všech třech testovacích územích Řada zaniklých objektů, které mohly v minulosti být příčinou vzniku kontaminace je zobrazena pouze na historických snímcích (20% z celkového počtu zájmových objektů lokalizovaných v historické ortofotomapě). 65% lokalizovaných zájmových objektů jsou podezřeními na černou skládku. 11 % tvoří opuštěné objekty.

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ A 50. léta Typ kontaminace Počet bodů % počtu bodů a - průmyslový areál s vlivem na ţp 5 0,7 b - dnes neexistující prům./zem. objekt 116 17,3 l - opuštěný lom 35 5,2 n - nevím 12 1,8 o - opuštěný objekt 4 0,6 p - podezření na černou skládku 498 74,3 s - skládky SEKM 0 0,0 Součet 670 100

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ A 50. léta

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ B 50. léta Typ kontaminace Počet bodů % počtu bodů a - průmyslový areál s vlivem na ţp 2 0,3 b - dnes neexistující prům./zem. objekt 137 19,0 l - opuštěný lom 16 2,2 n - nevím 8 1,1 o - opuštěný objekt 4 0,6 p - podezření na černou skládku 553 76,8 s - skládky SEKM 0 0,0 Součet 720 100

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ B 50. léta

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ C 50. léta Typ kontaminace Počet bodů % počtu bodů a - průmyslový areál s vlivem na ţp 3 0,3 b - dnes neexistující prům./zem. objekt 256 22,2 l - opuštěný lom 26 2,3 n - nevím 4 0,3 o - opuštěný objekt 267 23,2 p - podezření na černou skládku 592 51,4 s - skládky SEKM 0 0,0 Součet 1152 100

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ C 50. léta

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ A,B,C 50. léta Typ kontaminace Počet bodů % počtu bodů a - průmyslový areál s vlivem na ţp 10 0,4 b - dnes neexistující prům./zem. objekt 509 20,0 l - opuštěný lom 77 3,0 n - nevím 24 0,9 o - opuštěný objekt 275 10,8 p - podezření na černou skládku 1643 64,6 s - skládky SEKM 4 0,2 Součet 2542 100

Výskyt typů zájmových objektů v TÚ A,B,C 50. léta

Četnost zájmových objektů v pomocných čtvercích v TÚ A,B,C 50. léta Počet bodů v pomocném čtverci (4 km 2 ) Četnost pomocných čtverců % četnosti pomocných čtverců 0 767 40,9 1 508 27,1 2 270 14,4 3 145 7,7 4 79 4,2 5 31 1,7 6 27 1,4 7 23 1,2 8 12 0,6 9 2 0,1 10 3 0,2 11 1 0,1 13 1 0,1 14 2 0,1 16 2 0,1 18 1 0,1 19 1 0,1 Součet 1875 100

Četnost zájmových objektů v pomocných čtvercích v TÚ A,B,C 50. léta

Vizuální interpretace historických černobílých ortofot Vrstva PreKM TÚ C Šternberk

Multitemporální analýza pro interpretaci současné ortofotomapy Porovnání geometricky přesně korigovaných snímků téhož území, pořízených v různých obdobích. Výsledkem porovnání je obraz změn, který je pak dále interpretován. Možnost získat uměle vytvořený obraz, v němž jsou viditelné proběhlé časové změny. Možno např. nalézat polohy již zaniklých objektů, zjistit charakter změn v daném místě a z toho vyvodit zda byla provedena sanace apod. Výstupem nové datové vrstvy s popisem vývoje počtu a plošné hustoty KM v daném území ve statistickém měřítku. Spojení analýz výstupů interpretace fotomap s výstupem multitemporální analýzy další kombinovaný produkt.

NIKM Kombinace leteckého ortofota a družicového snímku Landsat 7 2004 30. léta 50. léta

Průmyslové skládky Ejpovice 30. léta 50. léta SEKM 2008

Průmyslové skládky Ejpovice Diferenční obraz historického a aktuálního ortofota (součást multitemporální analýzy) na lokalitě Skládky Ejpovice

NIKM Průmyslové Skládky Ejpovice Kombinace leteckého ortofota a družicového snímku Landsat 7

NIKM KORAMO Kolín Skládka odpadů Krátery po válečném bombardování 2008 2008 50. léta

Multispektrální data Metodika pro zpracování multispektrálních dat Postup metodou řízené klasifikace - stanovení známých obrazových vzorků (tzv. trénovacích množin) tak, aby byla jednoznačně podchycena mimo jiné i důležitá spektrální charakteristika sledovaného jevu ve známé lokalitě. Klasifikační algoritmus se při zpracování řídí těmito vzorky a zájmové objekty na základě trénovacích množin nalezne všude, kde se v analyzovaném obraze vyskytují. Takto lze detekovat naráz velké množství objektů o známých vlastnostech za předpokladu, že se věnuje dostatečná pozornost výběru trénovacích množin. Nástrojem vzniklým touto metodou a využitelným pro projekt bude vrstva identifikovaných zájmových objektů.

Povrchový důl na keramické jílovce v Rynholci, 40 km západně od Prahy Sestava různých druţicových snímků stejné lokality Snímky zleva doprava - Rapid Eye, - SPOT, - Landsat.

Povolená skládka komunální ho odpadu Rynholec

Hyperspektrální data Analytický nástroj pro zpracování hyperspektrálních dat využití metody spektrální analýzy zemského povrchu hyperspektrální snímky s řádově stovkami velmi úzkých spektrálních pásem analýza - vyhledání nebo ztotožnění KM s jejich obrazem na snímku, detekci spekter těchto míst a jejich porovnáním se spektrální knihovnou známých objektů či materiálů. porovnáním je možno detekovat konkrétní kontaminanty či kontaminovaná místa a ty pak opačným postupem najít i na dalších místech. hyperspektrální data družice EO-1 / Hyperion

Hyperspektrální data Přehled pouţitelných snímků druţice EO-1 / Hyperion

Hyperspektrální data

Bod 8.

Děkuji za pozornost RNDr. Zdeněk SUCHÁNEK vedoucí projektového týmu Národní inventarizace kontaminovaných míst - NIKM CENIA, česká informační agentura životního prostředí Litevská 8, 100 05 Praha 10 tel.: 267 225 288, 604206757 zdenek.suchanek@cenia.cz, www.cenia.cz