1 Dálkový průzkum země v optické části spektra Pasivní zaznamenávání odraženého slunečního záření Charakteristika I. • Zahrnuje viditelné, blízké a střední IČ vlnové délky – od 0,4 do 3,0 mikrometrů • Snímání je nejvíce závislé na podmínkách počasí (snímání „vadí“ oblačnost, nelze snímat v noci) • Snímky se vyznačují nejlepší prostorovou rozlišovací schopností. • U nekonvenčních metod dnes již prostorové rozlišení lepší než 1 m (IKONOS 1 m pixel, QuickBird – 0,65 m pixel. Charakteristika II. • Systémy pracují ve dvou režimech - PAN, MS • PAN – panchromatický režim – výsledkem je snímek v odstínech šedi, nejlepší prostorové rozlišení • MS – multispektrální režim – několik snímků, které lze kombinovat do barevných syntéz, menší prostorové rozlišení • Propracovaná teorie spektrálního chování objektů umožňuje použití automatických metod rozpoznávání objektů – klasifikaci • V IČ oblasti spektra tato teorie umožňuje rozpoznávat druhy povrchů či jevy a procesy, které jsou „neozbrojeným“ okem nepostižitelné. Hlavní oblasti aplikací • Produkce tématických map: mapování druhů povrchů, studium vegetace – lesnictví a zemědělství, cílené zemědělské hospodaření (precision farming), ochrana ŽP, geologie a geomorfologie, … • Produkce topografických map: družice - od měřítka 1: 10 000 – územní plánování, urbánní studie, rozvoj měst. • Tvorba modelů terénu fotogrammetrickými postupy • Nedílná součást tematických vrstev GIS (analýza, modelování) Aplikace v oblasti geologie a geomorfologie • Dokumentace sesuvů a výsypek (SHR) • Dokumentace geologických zlomů na zemském povrchu • Tvorba výškových modelů terénu z obrazových záznamů 2 Změny v krajině v důsledku těžby uranové rudy archívní letecké snímky Tvorba výškových modelů terénu z obrazových záznamů • vytváření stereoskopických dvojic snímků Terra (ASTER) Tvorba výškových modelů terénu – ASTER (družice TERRA) • Určování stavu zamokření zemědělské půdy • Dokumentace vymrzání ozimů a ovocných sadů • Odhady výnosu vybraných zemědělských plodin (cukrové řepy) • Identifikace starých melioračních řádů • Hodnocení vzešlosti chmele na chmelnicích (Žatecko) Aplikace v oblasti zemědělství Precizní (cílené zemědělství) Modely odhadu výnosů zemědělských plodin Mapování druhů plodin a jejich kondice v měřítku jednotlivých polí Mapování vegetace v globálním a regionálním měřítku Vegetační index 10 denní kompozice - Maximum Value Technique (MVC) 3 • Taxace obtížně přístupných lesních porostů • Klasifikace stupňů poškození lesních porostů průmyslovými imisemi (Jizerské hory, Beskydy, Krušné hory, Krkonoše) • Monitoring úbytku lesa na území KRNAP 1979- 1992 • Dokumentace lesních kalamit následkem větrných smrští, námrazy, apod. • Vysýchání lužních lesů v velkých vodních toků Aplikace v oblasti lesnictví Projekt LAOE (Large Area Operational Experiment for Forest Damage Monitoring in Europe Using Satellite Remote Sensing od r. 1992, CZ, PL, DE www.uhul.cz Ústav pro hospodářskou úpravu lesů (Brandýs nad Labem) Monitorování zdravotního stavu lesů z družicových snímků • poškození a mortality lesních porostů • defoliace a mortality jehličnatých porostů • vývoj poškození a mortality jehličnatých porostů • ohrožení jehličnatých porostů • trend zhoršování zdravotního stavu jehličnatých porostů Kácení tropického deštného pralesa - Bolívie 1986 & 2001 Kácení tropického deštného pralesa - Brazílie Struktura „fish bones“ 4 • Znečištění vodních nádrží a rozšíření fytoplanktonu (Želivka) • Stav spodní vody a půdní vlhkosti • Mapování stavu zalednění vodních toků • Identifikace polohy bývalých rybníků • Monitorování průběhu a následků povodní Aplikace v oblasti vodního hospodářství Monitorování rozsahu povodní Paraná, Argentina MODIS • Zjišťování rozsahu a následků kontaminace půdy ropou a ropnými produkty (havárie ropovodu či plynovodu, úniky leteckého paliva na letištích, ...) • Zjišťování rozsahu a následků kontaminace půdy chemickými odpadními látkami či hnojivy • Stav rekultivace skládek a výsypek (Praha, SHR) • Znečištění krajiny při chemické těžbě uranu (Stráž pod Ralskem) • Zjišťování zdravotního stavu městské zeleně • Analýza rekreačního využití krajiny (Slapy) • Monitorování ekologického zatížení krajiny v okolí chemických závodů (Litvínov) Aplikace v oblasti ochrany životního prostředí Příklady projektů využívajících dat DPZ z optické části spektra MARS (Monitoring Agriculture with Remote Sensing) Projekt EU fungující od roku 1988, data z družic LANDSAT, SPOT, IKONOS a NOAA pro následující aktivity: • Kvantitativní odhady výměry ploch zemědělských plodin v jednotlivých regionech či státech • Monitorování aktuálního stavu vegetace a zemědělských plodin • Modely předpovědi výnosu vybraných zemědělských plodin • Odhady celkové produkce vybraných zemědělských plodin • V rámci Common Agricultural Policy (CAP) představuje MARS kontrolní systém pro poskytování dotací jednotlivým farmářům – mapování rozlohy osetých ploch konkrétními plodinami • Ve středomoří – regulace produkce olivového oleje a vína – v rámci MARS funguje GIS mapující produkci těchto komodit až do úrovně počtu jednotlivých stromů v olivových hájích • European Food Aid and Food Security policy – monitorování a předpovídání úrody v oblastech mimo Evropu (především Afrika, Asie) – snímky ze SPOT Vegetation MARS jako příklad uplatňování jednotné evropské politiky 5 MARS - vstupní informace Družicová mapa Barevná syntéza data z družice SPOT Tématická mapa – ploch jednotlivých druhů plodin CGMS (Crop Growth Monitoring System) • Systém v průběhu května a června produkuje předpovědi výnosů hlavních zemědělských plodin • Jsou publikovány již za 10 dni od pořízení družicových snímků. • Chyba předpovědi - 2-3 % ve srovnání s výsledky sklizně, které jsou k dispozici až v listopadu. Součást projektu EU. Systém zaměřený na předpověď úrody hlavních zemědělských plodin : Vstupní informace: Meteorologická data, obrazová data DPZ, statistické přehledy. Regionální měřítko - 50 x 50 km FIRS (Forest Information with Remote Sensing) • Lesnicky informační systém pro Evropu. • Data DPZ představují hlavni zdroj informaci (snímky z družic NOAA, LANDSAT, SPOT) • Mapování lesních ekosystému v Evropě v měřítku 1 : 1 000 000 a 1 : 100 000. • Systém poskytuje produkční i ekologické charakteristiky lesních ploch v Evropě. • Projekt podporuje implementaci dat DPZ do lesnického mapování a statistiky. FIRS hlavní aktivity projektu • Evropská lesnická statistika (plocha, typ, třída, druh, věkové složení, objem dřevní hmoty, zdravotní stav) • Monitorování procesů zalesňování v Evropě • Mapování lesních ekosystémů Evropy • Monitorování stavu lesních ekosystémů • Modelování procesů v lesních ekosystémech (změny ve struktuře a dynamika změn, stupeň ohrožení) FIRS – plochy lesních ekosystémů v Evropě PELCOM (Pan-European