gis – gps, dpz - wiki.cs.vsb.czwiki.cs.vsb.cz/images/4/45/gis_06_gps_dpz.pdf · meteo/sat/msg/msg...
TRANSCRIPT
GIS 1
GIS – GPS, DPZGIS – GPS, DPZ
Obsah přednáškyGPS – principSegmenty GPSDPZ – definicePasivní, aktivní systémy DPZDružicové systémy Landsat, ...Ukázky datPorovnání fotogrammetrie a DPZ
GIS 2
Globální družicové navigační systémyGlobální družicové navigační systémy
GNSS – Global Navigation Satellite Systems 60. léta minulého století – první systémy pro určování polohy a
navigace pomocí příjmu radiových signálů vysílaných umělými družicemi Země
Princip – dostatečný počet radiomajáků (zde umělé družice Země) pokrývá celý zemský povrch radiovými navigačními signály – je možné určit polohu kdekoliv na Zemi.
Výhody: jednotný souřadnicový systém, provozuschopnost 24 hodin denně
GIS 3
GPS Global Positioning SystemGPS Global Positioning SystemNavigační systém pro určení polohy kdekoliv na
zemském povrchu, bez ohledu na počasí a na dobu měření.
Původně vojenský systém, vyvíjený a budovaný od roku 1973 Ministerstvem obrany Spojených států.
Začátkem 90. let se po vývoji a rozšíření stal plně funkčním a dostupným po celém světě.
Kongres Spojených států schválil výnos o využití systému GPS i v civilní sféře.
GIS 4
GPSGPS
Z důvodu možnosti zneužití (teroristické účely) a zabezpečení prvořadosti vojenských aplikací bylo až do 1.5.2000 provozováno několik opatření:
Selektivní dostupnost (Selected Availibility) záměrné zhoršování přesnosti určení polohy nebo zavedení tzv. přesného P/Y kódu, kterým je šířen signál pouze pro vojenské aplikace,
V současné době je již záměrné zhoršování polohy vypnuté, což pro civilní uživatele znamená téměř 10ti násobně zvýšení přesnosti určení polohy.
GIS 5
GPSGPS
Členění na tři segmenty, které je možné považovat za nezávislé. Jsou propojeny přesným časem, který představuje základní princip systému.
Segmenty:kosmický,řídící (kontrolní),uživatelský.
GIS 6
GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment
24 družic (21 pracovních a 3 záložní), orbitální dráhy ve výšce 20200 km s dobou oběhu 11.25 hod, na šesti oběžných drahách. (Dnes 29 družic.)
Každá družice je vybavena přijímačem, vysílačem, atomovými hodinami a přístroji pro navigaci nebo jiné speciální úkoly (kupř. pro detekci výbuchu jaderných náloží). Je vybavena záložními zdroji, palubní baterie jsou dobíjeny dvěmi slunečními panely.
Družice přijímá, zpracovává a uchovává informace předávané z pozemního řídícího centra pro možnost korekce dráhy letu raketovými motorky. Sleduje stav vlastních systémů a podává o těchto skutečnostech informace zpět do řídícího centra.
GIS 7
GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment
Princip určování polohy družice vysílá signály pro uživatele v podobě složitého signálu, každá družice vysílá zprávy o své poloze a přibližné poloze ostatních družic systému.
K určení aktuální polohy pozemní přijímač počítá tzv. pseudovzdálenosti, což jsou vzdálenosti mezi přijímačem a viditelnými družicemi (nad obzorem).
GIS 8
GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment
Výpočet pseudovzdálenosti vychází ze znalosti rychlosti šíření družicového signálu a rozdílu času mezi vysláním a příjmem signálu (pseudovzdálenost jsou zavedeny další doplňující výpočty, které určení výsledné polohy dále zpřesňují).
Pro určení dvojrozměrné polohy (nejčastěji zeměpisná délka a šířka) stačí příjem signálu z minimálně tří družic (výpočet tří pseudovzdáleností).
Pro určení trojrozměrné polohy (navíc výška) minimálně ze čtyř družic. Příjem menšího počtu družic znemožňuje výpočet polohy, vyšší počet
družic naopak určení polohy dále zpřesňuje.
GIS 9
GPS – řídící segmentGPS – řídící segment
Je zodpovědný za řízení celého GPS. Monitoruje funkce družic a získané údaje předává zpět družicím.
Je tvořen hlavní řídicí stanicí v Colorado Springs a dalšími 5 monitorovacími stanicemi (americké vojenské základny) a 3 pozemními stanicemi pro komunikaci, které spolupracují s hlavní řídící stanicí.
Cílem celého řídícího podsystému je monitoring funkcí každé družice, sledování a výpočet dráhy družice, komunikace a zajištění přesného chodu atomových hodin na družicích.
závada na družici se co nejrychleji operativně řeší (cena 50 miliónů dolarů za družici).
