Teledetekcja -
technologia zajmująca się pozyskaniem, przetwarzaniem i interpretowaniem danych przestrzennych w postaci informacji obrazowej, otrzymywanej w wyniku rejestracji promieniowania elektromagnetycznego odbitego lub emitowanego przez różnego rodzaju obiekty środowiskowe.
Fotogrametria i fotointerpretacja
Wykonane zobrazowania teledetekcyjne mogą być wykorzystywane do celów pomiarowych oraz do celów interpretacyjnych.
Fotogrametria -
nauka zajmująca się odtwarzaniem wymiarów obiektów terenowych np. na podstawie zdjęć lotniczych.
Fotointerpretacja -
dziedzina wiedzy zajmująca się wykrywaniem, rozpoznawaniem i charakterystyką obiektów, procesów i zjawisk na podstawie zdjęć lotniczych i satelitarnych.
Sposoby pozyskiwania teledetekcyjnej informacji obrazowej
Zależnie od pułapu wykonywanych zobrazowań:
•systemy teledetekcji z pułapu satelitarnego
•systemy teledetekcji z pułapu samolotowego
•naziemne systemy teledetekcyjne (np. radarowe)
Zależnie od wykorzystywanego sprzętu: aparaty fotograficzne, kamery wideo, skanery, urządzenia radarowe
Zależnie od formy zapisu obrazów:
•forma analogowa
•forma cyfrowa
Zależnie od nośników wykorzystywanych do zapisu:
•klisze fotograficzne
•taśmy magnetyczne
•nośniki elektroniczne
Zależnie od formy barwnej:
•obrazy czarno-białe (w odcieniach szarości)
•obrazy w barwach naturalnych
•obrazy w barwach umownych
Sposoby pozyskiwania teledetekcyjnej informacji obrazowej
W przypadku obrazów teledetekcyjnych zarejestrowanych pierwotnie w postaci analogowej (zdjęcia lotnicze, obrazy wideo zapisane w postaci magnetycznej) w celu integracji z innymi danymi przestrzennymi zachodzi konieczność przetransformowania ich na postać cyfrową poprzez zastosowanie skanerów.
Cyfrową formę obrazu teledetekcyjnego uzyskuje się często bezpośrednio w systemach rejestracji obrazów teledetekcyjnych (w skanerach optycznych i mechanicznych montowanych na satelitach i w samolotach, w urządzeniach radarowych i laserowych, różnych typach kamer cyfrowych).
Formy obrazów teledetekcyjnych
Cyfrowe obrazy teledetekcyjne charakteryzują cztery typy rozdzielczości:
•przestrzenna - charakteryzująca terenowy wymiar piksela w obrazie teledetekcyjnym,
•spektralna - podająca specyficzny zakres długości fali promieniowania elektromagnetycznego, które może zapisać czujnik promieniowania;
•radiometryczna - precyzująca liczbę poziomów, na które jest podzielony zakres sygnału odbieranego przez czujnik; rozdzielczość radiometryczna jest podawana w bitach.
•czasowa - określająca, jak często w systemach teledetekcyjnych czujnik może otrzymać informację z tego samego fragmentu terenu.
Przetwarzanie obrazów teledetekcyjnych
Przykładami analogowego przetwarzania są procedury:
•otrzymywania produktów pochodnych w formie analogowej z oryginalnych zdjęć lotniczych,
•tworzenia modelu stereoskopowego z analogowej formy zdjęć lotniczych i zmiany skali tego modelu, wykorzystujące optykę przyrządów stereoskopowych,
•usuwania zniekształceń geometrycznych, występujących na zdjęciach lotniczych z powodu pochylenia osi kamery.
Potencjalne zastosowanie teledetekcji w leśnictwie najczęściej będzie dotyczyło następujących typów przetworzeń:
•rektyfikacja, mozaikowanie, wzmocnienia, zmiany jasności i kontrastu, filtracje cyfrowe, nakładanie (merging) operacje międzykanałowe, klasyfikacje
Rektyfikacja obrazów
Rektyfikacje obrazów zmierzają do przetworzenia geometrycznie i radiometrycznie zniekształconych obrazów oryginalnych, w celu uzyskania najbardziej wiarygodnej geometrycznie i spektralnie sytuacji terenowej.
Dla usunięcia zniekształceń geometrycznych obrazów teledetekcyjnych terenów płaskich lub fragmentów obrazów terenu o zróżnicowanej rzeźbie wykorzystywane będą dane SIP.
Najtrudniejsze do usunięcia są zniekształcenia geometryczne, powstałe w wyniku odwzorowania przez system teledetekcyjny zróżnicowania wysokościowego terenu. Te sposoby przetwarzania obejmują m.in. technologię ortofoto i wykorzystują do usuwania zniekształceń geometrycznych obrazów cyfrowy model wysokościowy terenu, uzyskiwany odrębną technologią geomatyki.
