daljinska istraživanja (2. dio)
TRANSCRIPT
Daljinska istraživanja – 2. dio
Dario Perkovi ć 2010
O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E
2Daljinska istraživanja – 2. dio
REFERENTNI PODACI
3Daljinska istraživanja – 2. dio
Podaci dobiveni daljinskim istraživanjima u pravilu se rijetko koriste
za samostalno donošenje odluka, već se kombiniraju s podacima
dobivenim iz drugih izvora (terenski podaci, postojeće karte,
elaborati). To su npr.:
• karta tala
• laboratorijski izvještaj kvalitete vode
• mjerenja temperature i fizikalno-kemijskih svojstava
različitih pojava u prirodi (voda, zrak, vjetar itd.)
Ovi podaci nam služe kao terenska provjera za identitet, pružanje i
stanje poljoprivrednih usjeva, upotrebe zemljišta, vrsta drveća ili
zagañenja vode. Geografska pozicija je obično označena na karti a
koristi se i GPS.
Podaci iz drugih izvora
4Daljinska istraživanja – 2. dio
Ovi (referentni) podaci zovu se još i GROUND TRUTH. To su
podaci na tlu (na licu mjesta, na lokaciji) iako se podaci mogu
mjeriti i u zraku u obliku aerosnimaka gdje su nam to referentni
podaci za satelitski snimak ili snimak s veće visine. Referentni
podaci mogu biti korišteni da bi se:
� olakšala analiza i interpretacija podataka dobivenih
daljinskim istraživanjima
� kalibrirao senzor
� potvrdile informacije dobivene iz podataka dobivenim
daljinskim istraživanjima
“Ground truth” podaci
5Daljinska istraživanja – 2. dio
ceptometar za mjerenjeLAI (leaf-area-index) indeksa
ceptometar za mjerenjeLAI (leaf-area-index) indeksa
detektordetektor
osobno računaloosobno računalo
radiometarradiometar
Mjerenje spektralne refleksije pomoću spektroradiometra
Mjerenje spektralne refleksije pomoću spektroradiometra
Mjerenja na zemlji (“in situ”)
6Daljinska istraživanja – 2. dio
SPEKTRORADIOMETAR GPSSPEKTRORADIOMETAR GPS
Mjerenja na zemlji (“in situ”)
7Daljinska istraživanja – 2. dio
Da bi bili od najveće koristi, originalni podaci dobiveni daljinskim
istraživanjima moraju biti kalibrirani (baždareni) na dva načina:
1) Geometrijska (x,y,z) i radiometrijska (postotak refleksije)
kalibracija da bi se podaci iz daljinskih istraživanja dobiveni na
različite datume mogli usporediti
Značaj terenskih podataka
8Daljinska istraživanja – 2. dio
2) Podaci iz daljinskih istraživanja moraju obično biti kalibrirani s
onima na zemlji. To mogu biti biofizikalni podaci (npr. LAI,
biomasa), karakteristike poljoprivredne kulture (npr. korištenje
zemljišta/pokrivač, gustoća zasijane kulture).
Terenski posao je neophodan za postizanje ove obje
kalibracije. Može se reći da će, osoba koja razumije kako
prikupiti značajne terenske podatke o istraživanoj pojavi,
zasigurno i mudrije koristiti tehnike i vještine u daljinskim
istraživanjima.
Značaj terenskih podataka
9Daljinska istraživanja – 2. dio
GPS
10Daljinska istraživanja – 2. dio
GPS je globalni sustav za pozicioniranje i služi da bi odredili
lokaciju, na terenu opažanih, referentnih podataka. Osim na
Zemlji, GPS se koristi i u avionima i satelitima za daljinska
istraživanja kao senzor koji daje pouzdanu prostornu informaciju o
poziciji kamere u trenutku snimanja svakog pojedinog snimka, ili
za definiranje pozicije hidrografskih ureñaja i dr.
