DRUŽICOVÉ SYSTÉMY PRO VÝZKUM ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Dálkový průzkum Země Možnosti DPZ v geografii a ŽP DPZ je díky novým vesmírným programům a rychle se vyvíjejícím technologiím nejrozšířenější metodou získávání prostorových dat o KS. DPZ umožňují kombinovat synergická, chorická i chronologická data a tematicky je vyhodnocovat. Nejdůležitější družicové systémy Každá družice a její přístrojové vybavení má své specifické parametry: rok vypuštění, provozovatele, typ produkovaných dat, typy rozlišení, typ dráhy, dobu oběhu kolem Země, velikost záběru... Dle prostorového rozlišení Low resolution systems (approx. 1 km or more) Medium resolution systems (approx. 100 m to 1 km) High resolution systems (approx. 5 m to 100 m) Very high resolution systems (approx. 5 m or less) Systémy podle použité oblasti spektra při získávání snímku Optical imaging systems (include visible, near infrared, and shortwave infrared systems) Thermal imaging systems Synthetic aperture radar (SAR) imaging systems Optické/termální zobrazovací systémy podle počtu užitých spektrálních pásem: Monospectral or panchromatic (single wavelength band, "black-and-white", greyscale image) systems Multispectral (several spectral bands) systems Superspectral (tens of spectral bands) systems Hyperspectral (hundreds of spectral bands) systems Synthetic aperture radar imaging systems can be classified according to the combination of frequency bands and polarization modes used in data acquisition: Jedno pásmo (L-band, C-band nebo X-band) Více pásem (kombinace 2 nebo více pásem) Jedna polarizace(VV, HH nebo HV) Vícenásobná polarizace (kombinace 2 nebo více polarizačních režimů) Typy dat získávané družicemi Aerial Camera Multispectral Satellite Radar Satellite Hyperspectral Sensor Panchromatická (černobílá) data – popisují odrazivost v jednom spektrálním pásmu zpravidla v rozsahu viditelného a blízkého infračerveného spektra. Multispektrální (barevná) data – popisují odrazivost v minimálně třech spektrálních pásmech, které zpravidla zahrnují viditelnou a infračervenou část optického spektra. Multispektrální data se často pořizují současně s panchromatickými daty, ale s nižším prostorovým rozlišením. Radarová data – popisují odrazivost v mikrovlnné části elektromagnetického spektra, mohou zahrnovat různé typy polarizace nebo měření na více frekvencích. Hyperspektrální data – popisují odrazivost v desítkách až stovkách velmi úzkých spektrálních pásem se zaměřením na odlišení velmi jemných charakteristik zemského povrchu. Landsat ETM+ bands 3,2,1 – Penetrates shallow water and shows submerged shelf, water turbidity Landsat ETM+ bands 4,3,2 – Peak chlorophyll, land/water boundary, urban areas Landsat ETM+ bands 4,5,3 – Land/water boundary, Vegetation type and condition, soil moisture Landsat ETM+ bands 7,4,2 – Moisture content in vegetation and soils, geological mapping, vegetation mapping MODIS (500m) – mozaika Typy oběžných drah Typy oběžných drah Využití DPZ v oblasti geověd a ŽP sledování vlivu činnosti člověka regionální plánování hodnocení vlivu sucha umisťování skládek pevného odpadu hodnocení habitatu divoké zvěře umisťování elektráren a průmyslu určování regionálních struktur stanovení důsledků přírodních katastrof plánování dopravních cest a tras vedení Družicové systémy za více než 51 