Monitoring Zagrożeń Globalnych  wykorzystanie teledetekcji w monitoringu środowiska,
globalne systemy monitoringu, teledetekcja w zarzÄ…dzaniu kryzysowym
W 1967 uruchomiono pierwszą w Polsce stację odbioru danych z satelitów meteorologicznych-
Kraków Czyżyny (prof. Walczewski)
Teledetekcja - pomiar wykonany z pewnej odległości
Zasada:
Padające na powierzchnię Ziemi promieniowanie elektromagnetyczne (słoneczne)jest
częściowo odbite/rozproszone na powierzchni, częściowo przetransmitowane a częściowo
zaabsorbowane przez atmosferę. Wielkość energii odbitej, zaabsorbowanej i transmitowanej
zależy od właściwości obiektu oraz właściwości promieniowania padającego.
W teledetekcji do rozpoznania obiektów wykorzystuje się fakt różnicowania współczynnika
odbicia lub emisyjności w zależności od długości fali .
(Za W. Drzewiecki  wykłady)
PEM wykorzystywane w teledetekcji:
- promieniowanie ultrafioletowe - UV (Ultraviolet)
- promieniowanie widzialne i bliską podczerwień - VNIR (Visible Near Infrared)
- średnią podczerwień SWIR (Short -Wave Infrared)
- podczerwień termalną TIR (Thermal Infrared)
- mikrofale MW (microwave)
Fotografia  promieniowanie widzialne, bliska podczerwień
Skanery  promieniowanie widzialne, bliska podczerwień, daleka podczerwień
Radary  promieniowanie mikrofalowe
Teledetekcja aktywna i pasywna
Techniki aktywne:
Pomiary radarowe - wykrywanie i określanie położenia lub parametrów ruchu obiektów,
które wykazują zdolność odbijania fal elektromagnetycznych, satelitarne pomiary radarowe
polegają na wysyłaniu impulsu w postaci fali radarowej z satelity, zwykle wykorzystuje się
energię elektromagnetyczną fal dłuższych, która może przechodzić przez chmury i mgłę.
Z obrazów radarowych można uzyskać informacje o bardzo niewielkich pionowych ruchach
obszarów przedstawionych na tych obrazach (trzęsienia ziemi, erupcje wulkaniczne, ruchy
lodowców, przesunięcia dużych wydm, itp.)
Lidar - urządzenie wysyłające pulsy światła. Jeżeli światło nie napotyka przeszkody na
swojej drodze, to rozchodzi się bez zaburzeń. Natomiast kiedy napotyka przeszkodę, odbija
się od niej. Lidar służy np. do oceny ilości zanieczyszczeń w atmosferze. (lidar pionowo-
sondujący, prof. Walczewski  Zakład Teledetekcji Atmosfery w Krakwie
Techniki pasywne
Techniki fotograficzne  najstarsza metoda teledetekcyjna, stosowana początkowo do celów
rozpoznania wojskowego.
Rejestrowany obraz może być:
- Panchromatyczny  całość z zakresu promieniowania widzialnego (wizualizacja skali
szarości)
- RGB  całość widzialne  trzy obrazy odpowiadające poszczególnym zakresom spektrum
- Wielospektralne/hiperspektralne (kilkaset kanałów)
- Stosuje się także kamery termowizyjne, standardowo mogące rozpoznawać temperatury od -
20ºC do +900ºC, z filtrami do +2000ºC.
Korekta  > Wzmocnienie  >Klasyfikacja ->Transformacja
Technika skanerowa - zasadnicze z
ródło obrazów cyfrowych w systemach satelitarnych.,
obrazy są pozyskiwane przez skanery wyposażone w detektory uczulone na odpowiednie
zakresy widma elektromagnetycznego.
Możliwość wykorzystania danych:
- Kanał niebieski: wody, pokrycie terenu, gleby oraz wegetacja
- Kanał zielony: zwiększona odbieralność dla zdrowej roślinności
- Kanał czerwony: zakres absorpcji promieniowania dla chlorofilu oraz kartografia gleb
i geologii
- Kanał bliskiej podczerwieni: ocena ilościowo biomasy (np. monitorownie upraw)
- Średnia podczerwień ocena zawartości wody w roślinach (monitorowanie upraw,
zagrożenie suszami), ponadto umożliwia rozróżnienie pomiędzy chmurami, śniegiem i
lodem)
- Średnia podczerwień rozpoznawanie utworów geologicznych)
- Kanał termalny  pomiar temperatury powierzchni Ziemi, monitorowanie obszarów
aktywności geotermalnej, badania geologiczne, ocena wilgotności gleby, monitoring
roślinności.
Monitoring globalny
EUMETSAT - międzyrządowa organizacja międzynarodowa (1983), odpowiada za
utrzymywanie i wykorzystywanie europejskich satelitów meteorologicznych, ich konstrukcję
i wynoszenie na orbitę, dostarczanie uzyskanych danych satelitarnych użytkownikom
końcowym oraz monitorowanie zmian klimatycznych na świecie.