Definicija i primjena
11Daljinska istraživanja – 2. dio
• Postoji od 1973. godine (američko Ministarstvo obrane)
• Sustav se bazira na prostornom razmještaju satelita koji
kruže oko Zemlje
• Primjena u početku samo u vojne svrhe, potom i u civilne
svrhe: navigacijske potrebe (kopno, more, zrak),
geoznanstvena područja (geodezija, aerofotogrametrija,
geologija, geofizika itd.), GIS, kartografija, šumarstvo,
agronomija i dr.
Definicija i primjena
12Daljinska istraživanja – 2. dio
GPS je primjenjiv na cijeloj Zemlji i sastoji se od 3 osnovna
segmenta:
�svemirski segment koji čine sateliti s emitiranim signalima
�kontrolni segment koji upravlja cijelim sustavom (Navstar GPS)
�korisni čki segment , odnosno različiti tipovi prijemnika
Tri osnovna segmenta
13Daljinska istraživanja – 2. dio
Svemirski segment
• 24 NavStar (Navigation System With Timing and Ranging
Global Positioning System) satelita na H=20200 km, u 6 orbita u
6 ravnina
• Sustav navigacijskih satelita svojim signalom prekriva cijelu
Zemljinu kuglu.
Svemirski i kontrolni segment
14Daljinska istraživanja – 2. dio
Kontrolni segment
• obuhvaća operativni kontrolni sustav (OCS) koji se sastoji od
glavne kontrolne stanice, koja se nalazi u Falconu (Colorado
Springs, USA) te stanica za opažanje rasporeñenih po cijelom
svijetu
• može opsluživati neograničen broj korisnika, po svakom
vremenu i na svakom mjestu
Svemirski i kontrolni segment
15Daljinska istraživanja – 2. dio
Korisnički segment
• GPS prijemnici koji se već rutinski koriste pri izvoñenju različitih
civilnih i vojnih zadataka (npr. za precizno odreñivanje pozicije
objekata i brzine kretanja vozila).
• GPS ureñaj se sastoji od prijemnika signala (antene),
mikroprocesora, kontrolne jedinice (tastatura i ekran), memorijskog
spremnika i radiofrekvencijske jedinice.
• Kada se prijemnik uključi, automatski se biraju 4 satelita koji se
nalaze u najpovoljnijem položaju prema korisniku. Primaju se njihovi
navigacijski signali i izračunava se približna udaljenost svakog od
njih. Na temelju tako dobivenih podataka računalo izračuna točan
položaj korisnika i eventualnu brzinu kretanja.
• Danas na tržištu postoji više od 100 vrsta GPS prijemnika.
Korisnički segment
16Daljinska istraživanja – 2. dio
• GPS je najčešće direktni i brzi izvor prostornih podataka u GIS-u
• GPS omogućuje 4. dimenziju i to kao direktno mjerenu veličinu
(vrijeme), te indirektne veličine (azimut i brzina gibanja izmeñu
dvije točke) a sve to daje ocjenu točnosti
• U GIS-u se koriste dva ili više ureñaja zbog preciznosti podataka
(nekoliko cm)
• GPS se može koristiti za kartiranje i za terensku izmjeru i to s
različitim položajnim i visinskim točnostima: geodezija -
centimetarska točnost, kartiranje metarska točnost.
• Horizontalna točnost je 2 - 3 puta bolja od vertikalne
GPS i GIS
17Daljinska istraživanja – 2. dio
IDEALNI SUSTAVDALJINSKIH ISTRAŽIVANJA
18Daljinska istraživanja – 2. dio
Idealni sustav daljinskih istraživanja u praksi na žalost ne postoji.
Komponente idealnog sustava
19Daljinska istraživanja – 2. dio
KARAKTERISTIKE REALNOG SUSTAVA DALJINSKIH
ISTRAŽIVANJA
20Daljinska istraživanja – 2. dio
• Izvor energije najčešće nije nepromijenljiv pa je potrebno raditi kalibraciju karakteristika izvora zračenja ili raditi s relativnim jedinicama zračenja
• Atmosfera pravi probleme pa je potrebna kalibracija• Različiti materijali mogu spektralno izgledati isto zbog
višeznačnosti spektralnog „svijeta”• Idealni supersenzor ne postoji, nema senzora koji je osjetljiv na
sve valne duljine• Kapacitet podataka koje generiraju senzori nadmašuju
mogućnosti sustava za obradu istih podataka• Korisnici moraju konačno i koristiti podatke iz daljinskih
istraživanja ali na način da nam postaju informacije tj. da netko zna kako ih interpretirati i najbolje koristiti.
