Krusne_hory
DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ


ZÁKLADNÍ BODY OSNOVY
lDEFINICE
lMETODY
lFYZIKÁLNÍ PODSTATA DPZ
lDRUŽICOVÉ SYSTÉMY
lVÝZNAM PRO VĚDU, ŠKOLSTVÍ, GEOGRAFII
lUKÁZKY
l

noaa-15-11170555-mcir.bmp



IMG.jpg



Bez názvu1.bmp



13a_Praha.bmp



Krusne_hory



16A_JV_Stredomori.bmp



14B_ALPY_text.bmp



Paris.bmp



G:\URAN\MAPY A OBR\orto 50 leta Jachymovsko.bmp



G:\URAN\MAPY A OBR\orto 50 leta Jachymovsko popis.bmp



definice
lPod pojmem dálkový průzkum Země (DPZ)
l(Remote Sensing) se rozumí zkoumání, měření a zobrazování objektů a jevů v krajinné sféře bez
přímého fyzického kontaktu s nimi.
l

DPZ - procesy
l. DPZ zahrnuje problematiku:
l zhotovování,
l přenosu,
lzpracování,
lvyhodnocení (interpretace),
l analýzu
la využití
l
lsnímků a obrazových záznamů z letadel
la vrtulníků a dnes zejména z družic.
l

(+ snímkování mikroreliéfu malých částí zemského povrchu pořizovaných z modelů letadel řízených
rádiem )

Systémy DPZ
lDPZ je jednou z moderních informačních technologií
l
l
l
Systém DPZ
1. Subsytém : SBĚR A PŘENOS DAT.
  Technická část
2. Subsytém : ANALÝZA A  INTERPRETACE DAT
Zpracování prostorové informace

Materiály
lVýsledkem DPZ jsou:
l letecké snímky
l družicové obrazové záznamy
l
l(zpracované v digitální či analogové formě)
IMG.jpg 16A_JV_Stredomori.bmp

ukázky
letecký snímek, družicový snímek
Krusne_hory_text 12

obrazové materiály
l letecké a družicové snímky obsahují prostorovou informaci
obdobně jako topografické či tématické mapy
polohová  informace
(poloha , tvar , velikost)
tematická informace
 ( druh vegetace, hloubka vody,
 zdravotní  stav lesa atd.)
prostorovou informace

metody DPZ
ldata  DPZ se získávají
klasickými metodami
fotografie, analogová forma
nekonvenčními metodami
skenované snímky, digitální forma
V části interpretační se metody prolínají

Metody DPZ
lpodle zdroje elektromagnetického záření:
l1.pasivní :
l přímé  - odražené sluneční záření
lnepřímé – odražené vlastní vyzařování  objektu např. termovize
Pasivní přímé metody
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr121.gif

l2. aktivní – záření je vysíláno ze zdroje umístěného na nosiči, odražené záření je zachyceno na
nosiči  - radar
l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr123.gif
Metody DPZ

fotografie
lvznikají centrální projekcí na citlivé  fotografické vrstvy
lv jeden okamžik
lkladem  značný detail           konstrukce přesných topografických map
lz letadel, balónů, družic, raketoplánů (tj. nosičů)

centrální projekce tj. středové promítání a jeho zkreslení
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr282.gif
zkreslení fotografií ve středovém promítání
tabule

ortorektifikace
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr284.gif
proces, kdy snímek ve středovém promítání přepočítáme na snímek kolmý v každém bodě a umístíme do
souřadné soustavy

dělení leteckých měřičských snímků
lpodle sklonu záběru:
lkolmé   +- 5°
lšikmé
lvodorovné  85 – 90°
ukázka

Paris.bmp



C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\šikmé ČB.bmp



Výhody a nevýhody kolmých a šikmých snímků



Kolmé snímky - výhody
l
l- připomíná do značné míry plán fotografovaného území
l - je možno provádět měření jako na mapě
l -  měřítko je na celém snímku přibližně stejné
l- snadné srovnání s mapou daného území
l - montáž jednotlivých snímků v souvislých obraz fotografovaného území – fotoschema.
l
Paris.bmp

l
lkolmost pohledu
l-   nezvyklý obraz (netradiční vertikální pohled na území,
l
l obtížnější čtení a interpretace obsahu svislých snímků ( rozlišení objektů spolu s množstvím
obsahově nepodstatných prvků vyžaduje určitý cvik a zkušenosti)
l
Kolmé snímky - nevýhody
Paris.bmp

