Teledetekcja środowiskowa

Karta ramowego programu przedmiotu
1. Nazwa przedmiotu: Teledetekcja środowiska
Kierunek studiów : Ochrona środowiska
Rodzaj studiów : Studia inżynierskie stacjonarne (I stopnia)
Wykłady (godz.)
Ćwiczenia (godz.)
ECTS
15
30
…
Nr przedmiotu
Data opracowania programu
28.04.2007
2. Cel zajęć
Zapoznanie studentów ze współczesnymi sposobami pozyskania, przetwarzania i
interpretacji informacji obrazowych w sposób umożliwiający:
1) efektywne korzystanie z zasobów internetowych baz danych oraz archiwów zdjęć
lotniczych i obrazów satelitarnych w celu zrozumienia specyfiki oceny stanu,
funkcjonowania i dokumentacji zmian środowiska w różnych skalach przestrzennych,
2) nawiązanie współpracy merytorycznej z instytucjami dostarczającymi różnie przetworzone
teledetekcyjne dane obrazowe dla potrzeb zarządzania środowiskiem i badań naukowych
w programach europejskich i globalnych.
3. Tematy wykładów/ćwiczeń
Wykłady
Wprowadzenie
Identyfikacja potrzeb w zakresie informacji obrazowych dla rozwiązywania problemów
ochrony i kształtowania środowiska obszarów wiejskich.
Teledetekcja i fotogrametria jako nauka i technologia pozyskania, przetwarzania i
interpretowaniu informacji obrazowej o cechach i wymiarach geometrycznych obiektów
środowiskowych.
Teledetekcja w zintegrowanym systemie technik geoinformacyjnych.
Własności spektralne wybranych obiektów środowiskowych. Wpływ zanieczyszczenia
środowiska i i sezonu wegetacyjnego na własności spektralne detali środowiskowych. Zasady
rejestracji obiektów środowiskowych na wielospektralnych obrazach teledetekcyjnych.
Geometryczne odwzorowanie obiektów terenowych na obrazach teledetekcyjnych przez
wybrane systemy teledetekcji lotniczej i satelitarnej. Zniekształcenia geometryczne obrazów i
metody eliminacji zniekształceń. Ortofotomapa.
Rejestracja obrazów teledetekcyjnych
Cechy obrazów zarejestrowanych wybranymi systemami teledetekcji lotniczej. Własności
geometryczne i spektralne obrazów zarejestrowanych średnio- i wysokorozdzielczymi
systemami teledetekcji satelitarnej.
Internet jako źródło informacji o obrazach teledetekcyjnych. Ortofotomapa IACS w
Internecie.
Wybrane programy UE (GMES, INSPIRE) jako źródło informacji teledetekcyjnej o
środowisku.
Przetwarzanie obrazów teledetekcyjnych środowiska
Środki techniczne do przetwarzania teledetekcyjnych obrazów analogowych i cyfrowych.
Wybrane operacje cyfrowego przetwarzania obrazów jako narzędzie poprawiania ich
dokładności geometrycznych i cech interpretacyjnych. Elementy pomiarów geometrii
obiektów na obrazach dwuwymiarowych i modelu trójwymiarowym.
Interpretacja obrazów teledetekcyjnych środowiska
Kierunki praktycznego wykorzystania rezultatów interpretacji do rozpoznania stanu i zmian
środowiska obszarów wiejskich. Specyfika monitorowania środowiska na serii czasowej
obrazów. Wykorzystanie rezultatów interpretacji obrazów lotniczych i satelitarnych do
zasilania baz danych systemów informacji przestrzennej. Aspekty techniczne i ekonomiczne
stosowania w ochronie środowiska wybranych współczesnych technik teledetekcji poziomu
lotniczego i satelitarnego.
Podejście ekologiczno – krajobrazowe do interpretacji na obrazach lotniczych i satelitarnych
elementów strukturalnych krajobrazów obszarów wiejskich. Kwantyfikacja stanu
krajobrazów ekologicznych poprzez wybrane wskaźniki struktury przestrzennej krajobrazów.
Obrazy teledetekcyjne poziomu lotniczego i satelitarnego jako źródło informacji
umożliwiające wyznaczenie wskaźników struktury związanych z tłem, płatami i ekotonami.
Wykorzystanie wskaźników struktury w ocenie stanu i zmian środowiska oraz opracowaniu
zasad jego kształtowania i ochrony.
Model 3D
Specyfika pozyskania danych dla modelu 3D i wykorzystania modelu w ocenie
funkcjonowania i ochronie środowiska. Model 3D w prezentacji danych środowiskowych,
ocenie rzeźby terenu i pokrycia/użytkowania terenu.
Ćwiczenia
Ćwiczenia obejmują pięć merytorycznie połączonych bloków tematycznych.