Nedostaci realnog sustava
21Daljinska istraživanja – 2. dio
USPJEŠNA PRIMJENA SUSTAVADALJINSKIH ISTRAŽIVANJA
22Daljinska istraživanja – 2. dio
• ispitivanje i procjena obnovljivih resursa
• opažanje stanja i promjene Zemljinog pokrivača
• nadgledanje i kontrola zagañenosti vodnih resursa
• kontrola i monitoring interakcije izmeñu kopna i mora u priobalju
i procjena stanja zagañenosti
• opažanje stanja vegetacije i šuma u kritičnom stanju
• procjena klimatskih faktora na regionalnoj i lokalnoj razini
Primjena – procesi u prirodi
23Daljinska istraživanja – 2. dio
• procjena i nadgledanje fenomena degradacije okoliša
• aktivnosti povezane s geološkim i geobotaničkim problemima
(procjena mineralnih i energetskih sirovina, tzv. neobnovljivih
resursa)
• proučavanje prirodnih katastrofa (razaranja): potresi, vulkanske
erupcije, šumski požari, poplave i dr.,
• razna antropogena devastiranja (incidenti na instalacijama,
zagañenje vode i sl.)
Primjena – procesi u prirodi
24Daljinska istraživanja – 2. dio
� geologija (geomorfologija, tektonika, litologija, seizmotektonika,
istraživanje mineralnih i energetskih sirovina, itd.)
� šumarstvo (planiranje i upravljanje šumama, procjena iznosa
biomase, morfologija, kartiranje šuma, itd.)
� poljoprivreda (kartiranje zemljišta i vegetacije, pedologija,
interpretacija zemljišnih kultura, itd.)
� kartografija (izrada ortofotokarata, satelitskih slikovnih karata i
fotogrametrijske izmjere, obnova topografskih karata, itd.)
Primjena – discipline
25Daljinska istraživanja – 2. dio
� meteorologija (motrenje meteoroloških i ekoloških parametara)
� prostorno planiranje i urbanizam
� vojne potrebe (izviñanje, motrenje, komunikacije,
razminiravanje, itd.)
� ekologija (zaštita okoliša, motrenje površine mora, prirodne i
izazvane katastrofe)
Primjena – discipline
26Daljinska istraživanja – 2. dio
Karta mineralavisine snimanja 4-20 km
hiperspektralni senzor AVIRISUSGS Tetracorder program
(1998)
Karta mineralavisine snimanja 4-20 km
hiperspektralni senzor AVIRISUSGS Tetracorder program
(1998)
27Daljinska istraživanja – 2. dio
Landsat Thematic Mappersnimci na sjecištu San Andreas i Garlock rasjeda
Landsat Thematic Mappersnimci na sjecištu San Andreas i Garlock rasjeda
Landsat 4-kanalni snimak
Landsat 4-kanalni snimak
sjenčani reljef dobiven iz DMR-a
sjenčani reljef dobiven iz DMR-a
28Daljinska istraživanja – 2. dio
Kilauea Pu’u O’o kraterKilauea Pu’u O’o krater
Aerofotografija istjecanja toka lave na vulkanu Kilauea (Hawaii)
Aerofotografija istjecanja toka lave na vulkanu Kilauea (Hawaii)
29Daljinska istraživanja – 2. dio
Grand Canyon, Colorado River, ArizonaGrand Canyon, Colorado River, Arizona
Landsat TM
Band 4
Landsat TM
Band 4
DMRDMR
karta sjenčanog reljefa
karta sjenčanog reljefa
karta nagiba
karta nagiba
30Daljinska istraživanja – 2. dio
NASA ATLASMultispektralni skener (3 x 3 m; Bands 6,4,2 = RGB)
OTOK PALMI, Charleston, S. Carolina
NASA ATLASMultispektralni skener (3 x 3 m; Bands 6,4,2 = RGB)
OTOK PALMI, Charleston, S. Carolina