Mozaikowanie obrazów
Mozaikowanie obrazów cyfrowych jest procedurą zmierzającą do utworzenia jednego obrazu ze zbioru kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu obrazów składowych. Jest wykorzystywane do sporządzania map obrazowych obejmujących obszar większy niż pojedyncze zdjęcie lotnicze czy obraz satelitarny. Charakterystyczną cechą mozaikowania jest nałożenie cyfrowe zachodzących częściowo na siebie obrazów, które mogą pochodzić z różnych systemów teledetekcyjnych. W mozaikowaniu obraz górny pokrywa obraz dolny w sposób, który w obrazie wynikowym umożliwia obserwację tylko obrazu górnego.
Zdjęcia lotnicze
O wyborze typu samolotu (śmigłowca) decydują określone warunki techniczne:
•prędkość lotu,
•prędkość wznoszenia,
•stateczność lotu,
•długość drogi startu i lądowania,
•możliwość osiągnięcia określonego pułapu,
•możliwość umieszczenia kamery w pobliżu środka ciężkości samolotu
Zdjęcia lotnicze - rodzaje
W zależności od położenia osi optycznej kamery, zdjęcia lotnicze dzielą się na:
pionowe
, ukośne
, ukośne perspektywiczne
Utrzymanie w pionie osi kamery w trakcie fotografowania z pokładu samolotu (śmigłowca) jest niemożliwe.
Jako zdjęcia pionowe traktuje się obrazy uzyskane przy odchyleniu osi kamery od pionu w granicach do 3o.
Najczęściej odchylenie to wynosi około 1o - 1o5'.
Stosując stabilizację żyroskopową, można uzyskać odchylenie osi od pionu nie przekraczające 3' - 5'.
Zespół zdjęć - wszystkie zdjęcia lotnicze wykonane dla danego fragmentu terenu.
Szereg zdjęć - kolejne zdjęcia wykonane w określonych odstępach czasu, w czasie jednego przelotu nad fotografowanym terenem.
W zależności od wielkości fotografowanego obszaru i rodzaju użytego sprzętu fotograficznego (ogniskowa obiektywu) zespół zdjęć może się składać z jednego lub kilku szeregów.
Pokrycie podłużne - „nakładanie” się zdjęć krawędzią prostopadłą do kierunku nalotu (dotyczy nakładania się zdjęć w ramach danego szeregu).
Pokrycie poprzeczne - „nakładanie” się zdjęć krawędzią równoległą do kierunku nalotu (dotyczy nakładania się szeregów).
Pokrycie podłużne, zwane pokryciem w szeregu (p) - dla celów prawidłowego odwzorowania fotografowanego terenu wymaga nakładania około 60% powierzchni. Dla opracowywania modelu stereoskopowego pokrycie w szeregu nie powinno być mniejsze niż 50%.
Pokrycie poprzeczne, zwane nakładaniem się szeregów (q) - dla celów prawidłowego odwzorowania fotografowanego terenu wymaga nakładania około 30% powierzchni.
Skala zdjęć lotniczych
Skala zdjęcia lotniczego - stosunek długości odcinka na zdjęciu do długości odpowiadającego mu odcinka w terenie. Wynik zapisywany jest w postaci ułamka 1/m lub 1 : m.
Jeżeli oś kamery jest prostopadła do fotografowanego terenu, a teren jest płaski i poziomy, a ogniskowa kamery (f) jest stała, to skala zdjęcia jest odwrotnie proporcjonalna do wysokości na jakiej znajduje się kamera (H).
Zdjęcia lotnicze - wybór emulsji i terminu
Właściwości informacyjne zdjęć lotniczych można podwyższyć, jeżeli wykonuje się je w takich porach roku lub w takich zakresach spektrum, w których gatunki drzewiaste posiadają największe różnice w jasności spektralnej.
•w okresie letnim najlepsze rezultaty uzyskuje się na materiałach spektrostrefowych; ułatwiają one:
-ustalenie granic wyłączeń drzewostanowych,
-określenie składu gatunkowego drzewostanów,
-oddzielenie gatunków iglastych i liściastych,
-wyodrębnienie drzew porażonych i chorych,
•materiałów spektrostrefowych nie powinno się stosować wiosną oraz jesienią.
•w okresie letnim dobre rezultaty uzyskuje się także na materiale infrachromatycznym (podczerwień rejestrowana w odcieniach szarości),
•w okresie letnim wykorzystuje się także materiały rejestrujące barwy naturalne,
•wiosną lub jesienią najlepiej wykorzystywać materiały panchromatyczne - w tym czasie występują największe różnice w jasności spektralnej widzialnej części widma (wiosna w zakresie 500-600 nm, jesienią 600-700 nm),
•materiałów panchromatycznych nie zaleca się stosować w okresie letnim.
Przetwarzanie obrazów teledetekcyjnych
Wyróżnia się w nim następujące grupy przetworzeń:
•zmiany jasności i kontrastu, filtracje cyfrowe, nakładanie obrazów (tzw. merging), operacje międzykanałowe.