let bylo do kosmu vysláno více než 33 000 družic v současnosti se na oběžné dráze Země pohybuje kolem 3 300 funkčních satelitů (space junk) nejznámější družicové systémy studujících životní prostředí Země či organizace Počet družic 1 Rusko 1408 2 USA 1056 3 Japonsko 119 4 Čína 78 5 Mezinárodní organizace spojových družic (Intelsat) 66 6 americká společnost Globalstar 60 7 Francie 45 8 Evropská vesmírná agentura (ESA) 44 9 americká společnost Orbcomm 41 10 Indie 37 11 Německo 36 12 Evropská organizace pro družicové telekomunikace (Eutelsat) 30 13 Kanada 29 14 Británie 26 15 Lucembursko 16 Počty funkčních satelitů na oběžné dráze podle zemí případně organizací (15 nejpočetnějších): 12 optických a radarových družic Evropské vesmírné agentury (ESA) operující od r. 2002 výzkum atmosféry, oceánu, půdy a ledu monitoring vývoje životního prostředí a klimatických změn heliosynchronní dráha, výška 800 km družice ASAR, AATSR, MERIS, DORIS, SCIAMACHY, GOMOS Envisat Pollution by the tanker Prestige družice NASA vypuštěna v r. 2000 pořizuje multispektrální a hyperspektrální data EO-1, senzor Hyperion vulkán Puyehue-Cordon Caulle, Chile družice jsou součástí ESA Living Planet Programme jejich cílem je vědecky zkoumat Zemi a procesy na ní Earth Explorer družice ESA zkoumající atmosféru a zemské klima Využití pro numerické předpovědní modely počasí (ALADIN) Earth Explorer: ADM-Aeolus družice ESA zkoumající atmosféru a zemské klima dráha blízká polární, synchronní se Sluncem, výška 325-400 km měření prostorových a časových změn koncentrace CO2 v atmosféře Earth Explorer: A-SCOPE dráha téměř polární, synchronní se Sluncem, výška 325-400 km cílem je globální mapování půdní vlhkost a salinity světového oceánu pro studium hydrologického cyklu, zpřesnění předpovědí povodní a monitoring oceánských proudů Earth Explorer: MOS (Soil Moisture Ocean Salinity) družice EROS A a EROS B panchromatická data s rozlišením 0,7 m EROS Gibraltar, Španělsko komerční multispektrální družice (2008) na heliosynchronní dráze ve výšce 680 km velmi vysoké prostorové rozlišení : panchromatické (0,41 m) a multispektrální režim (1,65 m) – zatím nepřekonáno GeoEye-1 velký podíl na projektu mají National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) (podpora národní obrany USA) a Google (aplikace Google Earth) NGA poskytla cenná data pro dopadení Usámy bin Ládina v květnu 2011 GeoEye-1 ikonos (řec.) = obraz družice firmy GeoEye, kruhová dráha synchronní se Sluncem, výška 680 km (vypuštěna 1999) Režim: panchromatický (rozlišení 1m), multispektrální (rozlišení 4 m) IKONOS Využití: zemědělství, lesnictví, kartografie, civilní ochrana, služby, životní prostředí, telekomunikace, obchod s nemovitostmi, bezpečnost, doprava, pojišťovnictví, geologie,… stereoskopické snímky IKONOS družicový systém IKONOS Indický systém 16 družic (IRS, CartoSat, Resourcesat) výrazný rozvoj, multifunkční zaměření IRS (Indian Resource Satellite) KOMPSAT 2 (2006), spolupráce KARI (Korean Aerospace Research Institute) a EADS (European Aeronautic Defense and Space Company) heliosynchronní dráha (685 km) systém zahrnuje 4 mikrosatelity a 2 velké družice (Kompsat 1 a Kompsat 2), dalších 10 družic ve vývoji data panchromatická a multispektrální s vysokým rozlišením (srovnatelná se systémem IKONOS) využití : dopravní informace, vojenské účely, krajinné