FOTOINTERPRETACJAwGEOGRAFll

WARSZAWA2004

Integracja technologii geoinformatycznychw systemic monitoringu i zarz^dzania

ekosystemami lesnymi Europy na przykladzieprojektu FOREMMS (5PR UE)

Integration of geoinformation technologies in system designed for monitoringand management of European forest ecosystems, based on example

of FOREMMS project (5FP 1ST,

Piotr W^ZYK

The Forest Environmental Monitoring and ManagementSystem (FOREMMS) is carried out by 11 partners from

eight European countries. The main goal in the FOREMMSproject is to develop and demonstrate an advanced forest envi-ronmental and management prototype system. The operationalprototype will be able to monitor the whole of Europe givingprecise and coherent information on the environment status anddevelopment of European forests. Retrieving the desired param-eters from remote sensing data requires retrieval algorithmswhile parameters that come from other sensors are retrievedmore correctly. On the basis of what information we considercan be provided by remote sensing technology and what param-eters other sensors can provide, a comprehensive list has beenestablished that names ail measured parameters to be handledin FOREMMS.

The demonstration sites of the FOREMMS project are cho-sen among the three major forest biomes types: boreal forest(test site — Finland, Karelia), temperate mixed forest (Poland,Niepolomice Forest) and Mediterranean forest (Italy, Tuscany).

FOREMMS will handle monitoring on three levels. Each levelis connected to a geographical area of some typical size: Level-1areas (of size about 20-100 km2) will be monitored by: groundmeasurement like forest inventory (supported by geoinformation

technology: GIS, PDA, GPS etc.) and sensors providing poin:information (EMS ELE Int. stations) and airborne sensors prc-viding area information (AISAhyperspectral scanner, HUTSCAL— radar) as well. Level-2 (up to 30 000 knr) and Level-3 area:(covering entire Europe) will be monitored by satellite images(Landsat 7 ETM, SPOT) with different ground and spectral reso-lution (MODIS, NOAA). There will be typically one or two data-bases located in each country and all databases (RasDaMan AK.multidimensional raster database) shall cover whole Europear.forest areas.

Remote access via WWW facilitate the use of the monitorin^system trough the map-server application (like ArcIMS, DEMI£etc.).

Another aim to correlate satellite and airborne data withground based data so that monitoring across the whole of Eu-rope can be carried out in a cost effective way in the feature.

The FOREMMS project will give information about the con-dition of the forest ecosystem supporting effective managemen:of the land cover class. The project will study and create meth-ods and models for data fusion e.g.: use of high-resolution re-mote sensing data together with other information gathered fromother sources (GIS, meteorological data and information of airpollution) for the forest monitoring and management.

Wprowadz enie

t

System Monitoringu i Zarzadzania SrodowiskiemLesnym — FOREMMS (Forest Environmental Moni-toring and Management System) jest trzyletnim gran-tembadawczo-demonstracyjnym (R&D) realizowanymprzez konsorcjum 10 partnerow z 8 krajow europej-

skich. Finansowany jest przez Komisj? Europejska w 5Programie Ramowym UE (5FP), w II Programie Te-matycznym. W Polsce program ten funkcjonuje podnazw^ Przyjazne Spoleczenstwo Informacyjne (Infor-mation Society Technologies = 1ST). Wizja 1ST zawie-ra si§ w hasle: ,,nasze otoczenie to interfejs do swiatazintegrowanych usiug". Tego typu projekty jak FO-

76 P.

REMMS, w zalozeniu maj^ umozliwiac dostej) obywa-teli UE do uslug 1ST w kazdym miejscu i dowolnymczasie, i w najbardziej naturalnej dla nich formie. Wi-zja promuje rozwoj zewnetrznej inteligencji (ambientintelligence), na ktorq sklada si§ wszechobecnosc uslugi ich przyjaznosc dla uzytkownika (Internet, 2001).

Poj^cie ,,spoleczenstwo informacyjne" wprowadzo-ne zostaio w 1963 roku w Japonii (jahoka shakai) i spo-pularyzowane 5 lat pozniej przez teoretyka mediowKenichi Koyame. Termin ten okresla spoleczenstwo,dla ktorego informacja ~ traktowanajako specyficznedobro niematerialne - staje si§ wazniejsza od dobr ma-terialnych (Goban-Klas, Morbitzer, 1998). Wedlug in-nej defmicji o ,,spoleczeristwie informacyjnym" moz-na mowic w momencie, kiedy giownym i pierwszopla-nowym procesem ekonomicznym jest obrobka infor-macji, a stosunki spoleczne (np. kultura-media) i sluz-by spoleczne (np. edukacja, edukacja) zostaly do tegodostosowane.

