of 48/48
Daljinska istraživanja – 2. dio Dario Perković 2010 O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E

08 Daljinska istrazivanja 2 dio 01092010 - rudar.rgn.hrdperko/nids_dperkovic/predavanja/08_Daljinska... · geologija (geomorfologija, tektonika, litologija, seizmotektonika, istraživanje

  • View
    5

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of 08 Daljinska istrazivanja 2 dio 01092010 -...

  • Daljinska istraživanja – 2. dio

    Dario Perković 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)

    �korisnički 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 kakvoću 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