gis, GIS sciaga, Podział sztucznych satelitów ze względu na:



Podział sztucznych satelitów ze względu na:

a) przeznaczenie

b) rodzaj orbity

Systemy teledetekcyjne:

LANDSAT:

Podstawowym urządzeniem do zbierania danych o powierzchni Ziemi zainstalowanym na pokładzie LANDSAT jest skaner wielospektralny MSS. Jego układ optyczny rozszczepia promieniowanie rejestrowane dla 6 linii skanowania dodatkowo na 4 zakresy spektralne, odpowiadające promieniowaniu: zielonemu, czerwonemu i dwóm zakresom podczerwieni bliskiej.

Zdjęcia wykonywane w poszczególnych kanałach były przeznaczone do określonych celów:

Kolejnym urządzeniem do zbierania danych pracującym na pokładzie LANDSAT 4 i 5 jest skaner Thematic Mapper TM rejestrującym w 7 zakresach

Skaner TM- kanały:

System SPOT:

NOAA:

IRS:

Ikovos:

Quich Bird:

System aktywny:

OBRAZY CYFROWE

Przetwarzanie obrazów cyfrowych

Oryginalne obrazy teledetekcyjne posiadają więcej zniekształceń radiometrycznych i geometrycznych, których źródłem jest wiele czynników związanych z charakterem badanego obiektu, jego naświetleniu, a także sposobem rejestracji.

Wszystkie te „błędy” powodują, że niezbędne jest „poprawienie” zarówno wartości jasności zapisanych w pikselach, jak i ich położenia w macierzy obrazu.

Korekcja obrazów cyfrowych:

1. korekty radiometrycznej

2. korekty geometrycznej

Korekcja radiometryczna:

1. czynniki środowiska:

2. właściwości systemów teledetekcyjnych (np. czułość systemów nieliniowa i zmienna w czasie zakłócenia)

Etapy korekcji radiometrycznej:

obraz cyfrowy (jakość pikseli)

↓

kolibracja detektorów ← korekcja systematyczna błędów skanera

↓

korekcja wpływu atmosfery ← uzupełnienie stanu atmosfery w chwili rejestracji

↓

korekcja słoneczna ← uzupełnienie stanu źródła promieniowania w chwili rejestracji

↓

korekcje topograficzne ← spadek, ekspozycja, wysokość n.p.m.

↓

obraz cyfrowy (współczynnik odbicia)

Korekcja błędów powstających w systemach rejestracji:

Opuszczenie linii- jeden z detektorów przestaje funkcjonować

Linia obrazu lub jej część ma wyraźnie inne wartości niż w pozostałych liniach. Korekcja polega na obliczeniu nowych wartości na podstawie pikseli z sąsiednich linii. Do tego celu można wykorzystać odpowiednie filtry.

Prążkowanie- detektor dostarcza danych stale mniejszych lub większych niż odczyty innych detektorów. Można to usunąć za pomocą filtracji.

Szumy to najczęściej losowo rozrzucone w obrazie zakończenia jasności pikseli, wyrażają się wartościami wyraźnie odbijającymi od otoczenia. Mogą być usunięte za pomocą filtrów medianowych (3x3lub 5x5 pikseli).

Błędne wartości zastępowane są wartościami mediany, która jest obliczana na podstawie jasności pikseli zawartych w oknie filtra.

Korekcja geometryczna w zdjęciach cyfrowych wynikają z:

Zniekształcenie geometryczne jest wyrazem różnic pomiędzy współrzędnymi aktualnymi i możliwymi do zarejestrowania przez idealny sensor teledetekcyjny w idealnych warunkach.

Ortorektyfikacja- to usuwanie zniekształceń związanych ze zróżnicowaniem wysokościowym terenu i nachyleniem zdjęcia.

W praktyce najczęściej stosuje się obrazy ortorektyfikowane w następujących przypadkach:

- gdy warunki terenowe i technika są na tyle niekorzystne, że powodują powstawanie widocznych zniekształceń, np. w terenach górskich

- w zastosowaniu wymagających precyzyjnej orientacji obiektów terenowych

Progowanie i kwantowanie polegające na zmianie jasności, są zaliczane do operacji z tzw. algebry obrazowej lub w systemach GIS do działań na warstwach dany.

