Pozyskiwanie danych obrazowych

Wykład 04.10.2012

Treści programowe

1. GIS a dane obrazowe

2. Lotnicze analogowe kamery fotograficzne

3. Lotnicze cyfrowe kamery fotograficzne

4. Satelitarne sensory obrazowe

5. Planowanie nalotów

Prawie każda informacja zawiera jakąś relację przestrzenną. Jeśli ktoś wykonuje analizy tych danych, to zawsze dojdzie do ich prezentacji przestrzennej.

Mapa-model rzeczywistości geograficznej przedstawiony w postaci graficznej.

Treść mapy składa się z :

1. Elementów osnowy geodezyjnej

2. Elementów osnowy matematycznej

3. Elementów fizyczno-geograficznych

Klasyfikacja map

Zasadnicze	1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000
Wielkoskalowe	1:10 000; 1:25 000
Åšrednioskalowe	1:50 000; 1:100 000
Małoskalowe	1:200 000; 1:250 000; 1:500 000; 1:1 000 000

Określanie skali mapy

1. Na podstawie opisu siatki kilometrowej

2. Długości liniowej stopnia lub minuty szerokości geograficznej

3. Poprzez porównanie z inną mapą

4. Na podstawie znanej wielkości terenowej

Skala mapy	Przybliżona ilość arkuszy potrzebna na pokrycie obszaru Polski
1:1000 000	5
1:500 000	16
1:200 000	83
1:100 000	293
1:50 000	1,080
1:25 000	4,100
1:10 000	16400

Pomiary na mapie

Pomiar odcinków prostych

D=dM

Pomiar odcinków krzywoliniowych

-pomiar częściami

-pomiar krzywomierzem

Dokładność pomiaru na mapie

$$m_{p} = \sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2} + \ldots + n^{2}}$$

m_p-błąd średni pomiaru

a,b,c…n-Błąd z jakim są wykonywane poszczególne czynności pomiarowe

Rzeźba terenu

Metody przedstawiania na mapach

1. Punktów wysokościowych

2. Warstw barwnych

3. Cieniowania

4. Warstwic

5. Mapy plastyczne

6. Mapy anaglifowe (robione w kolorach czerwonym i niebieski-zakłada się okulary i jest efekt stereocoś(?)

7. Metody numeryczne

Mapa numeryczna-to zbiór danych stanowiący numeryczną reprezentację mapy graficznej, dogodną do przetwarzania komputerowego.

Mapa komputerowa-kompleksowe zastosowanie środków technologicznych i programowych, wraz z danymi przestrzennymi i nie przestrzennymi, zabezpieczające użytkownikowi możliwość wprowadzania, zachowywania, opracowywania i analizy informacji o obiektach przestrzeni wraz z możliwością ich wizualizacji na ekranie.

Mapa komputerowa-synonimy

GIS-Geographical Information System=Geograficzne systemy informacyjne

LIS-Land Information System

SIT-Systemy Informacji Terenowej (kataster, infrastruktura itp.)

