Základy analogové interpretace snímků Letecké snímkování Základy interpretace snímků (Foto)interpretace je výzkumná metoda, která prostřednictvím snímků zkoumá předměty a jevy na nich zobrazené a na jejich základě usuzuje na ty, které na nich zobrazeny nejsou. Proces rozpoznávání objektů na snímcích zahrnuje tři etapy: • zjištění • rozpoznání • hypotéza Interpretační znaky 1. znaky existující na snímku i ve skutečnosti Rozpoznávání objektů na snímcích je založeno na využití interpretačních znaků, které dělíme do tří skupin: 1. znaky existující na snímku i ve skutečnosti tvar stín velikost barva 2. znaky existující pouze na snímku tón textura 3. znaky vyjadřující vztahy tón textura struktura poloha Tvar objektu • Tvar objektu může prozrazovat jeho původ. • Na snímcích se objekty zobrazují především svými půdorysnými tvary. Pouze výškové budovy (apod.) podléhají radiálnímu zkreslení a padají od středu ke stranám. • Objekty vytvořené člověkem mívají pravidelné• Objekty vytvořené člověkem mívají pravidelné geometrické tvary (budovy, síť komunikací, atd.) • U přírodních objektů jsou pravidelné tvary výjimkou – (např. krátery sopek). • Typické tvary přírodních objektů často prozrazují genezi či původ (pohoří, synklinály, antiklinály). • Typickými tvary se na snímcích zobrazují například typy pobřeží, typy ústí řek, typy říční sítě apod. Tvary ústí řek Stín objektu • Stín slouží k rozpoznání výšky objektů, stíny na snímcích dodávají zobrazené scéně plastičnost. • Pro účely studia tvarů reliéfu se často pořizují snímky při nízké výšce Slunce, na kterých stíny zdůrazňují tvary (geomorfologie, letecká archeologie). • Stín na snímcích může být stín vlastní – část objektu zastiňuje jinou část téhož objektu (zastíněná část korunyzastiňuje jinou část téhož objektu (zastíněná část koruny stromu). • Druhým typem stínu je stín vržený – např. stíny budov, stín stromu na zemi - umožňují odhadnout jejich výšku. • Na leteckých snímcích velkého měřítka mohou vržené stíny podle charakteristického tvaru sloužit k rozpoznání jednotlivých druhů stromů. • Stín často umožňuje lepší vymezení hranic dvou objektů stejného tónu (např. okraj lesa). Velikost objektu • Velikost objektů jako interpretační znak se posuzuje pouze v relativních jednotkách. • Měřením rozměrů jednotlivých objektů se zabývá spíše fotogrammetrie. • Velikost je funkcí měřítka snímku. • Rozdílná velikost objektů stejného druhu (např. budov) může často prozrazovat jejich funkci. Barva objektu • Barva objektů na barevné letecké fotografii je výsledkem subtraktivního skládání barev. • Na družicových snímcích je výsledkem aditivního míchání základních barevných odstínů v systému RGB. • Objekty na snímcích mohou mít barvy blízké barvám přirozeným v případě, že barevná syntéza vznikla z jednotlivých snímků pořízených v intervalech viditelnéhojednotlivých snímků pořízených v intervalech viditelného elektromagnetického záření. • Nepřirozené barvy objektů vznikají, pokud je do barevné syntézy zařazen alespoň jedno pásmo pořízené mimo obor viditelného záření. • Běžnou je barevná syntéza, která podává plochy pokryté vegetací v odstínech červené barvy. • Nepravé barvy mohou zvýrazňovat rozdíly mezi povrchy podobných vlastností. Tón objektu I • Tón nahrazuje na snímcích skutečnou barvu objektů. • Tón odpovídá velikosti zaznamenané radiometrické charakteristiky. • V optické části spektra (viditelné a blízké infračervené