Wzmocnienia obrazów
są procedurami zmierzającymi do optymalnego przygotowania obrazów do interpretacji tematycznych lub uzyskania danych liczbowych istotnych dla użytkownika. Ten typ przetworzeń jest często utożsamiany z całym procesem cyfrowego przetwarzania obrazów teledetekcyjnych.
Zmiany jasności i kontrastu obrazów
są najczęściej używanymi procedurami cyfrowego przetwarzania obrazów w poszczególnych kanałach rejestrowanego promieniowania. Stosowane są wtedy, kiedy w oryginalnych obrazach, po ich wizualizacji, stwierdza się niewielki zakres radiometrycznej jasności pikseli. Zmiany jasności i kontrastu przetransformowują zakres jasności pikseli obrazu oryginalnego na inne zakresy jasności w wizualizowanym obrazie na ekranie komputera.
Filtracje cyfrowe obrazów
Filtracje cyfrowe są zaliczane do najbardziej wyrafinowanych sposobów lokalnego, wielopikselowego przetwarzania obrazów cyfrowych. Działają w kierunku uczytelnienia szczegółów, wzmocnienia lub osłabienia wyrazistości elementów liniowych w obrazie oraz często w kierunku osłabienia zakłóceń radiometrycznych.
Najczęściej stosowaną techniką przetworzeń w filtracjach cyfrowych jest budowa matrycy kwadratowej z różnymi wartościami liczbowymi w poszczególnych polach matrycy, nałożenie tej matrycy na przetwarzany obraz, a następnie wykorzystanie wartości liczbowych pól matrycy i wartości radiometrycznych pikseli obrazu w obrębie matrycy do wyliczenia nowych wartości pikseli obrazu przetwarzanego.
Nakładanie obrazów
zwane mergingiem, powoduje nałożenie dwóch różnych obrazów cyfrowych na siebie. Efekt nałożenia,jest widoczny w postaci obrazu wynikowego, który zachowuje informację z obydwu nakładanych obrazów.
Procedury mergingu są powszechnie wykorzystywane w celu połączenia obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości terenowej.
Operacje międzykanałowe
Operacje międzykanałowe wykorzystują informację o jasnościach radiometrycznych pikseli pochodzących z różnych kanałów wielospektralnego obrazu teledetekcyjnego.
Klasyfikacje obrazów
Klasyfikacje są procedurami zastępowania wizualnych analiz obrazu technikami automatycznej identyfikacji klas obiektów w obrazie. Procedury klasyfikacji mogą wykorzystywać algorytmy klasyfikacyjne opierające się na cechach spektralnych obrazów.
Do klasyfikacji nadzorowanej i nienadzorowanej można używać zarówno kanałów z oryginalnego obrazu teledetekcyjnego, jak i sztucznie utworzonych kanałów, dla których wartości poszczególnych pikseli są wyliczane poprzez operacje międzykanałowe.
Materiały pochodne zdjęć lotniczych
W fotogrametrii i fotointerpretacji często wykorzystywane są pochodne zdjęć lotniczych:
•powiększenia zdjęć lotniczych
•fotoszkic
•fotoszkic ulepszony
•przetworzone zdjęcia lotnicze
•fotomapa
•ortofotomapa
•stereoortofotomapa
Powiększenia zdjęć lotniczych
Wykonuje się aparatami, które posiadają wysokiej klasy obiektywy (pozbawione dystorsji). Chodzi o to, żeby w trakcie tego procesu nie stracić nic z wartości pomiarowych zdjęć.
Powiększenia zdjęć są bardzo dobrym materiałem do wykonywania terenowych prac fotointerpretacyjnych. Tym samym sprzętem można oczywiście wykonać również i pomniejszenia zdjęć (np. dla celów przeglądowych).
Fotoszkic
Materiał ten powstaje przez naklejenie poszczególnych odbitek stykowych zespołu zdjęć z danego obszaru na sztywny karton, aby tworzyły one jednolity obraz fotograficzny terenu.
Przy sporządzaniu fotoszkicu kierujemy się tylko sytuacją na brzegach poszczególnych odbitek. Zbędne części odbitek odcinamy wzdłuż dowolnych linii (należy unikać cięcia w wzdłuż liniowych szczegółów terenowych).
Fotoszkic ulepszony
Fotoszkic ulepszony zestawia się z odbitek sprowadzonych do wspólnej określonej (przybliżonej) skali. W tym celu określa się skalę poszczególnych zdjęć na podstawie mapy, a następnie drogą zwykłego przefotografowania na aparacie do wykonywania powiększeń, sprowadza się je do wspólnej skali.
Występują pewne zniekształcenia.
Przetworzone zdjęcia lotnicze
Przetworzone zdjęcia lotnicze otrzymujemy drogą odpowiedniego przefotografowania oryginalnych negatywów tak, aby doprowadzić je do jednolitej i z góry założonej ścisłej skali.
Podczas tej czynności likwidowane są błędy z tytułu pochylenia zdjęć lotniczych, pozostają jednak zniekształcenia wywołane deniwelacją terenu. Najlepsze z terenów płaskich.
