Interpretacja zdjęć lotniczych i
satelitarnych w ochronie
środowiska

Katarzyna Gołębiowska
Paulina Odziomek

Teledetekcja

Termin teledetekcja określa zdalne

badanie powierzchni Ziemi na
podstawie zdjęć lotniczych i
satelitarnych. W Polsce używana
bywa jeszcze nazwa tradycyjna –
fotointerpretacja. Może być ona
prowadzona dla różnych celów np.
geologicznych, rolnych,
przyrodniczych, leśnych, wojskowych.

Zdjęcia lotnicze

Obecnie

funkcjonują dwa

rodzaje kamer

analogowe i

cyfrowe.

Tradycyjne kamery

analogowe

należą do

odchodzącego

pokolenia sprzętu.

Wykonawstwo zdjęć
lotniczych

Filmy fotolotnicze :



czarno-białe

(panchromatyczne)



barwne negatywowe

(w barwach rzeczywistych)



barwne odwracalne

(w barwach rzeczywistych)



czarno – białe w
podczerwieni



barwne w podczerwieni

(spektrostrefowe)

Kamera do wykonywania zdjęć lotniczych

zawieszona jest we wnętrzu samolotu i

fotografuje przez luk w podłodze. Z reguły

wykonuje się zdjęcia szeregowe tzn.

samolot leci po linii prostej i kamera co

pewien czas wykonuje zdjęcie. Po

wykonaniu zdjęć w jednym szeregu samolot

leci wzdłuż linii równoległej do poprzedniej

itd. Powstaje w ten sposób tzw. blok zdjęć.

Dla określenia położenia punktu w terenie

musi on być obfotografowany na co

najmniej dwóch kolejnych zdjęciach.

Lotnicza kamera szeregowa

Cechami rozpoznawczymi obrazu są:



Kształt obiektu



Wielkość obiektu – zależna od skali i

rzeczywistych wymiarów.



Ton obrazu (fototon) – ilość

promieniowania odbitego od obiektu i

zarejestrowanego.



Struktura obrazu ( gładka, ziarnista,

drobnoziarnista).



Tekstura (wzorzec) - np. ułożenie pól w

szachownicę .

Zdjęcia satelitarne

Fotografie z

przestrzeni kosmicznej

najczęściej przesyła

się za pośrednictwem

fal radiowych, na

podobnej zasadzie, jak

obraz telewizyjny.

Liczba widocznych

szczegółów zależy od

gęstości linii

tworzących obraz - im

tych linii więcej, tym

więcej szczegółów

można odróżnić.

Obraz lasów na zdjęciach
lotniczych

Obraz lasów na

zdjęciach lotniczych
ulega modyfikacją
w zależności od
fazy fenologicznej,
wieku rośliny,
ekspozycji liści lub
igieł, warunków
klimatycznych,
wysokości słońca.



Lasy iglaste wiosną odbijają

mniej światła stąd ich

ciemniejszy ton na zdjęciu. W

lecie następuje niemal

wyrównanie jasności drzew

iglastych i liściastych. Jesienią

natomiast na zdjęciach

lotniczych można zaobserwować

bogactwo tonów wynikające z

różnic odbicia promieniowania

widzialnego.



Jasność spektralna roślin zależy

również od składu i koncentracji

barwników naturalnych. Chlorofil

charakteryzuje się silnym

odbiciem promieniowania

podczerwonego.

Obraz lasów

charakteryzuje się
tekstura ziarnistą,
która odzwierciedla
korony drzew. Obrazy
lasów iglastych mają
zazwyczaj drobniejsze
ziarna od lasów
liściastych.

Wykorzystanie zdjęć lotniczych w
badaniu stopnia uszkodzenia
drzewostanów

Fotografia spektrostrefowe ułatwia

rozpoznanie stanu zdrowotnego lasów.

Filmy uczulone są na podczerwony zakres

promieniowania elektromagnetycznego

rejestrują uszkodzenia drzewostanów. Na

podczerwień przypada maksimum odbicia

promieniowania podczerwonego przez

zdrowa roślinę. Spadek odbicia

promieniowania podczerwonego u roślin

spowodowany jest zakłóceniem procesu

fotosyntezy, wywołuje zmiany chorobowe,

które znajdują swoje odbicie w emisji filmu

spektrostrefowego.

Utrwalony na zdjęciach lotniczych obraz
stanu lasu daje możliwość śledzenia
kierunku i tempa rozwoju procesu
degradacji i wnioskowania o
postępowaniu lub zahamowaniu tego
procesu.

