Dálkový průzkum země
části spektra
Pasivní zaznamenávání odraženého slunečního záření
Charakteristika L
• Zahrnuje viditelné, blízké a střední IČ vlnové délky - od 0,4 do 3,0 mikrometrů
• Snímání je nejvíce závislé na podmínkách počasí (snímání „vadí44 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, WorldView3 - 0,31 m -Pan).
arakteristika 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 ne postižitelné.
• Produkce tematických 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
1953 1991 2010
Tvorba výškových moc obrazových záznamů
Vytváření stereoskopických dvojic snímků
SPOT - stereopár vytvořený ze dvou sousedních drah , skener HRS (across track)
http://www.gisat.cz/content/cz/produkty/digitalni-model terenu/spot-3d
http://www.gisat.cz/content/cz/produkty/digitalni-model terenu/aster-gdem
Terra (ASTER)
štěréopar vytvorený pri jednom přeletu (along track)
Aplikace v oblasti zemědělství
• Určování stavu zamokrení 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)
• Monitoring erozního poškození půd a projevů eroze
Mapování kondice vegetace Index
listové plochy (LA/), jeden z vegetačních Modely odhadu výnosů
biofyzikálních parametrů (červená barva - zemědělských plodin
nejnizsí hodnota, modrá barva - nejvyšší hodnota indexu). Zdroj: Projekt
AQUAPATH-soiL. Precizní (cílené zemědělství)
10 denní kompozice - Maximum Value Technique (MVC)
Globální monitorování NDVI
http://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MOD13A2_E _NDVI&year=2014
Současný problém sucha v jižní Africe
-100 □ 100
• 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.
• Vysychání lužních lesů u velkých vodních toků
Projekt LAOE (Large Area Operational Experiment for Forest Damage Monitoring in Europe Using Satellite Remote Sensing -od r. 1992, CZ, PL, DE
družicových snímků
Ústav pro hospodářskou úpravu lesů
(Brandýs nad Labem)
www.uhul.cz
Vývoj zdravotního stavu jehličnatých porostů
Zlepšení stavu
Listnaté porosty
http://geoportal2.uhul.cz/mapserv/php/mapserv3.php ?project=landsat&
A9695a - ZDRAVOTNÍ STAV LESU CR 1995-96 ze snímků Landsat-TM
zdravotní stav lesních porostu ve stupnici poškození a mortality
Jehlic naté    Listnaté     Poshozeni CharahteiiftĽha
porosty      porosty     a mortalita      zdravotního stavu
zdravé první přiznaly nurne střed ni sdLné
• 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
Struktura „fish bones"
Aplikace v oblasti vodního hospodářství
• 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
Monitorovaní rozsahu povodní Mississippi , Landsat 5 TM
Lanclsal 5 TM Image Subset Path 23, Row 34 Acquired: 14 October 2010
Aplikace v oblasti ochrany životního prostředí, krizového řízení
• 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)
Příklady projektů využívajících dat DPZ z optické části spektra
lRS (Monitoring Agriculture with Remote Sensing)
http://mars.jrc.ec.europa.eu/mars/About-us/The-MARS-Unit
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
MARS jako příklad uplatňování jednotné evropské politiky
• 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
t j**    - v
Legend
Potato (7.72%) Potato (5.12%) Sugar beet (13.97%) Winter barley (24.17%) Winter wheat (18.19%) Woodland (8.89%) Winter wheat (10.97%) Beans (3.88%) Oil seed rape (7.10%)
JRC-MrRS, 19ÖS
Družicová mapa Barevná syntéza data z družice SPOT
Tématická mapa - ploch jednotlivých druhů plodin
http://mars.jrc.ec.europa.eu/mars/About-us/AGRI4CAST/Models-Software-Tools/Crop-Growth-Monitoring-System-CGMS
Součást projektu MARS. Systém zaměřený na předpověď úrody hlavních zemědělských plodin :
Vstupní informace: Meteorologická data, obrazová data DPZ, statistické přehledy.
Regionální měřítko - 50 x 50 km
• Systém v průběhu května a června produkuje předpovědi výnosů hlavních zemědělských plodin
• Jsou publikovány již za 10 dní od pořízení družicových snímků.
• Chyba předpovědi - 2-3 % ve srovnání s výsledky sklizně, které jsou k dispozici až v listopadu.
e European Forest Data Centre
• 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.