Fotomapa
powstaje przez odpowiednie ułożenie, przycięcie i przyklejenie przetworzonych, najczęściej metodą fotomechaniczną, zdjęć lotniczych.
Fotomapa zawiera bogatą treść sytuacyjną w postaci obrazu fotograficznego, takiego samego, co oryginalne zdjęcie lotnicze, a więc są na niej wszystkie szczegóły, jakie istniały w terenie w momencie fotografowania.
Fotomapa jest dokumentem kartogrametrycznym.
Ortofotomapa
powstaje przez odpowiednie zestawienie przekształconych zdjęć lotniczych, będących rzutem środkowym zdjętego terenu, na równoważne zdjęcia, które będą rzutem ortogonalnym.
Ortofotomapa jest zatem materiałem pozbawionym zniekształceń wywołanych deniwelacją terenu.
Stereoortofotomapa
Stereoortofotomapa umożliwia stereoskopową obserwację zdjętego terenu.
Obraz przestrzenny powstaje przez jednoczesną obserwację ortofotomapy i specjalnie wykonanego dodatkowego zdjęcia .
Z lewego zdjęcia stereogramu powstaje ortofotomapa, a z prawego stereokomponent.
Ocena wykonanych zdjęć lotniczych
Ocena materiałów fotogrametrycznych przeprowadzana jest pod kątem ich jakości fotogrametrycznej i fotograficznej.
Ocena jakości fotogrametrycznej przeprowadzana jest na podstawie oceny stopnia zgodności parametrów technicznych wykonanych zdjęć z projektem nalotu.
Dokonujemy wizualnie.
Należy zwrócić uwagę na to, czy:
•cały wybrany teren został pokryty zdjęciami,
•zachowany jest procent pokrycia podłużnego,
•zachowany jest procent pokrycia poprzecznego,
•nie istnieją przerwy absolutne lub fotogrametryczne (przerwy absolutne są wówczas, gdy fragment terenu nie odfotografował się na żadnym zdjęciu; fotogrametryczne - gdy odfotografował się tylko na jednym zdjęciu i nie będzie można obserwować tego fragmentu terenu stereoskopowo),
•szeregi są prostolinijne,
•nie występuje "jodełka" (nie uwzględniono kąta znosu),
•zdjęcia są pionowe (wskazania libelki),
•zdjęcia wykonano z tej samej wysokości (różnice wysokości nie powinny przekraczać 5%).
Wykorzystanie zdjęć lotniczych w urządzaniu lasu
O przydatności zdjęć lotniczych decydują - dokładność i wiarygodność odczytywanej z nich treści, tzn. szczegółów dotyczących cech lasu, jego elementów taksacyjnych.
Ta precyzja i wiarygodność zależą w dużym stopniu od warunków w jakich zdjęcia są wykonywane. Wpływ maja tutaj zarówno czynniki przyrodnicze: struktura krajobrazu, charakter drzewostanów, pora wykonywania zdjęć, aspekt fenologiczny, warunki oświetlenia i stan atmosfery. Technicznych zalicza się typ kamery lotniczej, rodzaj filtru optycznego i materiału światłoczułego oraz sposób obróbki i przetwarzania zdjęć.
Wykorzystanie zdjęć lotniczych w inwentaryzacji lasów nizinnych
Jedna z technik stosowanych w fotografii lotniczej posiada szczególne właściwości odwzorowywania roślinności. Wykorzystuje się w niej film spektrostrefowy, którego jedna z warstw emulsji rejestruje promieniowanie podczerwone.
Takie zdjęcia odzwierciedlają nawet niewielkie zmiany zawartości wody i barwników w liściach, co najczęściej wiąże się z chorobami roślin.
Fotografia spektrostrefowa wydobywa obraz patologicznych zmian lasu, które nie są widoczne na zdjęciach w widzialnym zakresie spektrum.
Do szczegółowych opracowań dotyczących kondycji drzewostanów wykonuje się najczęściej zdjęcia w skali
1:8000
1:10000.
Interpretacja obszarów leśnych na podstawie barwnych zdjęć lotniczych w podczerwieni umożliwia wydzielenie dwóch kategorii informacji:
1) opisujących jakościowy stan lasu: zróżnicowanie gatunkowe, zasobność w aparat asymilacyjny, udatność upraw,
prawidłowa lub patologiczna forma korony, częściowe lub całkowite zamieranie koron,
2) opisujących stan powierzchni leśnej: przestrzenny rozkład struktury gatunkowej, przestrzenny rozkład struktury wiekowej, zwarcie, luki, gniazda, zwartość kompleksu leśnego.
Obrazy satelitarne
Od lat '70 Obrazy satelitarne odbierane są za pomocą kamer fotograficznych tworzących mapy analogowe oraz skanerów, kamer i radarów umożliwiających tworzenie obrazów w zapisie cyfrowym. Zakres możliwości wykorzystania tych urządzeń jest duży, ponieważ odbierają one nie tylko promieniowanie w zakresie widma widzialnego, ale również w podczerwieni i w zakresie widma termalnego.