Zmiany stanu lasów w
Bełchatowskim Okręgu
Przemysłowym

Zależność między barwa korony na zdjęciu lotniczym i

ubytkiem aparatu asymilacyjnego sosny została wykorzystana

do zróżnicowania jakości drzewostanów ulegających

degradacji pod wpływem różnych czynników sprawczych na

obszarze lasów w Bełchatowskim Okręgu Przemysłowym.

Jako miarę jakości drzewostanów przyjęto tutaj procentowy

udział martwych i zamierających drzew w badanej populacji

oraz występowanie takich zjawisk, jak: obecność luk i

obszarów wylesionych, skupisk martwych drzew itp. Zjawisk,

których obecność i rozmiar świadczą o naruszeniu równowagi

ekosystemu leśnego. Analiza drzewostanów w Bełchatowskim

Okręgu Przemysłowym według powyższych kryteriów

pozwoliła stwierdzić, że stan tych drzewostanów w ciągu 4

lat, które dzieliły pierwszy i drugi termin badań, uległ

wyraźnemu pogorszeniu na całym analizowanym obszarze

obejmującym 8 500 ha.

Obszary o rolniczym
zagospodarowaniu

Obrazy o rolniczym zagospodarowaniu

charakteryzuje „mozaikowa”

(szachownicowa) tekstura obrazu

fotograficznego. Najłatwiej rozpoznać

obszary zatrawione (łąki i trwałe użytki

zielone). Zboża w zależności od fazy

fenologicznej charakteryzuje zmienna

barwa oraz amorficzna struktura obrazu

oraz plamista tekstura na skutek

wylegania dojrzewających zbóż. W

przypadku uprawy roślin okopowych

charakteryzuje ziarnista tekstura obrazu.

Wykorzystanie zdjęć
lotniczych w badaniu wód

Obraz fotograficzny powierzchni wody różni się

zasadniczo od obrazu powierzchni lądowej. Wynika

to z tego ,że woda jako ciało przezroczyste odznacza

się specyficznymi właściwościami wpływającymi na

odbicie promieniowania słonecznego.

Jeziora

Jeziora są tymi

elementami
widocznie wyraźnymi
na zdjęciach
lotniczych. Z barwy
jezior wywnioskować
można o chemizmie
wody który z kolei
uzależniony jest od
stadium rozwojowego
jeziora.



JEZIORA OLGOTROFICZNE - zwykle głębokie i o

dużej przezroczystości odznaczają się zieloną

barwą wód lub ciemnym tonem na zdjęciach

panchromatycznych.



JEZIORA EUTROFICZNE- są mniej głębokie i mniej

przezroczyste .Barwa wody latem zielonkawa

przechodzi do żółtej i jasnozielonej. Ton obrazu

fotograficznego jest zwykle szary.



JEZIORA DYTROFICZNE -ich wody zawierają dużo

substancji humusowych.Te substancje , a także

osady denne jeziora zabarwiają wodę na kolor

brunatny lub rdzawy. Woda w tych jeziorach jest

bardzo mało przezroczysta na zdjęciach lotniczych

ma ton ciemniejszy.

Rzeki

Na zdjęciach obraz rzeki jest

stosunkowo łatwy do

rozpoznania. Ton obrazu

zależy od czystości ,

głębokości a także od

warunków oświetlenia

.Czysta, głęboka woda

wychodzi na zdjęciach

panchromatycznych w

ciemny tonie. W przypadku

mniejszych głębokości jasny

obraz dna koryta rzecznego

(np. dno piaszczyste wpływa

na rozjaśnienie fotofonu

wody).

Szerokość rzeki określa się na podstawie

zdjęć pionowych przez pomiar jej obrazu

na zdjęciu i pomnożenie otrzymanej

wielkości przez mianownik skali obrazu.

Kierunek biegu rzeki można ustalić, biorąc

pod uwagę cechy pośrednie z których

najbardziej charakterystyczne są : kąt pod

którym wpadają dopływy, kształt wysp na

rzece, łodzie przycumowane do rzeki

odchylone w kierunku jej biegu, zalewy na

rzece skierowane są pod prąd.

Wykorzystanie zdjęć lotniczych w
kontroli zanieczyszczeń wód



Kontrola stanu wód oraz walka z

zanieczyszczeniami jest bardzo ważnym

problemem. W wielu jednak przypadkach zdjęcia

lotnicze pozwalają identyfikować ujścia ścieków,

zarówno komunalnych, jak i przemysłowych a

także prześledzić ich rozprzestrzenianie się w

rzece.



Zdjęcia lotnicze wykonane w ultrafiolecie w

zakresie spektrum znalazły zastosowanie w

badaniach i lokalizacji zanieczyszczeń wody ropą

naftową. W tym właśnie zakresie promieniowania

zaznacza się największy kontrast między wodą a

plamami ropy.



