Dálkový průzkum Země - gjs.czMSS - 4 pásma, 80 m TM - 7 pásem, 30 - 120 m (termální) SPOT (Francie) 1986 - SPOT 1 stejné místo - 26 dní HRV PAN - 10 m XS - 3 pásma - 20

1

Dálkový průzkum Země

Co je DPZ?

DPZ je …A. Zdroj energie a světlaB. Záření a atmosféraC. Kontakt s předmětemD. Zaznamenání odražené energie senzoremE. Přenos, přijetí a zpracování datF. Interpretace a analýza datG. Využití informací

2

DPZ je …

… umění rozdělit svět na množství malých barevných čtverečků, se kterými si lze hrát na počítači a odhalovat jejich neuvěřitelný potenciál, který vždy přesahuje naše možnosti. (Jon Huntington, CSIRO Exploration, Geoscience, Australia)… věda (a do jisté míry i umění) o získáváníinformací o zemském povrchu bez přímého kontaktu pomocí snímání a zaznamenáváníodražené nebo vyzářené energie a zpracování, analýza a využití těchto informací. (RESORS, CCRS)

Historie

Historie

souvisí s fyzikálními objevy v oblasti teorie vlnění, s rozvojem letectví, vývojem fotografie a s rozvojem dobývání kosmu1906 a 1908 - 1. fotografie našeho území – část Prahy z balónu1. a 2. svět. válka – výrazný rozvoj leteckéfotografie – vojenské účely, topografickámapování, lesnictví a zemědělství1958 – Explorer VI – 1. snímek zemského povrchu1972 – ERTS-1 (LANDSAT 1) – tematickémapování1999 – komerční družice s rozlišením 1 m

3

Elektromagnetické spektrum

Viditelná část: barvyČervená: 0,620–0,700 µm

Oranžová: 0,592–0,620 µm

Žlutá: 0,578–0,592 µm

Zelená: 0,500–0,578 µm

Modrá: 0,446–0,500 µm

Fialová: 0,400–0,446 µm

Elektromagnetické spektrumInfračervená část

0,7–100,0 µmBlízké IČ: konvenční i elektronické metody – topografie, studium vegetaceStřední IČ: studium vegetace, geologie, sníh a led, oblačnost, zdravotnístav vegetace, identifikace minerálůTepelné IČ: povrchová teplota oceánů, znečištěnířek a jezer, lesnípožáry

Mikrovlnné záření1 µm–1 mNejméně závislé na počasíAktivní systémy –radarMeteorologie –srážkové oblasti a intenzita srážek

Obrazová data

FotografiePouze obrazy zaznamenané na fotografický filmVe viditelné části spektra a blízkého IČspektra

Digitální dataPixel – základníjednotka digitálního obrazuInformace je zaznamenávána v úzkých spektrálních pásmech

4

Metody pořizování dat

Konvenční metodyFotografie – na citlivéfotografické vrstvěMožnost velmi podrobného zachycení zemského povrchuVyužití ve fotogrammetrii

Nekonvenční metodyRozkladová zařízení –skenery„Nižší“ prostorovározlišovací schopnostPokrývají značnou část elektromag. spektra

Pasivní metodyPřímé x Nepřímé

Aktivní metodyZáření je vysíláno ze zdroje na nosiči –radar

Další hlediskaDruh nosiče, zaznamenaná část spektra, osa záběru, zorné pole kamery, velikost snímaného území, …

Systémy a zařízení pro pořizování datSystémy

Pozemní staniceLetadlaRaketoplányDružice

ZařízeníFotografická komoraDigitální kameraMultispektrálnískeneryStereoskopickésnímkování

Rozlišovací schopnost

Prostorové rozlišeníSpektrální rozlišovací schopnostRadiometrické rozlišení

citlivost na množství zaznamenanéelektromagnetické energie

Časová rozlišovací schopnostDoba, která uběhne mezi pořízením snímkůstejného místa na zeměkouli bývá několik dní