GIS 10
GPS – řídící segmentGPS – řídící segment
Existuje několik nezávislých monitorovacích sítí, které umožňují další přesnější určování polohy, především pro velmi přesné aplikace (geodézie, geodynamika), nepodílejí se na řízení a činnosti systému GPS – např. International GPS Service.
Princip při každém průletu družic nad těmito stanicemi jsou vyhodnoceny parametry jejich drah a vypočteny korekce, které jsou vyslány zpět na dané družice a odtud do přijímače, kde dojde k aktualizaci uložených dat o družicích.
GIS 11
GPS – uživatelský segmentGPS – uživatelský segment
Je tvořen z příjímačů GPS,uživatelů, vyhodnocovacích nástrojů a postupů.
GIS 12
GPS – uživatelský segmentGPS – uživatelský segment
Pozemní segment – speciální přijímač s anténou, jednotkou pro zpracování radiového signálu a dekódování vložených dat, vyhodnocovací jednotkou a výstupní jednotkou pro komunikaci s obsluhou pomocí klávesnice a displeje.
GIS 13
GPSGPS
Použití a přesnost v různých oblastechcivilní přesnost od 25 m do 100 m, kódování C/A
(coarse/acquisition code) pro hrubé zjištění polohy vojenské přesnost od 2.5m do 15m, kód C/A,
zpřesnění kódovaným signálem označovaného jako P (precision code)
DGPS diferenciální GPS (označována jako DGPS), přesnost asi 0.5m
GIS 14
Dálkový průzkum země DPZDálkový průzkum země DPZ
Definice z 1988 podle SPRS DPZ je umění, věda a technologie na získávání
spolehlivých informací o fyzikálních objektech a jejich okolí pomocí záznamu, měření a interpretace snímků a digitálních záznamů, které se získávají pomocí nekontaktních systémů.
International Society for Photogrammetry and Remote Sensing
GIS 15
DPZDPZ
Definice dle Wikipedie:Dálkový průzkum Země (DPZ) je moderní metoda
získávání informace o objektech a jevech na povrchu planety Země bez nutnosti fyzického kontaktu.
GIS 16
Princip DPZPrincip DPZ
Základem metody dálkového průzkumu je využití dvou následujících poznatků:
• člověk, sám či s přístroji je schopen získávat kvalitativní i kvantitativní informace o jevech a objektech, které ho obklopují,
a každý tento jev nebo objekt nějakým charakteristickým způsobem ovlivňuje své okolí.
GIS 17
DPZDPZ
Samotný termín DPZ začal být používám v šedesátých letech minulého století po vypuštění družice ERTS1 (později přejmenované na Landsat1).
Už předtím se prováděl dálkový průzkum s využitím fotografií pořízených z letadel či kosmických lodí.
GIS 18
Dělení DPZDělení DPZ
Metody DPZ lze dělit podle různých hledisek. Podle charakteru sběru dat rozlišujeme:
klasické (konvenční) metody – výsledkem jsou fotografické snímky (letecké snímky),
nekonvenční metody – vznikají postupným skenováním po jednotlivých řádcích, výsledkem jsou digitální data (například družice Meteosat).
GIS 19
DPZ – způsoby snímáníDPZ – způsoby snímání
Podle způsobů snímání rozlišujeme pasivní systémy – snímají zdroj elektromagnetického
záření (např. ze Slunce), které se odráží od zemského povrchu
GIS 20
DPZ – způsoby snímáníDPZ – způsoby snímání
aktivní systémy mají vlastní zdroj záření, vysílají k Zemi a snímají jeho odraz (radar, laser)
GIS 21
DPZ – části DPZ – části
DPZ je možné rozdělit z hlediska používaných technologií na dvě části:
1. technická oblast sběr, přenos a úprava dat, kosmický a pozemní segment, 2. oblast analýzy a interpretace dat zpracování
prostorové informace.
GIS 22
DPZ – známé systémyDPZ – známé systémy
Landsat program NASA od roku 1967, vypuštěno několik nosičů, poslední Landsat7, dosud funguje Landsat 5.
SPOT program Francie ve spolupráci s Belgiií a Švédskem, první nosič 1986.
GIS 23
DPZ – rozmístění poz. stanicDPZ – rozmístění poz. stanic
GIS 24
Družice StartProstorové rozlišení (m) /Záběr (km)panchro multispektr. radar
Landsat 5 USA 01/03/84 30120/185 16Spot 1 FRANCIE 22.2.1986 10/117 20/117 26Spot 2 FRANCIE 22.1.1990 10/117 20/117 26NOAA 14 USA 30.12.1994 1100/2600 2x denně
ESA 21.4.1995 26/100 35
KANADA 04/11/95 24INDIE 28.12.1995 5,8/70 23,570,5/148 24
OrbView 2 USA 01/08/97 1100/2800 1
Meteosat 7 EUMETSAT 02/09/97 30 minINDIE 29.9.1997 5,8/70 23,570,5/148 24
TRMM USA 28.11.1997 2100/720 545 km
Spot 4 FRANCIE 24.3.1998 10/117 03/26/06NOAA 15 USA 13.5.1998 1100/2600 2x denně
Resurs O14 RUSKO 10/07/98 30161/60714 21FASATB CHILE 10/07/98 1501500/? 21TMSAT1 THAILAND 10/07/98 1002500/?