Operacja programowania polega na utworzeniu obrazu w którym występują wyłącznie 2 wartości - 0 lub 1.

Wartość 0 otrzymują te piksele, których jasność w obrazie pierwotnym jest mniejsza od obranej wartości progowej, natomiast wartość 1 jest przypisywana pikselom, których jasność przekracza wartość progową.

Progowanie może być stosowane jako prosta metoda klasyfikacji treści obrazów, najczęściej jednak występuje jako element bardziej złożonych operacji na obrazach.

Za pomocą progowania można np. sporządzić maskę służącą do rozdzielenia obrazu oryginalnego na 2 obrazy z których będzie zawierać inne zakresy jasności.

Zakresy te mogą odpowiadać obiektom ciemnym i jasnym, jak np. lasy- pola, morze- ląd.

Kwantowanie jest operacją podobną do progowania z tą jednak różnicą, że w nowym obrazie (wynikowym) występuje kilka poziomów jasności.

Może być stosowana także do wydzielania z obrazu pikseli o określonych poziomach jasności, np. gdy chodzi o wyeliminowanie jakiegoś obiektu.

W ten sposób można też zredukować wpływ szumów.

Kwantowanie jest też bardzo przydatne przy przetwarzaniu warstw rastrowych w systemach informacji geograficznej (GIS) np. do tworzenia stref wartości określonych zjawisk (temp., wilgotność, stężenie zanieczyszczeń itp.) lub stref wysokości, na podstawie numerycznego modelu terenu.

FILTRACJA

Obrazy cyfrowe są poddawane filtracji w celu:

Stosowane w przetwarzaniu obrazów cyfrowych filtry są algorytmami za pomocą których dokonuje się zmiana wartości zapisanych w macierzy pikseli.

Wyróżnia się 2 rodzaje filtracji:

Filtracja w dziedzinie obrazu

Polega na zastosowaniu specjalnego okna, które przesuwane jest w obrazie pierwotnym wzdłuż wierszy- kolumna po kolumnie.

Na podstawie wszystkich (lub części) pikseli znajdujących się w oknie, obliczana jest wartość jasności tylko jednego piksela obrazu wynikowego.

Filtry górnoprzepustowe powodują że względnie małe jasności stają się jeszcze mniejsze, a duże zwiększają się.

Mówimy że rośnie częstotliwość przestrzenna (zwiększają się różnice wartości jasności między blisko położonymi pikselami).

Filtracja w dziedzinie częstotliwości

Znana jest również pod nazwą „analizy Fouriera” służy do oddzielenia zakłóceń (szumów) do właściwej informacji obrazowej.

Może być też wykorzystywana do wykrywanie periodyczności w zjawiskach zarejestrowanych w postaci szeregów czasowych.

Łączenie obrazów

Łączenie danych jest bardzo szeroką dziedziną działań praktycznych, w których występuje wiele typów danych, zakresów promieniowania, platform teledetekcyjnych, algorytmów matematycznych i zastosowań.

Łączenie obrazów jest tworzeniem kombinacji dwóch lub więcej różnych obrazów, przy użyciu określonego algorytmu w celu stworzenia nowego obrazu.

Korzyści wynikające z łączenia obrazów:

Kompozycje barwne obrazów teledetekcyjnych

Zarejestrowane przez platformę teledetekcyjną odpowiadają poszczególnym kanałom spektralnym. Obrazy cyfrowe są wyświetlane za pomocą skali szarości.

Metoda ta jest stosowane niezależnie od rodzaju zapisanego w obrazie promieniowania, a stopień zaczerwienienia danego piksela odpowiada poziomowi zarejestrowanego w nim promieniowania. Małej jego ilości odpowiadają tony ciemne, a większej - tony jaśniejsze.

Indeksy wegetacyjne służą do ilościowej i jakościowej oceny stanu roślinności, a także do korekty obrazów pod względem radiometrycznym, ze względu na wpływ rzeźby terenu, atmosfery lub różnego oświetlenia.