záření) jsou objety málo odrážející podány tmavými tóny,záření) jsou objety málo odrážející podány tmavými tóny, povrchy výrazně odrážející mají světlé tóny. • U některých termálních snímků bývají světlými tóny prezentovány chladné povrchy a tmavými tóny povrchy teplé. • Tón povrchů na radarových snímcích je ovlivňován především jejich drsností a také obsahem vody. Tón objektu II • V některých případech je tón určitých částí povrchů výrazně modifikován vzájemnou polohou snímaného povrchu, polohou družice v době snímání a polohou Slunce, konfigurací terénu apod. • Tón objektů stejného druhu je významně ovlivňován dynamickými parametry jako je např. vlhkostdynamickými parametry jako je např. vlhkost • U leteckých snímků může být ovlivňován i tzv. vignetací (úbytek světla od středu k okrajům). Textura povrchů • Textura je proměnlivost tónů • Je tvořena jednotlivými elementy povrchů, které lze zjistit, ale nelze je rozpoznat. • Jednotlivé elementy tvoří např. stromy či polní plodiny. Řada druhů povrchů vytváří typickou texturu.plodiny. Řada druhů povrchů vytváří typickou texturu. • Výrazná textura je typická především pro radarové snímky. • Pro lesy s převahou jehličnanů je typická jemnozrnná textura, textura lesů s převahou listnatých stromů je hrubozrnná. Hladkou texturu mají vodní plochy. • Textura značně závisí také na úhlu dopadu slunečních paprsků. Struktura objektů I • Struktura definuje prostorové uspořádání jednotlivých prvků, které ve svém celku tvoří objekty vyššího řádu. • Příkladem může být pravidelná struktura ulic v městské zástavbě, či sad tvořený pravidelnými řadami stromů.řadami stromů. • Na rozdíl od textury lze jednotlivé elementy struktury nejen zjistit, ale i rozpoznat. • Struktura a textura spolu úzce souvisejí přes měřítko snímků. • Se zmenšujícím se měřítkem se struktura (pravidelné uspořádání prvků) mění na texturu (tónovou proměnlivost). Struktura objektů II • Struktura nemusí být pouze pravidelná. • Může se jednat též o typické uspořádání prvků tvořících hierarchicky vyšší celek (angl. pattern). • Jednotlivé objekty jsou potom spojeny funkčními vztahy (budovy tvoří továrnu).vztahy (budovy tvoří továrnu). • Např. oblačné systémy tlakových níží, teplé či studené fronty jsou tvořeny typickými druhy oblačnosti, říční síť může mít charakteristické uspořádání atp. Pohoří Zagros (Irán) Poloha objektu • Poloha (či asociace) jako interpretační znak slouží k rozpoznávání vztahů mezi objekty na snímcích. • Některé druhy objektů či jevů jsou asociovány s jinými - např. komunikace doprovázejí typické stavby,jinými - např. komunikace doprovázejí typické stavby, plochy postižené erozí jsou vázány na příkré svahy nedostatečně zpevněné vegetačním krytem apod. • Poloha často výrazně omezuje možnosti, kde se daný objekt na snímku může nacházet. Interpretační klíče • Vyjadřují vztahy mezi vzhledem objektů na snímku a jejich skutečným vzhledem při pozemním pozorování, plní tedy funkci „slovníku“. Mohou mít globální, regionální nebo časově omezenou platnost. • Klíče jsou nejčastěji vytvářeny pro určitou skupinu objektů či pro omezený region. • Klíče výběrové - komentované výřezy snímků. Řazeny podle příbuzných skupin jevů. Postupují od obecného ke zvláštnímu v rámci jednotného měřítka. • Klíče vylučovací (dichotomní, eliminační) – textové, mají formu rozhodovacího stromu Strategie vizuální interpretace • logický přístup • systematický přístup Základní