Šikmé snímky - výhody
l:
l-  pohled je přirozenější (s perspektivou)
l- snadnější rozpoznávání zobrazených objektů i a  terénních tvarů,
l- zobrazení mnohem větší rozlohy území
C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\šikmé ČB.bmp

šikmé snímky - nevýhody
l:
l- nelze ho použít pro přesnou lokalizaci objektu ani pro mapování,
l - měřítko není stálé
l
l - pozn. stálé měřítko je pouze na přímkách rovnoběžných s horizontem
C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\šikmé ČB.bmp

letecké snímkování území
lna jeden snímek
lna více překrývajících se snímků
lpřekryt podélný obvykle 60 %. (ve směru letu)
lpřekryt příčný 20-30 %.
l      ( letecké řady)

Úprava leteckých snímků pro vyhodnocování a interpretaci obsahu
l
Volná sestava snímků :
l skupina snímků, položených jeden na druhý svými překryty.
lFotoschéma  - fotomozaika
l   zobrazení terénu, pořízené ze svislých  řadových snímků, trvalý dokument (lepením u papírové
formy, scelení u digitální formy)

Sousední dvojice leteckých snímků v digitalizované podobě
22 23

















Ortofotomapy
lOrtofotomapa
l je speciální kartografický model území, jehož polohopisným obsahovým základem jsou letecké
(družicové) snímky.
lTy jsou dále doplněny grafickým barevným zvýrazněním důležitých objektů (silnic jednotlivých tříd,
vodních ploch), vrstevnic, geografickým názvoslovím, popisem zeměpisné sítě, legendami apod.

Ortofotomapy
l
lPoskytují kvalitativně vyšší a aktuální úroveň obrazu geografické reality než běžné mapy stejného
území.
l
lpodávají lepší představu o skutečnosti než klasické mapy (znázornění všech geografických objektů
je řešeno jenom prostřednictvím formalizovaného klíče mapových značek. )
l
ljsou zpracovány v konkrétním matematickém zobrazení (projekci), formátu a zvoleném měřítku.
l

letecké snímky v praxi
•černobílé nebo barevné
• v měřítkovém rozsahu 1:2 000 až 1:30 000
•z výšek větších než 600 m nad terénem.
l

Využití leteckých snímků
lv tvorbě a údržbě mapových děl – aktualizace map
l
lvznik prostorového (stereoskopického) modelu terénu ze dvou sousedních snímků jedné řady
ldigitální model reliéfu - průběh vrstevnic , výškové body

archiv leteckých snímků
lúzemí Československa  snímkováno od r. 1935
larchiv snímků – Dobruška
lvyužití archivovaných snímků
lv geografii, ekologii – nauka o krajině, vývoj krajiny
lhistorie
lprávní obory a soudy

video
 proměna krajiny
lzpracovaná  z:
–archivních leteckých snímků
–aktuálních leteckých snímků
– digitálního modelu reliéfu
l pomocí špičkových geoinformačních technologií

Družicové snímky



l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\Obrázky\druzice\20041118_060000_08_IR-108-0_0.jpg


C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr222a.jpg



l
C:\Documents and
Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\DVPP_2003\DPZ_PCE\PARDUBICE_SNÍMKY\12B_PARDUBICKO_TEXT.bmp

snímky
l vznikají řádkováním za pomoci přístrojů:
l1.na měření radiace – radiometrů
l2.snímacích rozkladových zařízení – skenerů
l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr121.gif
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr123.gif

Snímky
lvznikají obrazové záznamy ( imagery)
l liší se obrazovým detailem
l(detail obecně menší než u fotografie)
lpořizovány v široké části spektra
lposkytovány v číselné – digitální - podobě

lSnímky jsou charakterizovány řadou parametrů, které mají bezprostřední vztah k možnostem rozlišení
objektů na snímku. U klasických leteckých v analogové formě nelze hovořit o rozlišení – technicky
vznikají osvětlením citlivého filmu s jednotkou velikosti detailu daného velikostí zrna citlivé
emulze.