Oprócz biomasy indeksy wegetacyjne są także podstawą do oceny zmian w środowisku powstających np. z powodu długotrwałej suszy, a także do oceny stopnia degradacji gleb.

Inne zastosowania indeksów spektralnych wynikają z konieczności radiometrycznego wyrównywania obrazów cyfrowych, co ma na celu usunięcie wpływu fotografii terenu oraz niejednakowego oświetlenia scen rejestrowanych w różnych terminach

Klasyfikacja treści obrazów cyfrowych ma na celu wyodrębnienie różnych obiektów terenowych lub zjawisk. Polega na przypisaniu każdego piksela obrazu do jednej z klas obiektów.

W zależności od trybu postępowania można wyróżnić 2 grupy metod klasyfikacji wielospektralnej:

- klasyfikacja niezadzorowaną

- klasyfikację nadzorowaną

Schemat procedur klasyfikacji nienadzorowanej jest następujący:

- wybór kanałów obrazu cyfrowego

- wybór metody klasyfikacji nienadzorowanej

- określanie liczby klas wyróżnianych obiektów, liczby iteracji i innych parametrów sterujących

- wykonanie klasyfikacji i sprawdzenie jej rezultatów

- nadanie wyróżnionym klasom nazw

Klasyfikacja nadzorowana - operator musi dysponować wiedzą o charakterze wybranych obiektów analizowanego obrazu. Obiekty te można wykorzystywać jako wzorce klas, z którymi następnie będą porównywane wszystkie piksele obrazu informacje o obiektach wzorcowych uzyskuje się w trakcie rekonesansu terenowego poprzez analizę istniejących map lub zdjęć lotniczych.

Klasyfikacja nadzorowana przebiega wzdłuż następującego schematu:

-lokalizacja wzorców klas, które mają być identyfikowane na obrazie

- digitalizacja granic obiektów wzorcowych

- analiza pikseli zawartych w obiektach wzorcowych celem określenia charakterystyk liczbowych tzw. sygnatur

Klasyfikacja całego obrazu poprzez porównanie pikseli z wzorcami klas i przyporządkowanie ich do tych klas, do których są najbardziej podobne

Mozaikowanie obrazów to łączenie wielu obrazów przedstawiających małe fragmenty interesującego nas terenu w większy jest jednym z najwcześniej opracowanych zagadnień teledetekcji.

GIS składa się najczęściej z 4 podsystemów:

- wprowadzenia danych z różnych źródeł ich transformacji do postaci umożliwiającej wspólną analizę

- organizowania, przechowywania i zarządzania danymi

- analizowania danych, estymacji i modelowania

- tworzenia produktów w postaci tablic, rysunków i map.

W szerokim rozumieniu GIS to system przepływu i wykorzystania informacji obejmujący środki techniczne, w tym sprzęt komputerowy i oprogramowania, metody, bazy danych, procedury oraz zasoby ludzkie i finansowe niezbędne do funkcjonowania systemu.

Komponenty GIS:

- sprzęt komputerowy

- oprogramowanie

- dane

- procedury do zarządzania i analizowania danych

- ludzie

GIS może funkcjonować na :

- komputerach przenośnych

- stacjonarnych komputerach personalnych

- stacjach roboczych

- komputerach o dużej mocy obliczeniowej

- pojedynczym komputerze

- komputerach połączonych w sieci

Oprogramowanie posiada funkcje do : wprowadzania danych, wstępnego ich przetwarzania, przechowywania, zarządzania bazą danych, analizowania i wizualizacji danych przestrzennych.