Schemat światowego systemu satelitów meteorologicznych (y
ródło: Eumetsat)
Satelity teledetekcyjne - przykłady
NOAA  seria satelitów wykorzystywanych do celów meteorologicznych oraz monitoringu
środowiska w skali globalnej  pułap ok. 833 km (1.1x1.1 km), 2x/dzień, zakres
promieniowania: czerwień, bliska i średnia podczerwień, podczerwień termalna  dwa
zakresy. Pomiar: Pokrycie terenu, układ chmur(dzień/noc), śnieg, lód, temperatura
powierzchni Ziemi, do m.in. monitorowania upraw, prognozowania plonów, monitorownia
lasów oraz terenów zagrożonych pustynnieniem
Landsat  (od 1972, aktualnie Landsat 5 i Landsat 7) pułap ok. 705 km (1.1x1.1 km), co 16
dni, 3 kanały w zakresie widzialnym: niebieskim, zielonym, czerwonym, bliskiej
podczerwieni, średniej podczerwieni, kanał termalny, obrazy panchromatyczne (w sumie dla
Landsta5 i Landsat7)
SPOT  seria satelitów europejskich (od 1986, obecnie SPOT4 i SPOT5), zakres dla obu
łącznie (nie rozdzieliłam na poszczególne satelity, : zakres widzialny (zielony, czerwony),
bliska i średnia podczerwień, zakres panchromatyczne, kanał Vegetation (niebieski,
czerwony, zielony), (możliwość rejestracji nienadirowej  rozwiązanie to umożliwia
pozyskanie obrazów stereoskopowych  co umożliwia także pomiar terenu  różnice
wysokości)
ASTER  umieszczony na pokładzie satelity Terra, możliwość rejestracji na zamówienie
EO-1  pierwszy satelita hiperspektralny 220 z zakresu 0,4-2,4 µm (30m), 256 kanałów z
zakresu 0,9-1,6 µm (250m) oraz kanaÅ‚y zbliżone do Landsata7, rejestracja na zamówienie
IKONOS  pierwszy cywilny satelita wysokorozdzielczy (1999), całkowicie komercyjny
Ważniejsze wskaz
niki wegetacyjne:
NDVI = IR-R/IR+R  wskaz
nik wegetacji (znormalizowany wskaz
nik zieleni) (IR -
podczerwień, R  czerwony)
LAI = współczynnik powierzchni liściowej  pomiar promieniowania rozproszonego
(powierzchnia projekcyjna liści  uwzględnia NDVI oraz wskaz
nik wilgotności roślin)
APAR  absorpcja promieniowania fotosyntetycznie czynnego (400-700 nm)
Globalne systemy monitoringu (wybrane)
GEOSS - Global Earth Observation System of Systems cel: objęcie Ziemi i jej otoczenia
obserwacjami teledetekcyjnymi i naziemnymi: globalne problemy środowiskowe i
ekonomiczne
priorytet : zanieczyszczenie powietrza oraz
- zapobieganie skutkom kataklizmów
- usprawnienie monitorowania zmian klimatu, prognozowanie pogody
- przewidywanie wpływu środowiska na zdrowie człowieka
- walkÄ™ z chorobami, poprzez stworzenie mapy siedlisk bakterii,
- ochronÄ™ i zarzÄ…dzanie zasobami wody oraz energii
- monitoring i ochronę ekosystemów
- monitoring bioróżnorodności
- wspomaganie rolnictwa i zapobieganie pustynnieniu
www.goportal.org http://landsat.usgs.gov
GMES  GLOBAL MONITORING FOR ENVIRONMENT AND SECURITY
Inicjatywa Unii Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach Europejskiej
Polityki Kosmicznej, celem jest stworzenie możliwości wykorzystania technik zdalnej
obserwacji Ziemi dla potrzeb ochrony środowiska i sektora bezpieczeństwa.
Użytkowanie i pokrycie terenu (Land cover) - bezpłatne obrazy satelitarne do:
Map użytkowania dla terytorium Europy: inwentaryzacja i monitorowanie użytkowania
terenu w krajach członkowskich
Mapy pokrycia terenu: dla np. planowania przestrzennego, budownictwa, modelowania
przestrzennego hałasu, górnictwa, etc.).
ZarzÄ…dzanie kryzysowe (GMES  INSCRIT) - mechanizmy pozwalajÄ…ce na szybki
dostęp do aktualnej informacji o stanie i rozwoju sytuacji kryzysowej
Monitorowanie morza i strefy przybrzeżnej - systematyczne informacje odnośnie stanu
mórz i oceanów
Inicjatywa UE  Wspólny System Informacji o Środowisku (Shared Environmental
Information System)
 ma prowadzić to optymalnego wykorzystania GEOSS, GMES oraz monitoringów
krajowych
ZarzÄ…dzenie kryzysowe
Podstawy prawne:
Ustawa z dnia 18 kwietnia 2002 r. o stanie klęski żywiołowej (DzU z 2002 r. Nr 62, poz. 558
z póz
n. zm.)
