Mezinárodní konference Průmyslová ekologie II, Beroun

Podobné dokumenty
Možnosti podpory plošné inventarizace kontaminovaných míst interpretací multi- a hyperspektrálního snímkování Jana Petruchová Lenka Jirásková

ití software ENVI 4.7 pro zpracování multispektráln

GIS ANALÝZA VLIVU DÁLNIČNÍ SÍTĚ NA OKOLNÍ KRAJINU. Veronika Berková 1

TRENDY ROZVOJE DPZ A JEJICH MOŽNOSTI VYUŽITÍ PRO INVENTARIZACI KONTAMINOVANÝCH MÍST

Pavel Doubrava, Zdeněk Suchánek, Šárka Roušarová, Jaroslav Řeřicha

HYPERSPEKTRÁLNÍ METODY

Analýza dat v GIS. Dotazy na databáze. Překrytí Overlay Mapová algebra Vzdálenostní funkce. Funkce souvislosti Interpolační funkce Topografické funkce

Projekt NIKM - stav řešení po terénním testování metodiky inventarizace

Projekt NIKM (1. etapa) v druhé polovině

Opensource ve vědě satelitní dálkový průzkum Země

Současné možnosti dálkového průzkumu pro hodnocení heterogenity půd a porostů na orné půdě

Aplikační podpora národní inventarizace kontaminovaných míst

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. Dálkový průzkum Země

Č ást 1 Základníprincipy, senzory, multispektrálnídata. Co je DPZ?

Č ást 2 Kompozice v nepravých barvách Datové formáty Neřízená klasifikace. Program přednášky

Příprava metodiky inventarizace kontaminovaných míst

Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta. Mapování starých zátěží na území ČR s využitím GIS

ELEKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM PRO POTŘEBY DPZ

Ověřování metodiky NIKM v testovacích územích

Jasové transformace. Karel Horák. Rozvrh přednášky:

Zdroje dat GIS. Digitální formy tištěných map. Vstup dat do GISu:

Veronika Kopačková, Jan Mišurec Česká geologická služba, Klárov 3, Praha 1,

Lokality Brownfield Průzkum kontaminace horninového prostředí a hodnocení lokality

Neuronové sítě v DPZ

STAV A VÝHLED REALIZACE PROJEKTU NÁRODNÍ INVENTARIZACE KONTAMINOVANÝCH MÍST (1. ETAPA, )

DZDDPZ8 Fourierova t., spektrální zvýraznění. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák - Ing. Tomáš Peňáz, Ph.D. Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Metodický pokyn. k zadávání fotogrammetrických činností pro potřeby vymezování záplavových území

REGISTR KONTAMINOVANÝCH PLOCH

DPZ - IIa Radiometrické základy

vzorek vzorek

Využití snímků Landsat pro detekci změn urbanizovaného území

Červené bahno. kolontár, maďarsko. PŘípadová studie

GIS a pozemkové úpravy. Data pro využití území (DPZ)

Metody zvýrazňování obrazu III. Vícepásmová zvýraznění. Spektrální příznaky. Příznakový prostor. Podstata vícepásmových zvýraznění

Úvod do problematiky měření

DZD DPZ 10 Obrazová spektrometrie. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák - Ing. Tomáš Peňáz, Ph.D. Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

TAČR gama PoC Remote Guard

Detekce a monitoring invazních druhů pomocí dálkového průzkumu

Inventarizace kontaminovaných a potenciálně kontaminovaných míst na území města Ostravy

Hodnocení zdravotního stavu lesů: potenciál časových řad. Petr Lukeš

Využití dálkového průzkumu pro lokálně cílenou agrotechniku polních plodin. Vojtěch Lukas a kol.