USA 15.4.1999 15/185 3060/185 16UOSAT 12 ANGLIE 20.4.1999 10/10/06 30/60
Stát/ Organizace
Termínové rozlišení (dny)
ERS2
Radarsat 1 7,6100/ 50500
IRS1C
5 km/ polokoule
IRS1D
201100/1172600
Landsat 7
GIS 25
Družice StartProstorové rozlišení (m) /Záběr (km)panchro multispektr. radar
TUBSATC NĚMECKO 26.5.1999 350 ?
OkeanO1 RUSKO 17.7.1999 2500/455 5USA 24.9.1999 01/11/06 04/11/06 1,5
CBERS 1 14.10.1999 20/? 20
TERRA USA 18.12.1999 16
KOMPSAT 20.12.1999 30/60 ?Tsinghua ČÍNA 28.6.2000 39/150 ?BIRD NĚMECKO 15.7.2000 100300/150 ?NOAA 16 USA 21.9.2000 1100/2600 2x denněEO1 USA 21.11.2000 1560/150 16SACC ARGENTINA 21.11.2000 30300/70 ?EROS IZRAEL 05/12/00 1,8/12 35 dní
GOES 12 USA 23.7.2001 30 minQuickBird 2 USA 18.10.2001 0,6/11 2,4/11 24 dnyMeteor 3M1 RUSKO 10/12/01 80/2900 32/76 1Envisat ESA 01/03/02 150/600 15/100 ?Spot 5 FRANCIE 04/05/02 2,5/60 10/60 26Aqua USA 04/05/02 150/2330 16NOAA 17 USA 24.6.2002 1,8/12 1100/2600 2x denně
Stát/ Organizace
Termínové rozlišení (dny)
50820/195620
Ikonos ČÍNA/ BRAZILIE
15901000/602330
KOREJSKÁ REP.
5 km/ polokoule
GIS 26
Družice meteorologickéDružice meteorologické
METEOSAT patří západoevropskému mezivládnímu sdružení EUMETSAT,
NOAA – družice zaměřené na sledování oceánů a atmosféry, National Oceanic and Atmospheric Administration vědecká vládní agentura Ministerstva obchodu USA.
GIS 27
První poskytnutý snímek družice MSG2 (Meteosat – 9). Druhá generace družic snímá pomocí přístroje SEVIRI, blíže http://www.chmi.cz/meteo/sat/msg/msg04.html.
GIS 28
MERIS Mauretanie 2002 MERIS Mauretanie 2002 první obrazová data družice ENVISATprvní obrazová data družice ENVISAT
GIS 29
Romania Danube MER Romania Danube MER 28.9.200328.9.2003
GIS 30
Corsica Central Italy MER Corsica Central Italy MER 6.10.20036.10.2003
GIS 31
GGööteborg MERIS 12.10.2003teborg MERIS 12.10.2003
GIS 32
Dálkový průzkum země DPZDálkový průzkum země DPZ
Dnes máme možnost nechat si pořídit snímky území podle účelu dat.
Dostatek financí – vybere se vhodný typ družice, snímky mohou být i předzpracované – požadovaný formát dat.
Komerční firmy prodávají snímky sledovaného území, ceny dle velikosti území, způsobu zpracování.
Využití: zemědělství (sledování růstu vegetace), lesnictví (rozeznání typu porostu), ochrana životního prostředí (ENVISAT), ...
GIS 33
Firmy v oblasti geoinformatikyFirmy v oblasti geoinformatiky
•ARCDATA PRAHA, s.r.o. ATLAS, s.r.o. Autodesk, s.r.o.
•BENTLEY SYSTEMS ?R, s.r.o. BERIT, a.s.
•Central European Data Agency, a.s.
•CORA GEO s.r.o. DATA System spol. s r.o. DIGIS, spol. s r.o.
•GBgeodezie, spol. s r.o. GEODIS BRNO, spol. s r.o.
• GEOTRONICS Praha, s.r.o.
•GEPRO, spol. s r.o. Globema, s.r.o. HSI, spol. s r.o.
• Intergraph ?R, spol. s r.o.
•Sitewell s.r.o. SmartGIS TopoL Software s.r.o.
GIS 34
Porovnání fotogrammetrie a DPZPorovnání fotogrammetrie a DPZ Výhody DPZrozsáhlejší území na jednom snímkupravidelný a operativní způsob sběru údajůrychlé další zpracování údajůmožnost sledovat změny v krajině (opakované
přelety)Nevýhoda limit rozlišení je u fotogrammetrie větší