pravidla: • najednou se interpretuje pouze jeden prvek, začíná se prvky liniovými • postupujeme od velkých objektů k malým • stále je zapotřebí mít na zřeteli rozdíly mezi snímkem a skutečností (např. nejednotné měřítko, nezvyklé barvy, ...) Před vlastní interpretací je zapotřebí stanovit: 1. Klasifikační systém (legenda výsledné tématické mapy) - tj. kategorie, které budou na snímku rozpoznávány, 2. V závislosti na požadovaném měřítku je zapotřebí stanovit také tzv. minimální mapovanou jednotkustanovit také tzv. minimální mapovanou jednotku (nejmenší plochy, které ještě budou vymezovány) 3. Je zapotřebí shromáždit veškerá podpůrná data (mapy, zápisky z terénního průzkumu, statistická data, pozemní fotografickou dokumentaci, ...) Klasifikační systém Klasifikační systém - legenda výsledné tématické mapy (podle zaměření projektu). Často vytvářen v hierarchické struktuře, každá úroveň odpovídá určitému měřítku - od obecných kategorií k detailním. Existují klasifikační systémy obecně platné iExistují klasifikační systémy obecně platné i regionálně omezené. Příklady: systém USGS CORINE LAND COVER Urban atlas http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/urban-atlas Klasifikační systém - Urban atlas http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/urban-atlas Minimální mapovaná jednotka Corine Land Cover měřítko: 1 : 100 tis. mmj > 5 ha Projekt snímkového letu • projekt snímkového letu • volba a signalizace vlícovacích bodů 1. Přípravné práce 2. Práce v terénu • vlastní snímkování 3. Práce v laboratoři - postprocesing • geodetické výpočty • kontroly (trajektorie, transformace, kvality) • předzpracování obrazových dat • fotogrammetrické zpracování •výstupy a uložení dat (GIS atd.) • vlastní snímkování • zaměření vlícovacích bodů Snímkový let • řadové snímkování • p - podélný překryv (60-80 %) • q - příčný překryv (25-35 %) Plánování letu – software na zpracování – navigace v letadle Základní součásti systému • nosič – speciálně upravená letadla • fotografické kamery (komory) Používaná letadla se vyznačují dobrou stoupavostí, maximálním dostupem až 6000 m, ne velkou Z dalších nosičů lze využít vrtulníků (pro neměřičské účely), balónů a vzducholodí. Pro detailní snímky z malých výšek lze využít modelů letadel. dostupem až 6000 m, ne velkou cestovní rychlostí (150 – 200 km v hod.) při dobré stabilitě letu, velkým akčním rádiem Fotografické komory • Řadové kamery - jednoobjektivové a víceobjektivové (multispektrální) • Štěrbinové • Panoramatické • Digitální Základní součásti řadové komory • optický systém čoček s předsazeným filtrem • tělo kamery • kazeta s filmem • rám se značkami • uzávěrka• uzávěrka • závěs kamery • protismazové zařízení Komoru charakterizují: • Ohnisková vzdálenost f (115 až 210 mm; (od 30 mm do 3 m) • Obrazový úhel Multispektrální komory •Vytvářejí sady černobílých snímků téhož území, z • Mají několik objektivů a nebo tzv. spektrální dělič. •Vytvářejí sady černobílých snímků téhož území, z nichž každý zaznamenává elektromagnetické záření v určitém omezeném oboru spektra spektrálním pásmu. • Jednotlivé snímky jsou černobílé a nazývají se tzv. spektrální výtažky. • Spektrální výtažky jsou kombinovány Multispektrální projektor • Spektrální výtažky jsou kombinovány (obvykle po třech snímcích) do výsledného barevného obrazu (barevné syntézy) tzv. aditivním skládáním. • Podle toho, jaké spektrální výtažky jsou kombinovány (v