1
Dálkový průzkum Země
(úvod, základní pojmy, historický přehled)
Petr Dobrovolný
Geografický ústav přírodovědecké
fakulty Masarykovy univerzity v Brně
Základní východiska
Dálkový průzkum – získávání informací o objektech
na dálku.
• Člověk je schopen (např. svými smysly či pomocí
přístrojů) získávat informace o objektech bez
přímého kontaktu s nimi.
• Věci a jevy kolem nás o sobě „dávají vědět“ –
charakteristickým způsobem ovlivňují své okolí.
• Existuje „médium“, kterým lze přenášet
informace na dálku – elektromagnetické záření
Vychází z těchto předpokladů:
Základní východiska
Metody dálkového průzkumu využívá řada
disciplín (astronomie, geofyzika, … )
Pro geografii je důležitý Dálkový průzkum Země
• část kosmická - pořizování a sběr dat
• část zpracovatelská – přenos a prvotní
předzpracování dat na přijímacích stanicích
• část uživatelská – analýza obrazových dat (např.
tvorba tématických a topografických map). Využití v
nejrůznějších oborech lidské činnosti.
Dálkový průzkum Země (DPZ) se zabývá
pořizováním leteckých a družicových
snímků, jejich zpracováním a analýzou za
účelem tvorby topografických či
tematických map.
DPZ – „konvenční“ definice
DPZ se skládá ze tří částí:
Dálkový průzkum je umění rozdělit
svět na množství malých barevných
čtverečků, se kterými si lze hrát na
počítači s cílem odhalení jejich
neuvěřitelného potenciálu.
DPZ – nekonvenční definice
Dálkový průzkum je nejdražší způsob,
jak vytvořit obrázek.
Předmět zájmu DPZ
• Snímání a měření charakteristik zemského
povrchu (vody i souše)
• Spodních vrstev atmosféry
• Vrstvy sedimentů
2
Tvorba map ze snímků
Klasická mapa – objekty jsou
prezentovány smluvenými
kartografickými značkami
Družicová mapa – objekty
jsou prezentovány jejich
vlastními obrazy
Mapování s využitím snímků
Každý snímek – stejně jako mapa obsahuje dva
druhy informací:
• o druhu objektu či jevu – TEMATICKÁ MAPA
• o poloze objektů – TOPOGRAFICKÁ MAPA
Snímek není mapa, lze ji však z něho vytvořit
Informace o druhu objektů či jevů na snímcích je
získávána procesem interpretace a klasifikace
snímků.
Zpracováním tematické informace obsažené na
snímcích se zabývá DPZ v užším slova smyslu.
Původně se zabývala zpracováním
leteckých snímků. V posledních
desetiletích zpracovává i snímky
družicové.
Fotogrammetrie
Zpracováním informace o správné
poloze objektů obsažené na
snímcích se zabývá
fotogrammetrie.
Je to technická disciplína, zabývá
se měřickými vlastnostmi snímků
za účelem tvorby přesných
topografických map.
Rozdělení metod DPZ
(podle způsobu záznamu obrazu)
• Metody konvenční
• Metody nekonvenční
Konvenční metody DPZ
• Výsledkem je fotografie – snímek v
analogové („papírové“) podobě.