• Součástí monitoring lesních požárů
• http: / /forest Jrc.ec.europa.eu/efdac/
(Pan-European Land Cover Monitoring)
http://www.geo-informatie.nl/projects/pelcom/public/index.htm
Mapování druhů povrchů a využití země Evropy Zdroj - družicová data z NO A A AVHRR Prostorové rozlišení 1 km
• 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
^^■■-1  RELCOM classification scheme
l  l Coniferous furest I I Deciduous forest Mixed forest Grassland l  l Rainfed arable land l  l Irrigated arable lard I I Permanent crops ■i Shrubland
I_I Barren land
I I Permanent Ice&Snow I I Wetlands
■ Inland waters
■ Sea
■ Urban areas
■ Data gaps
I I Out of scope
M.tp jin^gnrcri tt'fiA. Mnnli^r |Alim.i, W.-*fl:-nJnri:-ix Thr ^Jcrfirrfarcfck. IE F^jniarv £000
Global Land 1-KM
USGS
jpipnpff Iqr f changing wpffd
w
Global Forest Cover Legend
Classes [     | Open or Fragmented Forest
I Ocean        [      | Other Wooded Land I Closed Forest |     I Other Land Cover
Water
LAND COVER
• Projekt mapující základní druhy povrchů
• Zahrnuje téměř všechny státy západní a střední Evropy.
• Mapy jsou vytvářeny interpretací družicových snímků (LAND S AT, 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 ] z,
http: / / geoportal.gov. cz / web / guest / map
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
Česká republika - změna orné půdy na pastviny
rovnání CORINE 1990 a CORINE 2000
■■ipi*i
I lAilm«n>T
hbäfaUĽ ů fabi
^™   >ÍĽ   dHTi -!■■>
ůrr,iM|J bH
□Hnlhi*. ni i »*+^ť> "ti
KuiU.r.C-nHj Q L-:-mh : BTO 'Ij iljl ^.
□ ■ + lrg »ť íitT
rjhtiih rin Popukám r-pa fWHr.(lj>í,i4' Fll + JJ
Vufc.mgp 7
Vaih.triQÍ r£
Uo> mi; lak.
Yaifc.traoMt. V-irt-.wipl-*:. ~
=•■1
i^JíW_*t»_hnjť
T|»JWCW_1W_!3.1
I rmMWMLľirji.i
Nizozemí - změna orné půdy na zastavěné plochy
Portugalsko - úbytek ploch lesa v důsledku požárů
onitoring Land Use / Cover Dynamics, projekt JRC)
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 environmentálni data
• Atlas rozvoje 25 evropských měst. Obsahuje předpovědi možného rozvoje, mapuje oblasti konfliktu zájmů
Greater DuBin
LVO GREHOBLE
SI LB A*,1
CARVE
j MAn srn i f
LION
ft
Lsnd use, 1953
1 *
l ■
Land use, -J96S
I Urban fabric I     I Agricultural areas
I n dustri al/comm e rcial/transp o rt Natural a re as (fo rests, wetlands, etc.)
I     I Green urban areas I Water bodies
I    1 Urban fabric I    1 Industrial/commercial/transport I I
ricurtural area.?      I     I Forests I Water bodies
http://www.lincolninst.edu/subcenters/atlas-urban-expansion/Default.aspx
SHLOMO ANGEL, JASON PARENT, DANIEL L. CIVCO, umí ALEJAMlIid M. BLBÍ
tnotná databáze druhů povrchů a kategorií využití země pro evropská města s více než 100 tis. oby v.
http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/urban-atlas
I Continuous Urban fabric <S.L > 30%) I Discontinuous Dense Urban Fabric (S.L: 50% - 80%) I Discontinuous Medium Density Urban Fabric (5J_: 3B% - 50%) Discontinuous Low Density Urban Fabric (S.L.: 10% - 30%) Discontinuous Very Low Density Urban Fafcri c (S.L < 10%) I tsokated Structures
I Industrial, commercial, public, military and private units I Fast transit roads and associated land
Other roads and associated land I Railways and associated land
Port areas
Airports
I Mineral extraction and dump sites ' Construction sites I Land without current use J Green urban areas
Sports and leisure facilities
Agricultural Areas. serni-naturaJ areas and wetlands I Forests
Water
Modata
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://geoinfo.amu.edu.pl/wpk/geos/GEO_HOME_PAGE.html
Mauretánie, Sahara
Syntéza snímků z viditelné a blízké infračervené části spektra „položená" na modelu terénu, 6x převýšeno.
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 http://earthobservatory.nasa.gov/
V
Drygalski Ico Tongue
A f
McMurdo Sound, Antarktida Odlamováni a pohyb mořského ledu
ůů km
Á
Stonehenge Wessex, UK
Avebury
http:// academic. emporia.edu/aberj ame/ student/tilton2/ archrs2 .html
Slovenská republika - výstavba vodní nádrže