Rodzaje danych

Wektorowe - pierwotne - pomiary GPS

- pomiary geodezyjne

- wtórne - mapy topograficzne

- baza danych topograficznych

Rastrowe - pierwotne - cyfrowe obrazy satelitarne

- cyfrowe zdjęcia lotnicze

- wtórne - zeskanowane mapy lub fotografie

- cyfrowe modele terenu, utworzone na podstawie map [GIS tip]

W przypadku zastosowania GIS w inżynierii środowiska szczególnie istotna jest informacja o tym, co znajduje się na powierzchni ziemi oraz jakie procesy i zjawiska na niej zachodzą. Informacje te można uzyskac za pomocą metod teledetekcyjnych. Ogólnie rzecz biorąc możemy stwierdzic, że są to zdalne metody służące do zgromadzenia informacji o obiekcie, bez fizycznego kontaktu z nim. Metody teledetekcyjne służą do generowania pierwotnych danych rastrowych.

Według bardziej szczegółowej definicji możemy stwierdzic, że teledetekcja, to zespół metod pozwalających określic naturę lub stan obiektów istniejących na powierzchni ziemi, identyfikowac zjawiska lub procesy które występują na tej powierzchni, poniżej lub nad nią za pomocą obserwacji dokonywanych z pokładu statku powietrznego lub satelity.

Optymalne wykorzystanie materiałów teledetekcyjnych wymaga:

znajomośc technik zdalnej rejestracji obrazow

umiejętnośc interpretacji obrazów

Podstawowym źródłem energii naszej planety jest Słońce. Docierające od niego promieniowanie elektromagnetyczne wchodzi w następujące interakcje z materią naszej planety, które mogą byc wykorzystane w teledetekcji. Należą do nich:

Transmisja promieniowania - polega na przejściu promieniowania przez daną substancje. Prędkośc i kierunek promieniowania zmienia się podczas przejścia promieniowania z powietrza lub próżni do wnętrza innych substancji.

Adsorpcja promieniowania - z reguły następuje zmiana energii promienistej na ciepło, co powoduje wzrost temperatury ciała absorbującego energię elektromagnetyczną.

Emisja promieniowania - wszystkie ciała których temperatura jest większa on zera absolutnego (0K) emitują energię promienistą. Energia promieniowania uwarunkowania jest strukturą i temperaturą danego ciała

Rozpraszanie promieniowania - następuje we wszystkich kierunkach, powoduje straty energii wskutek absorpcji lub dalszego rozpraszania. Przykładem może byc rozpraszanie światła w atmosferze ziemskiej

Odbicie promieniowania - jest zmianą kierunku promieniowania w tej samej postaci od danego ciała pod kątem odbicia równym, ale przeciwnym kątowi wpadania.

Opisane powyżej rodzaje interakcji enegrii elektromagnetycznej z daną formą materii przebiegają na tyle selektywnie, zwlaszcza w odniesieniu do dlugości fali padającego promieniowania elektromagnetycznego, że mogą byc wykorzystane w teledetekcji. Do tego celu szczególnie przydatne są trzy zakresy spektralne:

a) spektrum fotograficzne - dlugofalowe promieniowanie ultrafioletowe 0.3-0.4mikro metry

- region widzialny VIS 0.4 -0.7mikro metry

- krotkofalowe promieniowane podczerwone

b) spektrum termalne podczerwień termalna 3-5 mikrometry i 8-14 mikrometry

c) spektrum mikrofalowe - obejmuje aktywne systemy radarowe z podziałem na kanały K, X, L oraz pasywme systemy mikrofalowe 0.3cm - 300cm

Metody i techniki teledetekcyjne

Rejestracja fotograficzna:

Fotografie czarnobiałe (zdjęcia panchromatyczne lub ortochromatyczne) wykonane są w spektrum światła widzialnego. Stanowią podstawowy materiał w analizie środowiska, geologii, planowaniu przestrzennym.

Zdjęcia wielospektralne wykonane specjalną kamerą lub kilkoma sprzężonymi aparatami, z których każdy pracuje w innym zakresie widma, zwylke jeden z nich pracuje w zakresie bliskiej podczerwieni.

Fotografie kolorowe wykonuje się w barwach rzeczywistych lub w kolorach fałszywych.

Niefotograficzne sensory obrazujące

Obrazy skanerowe - rejestruje się energię elektromagnetyczną odbitą lub emitowaną z powierzchni tereny na tak zwanych pikselach.

Obrazy termalne - przedstawiają rozkład temperatury radiacyjnej powierzchni terenu. Szczególnie przydatne w analizie skażen termalnych terenu, rozprzestrzeniania się ogrzanych wód, izolacji termalnej budynków i rurociągów, w hydrogeologii.