5

Charakteristiky digitálního obrazu

Nízké prostorovérozlišení

Lze rozlišit pouze velkéobjekty (uliční síť, vodní tok, mosty …)

Vysoké prostorovérozlišení

Můžeme zřetelněrozpoznat i maléobjekty (domy, auta, koruny stromů …)

Charakteristiky digitálního obrazu

Spektrální rozlišovací schopnostSchopnost senzoru zaznamenávat informace v úzce vymezených spektrálních pásmech Čím vyšší spektrální rozlišení, tím užší spektrální pásma

Multispektrální snímky

Senzor s úzkým pásem záběru, který zaznamenává povrch jako dvourozměrný obrazPořizuje záznam v několika spektrálních pásech od viditelné části spektra až po tepelné zářeníVyšší radiometrické rozlišení x nižšíprostorové rozlišeníNáročná kalibrace snímacích zařízeníDružice i letadla

6

Tepelné snímkování

Ve vlnových délkách 3-15 µmRozdíl teplot až 0,1 °CZaznamenávají energii vyzářenou nebo odraženou - mohou být pořizovány i v nociTeplené záření je málo rozptylovanéatmosférouNižší prostorové rozlišeníVyužití:

vojenské účely, monitorování přírodních katastrof (požáry, vulkanická činnost), teplota oceánů

Družicové systémy

Rovníková oběžnádráha

Výška 36 000 kmGEOSTACIONÁRNÍMalé rozlišení, krátkéčasové intervalyMeteorologie

Subpolární oběžnádráha

Na denní straně obíháod severu k jihuGlobální a lokální data

Meteorologické družice

METEOSATgeostacionární0,5-12,5 µm2,5-5 km

NOAA AVHRRsubpolární dráha (830-870 km nad Zemí)0,58-12,5 µm1,1-4 km

GOES, DMSP, GMS

7

Družice pro výzkum přírodních zdrojů

LANDSAT (USA)1972 - ERTS 1 (LANDSAT 1)nad stejné místo na Zemi za 16 dníMSS - 4 pásma, 80 mTM - 7 pásem, 30 -120 m (termální)

SPOT (Francie)1986 - SPOT 1stejné místo - 26 dníHRV PAN - 10 mXS - 3 pásma - 20 m

Družice pro výzkum přírodních zdrojů

TERRA18.12. 1999 (EOS AM1)Klimatu a přírodního prostředí ZeměASTER (AdvancedSpaceborne ThermalEmission and ReflectionRadiometer)

CERES (Clouds and theEarth's Radiant EnergySystem)

MISR (Multi-angle ImagingSpectro-Radiometer)

MODIS (Moderate-resolution ImagingSpectroradiometer)

MOPITT (Measurements PollutionIn The Troposphere)

Družice pro výzkum přírodních zdrojůIRS (Indian RemoteSensing Satellites)

1988 - IRS 1APAN - 5,8 mLISS - 23,8 mWiFSVstupní data do GIS

ENVISAT (ESA)1.3. 2002Zařízení: GOMOS, SCIAMACHY, MIPAS, MERIS, ASAR, AATSR, RA-2, MWR, DORIS, LRR

8

Radarové systémy

ERS 2 (ESA)Oceánografie, altimetrieSAR (Synthetic ApertureRadar

RADARSAT (Kanada)Mapování ledového příkrovu, geologickéaplikace, přírodníkatastrofy (povodně v ČR v roce 1997)

SIR (raketoplány)Zařízení SRTMRadarové snímky, interferometrie

Družice s vysokým rozlišením

IKONOS (SpaceImaging)24. 9. 1999PAN - 1 m. MS – 4 m

EROS A-1 (Izrael)5. 12. 2000PAN – 1 m

QuickBird (DigitalGlobe)18.10. 2001PAN - 0,61 m. MS –2,44 m

Digitální zpracování obrazu

Předzpracování obrazuodstranění náhodných a systematických chybradiometrické a geometrické korekce