Blok1.
Interpretacja elementów środowiska i zasady pomiarów fotogrametrycznych na pojedynczych
zdjęciach lotniczych (2D).
Specyfika odwzorowania detali środowiska na różnych typach zdjęć lotniczych:
panchromatycznych, w barwach naturalnych i spektrostrefowych.. Zdjęcia lotnicze w
programie realizacji ortofotomapy IACS.
Blok 2.
Tworzenie i wykorzystanie modelu trójwymiarowego jako źródła informacji dla interpretacji
tematycznej i pomiarów fotogrametrycznych.
Własności geometryczne obrazów zarejestrowanych w rzucie środkowym. Techniki
tworzenia modelu 3D z danych analogowych i cyfrowych (anaglif, stereoskop). Elementy
pomiarów zróżnicowania wysokościowego detali środowiska na obrazach teledetekcyjnych
wykonanych w rzucie środkowym.
Blok3.
Przygotowanie cyfrowych wielokanałowych obrazów satelitarnych do interpretacji
tematycznej wspomaganej komputerowo.
Wybrane operacje cyfrowego przetwarzania pojedynczych kanałów obrazu wielo
spektralnego dla uzyskania optymalnych dla interpretacji tematycznej kompozycji barwnych.
Pomiar jasności spektralnych pikseli obrazu cyfrowego jako danych wejściowych do
modelowania i parametryzacji elementów środowiska.
Transformacja cyfrowego obrazu wielospektralnego na formę kompozycji barwnych.
Blok 4.
Wykorzystanie obrazów teledetekcyjnych jako tła rastrowego w mapach obrazowych.
Definicje: mapa obrazowa środowiska, rozdzielczość spektralna, rozdzielczość przestrzenna
obrazu cyfrowego.
Sposoby wykorzystania parametrów rozdzielczości spektralnej i przestrzennej w procesie
tworzenia tła rastrowego map obrazowych środowiska. Wyznaczanie optymalnej skali tła
rastrowego map obrazowych tworzonych z obrazów pozyskanych wybranymi systemami
teledetekcji satelitarnej.
Blok5.
Interpretacja i kwantyfikacja obrazów satelitarnych w ujęciu krajobrazowo-ekologicznym.
Interpretacja na obrazach satelitarnych wybranych elementów struktury ekologicznej terenu :
tła, wysp środowiskowych, ekotonów, korytarzy itp.
Wykorzystanie kompozycji barwnych utworzonych z obrazów satelitarnych jako źródła
danych dla integracji z modelem numerycznym terenu.
Interpretacja zmian środowiska na serii czasowej obrazów teledetekcyjnych.
Wyznaczenie wskaźników struktury pokrycia/użytkowania terenu na obrazie 2D i modelu 3D.
Obliczenie wybranych wskaźników struktury z wykorzystaniem programu Fragstats.
4. Warunki zaliczenia przedmiotu
Do zaliczenia przedmiotu wymagane jest:
- złożenie sprawozdań merytorycznych, dotyczących poszczególnych bloków tematycznych pozytywne zdanie kolokwium, obejmującego całość materiału ćwiczeniowego i
wykładowego.
Preferowana będzie forma testowa kolokwium zaliczeniowego.
5. Efekty kształcenia – nabyte umiejętności i kompetencje
Podstawowym efektem kształcenia będzie nabycie umiejętności i kompetencji praktycznego
wykorzystania w ochronie i zarządzaniu środowiskiem obrazów teledetekcyjnych
pozyskanych z poziomu lotniczego i satelitarnego.
6. Autorzy programu ramowego:
Prof. dr habil. Jerzy Mozgawa
7. Wydział/Katedra:
Wydział Leśny, Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa
8. Wymagane pomoce dydaktyczne:
a/ cyfrowe i analogowe teledetekcyjne dane obrazowe poziomu lotniczego i satelitarnego
(zapewnia Katedra)
b/ specjalistyczne programy komputerowe i sprzęt komputerowy (zapewnia Katedra)
9. Literatura:
1) Remote Sensing of Environment. Elsevier Science. Wersja elektroniczne czasopisma
dostępna na stronie Biblioteki Głównej SGGW ( http:// www.bg.sggw.waw.pl), w dziale
czasopism zagranicznych.
2) Lillesand T.M., Kiefer R.W. 2000. Remote sensing and image interpretation.
Sygn.123768. Biblioteka Główna SGGW.
3) Cieszewska A ( red.) 2004.:Płaty i korytarze jako elementy struktury krajobrazu –
możliwości i ograniczenia koncepcji. Wydawnictwo SGGW.
4) Adamczyk J., Będkowski K. 2005. Metody cyfrowe w teledetekcji. Wydawnictwo
SGGW.