Podstawowymi cachami gwarantującymi wysoką jakość danych przestrzennych są:

- dokładność

- aktualność

- wiarygodność

- kompleksowość

Zastosowanie GIS:

Banki i instytucje finansowe

- analiza rozmieszczenia klientów i posiadających kont, pożyczkobiorców

- analiza wpływu lokalizacji placówek na jej działalność

- ocena penetracji rynku, udziału w rynku, analiza informacji o konkurencji

Wspomaganie wyboru nowej placówki

- analiza zachowań klientów, badania demograficzne i marketingowe

- udostępnienie klientom możliwości wyszukiwania placówek i bankomatów na interpretowanych mapach w Internecie

Nieruchomości:

- ewidencja gruntów i budynków

- prezentacja lokalizacji i jej otoczenia klientów

- wybór lokalizacji i jej ocena

Telekomunikacja

-- projektowanie i utrzymanie sieci

- marketing

- zarządzanie kontaktem z klientem

- planowanie lokalizacji stacji bazowych telefonii komórkowej

- serwisy usługowe dla telefonii komórkowej

Handel

- marketing bezpośredni i marketing precyzyjny

- wybór lokalizacji punktów sprzedaży

- analiza rynku i konkurencji

- alokacja zasobów w sieci handlowej

Górnictwo

- poszukiwanie złóż

- zarządzanie infrastrukturą kopalni

- monitoring wpływu na środowisko

- projektowania i monitorowanie rekultywacji

Transport

- planowanie, projektowanie i utrzymanie sieci transportowej

- planowanie operacji logistycznych

- planowanie połączeń i tras dla transportu publicznego

- analiza ruchu pasażerskiego i towarowego

Ochrona zdrowia

-studia epidemiologiczne

- możliwości lokalizacji najbliższej placówki za pomocą Internety czy serwisu komórkowego

- optymalizacja rozmieszczenia placówek służby zdrowia

Walka z przestępczością

- przestrzenna analiza występowania przestępstw

- lokalizacja jednostek patrolowych w czasie rzeczywistym

Archeologia

- dokumentowanie znalezisk

- integracja i analiza informacji pochodzących z różnych źródeł

- tworzenie modeli prognozujących możliwości wystąpienia znaleziska

- udostępnianie informacji o obiektach archeologicznych

Rolnictwo

- dobór odpowiednich upraw

- szacownie plonów

- rolnictwo precyzyjne

- przeciwdziałanie erozji wodnej

- kartografia gleboznawcza

- zarządzanie subsydiami

Leśnictwo

- inwentaryzacja zasobów

- planowanie i zarządzanie

- ochrona przeciwpożarowa

-walka ze szkodnikami

- planowanie udostępniania lasu

Zarządzanie sytuacjami nadzwyczajnymi i kryzysowymi

- ocena ryzyka dla ludzi i obiektów

- ocena skali i zasięgu zagrożenia

- monitorowanie rozprzestrzeniania się zagrożenia

- sporządzenie planów działań

- koordynacja akcji ratowniczych

- szacownie strat

Temat: Źródła danych przestrzennych.

Do najważniejszych źródeł danych zalicza się:

Modele danych przestrzennych:

Model rastrowy - świat jest przedstawiony jako powierzchnia składająca się z regularnej siatki komórek.

W modelu rastrowym każda komórka zawiera wartość reprezentującą przynależność do kategorii, wartość pomiarową lub zinterpretowaną.

Mapa rastrowa składa się z komórek rastrowych (pikseli).

Wielkość (rozmiar) komórki jest zdefiniowany.

Liczba wierszy i kolumn jest zdefiniowana.

Położenie rastra jest określone w danym układzie współrzędnych przez określenie położenia jednego z punktów rastra (boki komórki rastra są styczne do osi układu).

Cechy charakterystyczne:

Przykłady rastrów:

Raster - zalety:

Raster - wady:

Im mniejszy jest rozmiar komórki rastra tym większa rozdzielczość i bardziej szczegółowa jest mapa.

Rastry zawsze generalizują dane przestrzenne:

Dane rastrowe obejmują:

Gridy reprezentują dane pochodne, zinterpretowane, używane często do dalszych analiz i modelowania.

Mogą być tworzone na podstawie próbek punktowych jak np. powierzchnie przedstawiające zanieczyszczenia chemiczne gleb oraz w oparciu o klasyfikację obrazów jak np. grid pokrycia terenu.

Gridy mogą być:

Tabela atrybutów:

Mapa typu całkowitego może mieć tabelę atrybutów zwane VAT. Każda kategoria wartości komórek może mieć w takiej tabeli swój rekord, dzięki czemu wiadomo:


Wyszukiwarka