VYUŽITÍ LETECKÉ TERMOGRAFIE A MULTISPEKTRÁLNÍHO SNÍMKOVÁNÍ V PRECIZNÍM ZEMĚDĚLSTVÍ JAN SOVA, ADAM ŠVESTKA, JAN KOVÁŘ

NÁRODNÍ INVENTARIZACE KONTAMINOVANÝCH MÍST K REALIZACI V RÁMCI OPŽP

RYBNÍKY POHLEDEM Z VÝŠKY

Využití obrazové korelace leteckých měřických snímků pro potřeby aktualizace budov v ZABAGED

METODA RADIOMETRICKÉ KOREKCE SMILE EFEKTU U HYPERSPEKTRÁLNÍHO SKENERU

DPZ10 Radar, lidar. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

1. české uživatelské fórum GMES Praha Zbyněk Stein. Představení aktivit CENIA v projektu EnviSec

DPZ - Ib Interpretace snímků

DPZ Dálkový Průzkum Země. Luděk Augusta Aug007, Vojtěch Lysoněk Lys034

Nekonvenční metody snímání zemského povrchu

Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě

Výsledek transformace dalších informačních zdrojů o kontaminovaných místech do NIKM (SEKM 3) Ing. Vladimír Hudec ARCDATA PRAHA, s.r.o.

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

II. Informační seminář FRAMEADAPT Dálkový průzkum země (DPZ) pro podporu adaptačního managementu

Videometrie,, LIDAR, Radarová data

Grafika na počítači. Bc. Veronika Tomsová

Dostupné spektrální knihovny a jejich využití v geologii

Sentinel 2 DATOVÉ SPECIFIKACE

PROJEKT INVENTARIZACE KONTAMINOVANÝCH MÍST K REALIZACI V RÁMCI OPŽP

Zdroje dat GIS. Digitální formy tištěných map. Vstup dat do GISu:

Dálkový průzkum Země DPZ. Zdeněk Janoš JAN789

Faktory ovlivňující intenzitu záření. Spektrální chování objektů. Spektrální odrazivost. Spektrální chování. Spektrální chování objektů [ ]

Mapy obsahu 137 Cs v humusu lesního ekosystému České republiky v roce 2005

Diskusní příspěvek. Seminář Revize katastru nemovitostí a nové trendy v zeměměřictví. Praha, Doc. Ing. Jiří Šíma, CSc.

Cvičení 4 komplexní zpracování dat. Analýza povodí řeky Kongo

DRUŽICOVÁ DATA. distribuovaná společností ARCDATA PRAHA, s.r.o.

DPZ. Modelování s daty DPZ. Poměrové indexy. Vegetační indexy. Část 4. Modelování s daty DPZ Multitemporální analýza

ZPRACOVÁNÍ DAT DÁLKOVÉHO PRŮZKUMU

Využití letecké fotogrammetrie pro sledování historického vývoje krajiny

Transformace dílčích datových zdrojů na jednotnou datovou platformu kontaminovaných míst, analýza potřeb uživatelů a vývoj aplikací

Strojové učení a dolování dat. Vybrané partie dolování dat 2016/17 Jan Šimbera

DZDDPZ3 Digitální zpracování obrazových dat DPZ. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Automatická detekce anomálií při geofyzikálním průzkumu. Lenka Kosková Třísková NTI TUL Doktorandský seminář,

- a) rovníková dráha - b) šikmá oběžná dráha c) subpolární oběžná dráha.

Nejistota měření. Thomas Hesse HBM Darmstadt

VÝSLEDKY I. ETAPY PROJEKTU NÁRODNÍ INVENTARIZACE KONTAMINOVANÝCH MÍST (NIKM) RNDr. Zdeněk Suchánek

Kalibrace a testování spektrometrů

Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity Brno. prezentace je součástí projektu FRVŠ č.2487/2011

Možnosti modelování lesní vegetační stupňovitosti pomocí geoinformačních analýz

Topografické mapování KMA/TOMA

Tabulka 1. Výběr z datové tabulky

- a) rovníková dráha - b) šikmá oběžná dráha c) subpolární oběžná dráha.