W Polsce, w 1975 roku, wykorzystano zdjęcia satelitarne do wielkopowierzchniowej inwentaryzacji uszkodzeń drzewostanów sosnowych spowodowanych żerem poprocha cetyniaka w OZLP Białystok.
Landsat (USA) - satelity umieszczane na orbicie od 1972 r. Okrążają one Ziemię na wysokości 705 km w czasie 92 minut po orbicie kołowej, posiadają rozdzielczość czasową 16 dni.
Na pokładzie satelity Landsat 5 pracuje skaner o nazwie Thematic Mapper (TM), który obrazuje powierzchnię Ziemi w pasie o szerokości 180 km w siedmiu kanałach spektralnych jednocześnie, w tym - w kanale termalnym. Pasy dzieli się na sceny 180 km x 180 km oraz ich ćwierci po 90 km x 90 km.
Kanały spektralne satelity Landsat TM znajdują następujące zastosowania:
•kanał 1 (niebieski), o rozdzielczości spektralnej 0,45-0,52 µm, użyteczny jest w kartowaniu stref przybrzeżnych mórz i większych jezior, rozróżnianiu gleb i zbiorowisk roślinnych, a także w identyfikacji elementów antropogenicznych,
•kanał 2 (zielony), o rozdzielczości spektralnej 0,52-0,60 µm - stosowany w określaniu stanu zdrowotnego roślinności oraz identyfikacji elementów kulturowych,
•kanał 3 (czerwony), o rozdzielczości spektralnej 0,63-0,69 µm, umożliwia rozróżnianie obszarów różniących się składem gatunkowym roślinności, granic zasięgów gleb i podłoża geologicznego,
•kanał 4 (odbita podczerwień), 0,76-0,90 µm, wykorzystywany do oceny przyrostu biomasy w okresie sezonu wegetacyjnego oraz do identyfikacji upraw rolniczych i granic pomiędzy terenami lądowymi i wodami,
•kanał 5 (średnia podczerwień), 1,55-1,74 µm, stosowany do badania bilansu wodnego i stanu zdrowotnego roślin,
•kanał 6 (podczerwień termalna), 10,40-12,50 µm, służy do określania stopnia zagrożenia roślinności, zmian w środowisku wywołanych emisją ciepła sztucznego,
•kanał 7 (średnia podczerwień), 2,08-2,35 µm, pomocny w określaniu formacji geologicznych, typów gleb i stopnia uwilgocenia gleb.
SPOT (Francja) - okrąża Ziemię w czasie 101 minut, na wysokości 832 km, po orbicie kołowej, prawie okołobiegunowej.
Nad tym samym punktem globu znajduje się co 26 dni. Częstość wykonywania zobrazowań tego samego wycinka terenu można zwiększyć, dzięki możliwości zrobienia przez skaner zdjęć wychylonych. Na pokładzie satelity pracuje skaner o nazwie HRV, obrazujący powierzchnię Ziemi w pasie o szerokości 60 km, w trzech kanałach spektralnych o rozdzielczości 20 m x 20 m lub w jednym panchromatycznym o rozdzielczości 10 m x 10 m. Pasy dzieli się na sceny o wymiarach 60 km x 60 km.
Kosmos (Rosja) - seria satelitów, rozmieszczanych na orbicie od Zdjęcia wykonywane kamerą fotograficzną KVR-1000 (TK 350) i KFA-1000. Satelita umieszczony jest na wysokości około 280 km, okrąża Ziemię w czasie 89 minut. Zdolność rozdzielczą filmu ocenia się na 145-160 linii/m, a rozdzielczość zdjęć - na 5-10 metrów.
IKONOS (Space Imaging,USA) - prace rozpoczął w ostatnim kwartale 1999 r. Aktualnie daje on najwyższą, 1-metrową rozdzielczość terenową obrazów panchromatycznych i 4-metrową rozdzielczość czterokanałowych obrazów wielospektralnych. Satelita porusza się po orbicie okołobiegunowej, zsynchronizowanej ze słońcem, na wysokości 680 km, okrążając Ziemię w ciągu 98 minut. Nad tym samym punktem globu znajduje się co 3 dni. Kamera, rejestrująca promieniowanie, została skonstruowana przez firmę Estman Kodak.
EROS - w grudniu 2000 roku umieszczony zosta na orbicie satelita EROS A1 rejestrujący zakres panchromatyczny z rozdzielczością terenową 1,8 metra (w zapisie 11 bitowym).
Jest to pierwszy z 8 satelitów serii EROS. Uruchomienie w 2004 roku ostatniego satelity z tej serii umożliwi codziennie 2-krotną rejestrację określonego obszaru globu.
