Interpretacja zdjęć lotniczych i
satelitarnych w ochronie
środowiska
Katarzyna Gołębiowska
Paulina Odziomek
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