Land Cover Monitoring) Mapování druhů povrchů a využití země Evropy Zdroj – družicová data z NOAA AVHRR Prostorové rozlišení 1 km http://cgi.girs.wageningen-ur.nl/cgi/projects/eu/pelcom/index.htm • Sestavení jednotného klasifikačního schématu pro Evropu • Sestavení metodiky pro mapování LU/LC a metodiky studia časových změn ze snímků NOAA • Sestavení Central Project Information Server • Sestavení vlastní databáze • Využití v regionálních modelech 6 PELCOM – mapa základních druhů povrchů Global Land 1-KM AVHRR Projekt CORINE LAND COVER • Projekt mapující základní druhy povrchů • Zahrnuje téměř všechny státy západní a střední Evropy. • Mapy jsou vytvářeny interpretací družicových snímků (LANDSAT, SPOT) • Společná metodika, měřítko (1 : 100 000), legenda výsledných map druhů povrchů • V současné době existují mapy pro tři časové horizonty: 1990, 2000, 2006 • Možnosti studia dynamiky změn v krajině (změnové databáze vyjadřující přírůstky a úbytky ploch jednotlivých tříd mezi referenčními lety) • Nyní součást projektu GMES (Global Monitoring for Environment and Security) • Základní informace např. na www.cenia.cz Příklad databáze CORINE pro Českou republiku Tři úrovně podrobnosti, na úrovni 3 (základní měřítko 1:100 000) obsahuje 44 tříd, z nichž na území ČR se vyskytuje 28. Zdroj: CENIA a http://www.hsrs.cz Příklady porovnání CORINE 1990 a CORINE 2000 Česká republika – změna orné půdy na pastviny Příklady porovnání CORINE 1990 a CORINE 2000 Nizozemí – změna orné půdy na zastavěné plochy 7 Příklady porovnání CORINE 1990 a CORINE 2000 Portugalsko – úbytek ploch lesa v důsledku požárů MOLAND (Monitoring Land Use / Cover Dynamics) MURBANDY (Mapping of URBAN Dynamics) • Monitorování teritoriálního rozvoje vybraných evropských metropolí • Hlavní vstupní data obrazové materiály DPZ (archívní letecké snímky družicová data s vysokým rozlišením. • Projekt dále využívá socioekonomická a environmentální data • Atlas rozvoje 25 evropských měst. Obsahuje předpovědi možného rozvoje, mapuje oblasti konfliktu zájmů MOLAND studované lokality Praha Vídeň Studium tvarů zemského povrchu, hornin a minerálů • mapování liniových struktur - lineamentů • geobotanika – množství, vitalita, fyziognomie, uspořádání rostlinného krytu odráží vlastnosti půdního substrátu a horninového podloží. • studium vybraných vlastností půd: minerální obsah, textura, obsah půdní vlhkosti, množství organického materiálu Geomorfology from space - http://daac.gsfc.nasa.gov/DAAC_DOCS/geomorphology /GEO_HOME_PAGE.html 8 Další možnosti využití snímků z optické části spektra • Studium parametrů vegetace • Mapování druhů povrchů a využívání země • Krizový management, podpora rozhodování • Studium tvarů zemského povrchu • Družicová archeologie http://www.gisat.cz/content/cz/aplikace Mauretánie, Sahara Syntéza snímků z viditelné a blízké infračervené části spektra „položená“ na modelu terénu, 6x převýšeno. McMurdo Sound, Antarktida Odlamováni a pohyb mořského ledu Satellite Archaeology Stonehenge Wessex, UK Avebury 9 Mapování vegetace – změny hodnot NDVI v průběhu roku v globálním měřítku Současný problém sucha v jižní Africe PELCOM – náhled (quicklook) na mozaiku snímků NOAA 10 Global Land 1-KM AVHRR Projekt CORINE 2000 Příklady porovnání CORINE 1990 a CORINE 2000 Slovenská republika – výstavba vodní nádrže Dublin - model Mapování vegetace Kácení tropického deštného pralesa - Bolívie