SKANING LASEROWY - idee skaningu można sprowadzić do zasady laserowego pomiaru odległości z lecącego samolotu do punktów pow terenu. Jeśli gęstość terenowych punktów pomiarowych jest tak duża ze ich śr odległość wynosi ok. 1m do kilku m to w efekcie uzyskuje się quasi ciągła przestrzenną prezentacje pow terenu. Zaleta tej techniki jest to że jest to system aktywny może działać w różnych warunkach pogodowych (choć przy obfitym deszczu i zachmurzeniu się nie stosuje) i porach dnia. Skaning laserowy znajduje zastosowanie wszędzie tam gdzie potrzebna jest szybka i precyzyjna informacja o ukształtowaniu terenu; *budowa precyzyjnego numerycznego modelu terenu, *do pomiarów wysokości szaty roślinnej, *opracowanie wysokościowe morskiej strefy brzegowej, *pomiar wysokości na obszarach zagrożonych powodzią, *można inwentaryzować tereny zagrożone erozją, *można mierzyć lodowce, *można obrazować obszary kopalni odkrywkowych dla oceny wielkości urobku, kontroli zwałowisk, rekultywacji, *budowa przestrzennych modeli aglomeracji miejskich (model 3D) dla potrzeb telekomunikacji, urbanistyka, planistyka, *inwentaryzacja i modernizacja linii energetycznych, dróg, wałów.Jest to dość dokładna technika. ROZDZIELCZOŚĆ OBRAZÓW TELEDETEKCYJNYCH Poziom dokładności danych teledetekcyjnych jest określany między innymi przez rozdzielczość. W informatyce rozdzielczość oznacza liczbę pikseli z których składa się obraz. Im rozdzielczosć jest większa, tym jest ich więcej i tym lepsza jest jakość obrazów. Rozdzielczość określa się w jedn. Dpi - punktach (pikselach) na cal.W teledetekcji ze względu na przestrzenną złożoność informacji obrzowej wyróżnia się rozdzielczość : 1.przestrzenną - określa liniowy wymiar fragmentu terenu reprezentowany przez 1 piksel obrazu. Podawana jest w jednostkach długości. Najlepsze obrazy maja rozdzielczość mniejszą niż 1m. Im jest mniejsza ilość widocznego obrazu tym rozdzielczość jest lepsza. lepsza gdy liczba ja określająca jest mniejsza, 2.czasową- określa jak często ten sam fragment terenu jest rejestrowany przez jakiś czujnik teledetekcyjny. Podawany w jednostce czasu. Jest ona różna może być podawana w godzinach ale również może być podawana w dniach. Obecnie można zwiększyć rozdzielczość czasową przez odchylenie osi optycznej od linii pionu, 3.radiometryczną - określa liczbę poziomów (wartości jasności) na które podzielony jest zakres sygnałów odbieranych przez urządzenie rejestrujące. Podawany jest w bitach. Może ona wynieść 8 bitów co oznacza ze dany sygnał został podzielony na 2⁸(256) poziomów podzakresów . dzięki temu możemy rozróżniać obiekty o niewielkiej różnicy poziomów 4.spektralną- określa liczbę zakresów prom elektronagnet (kanałów) rejestrowanych przez dany czujnik. Jedna satelita zazwyczaj rejestruje kilka określonych zakresów promieniowania nazywanych kanałami np. 2,3 do 220. Ważny jest odpowiedni odbiór kanałów promieniowania. Podział sztucznych satelitów ze względu na przeznaczenie: badawczy, meteorologiczny, nawigacyjny, technologiczny, telekomunikacyjny, wywiadowczy. SYSTEMY OBRAZOWANIA Podział ze wzgl na przeznaczenie: -sat badawczy (astronomiczny, biegunowy, geodezyjny, geofizyczny, jonosferyczny, oceanograf) - meteorolog; -nawigacyjny, -technologiczny -telekomunikac - wywiadowczy. -ze wzgl na rodzaj orbity: biegunowy- orbita nad biegunem- cała pow ziemi, stacjonarny(geo-), równikowy-orbita w płaszczyźnie równika, synchroniczny(ze słońcem