Zdroj:

ENVI 5.2. a jeho reakce na nejnovější družicové systémy

Význam a způsob přípravy vzorků pro okruţní rozbory. Miroslav Perný

ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD TVORBA ORTOFOT. Ing. Karel Brázdil, CSc

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník RELATIVNÍ A ABSOLUTNÍ ORIENTACE AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE

1 kvě. 2 kvě. 3 kvě. 4 kvě. 5 kvě. 6 kvě. 7 kvě. 8 kvě. Knihovna města Hradce Králové - program na květen 2015

Staré mapy TEMAP - elearning

DPZ Dálkový průzkum Země. Lukáš Kamp, KAM077

Monitoring složek ŽP - instrumentální analytické metody

TERMINOLOGIE ... NAMĚŘENÁ DATA. Radek Mareček PŘEDZPRACOVÁNÍ DAT. funkční skeny

Chyby spektrometrických metod

VÝSLEDKYVÝVOJEAUTONOMNÍ MAPOVACÍVZDUCHOLODĚ

Vyvinuté programové vybavení (projekt čís. TA )

8. Sběr a zpracování technologických proměnných

OBRAZOVÁ ANALÝZA. Speciální technika a měření v oděvní výrobě

FRVŠ 2829/2011/G1. Tvorba modelu materiálu pro živé tkáně

Metody hodnocení sucha v lesních porostech. Kateřina N. Hellebrandová, Vít Šrámek, Martin Hais

Transkript:

Zpracování multispektráln lních a hyperspektráln lních dat v rámci r projektu NIKM pro identifikace kontaminovaných a potenciáln lně kontaminovaných místm Jana Petruchová Lenka Jiráskov sková Mezinárodní konference Průmyslová ekologie II, Beroun 24. 3. 2011

NIKM V první etapě projektu NIKM jsou multispektrální data dostupná na třech testovací území o velikosti strany 50 km označená A, B a C Doposud byla metodami DPZ analyzována oblast A 2

cíl zpracování multispektrálních družicových snímků identifikace PKM na vybraném testovacím území použitá multispektrální data družice RapidEye testovací oblast A (území mezi Podbořany, Plzní, Příbramí a Prahou) zvolená metoda klasifikace obrazu Multispektráln lní data výsledná klasifikovaná vrstva indikuje lokality PKM - jsou ověřovány v terénu (např. typ kontaminace) 3

Multispektráln lní data pro vytvoření spektrálních charakteristik PKM bylo identifikováno deset lokalit KM ze SEKM ID lokalita parametr A1 Buštěhrad/ Stehelčeves povrch rekultivované skládky NO A2 Skládka Rynholec povrch rekultivované skládky KO A3 Veltrusy Strachov povrch skládky NO A4 Hořovice Hrádek povrch skládky KO A5 Králův Dvůr Jarov (halda Jarov) povrch skládky IO A6 Řevnice povrch skládky KO A7 Libčice odkaliště galvanických kalů A8 Příbram skládka odpadů z hutí výroby Kovohutě Příbram A9 Příbram laguny a odkaliště sodné strusky Kovohutě Příbram A10 Uhy povrch skládky KO, z části rekultivované Systém evidence kontaminovaných míst (SEKM) je současný integrovaný databázový systém pro evidenci lokalit postižených kontaminací zemin, stavebních konstrukcí nebo půdního vzduchu a podzemních či povrchových vod 4

Multispektráln lní data vytvořeny trénovací množiny Určena jejich odlučitelnost kontrola spektrální separability trénovacích množin Nástroj využívající testy Jeffries-Matusita a Transformed Divergence výsledek potvrdil správnost volby trénovacích ploch 5