SIP: Systemy Informacji Przestrzennej

Struktura SIP

Typowe zastosowania GIS

1. Zarządzanie środowiskiem naturalnym np. leśnictwo

2. Ochrona przyrody np. modele zasięgów gatunków roślin i zwierząt

3. Ochrona środowiska przed katastrofą ekologiczną np. katastrofa tankowca (model propagacji)

4. Planowanie przestrzenne np. zagospodarowanie przestrzenne w gminie

5. Komunalne Systemy Informacji np. sieci energetyczne, wodociÄ…gi itp

6. Transport towarów np. optymalizacja transportu

7. Marketing np. wyszukiwanie potencjalnych lokalizacji supermarketów.

Planowanie przestrzenne

1. Mapy zasadnicze obejmujące ulice, działki oraz sieci ( elektryczną, gazową, wodociągową, kanalizacyjną)

2. Plany zagospodarowania terenu

3. Mapy użytkowania gruntu

4. Monitorowanie zmian na danym obszarze

5. Wykrywanie samowoli budowlanej

Infrastruktura

1. Inwentaryzacja dróg, mostów, przejść nadziemnych, kanałów, lotnisk i portów

2. Planowanie rozwoju sieci drogowej

3. Określanie miejsc problematycznych i wprowadzanie środków ostrożności

4. Inwentaryzacja sieci elektrycznej, gazowej, wodociÄ…gowej i kanalizacyjnej

Kartografia

1. Mapy tworzone w skali 1:2500

2. Tworzenie i aktualizacja planów miast

3. Mapy użytkowania terenu

4. Mapy hydrologiczne

5. Mapy ukazujące rzeźbę terenu

6. Tworzenie dokładnościowego Numerycznego Modelu terenu

Ochrona środowiska

1. Ocena stanu zasobów środowiska

2. Uszczegółowienie granic obszarów chronionych

3. Analiza stanu wysypisk śmieci i wyznaczanie miejsc składowania odpadów

4. Planowanie rekultywacji terenów zdegradowanych

5. Tworzenie map hałasu

Telekomunikacja

1. Planowanie lokalizacji stacji bazowych przekaźników

2. Określanie przeszkód w rozprzestrzenianiu sygnału

3. Wizualizacja propagacji fal radiowych

4. Planowana modernizacja sieci

Transport

1. Tworzenie map szlaków komunikacyjnych

2. Planowanie i monitorowanie budowy dróg

3. Teledetekcyjna ocena sieci drogowej; rodzaju nawierzchni, szerokości i stanu dróg

Rolnictwo

1. Określanie terenów rolnych i rodzajów upraw

2. Pozyskiwanie informacji o strukturze gruntów

3. Wykrywanie nielegalnych upraw

4. Śledzenie stanu zdrowia roślin

5. Planowanie efektywnego stosowania nawozów

6. Określanie szkód wywołanych przez czynniki środowiskowe

7. Efektywne zarządzanie systemem dopłat w ramach systemu IACS/LPIS

Gospodarka leśna

1. Określanie granic obszarów leśnych

2. Monitorowanie stanu zdrowotności lasów

3. Informacje o przebiegu sieci dróg leśnych, lokalizacji młodników i polan

4. Kontrola parków narodowych i miejsc chronionych

5. Określanie różnorodności biologicznej terenów leśnych.

Gospodarka morska i śródlądowa

1. Wyznaczanie miejsc pod inwestycje morskie

2. Inwentaryzacja wyposażenia portów

3. Planowanie rozbudowy portów

4. Monitoring transportu morskiego

5. Planowanie szlaków wodnych

6. Ocena stanu nadbrzeża i linii nadmorskiej

7. Analiza skażeń wywołanych przez awarie jednostek pływających

Zasoby naturalne

1. Tworzenie map z dokładną informacją o zasobach

2. ZarzÄ…dzanie pracami wydobywczymi

3. Planowanie budowy nowych i rozbudowy istniejÄ…cych kopalni

4. Planowanie tras nowych rurociągów

ZarzÄ…dzanie kryzysowe

1. Identyfikacja obszarów zagrożonych klęskami żywiołowymi

2. Tworzenie map do analizy ryzyka

3. Planowanie akcji ratunkowej

4. Monitorowanie zmian i określanie wielkości zniszczeń

Obronność

1. Tworzenie map wojskowych odpowiadajaych standardom NATO

2. Wsparcie w zakresie logistyki i działań operacyjnych wojska

3. Monitorowanie i ostrzeganie

4. Ochrona granic lÄ…dowych i morskich

5. Dostarczanie danych do symulatorów lotniczych

6. Inwentaryzacja i monitorowanie infrastruktury wojskowej

Charakterystyczne obszary zastosowań GIS

1. Wspomaganie decyzji (DSS-Decision Support Systems) najlepsze położenie obiektu, najgorsza lokalizacja, najszybsza trasa, najefektywniejsze wykorzystanie, wspomaganie podejmowania decyzji w warunkach zagrożenia klęski żywiołowj.

2. Integracja danych przestrzennych: przetworzenie różnych informacji do postaci cyfrowej i wspólnego układu odniesienia.

3. Inteligętne bazy danych przestrzennych: METADANE

4. Analizy przestrzenne: generowanie nowych informacji na bazie już istniejących

Kryteria podziału GIS/SIP na podstawie

1. Obszaru

   1. Systemy obiektowe

   2. Lokalne

   3. Regionalne

   4. Krajowe

   5. Kontynentalne

   6. Globalne

2. Źródła informacji

   1. Pierwotne (kataster)

   2. Wtórnej(np. plan zagospodarowani przestrzennego)

3. Zakresu użytkownika

   1. Jeden użytkownik (np. MPK)

   2. Wielu urzędników (np. Urząd miejski)

4. Struktury funkcjonowania

   1. Scentralizowane

   2. Rozproszone

5. Przeznaczenia

   1. Ewidencja

   2. Kartografia (redakcja map)

   3. Planowanie przestrzenne

   4. Gospodarka terenami

   5. Monitoring środowiska

Okres przydatności do spożycia GIS

OprzyrzÄ…dowanie: 3-5 lat

Program komputerowy: 5 lat

Dane 25-70 lat

Koszty budowy systemu GIS

Hardware: od 5 000 zł

Software: ~50 000 zł

Dane: ? ???? zł

www.glovis.gov fajna strona z danymi z satelit

Czym nie jest GIS

NIE jest tylko i wyłącznie:

1. Ststemem komputerowym do tworzenia (kompilacji, edycji) map

2. Systemem do tworzenia komputerowej grafiki

Baza danych Gis

Baza danych GIS to dane przestrzenne z przypisanymi do nich danymi opisowymi

Dane przestrzenne zapisane sÄ…:

-w postaci modelu wektorowego

-w postaci modelu rastrowego

Dane opisowe zapisane sÄ… w postaci relacyjnej bazy danych

Modele przestrzennych danych graficznych (postaci mapy numerycznej)

1. Dane przestrzenne mogą być przedstawiane w dwóch podstawowych postaciach;

   1. Rastrowej(zwanej także bitmapą) gdzie obraz mapy przedstiwany jest w postaci regularnej siatki pikseli

   2. Wektorowy

3 wartości charakteryzujące piksel

-współrzędne

-jasność

-wielkość

Zasilanie modelu rastrowego

1. W wyniku procesu skanowania

2. Z przetworników analogowo-cyfrowych

   1. Cyfrowe kamery telewizyjne

   2. Cyfrowy aparat fotograficzny

   3. Itp.

3. Standardowe pliki graficzne

4. Konwersja wektor-raster

Obraz wektorowy

Styl, kolor, grubość, warstwa (atrybuty lini)

Prosty model wektorowy-jest zbiorem punktów, lini lub wieloboków, które nie są ze sobą powiązane. Np. rysując sąsiadujące ze sobą wydzielenia drzewostanowe, wspólną granicę dwóch pododziałów musimy rysować dwa razy( osobno dla wydzielenia pierwszego i drugi raz dla wydzielenia drugiego)

Źródła danych dla mapy wektorowej:

1. Pomiary geodezyjne

2. Fotogrametria i teledetekcja

3. Digitalizacja i wektoryzacja map

4. GPS

Dane opisowe( atrybuty)

Dane opisowe przechowywane sÄ… w oddzielnych zbiorach i w innym formacie (relacyjne bazy danych). Obiekty geometryczne posiadajÄ… identyfikatory odnoszÄ…ce siÄ™ do:

Tabeli atrybutów dla punktów

Tabeli atrybutów dla lini

Tabeli atrybutów dla powierzchni

Dane opisowe-zasilanie

1. Ręczne wprowadzanie danych za pomocą klawiatury

   1. Arkusze kalkulacyjne

   2. Systemy obsługi baz danych

2. Automatyczne czytniki i rejestratory

Główne zalety map numerycznych

1.ma możliwość wiernego przechowywania danych z zachowaniem dokładności pomiarów

2. pozwala na zmniejszenie kosztów opracowań kartograficznych

3. można na niej wykonywać różnorodne opracowania tematyczne

4. pozwala na automatyczne wyliczenie długości odcinków i powierzchni wieloboków oraz odległości pomiędzy dowolnymi punktami

5. można na niej przedstawić różnorodne dane zaczerpnięte z relacyjnej, opisowej bazy danych

6. można za jej pomocą wykonywać różnego rodzaju analizy

7. może być wyświetlana i drukowana w dowolnej liczbie egzemplarzy, dowolnej skali w dowolnym odwzorowaniu kartograficznym i przedstawić dowolny obszar z terytorium zapisanego w pamięci komputera

8. może być na bieżąco aktualizowana (obowiązkowo równolegle z aktualizacją bazy opisowej)

9. może być w każdej chwili edytowana, poprawiana, uzupełniana niezależnie od pierwszego wydania

10. nie niszczy się i jest trwała gdyż zapisana jest w pamięci komputera

11. wielkości (długości odcinków) nie zmieniają się z upływem czasu gdyż nośnik nie podlega deformacjom.

Dostępność komercyjna do zobrazowań uzyskanych w kosmosie