helio-) Systemy teledetekcyjne: satelita LANDSAT, satelita SPOT, NOAA, IRS, IKONOS, Quick Bird LANDSAT- do badań zasobów ziemi skonstruowany w USA. Pierwszy nosił nazwę ERTS i był wystrzelony 23.07.1972r. - satelita technologiczny do badań zasobów Ziemi. Rozpoczął serie automatycznych satelitów o zasięgu globalnym. Orbity satelitów Landsat są zsynchronizowane z ruchem Ziemi i pozostają zawsze jednakowo zorientowane w stosunku do słońca. Zsynchronizowanie to miało na celu zapewnienie stałości oświetlenia obszarów położonych na tych samych szerokościach geograficznych, co ułatwiłoby porównyw zdjęć tych obszarów. Podstawowym urządzeniem do zbierania danych o pow ziemi zainstalowanym na pokładzie Ladsatu jest skaner wielospektralny MSS - jego ukł optyczny rozszczepia prom rejestrowane dla 6 linii skanowania dodatk na 4 zakresy spektralne, odpow prom ziel, czerw i 2 zakresom bliskiej IR. Kolejnym urządzeniem do zbierania danych pracujący na pokładzie ladsatu Jest skaner Thematic Mapper TM rejestrujący 7 kanałów - zakresów spektalnych; 4 z nich; prom widzial z bliską IR, 2 - średnią IR, 1-prom termalne; Skaner ETM+ w zakresach tych samych co TM, przy czym zwiększ rozdziel System SPOT to seria satelitów europejskich (Francja Belgia Szwecja ) pierwszy satelita tej serii 1986r SPOT5 zakres panchromatyczny 0.51-0,73m ) z rozdzielczością 5m która może być zwiększona do 2,5m, posiada 3 kanały spektralne NOAA- to seria sat przeznaczonych do celów meteo i monit środowiska w skali globalnej IRS- indyjski obrazuje panchromatycznie z rozdzielczością 5,8m IKONOS pierwszy cywilny sat wysokorozdzielczy z rozdzielczością 1m oraz obrazy wielospektralne o R 4m Quick Bird -2 umieszczony 2001r o wys R przestrzennej(poniż 1m, 60cm dla zakresu widzialnego) gorsza dla wyższych zakresów wielospektralnych EROS-A rzodz 1,8m Eros-B 0,8m Sytemy aktywne: ERS i ENVISAT- Europa, JERS- Japonia, Almaz- Rosja, Radarsat- Kanada, OBRAZY CYFROWE Przetwarzanie obrazów cyfrowych- oryginalne obrazy teledetekcyjne posiadają szereg zniekształceń radiometrycznych i geometrycznych których źródłem jest wiele czynników związanych z charakterem badanego obiektu, jego oświetleniem, a także sposobem rejestracji. Wszystkie te błędy powodują ze niezbędne jest poprawienie zarówno wartości jasności zapisanych w pixelach. Korekcja- odtwarzanie lub rekonstrukcja składa się z dwóch etapów: k. radiometryczna i k geometryczna. Często wykorzystuje się dane: pochodzące z różnych przekrojów czasowych, obejmują różne obszary, zarejestrowane są przez różne systemy. W związku z tym te same obiekty różnia się pod względem jasności K radiometryczna - niejednorodność spowodowana: czynniki środowiska- zmiana stanu źródła prom(słońca) zróżnicowane ukształtowanie terenu(topografia) kierunkowośc odbicia lub emisji promieniowanie od powi ziemi, adsorpcja(pochłonięcie), rozproszenie w atm, właściwości systemów teledetekcyjnych np. czułośc systemów nieliniowa i zmienna w czasie, zakłócona ETAPY: obraz cyfrowy(jasnośc pikseli)-> kalibracja detektorów[korekcja systematyczna błedów skanera]-> korekcja wpływu atm[ uwzględnienie stanu atm w chwili rejestracji]-> korekcja słoneczna[ uwzględnienie stanu źródła prom w chwili rejestr]-> korekcja topograficzna[spadek ekspozycja wysokość npm]-> obraz cyfrowy(współczynnik odbicia) Korekcja błędów powstałych w systemie rejestrującym. Błędy radiometryczne w systemie rejestrującym najczęstsze błedy: opuszczenie