QuickBird
Zalety obrazów satelitarnych
•ciągłość informacji (zgodna z właściwościami środowiska przyrodniczego),
•możliwe jednorazowe pokrycie dużego obszaru terenu,
•obiektywność pomiaru fizycznego,
•niewielkie zniekształcenia geometryczne,
•powtarzalność zbierania informacji w regularnych odstępach czasu,
Wady obrazów satelitarnych
•większe koszty zakupu zdjęć,
•brak możliwości wykonania zdjęć w określonym terminie,
•mniejsza rozdzielczość,
Wykorzystanie zdjęć satelitarnych w ocenie stanu lasu
Pierwsze analizy zdjęć satelitarnych, obrazujących lasy dotknięte klęską ekologiczną w Górach Izerskich i Karkonoszach, umożliwiły wydzielenie:
•drzewostanów świerkowych żyjących,
•drzewostanów martwych,
•drzewostanów liściastych,
•mieszanych oraz wylesień.
Zwiększenie poziomu dokładności przy interpretacji umożliwiło porównanie ze spektrostrefowymi zdjęciami lotniczymi, które posłużyły między innymi do stworzenia mapy zdrowotnego i sanitarnego stanu lasu (w skalach 1:10000 i 1:25000), opracowanej w 1984 r. Zastosowanie nowoczesnych technik przetwarzania i analizy zdjęć satelitarnych pozwoliło na rozszerzenie opisu wydzielanych klas.
Pozwoliły one stwierdzić, że:
•zdjęcia satelitarne umożliwiają rozróżnienie gatunków panujących oraz siedliskowych typów lasu,
•wpływ na obrazy spektralne lasów sosnowych mają przede wszystkim: zwarcie, udział poszczególnych gatunków oraz defoliacja i liczba drzew żywych na 1 ha,
•w drzewostanach o dużym udziale sosny i wysokim zwarciu mogą być rozróżniane klasy wieku oraz wysokości,
•powyższe analizy są możliwe głównie w drzewostanach monolitycznych i dzięki analizom wielokanałowym,
•drzewostany sosnowe najlepiej odwzorowują się w zakresach średniej i bliskiej podczerwieni oraz czerwieni, którym odpowiadają kanały 5,4 i 3 skanera Thematic Mapper (Landsat) oraz 4,3,2 skanera SWIR (SPOT).
Wykorzystanie teledetekcji w leśnictwie
•udział leśnictwa polskiego w tworzeniu globalnych i kontynentalnych systemów informacyjnych o lesie i środowisku,
•zapewnienie informacji dla ośrodków odpowiedzialnych za kreowanie i sprawowanie nadzoru nad realizacją polityki ekologicznej i polityki leśnej państwa,
•bieżącą ocenę zasięgu i dynamiki zmian w stanie lasu,
•sporządzanie raportów i analiz o stanie lasu na użytek społeczeństwa i ośrodków władzy,
•zapewnienie właściwego uwzględniania roli i interesów leśnictwa w rozwiązaniach dotyczących całego środowiska, w sferze planowania przestrzennego, tworzenia obszarów chronionych itp.
Lokalizacja przestrzenna
Lokalizacja obiektów realizowana jest w teledetekcji poprzez wykorzystanie różnych sposobów odwzorowania. We współcześnie stosowanych rozwiązaniach technicznych wykorzystuje się m.in.:
•rzut środkowy (w kamerach fotogrametrycznych i kamerach wideo),
•odwzorowanie terenu wąskimi paskami (w systemach skanerowych),
•odwzorowania bocznego wybierania (w naziemnych systemach radarowych).
Poziomy analiz teledetekcyjnych
Poziom najwyższy (dla dużych obszarów) - obejmuje struktury przestrzenne złożone z różnych ekosystemów, co może odpowiadać przestrzeni krajobrazu ekologicznego.
Może być wykorzystana do:
•oceny stanu i wypracowania właściwej dystrybucji przestrzennej lasów
•konstruowania nowych lub przebudowy istniejących układów leśno-zadrzewieniowych w zakresie programu zwiększania lesistości i zadrzewień oraz zadań gospodarki łowieckiej,
•współudziału w tworzeniu planów przestrzennego zagospodarowania gmin,
•zlewniowgo gospodarowania zasobami wody poprzez ocenę udziału lasów w strukturze pokrycia zlewni,
•dokumentowania działań na rzecz ochrony przyrody i bioróżnorodności w zakresie krajowych aktów prawnych i ratyfikowanych konwencji międzynarodowych.
Poziom pośredni - obejmuje pojedynczy kompleks leśny, gdzie czynnikiem systemotwórczym jest roślinność drzewiasta. Na tym poziomie struktur przestrzennych występują typowe dla LP problemy inwentaryzacyjne, które mogą być wspomagane poprzez wykorzystanie teledetekcyjnej informacji obrazowej.
Dotyczą one:
•doskonalenia urządzeniowego ładu przestrzennego i czasowego,
•inwentaryzacji istniejących i konstruowania nowych stref ekotonowych,
•oceny wpływu na środowisko leśne istniejących i projektowanych obiektów inżynieryjnego udostępniania lasów.