Zvýraznění obrazuúprava vzhledu obrazutransformace obrazu do lépe interpretovatelnéformy

Klasifikace a analýza obrazuextrahování informace a její analýza

9

Klasifikace obrazu

Obrazovým prvkům přiřazován informační význam podle klasifikačního schématuKlasifikační schéma - legenda výsledné mapyKlasifikátory - rozhodovací pravidla, která přiřazujíjednotlivé hodnoty spektrálních tříd do tříd informačních

spektrální třídy – skupiny pixelůse stejným nebo podobnýmspektrálním chováním v určitémspektrálním pásmuinformační třídy – kategorie,které by měly být obsaženy vevýsledném obraze

Interpretační znaky

Znaky existující na snímku i ve skutečnostitvar stín velikost barva

Znaky existující pouze na snímkutón textura

Znaky vyjadřující vztahystruktura poloha

Klasifikace obrazu

10

Aplikace a využití

KartografiePlanimetrieTvorba DEM (Digital Elevation Model)TopografickémapováníTematické mapování


Zemědělstvímapovánízemědělských plodinsledování zdravotního stavu plodinodhady výnosůsledování půdních charakteristik


LesnictvíZjišťování stavu vegetaceLesní požáryPřirozená obnova lesních porostů a mapování odlesnění

11


GeologieZjišťování nalezišť nerostných surovinStrukturní geologieDezertifikaceMapování sedimentůMapování geologických jednotek


HydrologieMapování mokřadSledování vlhkosti půdMonitoring zaledněníPovodněDynamika ledovcůMapováníodvodňovacích pánvía vymezení povodí


Využití a pokryvnost země (Landuse a Landcover)

Základní mapovánípro GISDynamika městského osídleníÚzemní plánováníMonitoring přírodních katastrof - povodně, tornáda, vulkanickáčinnostOchrana přírodních zdrojů

12


Egypt – Súdán: 31.10.1999 – 23.12.2001 (LANDSAT 7)


CORINE LandcoverVytvoření jednotnédatabáze o využití a pokryvnosti země pro zúčastněné státyVyužití materiálů DPZ (LANDSAT, SPOT)Vytvoření jednotnélegendy ve třech úrovních pro měřítka1:100 0001:50 0001:25 000


MURBANDY (Monitoring of Urban Dynamics)

Využití zeměvybraných evropských měst v minulosti a v současnosti Porozumění procesům ovlivňujících vývoj a jejich vliv na životníprostředíVytvoření modelů pro předpokládaný dalšívývoj(MOLAND –Monitoring LandCover/Use Dynamics)

13


Oceánografie a pobřeží oceánů

Mořské proudy, hloubka oceánůTeplota vody, výskyt planktonu, kvalita vodyMapování znečištěníNavigaceStanovení pobřežníčáryMapování pobřežnívegetace

Petr MatuškaUI PEF MZLU [email protected]

GPSGPS

1. Systém GPS (globální polohový systém) je družicový pasivnídálkoměrný systém.

2.2. JeJe tvotvořřen sen sííttíí drudružžic (24 + 3 ic (24 + 3 zzááloložžnníí) krou) kroužžííccíích ve vých ve výššce 20ce 20 000 000 km (obkm (oběžěžnnáá doba cca 12 hodin) a doba cca 12 hodin) a vysvysíílajlajííccíích specich speciáálnlníí kkóódovandovanééinformace (v podstatinformace (v podstatěě svou polohu svou polohu a a ččas vyslas vysláánníí zprzpráávy).vy).

3. Tyto informace přijímá uživatel pomocí speciálního přístroje, který informace zpracovává.

Petr MatuškaUI PEF MZLU [email protected]

GPSGPS

Systém GPS lze rozčlenit do 3 podsystémů:

1.1. kosmickýkosmický (= družice), 2.2. řřííddííccíí (= kontrolní, monitoring pohybu

družic, výpočty a korekce v systému), 3.3. uužživatelskýivatelský (= přijímací aparatury).