linijki- jeden z detektorów przestaje funkcjonować- linia obrazu lub jej cześć ma inne wartości niż sąsiednie, korekcja polega na obliczeniu nowych wartości na podstawie sąsiednich pikseli. Używa się do tego odpowiednich filtrów. Prążkowanie, Szumy- losowo rozrzucone zakłócenia - usuwane za pomocą filtrów K geometryczna- obrazy cyfrowe bardzo często zawierają róznego rodzaju błędy spowodowane przez zniekształcenia geometryczne wynikające z: własności sensorów, platform teledetekcyjnych, rejestrowanych obiektów. Zniekształcenie jest wyrazem różnic pomiędzy współrzędnymi aktualnymi i możliwymi do zarejestrowanie przez idealny sensor teledet w ideal warunkach. Zniekształcenia geometryczne: wewnętrzne:spowodowane geometrią sensora, zewnętrzne: spowodowane czynnikami niezależnymi od sensora takimi jak charakterstyki lotu platformy, kształt rejestrowanego obiektu Zn wewn: Błędy są korygowane na podstawie znajomości charakterystyk sensora najczęściej jeszcze przed udostępnieniem zobrazowania uzytkownikowy. Zewn -przyczyny- zmienność wys lotu, prędkości, zmiany w orientacji lotu platformy, specyfikacja orientacji pow ziemi z duzej wys, nierówność pow terenu. Korekcja (retyfikacja) geometryczna to proces który ma na celu usunięcie błędów geometrycznych obrazu oraz jego powiązania (rejestracji) z określonym ukł współrzędnychKażdy obraz wprowadzany i przetwarzany w systemach teledetek. Ma określony układ współrzędnych: płaskich geograficznych, lokalnych. Ortorektyfikacja- usunięcie zniekształceń związanych z nierównością terenu i nachyleniem zdj POPRAWIANIE JAKOŚCI OBRAZÓW WIELOSPEKTRALNYCH I CYFROWYCH nazywane też wzmacnianiem ma na celu zwiększenie możliwości rozróżnienia obiektów i zjawisk w procesie interpretacji. Metody: zmiana kontrastu i jasności, filtracje w dziedzinie obrazu i w dz. częstotliwości, operacje między kanałami spektralnymi(tworzenie kompozycji barwnych, przetwarzanie przestrzeni barw, indeksy spektralne i indeksy wegetacyjne) Analizę kontrastu i jasności obrazów cyfrowych przeprowadza się na podstawie histogramów -(przedstawia na poziomej osi odciętych wartość jasności pikseli 0-255 a na osi pionowej liczbę pikseli w każdym stopniu jasności, zamiast liczby pikseli przedstawiana jest częstotliwość względna liczby pikseli- stos liczby pikseli danego stopnia jasności do liczby wszystkich pikseli w obrazie) W celu poprawienia jasności obrazu można zmienić wartości w poszczególnych pikselach o stałą wartość co możemy zapisać za pomocą wzoru: g'= g(q)+a gdzie g'- nowa jasność piksela, g- wartość oryginalnej jasności, a- stała dodawana. Obrazy kontrastowe charakteryzują się dużą rozpiętością wartości jasności dzięki czemu odbieramy je jako czytelne bogate w szczegóły. Wzmacnianie kontrastu: przeliczenie oryginalnych wartości jasności na wart nowe, znajd się w innym przedziale liczbowym. Operacja ta nazywana jest podnoszeniem kontrastu lub rozciąganiem histogramu. Wyrównanie histogramu ma na celu spowodowanie aby każda wartość jasności była reprezentowana w obrazie z jednakowym prawdopodobieństwem Progowanie i kwantowanie polegające na zmianie jasności są zaliczane do operacji tzw. algebry obrazowej lub z systemach GIS do działań na warstwach danych. Operacja progowania polega na utworzeniu obrazu w którym występują wyłącznie 2 wartości 0 i 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. Może być stosowane jako prosta metoda klasyfikacji treści obrazów najczęściej