Multispektráln lní data klasifikace řízená klasifikace Maximum Likelihood s prahem pravděpodobnosti odlišným pro jednotlivé trénovací množiny post-klasifikace určení přesnosti klasifikace jednotlivých tříd na výsledku klasifikace byl odstraněn šum mediánový filtr upravený rastr byl exportován do formátu shapefile identifikovaná PKM vektorová vrstva identifikovaných PKM je používána pro terénní šetření a ověření výsledků metody probíhající ověření - spolehlivost metody 75 % 6

Multispektráln lní data terénn nní šetření Plocha u letiště Hořovice Rekultivovaná plocha Klasifikováno jako rekultivovaná skládka Halda Beroun - Jarov Obnovená skládka hutního odpadu Byla identifikována jako skládka inertního odpadu Halda Nový Jáchymov Bývalá halda strusky z hutní výroby Klasifikována jako halda strusky 7

Hyperspektráln lní data součástí projektu ověření možnosti využití hyperspektrálních dat pro vytvoření referenční spektrální knihovny kontaminantů a detekci PKM pro tyto účely jsou zpracovávána hyperspektrální data družicová letecká laboratorně měřená hyperspektrální data obsahujířádově stovky velmi úzkých spektrálních pásem, skládaných těsně vedle sebe plynulý průběh spektrální křivky 8

Hyperspektráln lní data - družicov icová vědecké mise NASA - Earth Observing-1 (EO-1), senzor Hyperion (Hyperspectral Imager) data obsahují 242 pásem (158 je kalibrovaných) se spektrálním rozsahem od 357 do 2576 nm velikost jednoho snímku 7,5 x 100 km, při prostorovém rozlišení 30 m data byla stažena z archivu Geologické služby Spojených států (USGS) pro územíčr bylo k dispozici sedm snímků, ke zpracování byly vybrány dva v okolí Prahy 9

Hyperspektráln lní data - družicov icová formát dat z USGS - L1Gst (Geometric Systematic Terrain Corrected) radiometricky opravena, georeferencována a ortorektifikována zbývající kroky předzpracování: atmosférická korekce - převedení dat z hodnot záření na odrazivost odstranění šumu software ENVI nabízí nástroje pro atmosférické korekce založené na různých principech redukce vlivu atmosféry (empirická kalibrace, matematický model, určení parametrů ze scény, atd.) byly použity nástroje dva typy atmosférických korekcí obsažených v software EVNI použitého ke zpracování dat: Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes (FLAASH) - MODTRAN4 QUick Atmospheric Correction (QUAC) 10

výstupy FLAASH má několik výstupů: rastru obsahujícího informaci o povrchové odrazivosti rastr odhadnutého množství vodních par a typu oblaků na těchto výstupech je dobře patrný vliv systematických chyb (šumu) na kvalitu snímku Poměr signálu a šumu pro senzor Hyperion Hyperspektráln lní data - družicov icová 11

Hyperspektráln lní data - družicov icová pro odstranění šumu snímku funkce Maximum Noise Fraction (MNF) MNF je lineární transformace redukující rozměr hyperspektrálních dat založena na analýze hlavních komponent výpočet statistik pro MNF transformaci se ideálně provádí na tmavém homogenním povrchu (např. dostatečně velké vodní ploše) pokud tuto plochu použijeme pro výpočet směrodatné odchylky hodnot záření, vidíme rozložení šumu v nezpracovaném snímku 12

Spektráln lní projevy testovacích ch míst m nad snímky Hyperionu zjištění spektrálních projevů kontaminovaných míst na snímcích Hyperionu posouzení spektrální rozdílnosti identifikovaných kontaminovaných míst z příznakového prostoru závislost mezi oblastmi C2, C2a, C4 silné míchání spektrálních projevů s vegetací C2, C2a stará a nová halda Záběhlice C4 skládka Ďáblice C6 S-NO Tišice, uhlí SAM analýza spektrálních projevů SEKM oblastí Hyperionů - podobnost spektrálních projevů většiny částečně nebo zcela zarostlých skládek - vegetace