Poziom najniższy - obejmuje pojedyncze wyłączenie taksacyjne. Najważniejszym polem zastosowań teledetekcji są zdjęcia lotnicze wykorzystywane do:
•wyznaczania granic wyłączeń drzewostanowych,
•sporządzania opisów taksacyjnych,
•ustalania zmian,
•inwentaryzacji uszkodzeń drzewostanu.
System Zarządzania Danymi Fotogrametrycznymi
SZDF - Zintegrowany System Zarządzania i Kontroli (IACS)
Zintegrowany System Zarządzania i Kontroli (IACS) jest systemem administracyjno-informatycznym, który umożliwia sprawną dystrybucję i kontrolę pomocy dla rolników. Tworzą go następujące komponenty:
•zinformatyzowana baza danych wniosków o przyznanie płatności
•system identyfikacji działek rolnych
•system identyfikacji i rejestracji zwierząt
•zintegrowany system kontroli.
Podstawowym elementem IACS-u jest System Identyfikacji Działek Rolnych (LPIS) na bazie, którego funkcjonują wszystkie moduły IACS-u.
SZDF - System Identyfikacji Działek Rolnych (LPIS)
LPIS umożliwia jednoznaczną w skali kraju identyfikacje działki rolnej i jej położenia, kontrole prawidłowości zadeklarowanej powierzchni łącznie z oceną i sprawdzeniem jej kwalifikalności. System ten nie stanowi odrębnego modułu w ramach IACS-u, lecz jest złożeniem wielu kontroli bazy danych oraz analiz relacji zbudowanych pomiędzy nimi.
Docelowo LPIS będzie funkcjonował w pełnej wersji wektorowej (GIS) jako zintegrowana baza danych, tzn.:
•zostaną określone (zwektoryzowane) na podstawie zdjęć obszary nieobjęte płatnościami
•zostaną pozyskane wektorowe granice działek ewidencyjnych
•zostanie opracowana cyfrowa ortofotomapa
•bazy graficzne zostaną zintegrowane z bazą opisową.
Proces budowy LPIS jest uzależniony od wykonania ortofotomapy dla całego obszaru użytków rolnych. Podstawą wykonania ortofotomapy są zdjęcia lotnicze oraz w przypadkach terenów przygranicznych, gdzie wykonanie zdjęć lotniczych może stwarzać pewne trudności, wysokorozdzielcze zdjęcia satelitarne.
SZDF - Baza Danych Topograficznych" (TBD)
rozumiana jest jako ogólnokrajowy system gromadzenia i udostępniania danych topograficznych, na który poza danymi składa się odpowiedni system finansowania, organizacja, narzędzia informatyczne oraz niezbędne wytyczne i instrukcje techniczne.
TBD stanowić będzie jeden z istotnych elementów szeroko rozumianego Krajowego Systemu Informacji o Terenie.
Celem budowy TBD jest również zapewnienie zasilania aktualnymi danymi topograficznymi systemów produkcji map, przede wszystkim topograficznych, ale również tematycznych..
SZDF - ortofotomapy
Stworzenie LPIS wymaga jednolitej w skali kraju osnowy geometrycznej, do której zostaną odniesione przestrzenne mapy ewidencyjne. Taką osnową ma być ortofotomapa. W przyszłości do tej osnowy zostaną odniesione różne dane GIS. Ortofotomapa będzie pełnić również inne ważne funkcje na etapie budowy a następnie funkcjonowania LPIS np.:
•kontrola istniejących map ewidencyjnych,
•wydzielenia tzw. powierzchni "funkcjonalnych" i "nie funkcjonalnych"
•pomocy przy składaniu zindywidualizowanych wniosków o dopłatę,
•kontroli wniosków o dopłaty na różnych etapach i szczeblach organizacyjnych systemu LPIS, oraz wprowadzanie korekt do stwierdzonych nieprawidłowości.
Dla większości obszaru Polski mapa ewidencyjna prowadzona jest w skali 1:5000. Na tych obszarach ortofotomapa powinna mieć parametry zbliżone lub nieco lepsze od zalecanych prze UE.
W południowo-wschodniej części kraju występuje silne rozdrobnienie struktury działek. Na tym obszarze prowadzi się mapę ewidencyjną w większych skalach (1:2880, 1:2000). W tych obszarach rozpoczęto modernizację ewidencji z przejściem na numeryczną mapę ewidencyjną w skali 1:2000. Dla tej części kraju ortofotomapa na potrzeby LPIS powinna mieć parametry odpowiadające skali 1:2000.
Biorąc pod uwagę powyższe uwarunkowania zaproponowano dwa standardy ortofotomapy dla Polski:
Standard I:
•piksel terenowy ortofotomapy 0.5-1.0m
•błąd położenia sytuacyjnego (RMSE) 1.5-2.5m
Standard II:
•piksel terenowy ortofotomapy 0.25m
•błąd położenia sytuacyjnego (RMSE) 0.75m
Ortofotomapa na bazie istniejących zdjęć 1:26000 PHARE - istniejące zdjęcia 1:26000 pozwalają na wytworzenie ortofotomapy zgodnej ze standardem I. Biorąc pod uwagę aktualność istniejących zdjęć PHARE ten wariant wytworzenia ortofotomapy przewiduje się na obszarze około 48000 km2.