Skenování území
l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr151.gif

Atmosféra
ldobře propouští dlouhovlnné záření
lkrátké vlny pohlcuje a rozptyluje
l
–chladné objekty ( vyzařují málo dlouhovlnného záření) jsou hůře detekovatelné
–
lpohlcuje (O3, CO2, vodní pára)
lrozptyluje (částce, aerosoly)

Fyzikální podstata DPZ
lObjekty o sobě vydávají informace pomocí silových polí
lsilové pole, jehož charakteristika se v DP zaznamenává,  je elektromagnetické záření
lčástí elektromagnetickéo záření je i viditelné záření  - část spektra, na kterou je citlivý lidský
zrak

elektromagnetická energie
ldopadající na zemský povrch může být
lodrážena
lpohlcována
lvedena
efekt barvy
objekt se jeví jako modrý,
 odráží-li především modrou část spektra.

změna odraženého záření
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr133.gif


spektrum
kosmické  záření 10 -7
UV záření
infračervené  mikrovlnné
viditelné BRG
0,4 – 0,7 nanometru
televizní, rádiové
105, 106, 108
blízké, střední, termální
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr132.jpg
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr131b.gif

wavelength
Visible light, the light we see with our eyes alone, is a very small part of the whole spectrum of
radiant energy in the universe.


We measure radiant energy in wavelengths, from crest to crest.
wavelength
Wavelength (a)  is longer
than wavelength (b)    

visible_light.en.gif
Colors have different wavelengths!
We see colors as different because they have different wavelengths.
Red has the longest wavelengths of visible light, and blue/purple has the shortest wavelengths of
visible light.

Our eyes detect the entire visible range
of those wavelengths, and our brains process the information into separate colors.
Roses.BoessLoRes
Photo: Jeannette Allen

Wavelengths we see as green are about 525-550 nanometers (nm) in length. Wavelengths we see as red
are 630-800 nm in length.
wavelength Poppy
The red petals of this poppy flower reflect strongly at wave-lengths of 700 nm.
Photo: Jeannette Allen

Every kind of surface reflects light differently, absorbing and reflecting it weakly or strongly in
different wavelengths.
Butterfly on PinkLoRes Cabin in snow 2002LoRes Poppy Moses w' HeadphonesLoRes
Photos: Jeannette Allen

Teorie spektrálního chování
lKaždý typ povrchu odráží určité množství záření v určitých délkách
lkaždý povrch má typické spektrální chování
ljeho průběh zaznamenává spektrální křivka ( tj. kolik a jakého záření konkrétní povrch odráží)
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr141.gif
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr133.gif

Butter reflects weakly in blue and strongly in yellow to red. Tomato reflects weakly in blue and
strongly in red.
lightsci10
red
blue
yellow
Every kind of surface has its own spectral signature, somewhat like a fingerprint.

Notice that water and vegetation reflect somewhat similarly in the visible wavelengths (about 0.4
to 0.7 nm) but are almost always separable in the infrared.
Screen shot 2012-09-09 at 11.41.37 AM.png
This graph shows the spectral signatures of vegetation and water.

spec_sig
(This graph uses micrometers rather than nanometers.)
More spectral signatures.
Notice how different kinds of surfaces reflect strongly or weakly at different wavelengths.

FIG_11.GIF
More spectral signatures


2212335179_a3b3c1f0c0_o.jpg
A farmer using remote sensing can tell which sugar beet fields are healthy and which are not, if
she/he knows their spectral signatures.
If s/he were designing a sensor solely to measure the health of his sugar beets, what wavelength
range would he want the sensor to detect?