31Daljinska istraživanja – 2. dio
Landsat MSS snimak, planina Uinta, UtahLandsat MSS snimak, planina Uinta, Utah
32Daljinska istraživanja – 2. dio
Temperatura u svijetu na 0 m n.m.NOAA-14 AVHRR podaci
Temperatura u svijetu na 0 m n.m.NOAA-14 AVHRR podaci
termalni IC podaci (4.3.1999.)(najviše temperature površine u 3 mjerena dana)
termalni IC podaci (4.3.1999.)(najviše temperature površine u 3 mjerena dana)
33Daljinska istraživanja – 2. dio
TERMALNE IC-KAMERETERMALNE IC-KAMERE
34Daljinska istraživanja – 2. dio
Urbana infrastruktura (grad Rosslyn, Virginia)“Soft-Copy” fotogrametrijska tehnika
Urbana infrastruktura (grad Rosslyn, Virginia)“Soft-Copy” fotogrametrijska tehnika
35Daljinska istraživanja – 2. dio
prevrnuti kamion(Anchorage, Alaska)
prevrnuti kamion(Anchorage, Alaska)
potres(Northridge, CA, 1994)
potres(Northridge, CA, 1994)
odron tla(rijeka Santa Clara, CA)
odron tla(rijeka Santa Clara, CA)
36Daljinska istraživanja – 2. dio
Grozny – prije i poslije Drugog čečenskog rata
1999-2000
Grozny – prije i poslije Drugog čečenskog rata
1999-2000
37Daljinska istraživanja – 2. dio
Meteorološki podaciMeteorološki podaci
GOES East snimak uragana Hugo (Portoriko, S. i N. Carolina, (21.9.1989.)
GOES East snimak uragana Hugo (Portoriko, S. i N. Carolina, (21.9.1989.)
38Daljinska istraživanja – 2. dio
DALJINSKA ISTRAŽIVANJA I DRUGE DISCIPLINE
39Daljinska istraživanja – 2. dio
• Predviña se da će vodeće tehnologije u 21. stoljeću biti
daljinska istraživanja, GIS i GPS.
• Zajedničkim korištenjem sve 3 tehnologije može se: prikupljati,
selektirati, analizirati geografske podatke; kontrolirati i upravljati
odreñenim procesima – zasnovanim na geografskim podacima.
• Kvaliteta ovih tehnologija se očituje u tome da se brzo,
pouzdano i ekonomično može registrirati i mjeriti veliki broj
prostornih podataka, te ih se može multidisciplinrano analizirati i
interpretirati prema potrebama korisnika
Daljinska istraživanja, GIS i GPS
40Daljinska istraživanja – 2. dio
• Snimci dobiveni daljinskim istraživanjima i informacije dobivene
iz takvih snimaka (zajedno s GPS podacima), postaju primarni
izvori podataka za moderne GIS sustave.
• Iz satelitskih snimaka se može automatski izraditi DMR
• Daljinska istraživanja i GIS se zajedno koriste za kartiranje i
inventarizaciju prirodnih resursa, procjenu prirodnih katastrofa,
prognoziranje rizika i monitoringa okoliša
Daljinska istraživanja, GIS i GPS
41Daljinska istraživanja – 2. dio
• Snimci dobiveni daljinskim istraživanjima prikupljaju se u
rasterskom formatu pa postaju lako dio GIS-a, rasterskog
GIS-a. Na sirovom ili obrañenom snimku obično gradimo naš
vektorski GIS.
• Podaci iz daljinskih istraživanja ne moraju biti uvijek u
digitalnom obliku jer dovoljna je i vizualna interpretacija da bi
odredili posebne oblike i uvjete na karti koji se zatim posebno
registriraju pri uključivanju u GIS.
Daljinska istraživanja i GIS
42Daljinska istraživanja – 2. dio
• Za daljinska istraživanja i GIS su razvijene posebne vrste
tehničke osnove i programske podrške.