Obrazy mikrofalowe - ze względu na niską rozdzielczość i i małą wrażliwość na warunki pogodowe stosowane są w meteorologii i badaniach mórz, głównie zjawisk lodowych. Przydatna do wykrywania obiektów o zbliżonej temperaturze i stref o zróżnicowanej wilgotności gruntów.

Obrazy radarowe - wykorzystuje się mikrofale i fale radiowe o długości 0.75-100cm. Rejestracja obrazu powierzchni ziemi niezależna od pory dnia i prawie niezależna od warunków atmosferycznych. Intensywnośc wiązki radarowej, odbitej od powierzchni (echo radarowe) zależy od cech systemu (polaryzacja, kąt depresji, rodzaj pasma) oraz od cech powierzchni terenu (stała dielektryczna, szortkośc. Radary wykorzystujące długie fale mają zdolnośc częściowej penetracji podłoża

Obrazy sonarowe - wykorzystuje się fale sprężyste o o częstotliwości 6.5-30 kHz emitowane przez urządzenia nadawcze a następnie odbite od dna akwenu wodnego. Wyglądem przypominają obrazy radarowe. Technologia ta stosowana jest w badaniach podwodnych. Obraz zależy od cech sprężystych materiałów budujących dno obiektu. Pomocne w lokalizacji wraków podwodnych, podmorskich rurociągów. Niewrażliwe na mętnośc wody.

Interpretacja obrazów

W przypadku obrazów monochromatycznych istotnymi ich cechami, rejestrowanymi poszczególnymi metodami teledetekcyjnymi jest stopień kontrastu, który uwarunkowany jest jasnością oraz tonem obrazu. Duża kontrastowośc wspomaga interpretację obrazów, mała kontrastowośc je utrudnia, gdyż obrazy te są monotonne, o niemal jednakowym stopniu szarości.

Schemat postępowania interpretacyjnego

- odczytywanie treści obrazu - rozpoznanie obiektów (duże znaczenie ma doświadczenie interpetatora)

- analiza i uogólnianie uzyskanych informacji

- wnioskowanie na podstawie wstępnych hipotez interpretacyjnych

- wnioskowanie praktyczne, formułowanie wytycznych oraz postępowanie decyzyjne

W procesie interpretacyjnym istotne znaczenie ma charakterytyka spektralna głównych komponentów naturalnych i antropogenicznych obrazu.

Różne elementy odbijają selektywnie padające promieniowanie elektromagnetyczne. Wielkośc odbicia danego materiału dla określonego spektrum (odpowiedz spektralna) zależy od jego cech fizycznych, chemicznych, stanu skupienia oraz charakteru powierzchni.

Gleba- W przypadku gleby wielkośc odbicia w świetle widzialnym zależy od jej wilgotności. Generalnie gleba sucha odznacza się wyższą wielkością odbicia pomieniowania elektromagnetycznego niż gleba mokra. Różnica w odbijalności zwiększa się również wraz ze wzrostem długości fali. Oznacza to, że większe skontrastowanie gleby suchej i wilgotnej w czerwonym zakresie widma widzialnego oraz w bliskiej podczerwnieni.

Roślinnośc- Również zróżnicowana jest odpowiedź spektralna poszczególnych gatunktów szaty roślinnej. Maksymum odbicia występuje w zielonym zakresie widma widzialnego, na poziomie 10-15% oraz gwałtowny wzrost odpowiedzi w bliskiej podczerwieni, gdzie w zależności od róznic gatunkowych waha sie pomiędzy 30-70%, a w przypadku niektórych gatunków traw przekracza 95%. Wielkośc odbicia zależy również od fazy wzrostu roślin. Wskażnik ten największy jest w fazie pierwszej. W kolejnych fazach znacząco maleje. W naszym warunkach klimatycznych najlepszym materiałem interpretacyjnym szaty roślinnej są zobrazowania wielospektralne wykonane na przełomie maja i czerwca.

Woda powierzchniowa- w znacznym stopniu pochłania promieniowanie elektromagnetyczne. W przypadku refleksu dna, obecności zawiesin lub roślinności nawodnej lub podwodnej częśc promieniowania (szczególnie podczerwonego) jest odbijane. Wlaściwośc ta wykorzystana jest do detekcji obszarów o podwyższonej wilgotności, stref podmokłych lub podtopionych.

Woda w stałym stanie skupienia (pokrywa śniegowo-lodowa) charakteryzuje się wysokim stopniem odbicia spektralnego.

W procesie rozpoznania i interpretacji obrazów zasadnicze znaczenie ma kontrast pomiędzy poszczególnymi obiektami. Oznacza to, ze jeżeli różne obiekty będą miały podobny współczynnik odbicia promieniowania, to ich wyodrębnienie i identyfikacja będzie trudna.