• Fotografie vzniká v „jednom okamžiku“
• Kvalita nejvíce závisí na podmínkách počasí
• Je geometrický přesná
• Má jistá omezení s ohledem na analýzu
tématické informace
• Fotografie pokrývají daleko větší časový
interval (polovina 20. století)
Nekonvenční metody DPZ
• Výsledkem je obrazový záznam – digitální
snímek
• Vzniká postupně – po malých obrazových
prvcích (pixel = picture element)
• Kvalita méně závisí na podmínkách počasí
• Má menší geometrickou přesnost
• Nabízí rozšířené možnosti tématického
mapování
• Nabízí možnosti kvantitativního DPZ
3
Rozdělení metod DPZ
(podle zdroje energie)
pasivní aktivní
přímé nepřímé
Pasivní metody snímání
Metody pasivní přímé
Je zaznamenáváno záření
slunce odražené
jednotlivými druhy povrchů
Metody pasivní nepřímé
Je zaznamenáváno záření emitované
jednotlivými druhy povrchů
Metody aktivní
Je zaznamenáváno
záření vyslané
přístrojem a odražené
jednotlivými druhy
povrchů
Umělý zdroj
záření
(RADAR)
Rozdělení metod DPZ
– další možná hlediska
• Podle zaznamenané části
elektromagnetického spektra
• Podle druhu nosiče
• Podle velikosti snímaného území
• Podle oblastí aplikací
• ……
4
Stručný historický přehled
1. Období: Historie do 1. světové války
L. da Vinci, I. Newton, W. Herschel, …
1839 – objev fotografie (N. Niepce, W.H.F. Talbot, L.J.M.Daugerre)
1858 – první známá fotografie pořízená z balónu (NADAR –
městečko Bievre u Paříže)
1860 – fotografie Bostonu z balónu (J.W.Black)
1906 – fotografie San Francisca po zemětřesení, komora
umístěná na draku
1906 – první fotografie části Prahy pořízené z balónu J.
Plischkem
1909 – první fotografie z letadla (W. Wright, Centocelli, Itálie)
Analogová fotogrammetrie
Snímkování pro vojenské účely
První fotografické kamery
Louis Daguerre, Francie
První fotografie vytvořená v
roce 1827 s expoziční dobou 8
hodin
Joseph Nicephore Niepce, Francie
Jedna z prvních
známých fotografií
pořízených z balónu z
výšky asi 510 m
novinářem Gaspardem
Felixem Tournachonem
(Nadar).
Paris, France 1858.
První známá fotografie
pořízená z balónu v USA,
výška cca 400 m
J. W. Black
Boston, 13. 10. 1860
V roce 1903 si nechal
Julius Neubronner
patentovat 70 mm
fotografickou kameru
připevněnou na prsou
poštovního holuba
První let člověka prostředkem těžším než vzduch.
Wilbur Wright, Kitty Hawk, Severní Karolina
17. prosince 1903
Počátky letectví
5
Špionážní kamera Graflex, rok 1915, Curtiss AH-13
Počátky letecké fotografie
2. období: Rozvoj leteckého snímkování
– do konce 50. let 20. století
• 1956 – civilní využití infračervené fotografie pro
detekci škod na vegetaci (R. Colwell)
• Atlasy leteckých snímků
• Rozvoj metod interpretace snímků
• 1958 – první fotografie zemského povrchu z družice
(EXPLORER VI)
Bombardér B-17 nad
Berlínem v době 2.
světové války
http://www.evidenceincamera.co.uk
Boeing B-29 a jeho
fotogrammetrická výbava, 1946
Špionážní letoun U-2, projekt Key-hole
http://edcwww.cr.usgs.gov/declass/dclass.html
3. období: Počátky družicového
snímání – do roku 1972
• 1960 – první meteorologická družice (TIROS 1)
• Monitorování počasí – geostacionární družice
• Analytická fotogrammetrie, tvorba a obnova
topografických map
• 60. léta – využití leteckých snímků z RADARU
pro civilní mapování
6
TIROS, 1.4.1960
4. období: Digitální dálkový průzkum
Země – od roku 1972
• 1972 – ERTS (LANDSAT–1) – první ze série
družic pro výzkum přírodních zdrojů Země
• 1986 – první z družic SPOT
• 1999 – IKONOS – první soukromá družice
• Digitální obrazové záznamy nahrazují fotografii
• Tématické mapování zemského povrchu
• Globální monitorování životního prostředí
• Digitální zpracování obrazu
• DPZ jako nedílná součást geoinformatiky
Komerční
družice s
vysokým
rozlišením
Velká pyramida v Gize, QuickBird, 0,65 m pixel
Hyperspektrální systémy
Kvantitativní DPZ
Obrazový záznam X Záznam měření