plánování,… KOMPSAT-2 Systém NASA vznikl v r. 1972 – průkopník DPZ v oblasti geověd Studium životního prostředí, geosfér a vyhodnocování dynamických změn způsobených přírodními procesy a lidskou činností 11 družic na heliosynchronní dráze (705 km), dnes funkční jen (Landsat 5 a 7) 7 spektrálních pásem, 6 pásem má rozlišení 30 m, tepelné pásmo 60 m Landsat 7 disponuje též osmým panchromatickým pásmem rozlišením 15 m ERTS - LANDSAT Výhoda družic: dlouhá časová řada a také možnost získat snímky zcela zdarma: http://landsatlook.usgs.gov/ http://esri.com/landsat http://esri.com/landsat-imagery (prohlížení dat) lze rozlišit různé typy vegetačních druhů a jejich zdravotní stav, typy půd, vlhkost povrchu a další fenomény… LANDSAT Družice Senzor Typ dat Počet pásem Prostorové rozlišení [m] Archiv od Landsat 7 ETM+ Optická 8 15.0, 30.0, 60.0 1999 Landsat 5 MSS Optická 4 80.0 1985 Landsat 5 TM Optická 7 30.0, 120.0 1985 Landsat 4 MSS Optická 4 80.0 1982 Landsat 4 TM Optická 7 30.0, 120.0 1982 Landsat 3 MSS Optická 4 80.0 1978 Landsat 3 RBV Optická 1 30.0 1978 Landsat 2 MSS Optická 4 80.0 1975 Landsat 2 RBV Optická 3 80.0 1975 Landsat 1 MSS Optická 4 80.0 1972 Landsat 1 (dříve Earth Resource TS) RBV Optická 3 80.0 1972 Mount St. Helens (LANDSAT) Družic společnosti Orbimage (dnes GeoEye), vypuštěná v r. 2003 optická a multispektrální data s vysokým rozlišením, parametry se blíží IKONOSu OrbView-3 Korálové útesy v mělkých vodách kolem ostrova Midway (2006) 15 družic francouzské společnosti Spotimage od r. 1978. heliosynchronní dráha, subpolární výška 832 km dvě pásma viditelné záření (zelené a červené) a dvě pásma infračerveného záření, stereoskopické snímky, systém Végétation Využití: tvorba, tvorba 3D modelů, zemědělství, mapování dopravních sítí, mapování rozptýlené vegetace, monitorování povrchových dolů, skládek a rekultivace, mapování půdní eroze, tvorba DTM SPOT (Système Pour l'Observation de la Terre ) SPOT SPOT Elevation30 satellite image on Dead Sea komerční družice společnosti DigitalGlobe, poskytuje snímky s vysokým rozlišením (panchromatické: 0,6 m, multispektrální: 2,4 m) data s uvedeným rozlišením jsou na trhu s geoinformacemi velmi oblíbena jako jedinečný a vysoce kvalitní zdroj informací o území Quickbird Královský palác, Madrid Je součástí programu EOS (NASA), vypuštěna v r. 1999 první komplexně přístrojově vybavená družice pro pozorování Země TERRA TERRA Přístrojové vybavení: multispektrální skener ASTER (14 spektrálních pásmech, termální data ve vysokém rozlišení, data dle poptávky uživatelů) spektroradiometr MODIS vícesměrový zobrazující spektroradiometr MISR aparatura na měření záření oblaků a zemského povrchu CERES zařízení na měření znečištění v troposféře MOPITT Kanadský komerční aktivní systém RADARSAT-2 Využití: sledování životního prostředí, mapování ledovců, mapování přírodních zdrojů, krizový management a kontrola moří využita např. při mapování povodňových škod na Moravě v r. 1997 RADARSAT WorldView-1 byla vypuštěna v r. 2008 organizací NGA (National Geospatial-Intelligence Agency). sbírá data v panchromatickém režimu, prostorové rozlišení 50 cm (mezi komerčními družicemi zatím nejpodrobnější!) v multispektrálním režimu rozlišení 1,65 m snímky proto mohou být uplatněny v projektech zpracovávaných ve velkých měřítcích využití při projektech zaměřených