14

Globální systémy určení polohy:

V současnosti GPS/Navstar (USA) – přesnost závisí na „mezinárodní politické situaci“, může být i vypnut. ~5m horizontálně, vertikálně horší přesnost.

GLONASS (Rusko) – nekompletní sada družic, technicképroblémy, opět doplňování družic.

Galileo (EU), zatím jedna družice, má mít garantovanou přesnost, komerční aplikace, civilní.

GPS – využití pro vstup dat do GIS

GPS modul pro PC/notebook, flash modul pro PDA, PDA/notebook s vestavěným GPS přijímačem... – může s příslušným softwarem přímo ukládat data pro GIS a zobrazovat je v mapě, s daty lze ihned v terénu pracovat.

Odkazy a dostupná data

SPOLEČNOSTIAmerican Society for Photogrammetry & Remote Sensingwww.asprs.org/International Society for Photogrammetry & Remote Sensingwww.isprs.org/Společnost pro fotogrammetrii a dálkový průzkum ČRwww.sfdp.upol.cz/The Remote Sensing and Photogrammetry Society www.rspsoc.org/Remotersensing.orgwww.remotesensing.org/European Space Agencywww.esa.intCentre National d’Études Spatialeswww.cnes.frNASAwww.nasa.govwww.geodis.cz

15


VÝUKOVÉ MATERIÁLYThe Remote Sensing Tutorialrst.gsfc.nasa.gov/starthere.htmlThe Earth Observatoryearthobservatory.nasa.gov/Library/RemoteSensing/Canada Centre for Remote Sensing – Learning Resourceswww.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/learn_e.htmlIranian Remote Sensing Centerwww.iran-irsc.com/En/rs/Aerial Photography and Remote Sensingwww.colorado.edu/geography/gcraft/notes/remote/remote_f.html


DRUŽICOVÉ SYSTÉMYIKONOSwww.spaceimaging.comEROS A -1www.imagenet.comwww.imagesatintl.com/1024/index.htmlsweden.imagenet.com/QuickBirdwww.digitalglobe.comwww.eurimage.comIRSwww.gaf.de/data.htmlSPOTspot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htmspot5.cnes.fr


DRUŽICOVÉ SYSTÉMYLANDSATlandsat.gsfc.nasa.govTERRAterra.nasa.goveos-am.gsfc.nasa.govRADARSATwww.rsi.caSIRwww.jpl.nasa.gov/srtmNOAAwww.noaa.gov/satellites.htmlwww.saa.noaa.govMETEOSAThttp://www.eumetsat.de

16


DATA, SNÍMKY A APLIKACETerraFlywww.terrafly.fiu.edu/ČHMÚwww.chmi.cz/meteo/sat/sat_main.htmlGAF www.gaf.de/Earth from Spaceearth.jsc.nasa.gov/page.htmlUSGS - EROS data Centeredcwww.cr.usgs.gov/gallery/dsatellite.htmlEarthRISEearthrise.sdsc.edu/earthrise/main.htmlGerman Remote Sensing Data Center isis.dlr.deNASA Jet Propulsion Laboratorywww.jpl.nasa.gov/pictures


DATA, SNÍMKY A APLIKACENASA JSC Digital Image Collectionimages.jsc.nasa.govUSGS: EARTHSHOTShttp://edcwww.cr.usgs.gov/earthshots/slow/tableofcontentshttNOAA: Live Access to Climate Dataferret.wrc.noaa.gov/las/A Global View from Spacesdcd.gsfc.nasa.gov/ISTO/dro/global

REMOTE SENSING AND GIS LINKSwww.geog.nottingham.ac.uk/~mather/useful_links.htmlLGCwww.geogr.muni.cz/lgc/wwwlinks.html

Documents

Dálkový průzkum Země - gjs.czMSS - 4 pásma, 80 m TM - 7 pásem, 30 - 120 m (termální) SPOT (Francie) 1986 - SPOT 1 stejné místo - 26 dní HRV PAN - 10 m XS - 3 pásma - 20