Temat 5
(Badanie przydatności kartograficznej
obrazów satelitarnych Landsat)
Damian Nowak
Gr 5
Nr 4
Sprawozdanie techniczne
I. Dane formalno-prawne
1. ZLECENIODAWCA: Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Akademii Górniczo-
Hutniczej w Krakowie
2. WYKONAWCA: Damian Nowak
3. PRZEDMIOT ZLECENIA: Badanie przydatności kartograficznej obrazów satelitarnych Landsat
4. TERMIN WYKONANIA ZLECENIA: 10.03.2011.
II. Wykorzystane materiały
·ð Obrazy satelitarne z satelity Landsat TM przedstawiajÄ…ce fragment województwa
małopolskiego  odrębne obrazy dla 8 kanałów spektralnych: niebieskiego, zielonego,
czerwonego, bliskiej podczerwieni, średniej podczerwieni, kanał termalny, kanał
panchromatyczny.
·ð Barwna ortofotomapa w skali 1:10 000 przydzielonego fragmentu terenu
(wielkość piksela  75 cm)
·ð Mapa topograficzna przydzielonego fragmentu terenu
Godło mapy topograficznej oraz przydzielonej ortofotomapy: M-34-65-D-a-4
Okolice wsi Wawrzeńczyce  kierunek północny-wschód od Krakowa. Wisła ma tu szerokie
koryto, które jest bardzo dobrze widoczne z satelity Landsat. Brzegi nie są zakryte
przez przyrzeczne drzewa, więc znalezienie osi rzeki jest stosunkowo proste.
III. Wykonanie zlecenia
·ð Przebieg ćwiczenia
o Stworzenie w programie ILWIS barwnej kompozycji R(Lan3), G(Lan2), B(Lan1) w barwach
naturalnych.
o Stworzenie kompozycji w barwach zafałszowanych dla jak najlepszego wyodrębnienia
treści wód płynących  wybrana została kompozycja R(Lan7), G(Lan5), B(Lan4) z uwagi
na rejestrację obrazu w na długościach fali odpowiadających podczerwieni, która
bardzo dobrze ukazuje wszelkie wody płynące i stojące.
o Określono za pomocą narzędzia mierniczego przybliżone wymiary senny satelitarnej
(przybliżony kształt  kwadrat o bokach 191.2 km x 98.49 km)
o Odszukanie przydzielonego fragmentu terenu
o Odczytanie współrzędnych naroży sceny satelitarnej
X Y
Górny-Lewy 444000 379050
Górny-Prawy 684600 379050
Dolny-Lewy 444000 160650
Dolny-Prawy 684600 160650
o Utworzenie nowej warstwy, na której zostały zwektoryzowane granice obszaru
przydzielonego terenu i osie rzek
o Wektoryzacja przybliżonego zasięgu oraz osi rzeki
o Na ortofotomapę nałożono zwektoryzowaną treść i sprawdzono za pomocą narzędzia
mierniczego odstępstwa osi rzeki od faktycznego stanu przedstawionego na
ortofotmapie w odstępach 200 metrów  odchyłki przedstawiono poniżej:
Odchyłki [m]
10.23 3.11 4.37 18.55 5.94 7.55 5.56
3.82 2.07 14.32 18.27 2.97 10.21 5.1
6.96 12.63 11.02 11.97 4.64 5.18 5.56
8.82 5.18 11.13 8.91 4 18.18 8.51
1.85 3.62 12.06 15.59 2.97 13.18
3.74 10.49 15.59 5.1 3.28 6.59
o Obliczono błąd średniokwadratowy wektoryzacji osi rzeki za pomocą wzoru
"
5ØIÜ5ØIÜ
"
5ØZÜ0 = = 9,8 5ØZÜ
5Ø[Ü - 1
·ð Wnioski
Błąd średniokwadratowy obliczony z odchyłek niewpasowania osi rzeki do
rzeczywistego stanu uzyskanego z ortofotomapy określa zdatność obrazów
satelitarnych z Landsata do opracowań kartometrycznych. Należy tu jednak rozbić (w
przypadku rzek) uzyskany błąd na dwie sytuacje terenowe.