• Nekako je uvriježeno da su stručnjaci za daljinska istraživanja
prvenstveno zaduženi za raspoznavanje i klasifikaciju
odgovarajućih podataka, odnosno njihovu interpretaciju, dok su
stručnjaci za GIS tehnologije više orijentirani prema izradi
karata, provoñenju prostorne analize i oblikovanja prostornih
baza podataka.
Daljinska istraživanja i GIS
43Daljinska istraživanja – 2. dio
• Podaci dobiveni metodama daljinskih istraživanja unapreñuju se
verificiranjem obrañenih podataka u GIS-u, dok s druge strane
GIS primjene imaju značajan izvor informacija u daljinskim
istraživanjima.
• Danas je trend integracija te dvije tehnologije i to je vidljivo kod
proizvoñača softvera ali i kod stručnjaka-specijalista koji se sve
više trude poznavati onu drugu tehnologiju.
Daljinska istraživanja i GIS
44Daljinska istraživanja – 2. dio
PREDNOSTI I NEDOSTACIDALJINSKIH ISTRAŽIVANJA
45Daljinska istraživanja – 2. dio
• Ova istraživanja su nenametljiva ako senzor pasivno bilježi
energiju koja se reflektira ili emitira s objekta našeg zanimanja.
Pasivno daljinsko istraživanje ne ometa objekt od interesa.
• Ureñaj za daljinsko istraživanje može biti “programiran” da
prikuplja podatke sustavno, u obliku okomitih aerosnimaka
veličine 9 x 9 inča. Tako se može izbjeći odstupanje kao u
nekim “in situ” istraživanjima.
Prednosti daljinskih istraživanja
46Daljinska istraživanja – 2. dio
• Pod kontroliranim uvjetima, daljinsko istraživanje nam može dati
fundamentalne biofizikalne informacije koje uključuju x,y
lokaciju, z (visinu ili dubinu), biomasu, temperaturu i udio vlage.
• Informacija dobivena ovim istraživanjima postaje ključna za
uspješno modeliranje brojnih prirodnih procesa (procjena
vodoopskrbe; studije eutrofikacije; zagañenja netočkastim
izvorima) i kulturoloških procesa (prenamjena korištenja
zemljišta na urbanim granicama; procjena potreba za vodom;
procjena populacije)
Prednosti daljinskih istraživanja
47Daljinska istraživanja – 2. dio
• Najveći nedostatak je taj da su podaci iz daljinskih istraživanja
često nedostupni (rasprodani) ali to ne vrijedi konkretno za
satelitske snimke.
• Nemaju dovoljnu rezoluciju (rezolucija je broj linija koje se mogu
ustvrditi po milimetru površine na snimku). To ograničenje je
nekada moglo biti točno ali danas to više nije slučaj.
• Na rezultat daljinskih istraživanja utječu kontrast objekta i
okoline, atmosferski i svjetlosni efekti te valne duljine svjetla pa
sve to utječe na kakvo ću podataka.
• Podaci iz daljinskih istraživanja mogu biti za nas preskupi i to
za prikupljanje i analizu. Srećom, informacija dobivena iz takvih
podataka opravdava troškove.
Nedostaci daljinskih istraživanja
48Daljinska istraživanja – 2. dio
• Podaci mogu biti i nedovoljno precizni za praktične primjene
ali to ovisi o prihvatljivoj razini sigurnosti. Naime, instrumenti u
daljinskim istraživanjima mogu vremenom postati nekalibrirani
rezultirajući onda i nekalibriranim i verificiranim podacima.
Ovdje se može govoriti i o prihvatljivoj razini točnosti ali ne treba
zaboraviti na ljudski faktor.
• Snažni aktivni senzori u daljinskim istraživanjima (radari) mogu
biti jako prodorni i utjecati svojom elektromagnetskom
energijom zračenjem na istraživanu pojavu. Stoga je potrebno
dodatno istraživanje da bi odredili eventualan loš utjecaj
senzora.
Nedostaci daljinskih istraživanja