Hyperspektráln lní data pro zpracování hyperspektrálních dat se používají metody souhrnně nazývané spektrální analýzy získávají se kvantitativní a kvalitativní informace o materiálech, a to díky jejich známým spektrálním projevům (odlišné odrazivosti v závislosti na vlnové délce) materiály detekované touto metodou mohou být zcela libovolné jako půda, vegetace atd., tedy i kontaminanty nejpoužívanější metody spektrální analýzy jsou: Spectral Angle Mapper (SAM) určuje podobnost dvou spekter pomocí výpočtu spektrálního úhlu mezi nimi Spectral Feature Fitting (SFF) zjišťující podobnost dvou spekter prostřednictvím metody nejmenších čtverců 14

Hyperspektráln lní data - letecká v projektu jsou zpracovávána také data z leteckého snímkování senzorem AISA Eagle maximální spektrální rozlišení senzoru je 2,4 nm prostorové 0,4 m až 6 m podle výšky letu spektrální rozsah je 400-1000 nm předzpracování a zpracování leteckých dat probíhá stejně jako u družicových dat bylo provedeno AV ČR Skládka Chvaletice L6 - skládka uhlí, popílkové haldy, těžební prostor 15

Hyperspektráln lní data - laboratorní laboratorní měření se provádějí ve spolupráci s Katedrou pedologie a ochrany půd České zemědělské univerzity v Praze přístroj pozemní spektroradiometr FieldSpec 3 rozsah 350 do 2500 nm spektrální projevy několika typických kontaminantů komunální skládky plasty textil papír sklo dřevo stavebních materiály kovy, atd. 16

určení limitů detekce komunálního odpadu a popílků: Band Detection Limit (BDL) a Material Detection Limit (MDL). MDL min. detekovatelná plocha pixelu pokrytá materiálem závisí na: hloubce absorpčních pásu (spektrálním kontrastu) prostorovém rozlišení snímku (velikost pixelu). BDL min. hodnota spektrálního kontrastu absorpčního pásu nutná k detekci látky: závisí na vlastnostech snímače materiál pásmo (µm) Plast PP bílý SNR Band FWHM (µm) Hyperspektráln lní data - laboratorní SI (µm) CF d GSD (m) BDL f min MDL (m 2 ) 1170 70 125 10 2 0,73 30 0,0081 0,0110 9 1410 10 125 10 2 0,86 30 0,0566 0,0657 59 1680 90 250 10 2 0,25 30 0,0044 0,0178 16 2150 40 80 10 2 0,32 30 0,0177 0,0552 49 2350 20 100 10 2 0,49 30 0,0316 0,0652 59 17

Hyperspektráln lní data - laboratorní Míchání spektrálních projevů - posouzení vlivu vegetace na spektrální projevy materiálů: laboratorního měření - použity vzorky stavebního materiálu postupně překryty 20 %, 50 %, 100 % identifikace smíchaných spektrálních projevů s původním materiálem - SAM při obsahu pětiny vegetace v pixelu není dobrá shoda ověření lineárního míchání identifikace: matematický výpočet lineárně smíchaného spektrálního projevu laboratorně měřený smíchaný spektrálních projev Výsledky: 20 % obsahu vegetace - dobrá shoda=>míchání spekter lineární 50 % obsahu vegetace - špatná shoda=>míchání spekter nelineární

Výsledky řešení SFF analýza Voda SCALE RMS 2D rozptylogram výběr Uhlí FIT FIT SAM Uhlí Popílky

Výhledy Multispektrální data: vytvoření vrstvy PKM na dalších oblastech Hyperspektrální data: Tvorba referenční knihovny spektrálních projevů a to: Látek vytvořených člověkem Kontaminantů Vegetace, vegetace v různých životních cyklech Půd Hornin 20

DĚKUJEME ZA POZORNOST Jana Petruchová jana.petruchova@cenia.cz Lenka Jirásková lenka.jiraskova@cenia.cz