Najlepsze jednak rezultaty dają metody
telelekcji w badaniach termalnego
zanieczyszczania zbiorników wodnych.
Stosuje się tu przede wszystkim metody
rejestrujące długofalowe promieniowanie
podczerwone. W wyniku właśnie takiej
rejestracji powstaje termogram na którym
w tonach jasnych jest woda ciepła,
ciemnych zimna.

Monitoring mórz za pomocą
teledetekcji

Skuteczny, systematyczny monitoring całego morza

można osiągnąć jedynie za pomocą teledetekcji

satelitarnej. Technika ta polega na optycznym pomiarze

koloru morza, z którego można wyliczyć stężenia

pigmentów fitoplanktonu w morzu, produkcję pierwotną

materii organicznej w procesie fotosyntezy oraz inne

parametry morskiego ekosystemu.

Do ustalenia całkowitej produkcji pierwotnej trzeba znać

trzy parametry środowiska rejestrowane przez satelitę:

stężenie chlorofilu, oznaczone w tym samym czasie

natężenie promieniowania słonecznego i temperaturę

wody. Obliczeń dokonuje złożony, biooptyczny model,

opisujący absorpcję światła przez fitoplankton i

wydajność kwantową procesu fotosyntezy w morzu.

Znając wielkość produkcji pierwotnej można oszacować

charakterystykę ilościową pierwszego ogniwa łańcucha

pokarmowego organizmów morskich, które dostarcza

energię do ekosystemu.

WODY PODZIEMNE

Odczytywanie wód gruntowych i przestrzennego

jej rozmieszczenia odbywa się za pomocą

interpretacji pośredniej. Istotne znaczenie w

występowaniu wód gruntowych ma roślinność,

rzeźba trenu i gleby.

Roślinność jest elementem środowiska który jest

najściślej związany z obecnością wody. Jej nadmiar

lub brak bardzo szybko znajduje odzwierciedlenie

w cechach morfologicznych, zarówno

pojedynczych egzemplarzy jak i całych

zbiorowisk. Według składu i rozprzestrzeniania

gatunków roślinnych można określić:



głębokość występowania wód gruntowych,



stopień ich mineralizacji,



miejsc zasilania poziomów wodonośnych ,



miejsca naturalnych wypływów

Przykład:



Saksauł czarny, jest typowym drzewem pustyń

środkowoazjatyckich, zależnie od warunków

gruntowo-wodnych przybiera formę drzewa lub

krzewu. Jeśli ma on dostęp do wody słodkiej lub

słabo mineralizowanej osiąga wysokość 6-8m i

tworzy zwykle jasne zarośla. Wody gruntowe

występują wówczas na głębokości4-8m a ich

mineralizacja jest typu siarczanowego. Brak

saksału świadczy o tym ,że zwierciadło wody

znajduje się głębiej niż 10 m. Na zdjęciach

lotniczych zarośla czarnego saksału mają drobno

ziarnistą strukturę obrazu-kropki o intensywnie

ciemnym fotofonie.

Przykład:



Sarsazan to krzew o ścielących się po
ziemi gałęziach. Swym systemem
korzeniowym sięga zwykle wód
gruntowych lub strefy podsiąkania
kapilarnego. Jego obecność wskazuje na
obecność wód gruntowych występujących
na głębokości 1,5-3m. Na zdjęciach
lotniczych sarsazan odznacza się
kropkowaną teksturą .Kropki o szarym
tonie rozmieszczone są na białym tle.

Fotointerpretacja w badaniach

erozji gleb.

Rola zdjęć lotniczych w badaniach erozji i

denudacji polega na tym , ze umożliwiają one

zidentyfikowanie i inwentaryzację form i

procesów erozyjnych, porównywanie ich w czasie

i przestrzeni. Przez wykonywanie zdjęć lotniczych

możliwe jest głębsze wniknięcie w złożone

związki między czynnikami fizycznymi i

ekonomicznymi środowiska geograficznego

sprzyjającymi procesom erozji gleb .

Analiza zdjęć terenu pozwala na wyróżnienie

stref rozcięć erozyjnych powierzchni stokowych,

oraz powierzchni zboczy ze zniszczoną

roślinnością.

Zdjęcia lotnicze ułatwiły analizę rozmieszczenia,

a często i natężenia procesów niszczących i

akumulacyjnych.

Bibliografia:



„ Interpretacja zdjęć lotniczych”
A.Ciołkasz, J.Miszalski, J.R.Olędzki
1986



internet