Piksel obrazu z Landsata wynosił 30m  wyznaczało to niejaką granicę dokładności
interpretacji pewnych zjawisk na mapie. Nie oznaczało natomiast, że rzeka o
szerokości mniejszej nie zostanie zobrazowana. Jednakże rzeki w rejonach górskich
(Raba) podlegają pewnym zjawiskom, które w sposób istotny mogą rzutować na
dokładność wektoryzacja ich osi np.:
Øð Naniesienie materiaÅ‚u kamienistego przez rzekÄ™ przez co lustro wody pÅ‚ynie
mniejszym korytem
Øð ZasÅ‚oniÄ™cie tego koryta przez gaÅ‚Ä™zie drzew przyrzecznych
Øð Okresy powodzi, topnienia Å›niegu w górach mogÄ… powodować zejÅ›cie dużej iloÅ›ci
wody, która z kolei może doprowadzić do przesunięcia koryta rzeki
Wektoryzowana rzeka znajdowała się na wschód od Krakowa (Wisła), jej koryto było
szerokie (powyżej 30 metrów), zbocza były dobrze widzialne z satelity, nie podlegały
takim zjawiskom jak rzeki górskie, co sprawiło, że wektoryzacja osi była dużo
prostsza, a końcowy wynik w postaci błędu średniokwadratowego wektoryzacji osi
rzeki był dużo niższy aniżeli dla rzek górskich.
Odpowiedzi na pytania z konspektu:
1. Najodpowiedniejszą kompozycją spektralną jest taka, która wykorzystuje
promieniowanie podczerwone, gdyż rzeki są wtedy odwzorowywane w postaci ciemnych
obszarów na tle dużo jaśniejszych, a zatem kontrastowych, obszarów zieleni oraz
obszarów zabudowanych.
2. A
atwiej jest kartować oś rzeki, gdyż brzegi mogą być niewidoczne (zasłona z drzew)
lub brzeg może posiadać bardzo nieregularny kształt, co znacząco utrudniłoby
interpretację obrazu. Im większa szerokość rzeki tym łatwiej zwektoryzować jej oś,
natomiast już w miarę przyzwoite efekty uzyskuje się dla rzek o szerokości powyżej
piksela obrazu (w naszym przypadku 30m)
3. Będzie to możliwe pod warunkiem wykorzystania innego satelity o możliwości
wykonywania lepszych rozdzielczo zdjęć. Dla Landsata również jest możliwa taka
operacja, aczkolwiek dokładność takiej wektoryzacja może być znacząco gorsza od
wektoryzowania rzek o szerokości większej od 30m.
4. Kompozycją, która najgorzej odwzorowuje rzeki jest kompozycja barwna R(Lan3),
G(Lan2), B(Lan1), gdyż koryta rzek są mało kontrastowe w stosunku do zieleni je
otaczajÄ…cej.
5. Odległość ta zależy od stopnia nieregularności przebiegu koryta rzeki. Jeżeli rzeka
meandruje lub ma nagłe zwroty, należałoby w takich przypadkach dokładniej pomierzyć
odchyłki przebiegu osi od faktycznej sytuacji w terenie.
6. Tak, jest to możliwe. Rzeki górskie w czasie wiosennych roztopów lub powodzi potrafią
kilkukrotnie powiększyć obszar swojego koryta, a gdy spływająca ilość wody się
ustabilizuje, rzeka znajduje sobie najbardziej dogodne miejsce do przepływu,
pozostawiając w pozostałej części koryta naniesione materiały skalne (bardzo częsty
widok w północnych Włoszech  Udine), które pozwalają nam określić przybliżone
granice koryta rzecznego.
7. Uważam, że tak, gdyż większa rozdzielczość geometryczna powoduje ostrzejsze
zobrazowanie mniejszych szczegółów terenowych, jak choćby cieki i strumyki
niewidoczne przy pikselu obrazu 30m. Wzrost rozdzielczości geometrycznej powoduje
poniekąd możliwości lepszej wektoryzacja osi rzeki, lecz dalej duży wpływ na jej jakość
majÄ… czynniki wymienione we Wnioskach do tematu.
8. Dokładność wektoryzacja osi Wisły na moim obszarze wyniósł 9.8m. Jest to wartość 3
razy niższa niż wartość piksela terenowego.
Do projektu zostały dołączone następujące załączniki:
1. Fragment mapy topograficznej z zaznaczonym obszarem opracowania
2. Fragment obrazu w barwach zafałszowanych - R(Lan7), G(Lan5), B(Lan4) z
zaznaczonym zasięgiem opracowania i zwektoryzowaną osią rzeki
3. Fragment ortofotomapy z zaznaczeniem przebiegu zwektoryzowanej osi rzeki
Załącznik nr 1 (Fragment mapy topograficznej z zaznaczonym obszarem opracowania)
Załącznik nr 2 (Fragment obrazu w barwach zafałszowanych - R(Lan7), G(Lan5), B(Lan4))
Załącznik nr 3 (Fragment ortofotomapy z zaznaczeniem przebiegu zwektoryzowanej osi rzeki)