na detekci změn nebo aktualizaci a zpřesnění map WorldView-1 komerční družice vypuštěná v r. 2009, velmi vysoké prostorové rozlišení (0,46 m) a vysoké spektrální rozlišení (8 spektrálních pásem) Speciální vlastnosti: zjišťování hloubky vody, míry absorbce chlorofylu, analýza stavu atmosféry, podrobné vegetační analýzy nebo studium biomasy WorldView-2 družicový systém WorldView-2 Burj Al Arab Hotel Dubai Integrační programy Spojují jednotlivé družicové systémy do multidicsiplinárních celků. např. EOS, GEO… EOS - Earth Observing System Program NASA: integruje družice zaměřené na dlouhodobé pozorování Land Cover, biosféry a stavu atmosféry i oceánů součást NASA´s Earth Science Enterprise (ESE) funkční od r. 1997 družiceEOSnaoběžnédráze http://earthobservatory.nasa.gov/ GEO GEO - Group on Earth Observations vznik v r. 2005 (Brusel), sídlo Ženeva Ve skupině GEO je 89 členských států a Evropská komise. Dále zahrnuto 64 mezivládních, mezinárodních a regionálních organizací s mandátem na pozorování Země a souvisejících otázek. GEOSS Global Earth Observation System of Systems Systém umožní výměnu dat a poznatků z pozorování jak ze zemského povrchu (in-situ), tak i pomocí družic otevřeným způsobem a s minimálními náklady. ESA Living Planet Programme Družice ERS 1, 2, ENVISAT, EUMETSAT, Earth Explorer Oblasti výzkumu: atmosféra a klima na Zemi, pevninské ekosystémy a biosféra, kryosféra, světový oceán, geosféra??. Současné projekty v ČR GEO Network for Capacity Building (GEONetCaB) – rozpočet 1 mil. EUR, realizace 3 roky (od r. 2009) Implementace technologií DPZ v ochraně přírody a krajiny, propagace aktivit GEO, jednoduchý přístup k datům. Spolupráce s národními parky – monitoring vegetace, dopady kalamitních situací, mapování biotopů (NATURA 2000). Státní orgány zodpovědné za DPZ v oblasti ŽP: CENIA ČHMÚ CENIA Česká informační agentura životního prostředí je příspěvkovou organizací Ministerstva životního prostředí (MŽP). Základním účelem této organizace je syntetický výzkum v oblasti ekologie a péče o životní prostředí a odborná podpora výkonu státní správy zejména v oblasti integrované prevence. V rámci odborné podpory výkonu státní správy pro oblast GEOSS a GMES spoluzajišťuje CENIA s MŽP funkci národního koordinátora GMES v České republice. ČHMÚ Český hydrometeorologický ústav je příspěvkovou organizací Ministerstva životního prostředí (MŽP). Základním účelem ČHMÚ je vykonávat funkci ústředního státního ústavu České republiky pro obory čistota ovzduší, hydrologie, jakost vody, klimatologie a meteorologie, jako objektivní odborné služby poskytované přednostně pro státní správu. Na poli využívání kosmických technologií a odborné podpory MŽP participuje ČHMÚ v organizacích EUMETSAT a GEO. Zdroje http://www.arcdata.cz/produkty-a-sluzby/geograficka-data/druzicova- data/druzice-a-skenery/ http://www.gisat.cz http://www.sci.muni.cz/~dobro/Systemy.html http://www.czechspaceportal.cz/ministerstva/ministerstvo-zivotniho- prostredi/ http://www.satimagingcorp.com/svc/environmental_impact_studies.html http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/ http://gmes.gov.cz/geoss/geoss-v-cr http://www.gisat.cz/images/upload/2d03b_gisat-druzicova-data.pdf http://www.earthobservations.org/geoss.shtml http://www.vesmir.info/druzice/na-obezne-draze-je-nyni-cca-3300- funkcnich-satelitu.htm