Ortofotomapa na bazie nowych zdjęć 1:26000 PHARE - nowe zdjęcia 1:26000 pozwalają na wytworzenie ortofotomapy zgodnej ze stanadardem I. Biorąc pod uwagę uwarunkowania techniczne i organizacyjne wariant ten przewiduje się na obszarze około 156000 km2.
Ortofotomapa na bazie nowych zdjęć 1:13000 - nowe zdjęcia 1:13000 pozwalają na wytworzenie ortofotomapy zgodnej ze standardem II. Ten wariant wytworzenia ortofotomapy przewidziano na obszarze około 85000 km2.
Ortofotomapa na bazie obrazów satelitarnych - dostępne obecnie wysokorozdzielcze obrazy satelitarne z pikselem terenowym około 1m pozwoliły na wytworzenie ortofotomapy zgodnej ze standardem I. Jako źródło użyte zostały wysokorozdzielcze obrazy satelity IKONOS2. Biorąc pod uwagę uwarunkowania techniczne i organizacyjne ten wariant przyjęto na obszarze około 50000 km2.
Ile będzie danych?
Docelowo w systemie mają znaleźć się dane fotogrametryczne (zdjęcia lotnicze, ortofotomapy, NMT) pokrywające całą Polskę.
Zadania jakie postawiono przed projektowanym systemem to:
- archiwizacja danych
- eksploatacja bazy danych (również przestrzenna)
- przyspieszenie i poprawienie obsługi zamówień
Do zrealizowania tych zadań wykorzystany został system TerraShare firmy Z/I Imaging oraz oprogramowanie Intergraph GeoMedia i GeoMedia WebMap.
SZDF - zdjęcia lotnicze w skali 1:13000
W celu stworzenia ortofotomapy II standardu na terenie Polski wykonano panchromatyczne zdjęcia lotnicze w skali 1:13000. Zdjęciami został pokryty południowo-wschodni rejon naszego kraju o łącznej powierzchni 14685 km2. Naloty wykonywane były w latach 2002-2003.
Zdjęcia te są podstawowym elementem, obok NMT procesu generowania ortofotomap. Dlatego też zdecydowano się na zaprojektowanie ich jako zdjęć celowanych. tzn. zdjęć wykonanych z punktu przestrzeni odpowiadającego środkowi arkusza mapy. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość opracowania arkusza mapy z przetworzenia tylko jednego zdjęcia.
Zdjęcia dostępne w systemie zeskanowane zostały z pikselem 14um co jest równe rozdzielczości 1800 dpi, a każde ze zdjęć to około 250 MB.
W chwili obecnej zakończono prace fotolotnicze a zdjęcia te są systematycznie wprowadzane do SZDF. Wprowadzenie wszystkich zdjęć 1:13000 przewiduje się na IV kwartał 2004 roku. Termin ten uwarunkowany jest czasochłonnym procesem skanowania negatywów zdjęć jak również wnikliwym procesem kontroli.
SZDF - zdjęcia lotnicze w skali 1:26000
SZDF - zdjęcia lotnicze w skali 1:13000
SZDF - zdjęcia lotnicze w skali 1:26000 - PHARE 2001
Dzieki funduszom pochodzącym z projektu PHARE 2001 zostaną wykonane zdjęcia lotnicze w skali 1:26000 będące podstawą dla ortofotomapy odpowiadającej I standardowi.
Prace fotolotnicze rozpoczęły się wiosną 2004 roku a ich zakończenie przewiduje się na koniec sezonu lotniczego 2004.
System GALILEO
To 30 satelitów (w tym trzy rezerwowe, aktywne) umieszczonych na wysokości 23 222 km na trzech orbitach kołowych (MEO - Medium Earth Orbits - Średnie Orbity Ziemskie) nachylonych do płaszczyzny równika pod kątem 56°, sieć stacji naziemnych, centra regionalne.
Termin uruchomienia Galileo - 2008 r.
Pięć podstawowych kategorii sygnałów:
Open Service (Serwis Otwarty) - bezpłatny, powszechnie dostępny pomiar czasu i pozycji.
Safety of Life Service (Serwis Bezpieczeństwo Życia) - jw.; gwarancja jakości i pewności sygnału, odbiorniki z odpowiednim certyfikatem.
Commercial Service (Serwis Komercyjny) - płatny, zwiększona precyzja i gwarancja jakości sygnału.
Public Regulated Service (Serwis Publiczny Regulowany) - przeznaczony dla administracji państwowej, sygnał kodowany oddzielony od innych dla zapewnienia jakości i pewności usługi.
Search and Rescue Service (Serwis Poszukiwanie i Ratownictwo) - do precyzyjnej lokalizacji i komunikacji pomiędzy wysyłającym sygnał ratunkowy a operatorem usługi.
1