People measure the spectral signatures of different surfaces on the ground. Then when they look at
the spectral signature of a surface in a satellite image, they can tell what kind of surface the
satellite was looking at.
 Researcher with hand-held spectrometer
j0078625 0001C523Macintosh HD B8AA18DE:

Landsat 5 observes the Earth in 7 ranges (or bands) of the electromagnetic spectrum.
/Users/jeannie/Documents/AA.Mom's Stuff/Landsat/TeachingMaster July 2006/2. Workshop
Slideshow/SF_Onionskin.mov

7 bands of data looked at side by side in shades of gray



Now – how do we make color images of all that grayscale data
so we can work with it more easily?
j0078622 0001C523Macintosh HD B8AA18DE: EM spectrum2.gif

We have to assign Colors to represent Landsat bands
(using computer software).
1999_09_23_NJISL_b:w_LoRes.jpg 1999_09_23_NJISL_CHS432_LoRes.jpg

Humans also need visual representations of these data, to better understand the information. To
make an image more readable by people, we convert the numeric scale to color. For each “band” of
the data, we can assign a color, such that instead of gradations of black and white, we would get,
say, gradations of red.
Beside making pretty pictures, why do we assign colors to certain bands?
The human eye is not sensitive to ultra-violet or infrared light.  To build a composite image from
remote sensing data that makes sense to our eyes, we must use colors from the visible portion of
the EM spectrum—red, green, and blue.




5
6
7
4
3
2
1
3,2,1
Visible
Infrared
Green Data is shown as Green
Blue Data is shown as Blue
Red Data is shown as Red

Here is an example of part of a Landsat “scene.” Note that all seven bands of data are in grey
scale, even those that represent visible portions of the spectrum (blue, green or red reflected
light), until we assign a color to the data. In this case we assigned the color blue to the band
that represents blue light, the color green to the band representing green light, and red to the
band of data representing red light. This produces what is called a “true color” image, akin to
what one would see if they could ride atop one of these satellites (and used super-powered
binoculars!)

5
6
7
4
3
2
1
4,3,2
Visible
Infrared
NIR Data is shown as Red
Red Data is shown as Green
Green Data is shown as Blue

Sometimes, to make things easier for our eyes to see, we use “false color.” One typical band
combination for this is 4,3,2. Here band 4 (the near infra red) is assigned the color red. Band 3
(representing light reflecting in the red portion of the spectrum) is assigned the color green, and
band 2 (what you and I would see as green) is assigned the color blue.
Why do this? Recall that healthy vegetation reflects strongly in the near infra-red. If we color
vegetation red, our eyes pick that out most clearly. In 4,3,2 combinations, the blue-green
indicates the built environment (roads, pavement, buildings). Black or dark blue indicates water
(or cloud shadows!)
The choice of color to represent each wavelength range (band) doesn't matter as long as it aids
interpretation, in other words, as long as it helps to understand the data represented in the
image.

Základní způsoby vizualizace digitálních obrazových dat
lObrazové záznamy – snímky území – se pořizují v multispektrálním režimu, tj. území je zaznamenáno
ve více pásmech – intervalech – kanálech ( band, channel)
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr262.gif

C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr262.gif
 Barevné skládání
lČernobílý obraz
l
l
lPseudobarevný obraz
lRGB, tj. pásmo červené + zelené + modré
l
l
l Barevná syntéza

l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr232a.jpg
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr232b.jpg
Snímky  z různých částí spektra

Převod  barev na číselné hodnoty
l
C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr261.jpg




l



C:\Documents and Settings\svatonova\Dokumenty\GRANT\grantMSMT_2002_3\Grantexty\Obr141.gif



rozpoznání objektů na snímcích
lpodle spektrálního chování objektů jsou tyto objety rozpoznány
lexistence „knihoven“
lpřiřazení  ke konkrétnímu spektr. projevu povrch, který jej odrazil
povrch
na Zemi
pozměněné záření s typickým chováním
číselné zaznamenání  na snímku
rozpoznání objektu, který takové záření odrazil

technické parametry snímku
lK technickým parametrům snímku, které ovlivňují interpretaci, řadíme:
lprostorové rozlišení,
lradiometrické rozlišení,
lspektrální rozlišení,
lčasové rozlišení.
l