jednak występuje jako element bardziej złożonych operacji na obrazie. PRZENIESIENIE OBIEKTU ZE ZDJĘCIA NA MAPĘ: można wykorzystać: metodę wcięcia w przód, wstecz, rzędnych i odciętych, biegunową. GIS: system informacji geograficznej/ przestrzennej. Służy do pozyskiwania, gromadzenia, aktualizacji, zarządzania, analizowania i udostępniania danych odniesionych przestrzennie do powierzchni Ziemi. Składa się z 4podsystemów: wprowadzania 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 znaczeniu GIS to system przepływu i wykorzystywania informacji obejmujących środki techniczne w tym sprzęt komputerowy i oprogramowanie, 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, stacjach roboczych, kom o dużej mocy obliczeniowej, pojedynczym komp, komp połączonych w sieci. Oprogramowanie posiada funkcję do: wprowadzania danych, wstępnego ich przetwarzania (konwersja formatów), przechowywania, zarządzania bazą danych, analizowania i wizualizacji. Przykłady oprogramowania: ArcInfo, ArcView, GEOMEDIA, GRASS, IDRISI, MapInfo, QGIS Dane przechowywane są w bazie danych. Należy gromadzić jedynie dane niezbędne, pozwalające uzyskać określone wyniki w możliwie krótkim czasie i przy minimalnym koszcie. Podstawowymi cechami gwarantującymi wysoką jakość danych przestrzennych są: dokładność (szczegółowość danych), aktualność (zgodność z modelowym światem), wiarygodność (mówi o zaufaniu do danych), kompletność (zgodność zgromadzonych danych z postawionymi na wstępie wymaganiami dotyczącymi treści i obszaru) Ludzie są istotnym komponentem systemów GIS. Planują system itp. Zastosowanie: banki i instytucje finansowe(analiza rozmieszczenie klientów, posiadaczy kont, pożyczkobiorców; wpływu lokalizacji placówek na jej działalność; ocena penetracji rynku, udziału w rynku, informacje o konkurencji; wspomaganie wyboru nowej placówki; analiza zachowań klientów);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 benzynowych, serwisy usługowe dla telefonii komórkowej); handel (marketing bezpośredni i precyzyjny, wybór lokalizacji punktów sprzedaży, analiza rynku i konkurencji); górnictwo(poszukiwanie złóż, zarządzanie infrastrukturą kopalni, monitoring wpływu na środowisko, projektowanie i monitoring rekultywacji); transport (planowanie, projektowanie, utrzymanie sieci transportowej; operacji logistycznych, połączeń i tras dla transportu publicznego, analiza ruchu pasażerskiego i towarowego), ochrona zdrowia (studia epidemiologiczne, rozmieszczenie placówek służby zdrowia, lokalizacja najbliżej placówki zdrowia za pomocą Internetu/ komórki), walka z przestępczością (analiza występowania przestępczości, lokalizacja jednostek patrolowych w czasie rzeczywistym), archeologia (dokumentowanie znalezisk, tworzenie modeli przestrzennych, udostępnianie informacji o obiektach archeologicznych, integracja i analiza informacji z różnych źródeł), rolnictwo (dobór odpowiednich upraw, szacowanie 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 w systemach nadzwyczajnych i kryzysowych(ocena ryzyka dla ludzi i obiektów, skali zasięgu, monitorowanie zagrożenia, sporządzanie planów działania, koordynacja akcji ratunkowych, szacowanie strat)\ Źródła danych przestrzennych: obrazy satelitarne, zdjęcia lotnicze, naziemne, odbiorniki GPS, automatyczne stacje pomiarowe, pomiary geodezyjne, prace i pomiary terenowe, mapy i plany, materiały publikowane, państwowe i komercyjne bazy danych, internetowe bazy danych, inne.