Dyrektywa Rady Europy nr 82/501/EEC z 24 czerwca 1982 r. o zagrożeniach wypadkami
spowodowanymi działalnością przemysłu (Seveso),
Dyrektywa Rady Europy 96/82/EC z 9 grudnia 1996 r. o kontroli zagrożeń poważnymi
wypadkami (Seveso II),
Dyrektywa 2007/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 paz
dziernika 2007 r. w
sprawie oceny ryzyka powodziowego i zarzÄ…dzania nim,
Proces zarządzania kryzysowego składa się z dwóch zasadniczych okresów:
a) Okres stabilizacji obejmuje cykl działań przed wystąpieniem sytuacji kryzysowej,
czyli fazy zapobiegania i przygotowania.
b) Okres realizacji polega na kontroli sytuacji kryzysowych w drodze zaplanowanych
działań, minimalizacji strat i odtworzeniu zniszczeń. Okres reagowania i odbudowy
Dane wykorzystywane w zarządzaniu kryzysowym można podzielić na:
dane referencyjne  podstawowe informacje o terenie na którym wystąpiło zdarzenie 
dostępne w czasie do 6 godzin po zajściu zdarzenia,
dane o zniszczeniach  dostępne w czasie do 24 godzin po zajściu zdarzenia i uaktualnianie
przynajmniej raz dziennie,
prognozy i scenariusze rozwoju zdarzeń  pozwalające na prognozowanie rozwoju sytuacji
w oparciu o dostępne modele, wiedzę ekspercką itd.
dane przeznaczenie faza częstotliwość/pokrycie
Satelity meteorologiczne (orbita Sztormy, powodzie Zapobieganie, przygotowanie, 15 minut/globalnie
geostacjonarna) reagowanie, odbudowa
Dane obrazowe Powodzie, pożary Reagowanie, odbudowa Raz dzienne/globalnie
niskorozdzielcze (1km)
Dane obrazowe średnio- Powodzie pożary Reagowanie, odbudowa Raz dziennie/globalnie
rozdzielcze (250 m)
Dane obrazowe Dane referencyjne Zapobieganie, przygotowanie Raz w roku  światowe obszary
wysokorozdzielcze (10 m) wrażliwe
Ocena Reagowanie, odbudowa Raz dziennie
Dane obrazowe bardzo Dane referencyjne przed Zapobieganie, przygotowanie Raz w roku  światowe obszary
wysokorozdzielcze (1m) zdarzeniem wrażliwe
Ocena stanu po wystÄ…pieniu Reagowanie, odbudowa Raz dzienne/ lokalne
zdarzenia
Obrazy radarowe Zagrożenia geologiczne (przed Zapobieganie, przygotowanie Raz w roku  światowe obszary
Interferometria radarowa wystąpieniem) wrażliwe
Zagrożenia geologiczne (po Reagowanie, odbudowa -
wystÄ…pieniu)
Zanieczyszczenie substancjami reagowanie Raz dziennie
ropopochodnymi
powodzie reagowanie Raz dziennie
Obszary zachmurzone reagowanie -
(Turski H. 2007)
Techniki satelitarne w zarządzaniu kryzysowym: nawigacja, łączność i teledetekcja
- Wyznaczanie obszarów zagrożonych: prognozowanie, planowaniu ewakuacji,
- Ocenia zniszczenia,
- Planowanie odbudowy,
- Wytyczanie bezpiecznych szlaków komunikacyjnych, punktów ewakuacji,
- Wyznaczanie centrum koordynacji (systemu ostrzegania, alarmowania i informowania
społeczeństwa),
- Wyznaczanie strefy skażeń,
- Klasyfikacja zniszczenia,
- Ocenia zagrożenia, opracowanie mapy ryzyka,
- Monitorowanie obszarów zagrożonych.
Literatura:
" Graniczny M., Mizierski W. 2009. Katastrofy przyrodnicze. PWN, Warszawa
" Ostaficzuk St. 2011. Współczesne problemy Eko-Geologii. IGSMiE PAN, Kraków
" Cowie J. 2009. Zmiany klimatyczne. WUW, Warszawa
" Mannion A.M. 2001. Zmiany środowiska Ziemi. PWN Warszawa
" Åšrodowisko Europy 2010, raport EAÅš  dokument elektroniczny,
" Wiąckowki St. 2008. Ekologia ogólna. Oficyna Wydawnicza Branta. Kielce
" Richling R. 2007. Geograficzne badania środowiska przyrodniczego. PWN, Warszawa
" Ciołkosz A., Miszalski J., Olędzki J.R. 1999. Interpretacja zdjęć lotniczych.PWN. Warszawa
" Turski H. 2007. Zastosowanie obserwacji satelitarnych dla potrzeb zarzÄ…dzania kryzysowego. Polskie
Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
" www.nasa.gov
" www.kosmos.gov.pl