Prostorové rozlišení






Prostorové rozlišení
lSnímky dělíme na:
lsnímky s nízkým rozlišením (low resolution) – rozlišení nad 100 m, lsnímky se středním rozlišením
(medium resolution) – menší než 100 m – 10 m, lsnímky s vysokým rozlišením (high resolution) – 10 m
a méně, lsnímky s velmi vysokým rozlišením – 3 m a méně

Spektrální rozlišení
lPodle elektromagnetického záření dělíme snímky na:
lsnímky pořízené ve viditelné části spektra tj. v intervalu vlnových délek 0,4 μm až 0.7  μm,
linfračervené snímky (NIR– near infrared) jsou pořízené v intervalu 0,7 μm až 3.0 μm, obvykle se
ještě dělí na snímky pořízené v blízkém infračerveném intervalu (VNIR – very near infrared) a SVIR
středním infračerveném intervalu (SVIR – short wavelength infrared),
ltermální snímky zachycují interval vlnových délek 3,0 μm až 100 μm,
lsnímky pořízené v intervalu mikrovlnných délek – radarová data 1 mm to 1 m.
l

Interpretační znaky
ltvar,
lrozměr (příp. poměr šířky k délce),
ltón,
lstín – vlastní a vržený
lpoloha,
lstopy lidské aktivity.
l

Klasifikace obrazu
lCílem je nahradit radiometrické hodnoty hodnotami informačními ( co určitý pixel zobrazuje –
např. třídu  sníh, voda, les)
Klasifikace
na základě rozhodovacích pravidel
Řízená
 – podle trénovacích ploch
Neřízená
– podle shlukových analýz
Shluk =  třída (jehličnatý les)

Digitální zpracování materiálů DPZ
lAnalogová data:
– fotogrammetrie, fotointerpretace podle znaků
lDigitální data:
–Předzpracování obrazu (korekce)
–Zvýraznění obrazu
–Extrahování informace
–Studium dynamiky znaků
–Modelování s daty
–Integrace dat, vstup do GIS

Test na fotointerpretaci snímků
10 snímků s otázkami


C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\šikmé ČB.bmp
•Typ /let., druž, kolmý, šikmý, barvy snímku
•Název města v ČR.

C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\ckrumlov-kolmy.jpg
Název města  a řeky v ČR.


C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\dpz 62acc_tm51.gif
Řecko, proč bylo použito snímkování v infračervené části spektra?


C:\Documents and Settings\Svatonova\Dokumenty\Obrázky\chaiten2.jpg 629px-Chiloe_Island.bmp
•Která část světa je znázorněna,
•Jaká část spektra byla
•pro snímky použita?
•Který objekt a jev je na snímku
• vlevo zachycen?

l
101
Jaký typ  geobiomu je zobrazen?
( tundra, tajga, step, savana, deštný les, středmomořská macchie, poušť apod.)

102
Jaký typ  geobiomu je zobrazen: tundra, tajga, step, savana, deštný les,
poušť apod.

l
103
Jaký typ  geobiomu je zobrazen?  tundra, tajga, step, savana,
středmomořská macchie,  deštný les, poušť apod.

104
Jaký typ  geobiomu je zobrazen: tundra, tajga, step, savana,
středmomořská macchie,  deštný les,
poušť apod.

105
Jaký typ  geobiomu je zobrazen?
Jak se nazývají půdy tvořící mnohoúhelníky viz. obr.

Kde leží ostrov Bora- Bora?,
Bylo by zde 28. listopadu 2013 příjemné koupání?


1
Letecký, šikmý, barevný snímek
České Budějovice, max. 2 b.
6.
Poušť max. 1 b.
2
Český Krumlov, Vltava, max. 2 b.
7.
 středomořská křovinatá macchie
max. 1 b.
3.
Požáry v Řecku max. 2 b.
8.
Tajga max. 1 b.
4.
J.Amerika Andy, soptící sopka max. 2 b.
9.
Tundra a polygonální půdy max. 2 b.
5.
Deštný les max. 1 b.
10.
Polynésie, ano!! max. 2 b.
Max. 16 b.,
8 až 12 velmi dobrý výsledek
13 - 16 výborný výsledek
Méně než 7 dobrý výsledek
1 bod – koupit si plavky a letenku na Bora -Bora