jakých vlnových délkách) vznikne barevný obraz v pravých nebo nepravých barvách. Spektrální výtažky Barevná syntéza Digitální kamera • Snímek vzniká na matici CCD detektorů. • Každý detektor snímá jeden obrazový prvek (pixel). • Snímky se vyznačují větším radiometrickým rozlišením (více odstínů šedi) ale menším prostorovým rozlišením. Štěrbinová kamera • Nemá uzávěrku ale jen štěrbinu, kterou světlo dopadá na převíjející se film neustále. • Vzniká jediný exponovaný• Vzniká jediný exponovaný souvislý pás. • Používá se ke snímkování liniových prvků a k interpretačním účelům. Panoramatická kamera • Vytvářejí snímky s obrazovým úhlem přes 120 stupňů. • Film je exponován postupně pomocí otáčejícího se objektivu kolmo ke dráze letu na zakřiveném povrchu ohniskovézakřiveném povrchu ohniskové roviny. • Okraje snímků podléhají kompresi a značnému kolísání měřítka. • Snímky pokrývají velké plochy území, poskytují značný detail. Snímek pořízený panoramatickou kamerou Letecký měřický snímek a jeho součásti Standardní rozměry snímků: • 18 x 18 cm • 23 x 23 cm • 30 x 30 cm • Kromě vlastního obrazu snímek obsahuje rámové údaje. • Jsou záznamem stavu přístrojů a konstant kamery. • Jedná se především o číslo kamery, ohniskovou vzdálenost objektivu, bublinu libely (tj. odchylka osy kamery od svislice), čas pořízení snímku, pořadové číslo snímku, rámové značky. Základní úkoly interpretace a) Klasifikace areálů b) Výčet objektů c) Měření objektů d) Vymezování areálů Práce se snímky • monoskopická (jednosnímková) pozorování • stereoskopická pozorování Sestavování snímků: • volná fotomozaika • fotoplán (• fotoplán (překreslený fotografický měřický snímek (popř. montáž více snímků) rovinného objektu nebo území v požadovaném měřítku) • ortofotomapa (ortorektifikace, měřítko, souřadnicový systém, legenda, tiráž…, tematická, topografická) Stereoskopická pozorování princip stereoskopického vidění stereoskop stereoskopické dvojice snímků • paralelní osy záběru • překryv 60 % • přibližně stejné měřítko Způsoby generování stereovjemu: • stereoskop • anaglyf • holografie • digitální fgm stanice Letecké snímky v ČR Do konce r. 1988 byla každá letecká fotografie tajná. Vojenské objekty se stupněm utajení T a PT byly na snímcích vykrývány (a tak se na ně nepřímo upozorňovalo) S rozvojem DPZ a možnostmi družicových snímků se od 1.1. 1991 od utajování upustilo. Od roku 1951 byl vytvořen archív LS ve VTÚ v Dobrušce. Snímky byly vytvořeny komorami různých typů v měřítkách odSnímky byly vytvořeny komorami různých typů v měřítkách od 1 : 3000 do 1 : 40 000. Z předválečného období 1935–1938 je archivováno 19 800 snímků. Nepokrývají však celé území ČR. Na počátku 90. let to bylo již vícenež 1 milion snímků, většinou černobílých ve viditelné části spektra. V rámci systematické obnovy a údržby map bylo celé území státu od r. 1964 nasnímáno třikrát. V 90. letech se provádělo snímkování v měřítkách 1 : 20 000 a 1 : 30 000. Poskytovatelé leteckých snímků v ČR • Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad (Dobruška) (historické snímkování • Český úřad zeměměřický a katastrální http://geoportal.cuzk.cz/Dokumenty/Zapujceni_dat_studentum.pdf • soukromé společnosti Geodis, ARGUS GEO SYSTÉM s.r.o, AeroData,Geodis, ARGUS GEO SYSTÉM s.r.o, AeroData, TopGIS , GISAT, UpVision (UAV) •Správy CHKO a NP • Státní správa (odbory ŽP) zdroj: http://www.cenia.cz/web/www/cenia-akt-tema.nsf/$pid/MZPMSG0E9EQP