W tak uksztaltowanej zbiorowosci informacja na-biera cech towaru, powodujac ksztaltowanie si§ ryn-ku podazy i popytu na uslugi zwiazane z jej wytwarza-niem, przechowywaniem, przetwarzaniem, generowa-niem, udost^pnianiem i prezentacjq. (Goban-Klas, Sien-kiewicz, 1999). Jezeli informacja ta ma charakter prze-strzenny, tj. dotyczy obiektow zwiazanych lokalizacjaz okreslonym miejscem na Ziemi, i jest pozyskiwanai przetwarzanaprzy zastosowaniu nowcczesnychtech-nologii (GIS, GPS, teledetekcja, IT etc.), to defmicjata zaczyna pokrywac si§ z poj^ciem geomatyki (Wezyk2000, Internet 1999).

Rowniez w Polsce podejmowane sa juz pierwszeuchwaly okreslaja.ce za sluszne, iz we wspolczesnymspoteczenstwie informacyjnym, kazdy obywatel powi-nien miec zagwarantowany dostep do geoinformacjitraktowanej jako dobro wspolne, bez utrudnien i po-noszenia nieuzasadnionych kosztow (PTIP, 2001).

Cel projektu FOREMMS

Glownym celem projektu FOREMMS jest zademon-strowanie Komisji Europejskiej dzialajacego prototy-pu, technologicznie zaawansowanego systemu geoin-formatycznego pracuj^cego na trzech zroznicowanychpoziomach: lokalnym, regionalnym (poszczegolnekra-je) oraz ogolnoeuropejskim, na potrzeby monitoringui zarza^dzania zasobami lesnymi.

Zaiozenia metodyczne i technologiczne

Zaklada si§, iz system FOREMMS majacy charak-ter zaawansowanej technologii, ma bye dost^pny a za-razem przyjazny w obsludze dla kazdego obywatelaEuropy i spelniac jego oczekiwania zgloszone podczaspierwszej fazy projektu. Przeprowadzenie ankiety(WP1- User Needs) bylo wymogiem Komisji Europej-skiej kladacej w ten sposob nacisk na zdefiniowaniepotencjalnych grup uzytkownikow i ich konkretnych

potrzeb. To przede wszystkim do nich ma bye skiero-wany system (administracja, flrmy komercyjne, swiatnauki, nauczyciele i obywatele). Produktem koncowymFOREMMS maja bye informacje dla lokalnych, regio-nalnych, rz^dowych i mi^dzynarodowych uzytkowni-kow, wl^czaj^c w to EEA (Europejska. Agencj? Srodo-wiska), ktorej czlonkiem Polska stala si? od 1 stycznia2002 r. Tym samym projekt wniesie swoj wklad dctworzenia europejskich standardow wymiany danycho srodowisku przyrodniczym.

Wybrane podsystemy (moduly) FOREMMS dostej>-ne dla ogolu uzytkownikow przeznaczone b§da. do ge-nerowania informacji w formie interaktywnych wi-zualizacji (mapy, wykresy, tabele), prowadzenia analizstatystycznych dla serii czasowych, symulacji zalozo-nych scenariuszy oraz tworzenia raportow statystycz-nych. Dostep to tych informacji ma sie odbywac pc-przez siec internet z uzyciem nieskomplikowanych i ta-nich narzedzi umozliwiajacych prace przez podstawc-we przegladarki sieciowe (rye. 1).

Zbudowanie systemu i jego wdrazanie ma si§ odby-wac poprzez tworzenie minisieci (wezlow systemu) dzia-lajacych poczatkowo tylko w txzech krajach europejskicr(Finlandia, Polska i^lochy),""'repfezentuj^cych trz;glowne typy biomow lesnych Europy. W bardzo duz>~-uproszczeniu mozna J6 przfidstawic'jako nast^pujacformacje roslinne: wiecznie zielone lasy iglaste (las'borealne i gornych pieter gorskich), lasy mieszar,umiarkowanej strefy klimatycznej oraz lasy baser/.Morza Srodziemnego. Ta klasyfikacja spowodowai.wytyczenie transektu przebiegajacego z polnocy na pcludnie naszego kontynentu przez obszar Finlandii (rurelia), Polski (Malopolska) i Wloch (Toskania).

W poszczegolnych krajach, partnerzy projektu v,-typowali wg zalozonych wczesniej kryteriow odpowiecnie obszary badawcze. W przypadku Polski, najiepitwarunki te spelnialy drzewostany Puszczy Niepoicmickiej (dominujace naturalne siedliska lasow mieszcnych debowo-sosnowych Pino-Quercetum). Dodatkcwym atutem tego obszaru bylo wystepowanie obok siebie drzewostanow gospodarczych oraz rezerwatovprzyrody Teren Puszczy Niepotomickiej przez osta;nie kilkadziesiat lat pozostawal pod silnym wplywerimisji przerayslowych KOP i innych aglomeracji mie;skich. Od wielu lat prowadzone s^ na tym obszarz.intensywne badania naukowe, ktore z powodzenieir.mog^ zostac wykorzystane w FOREMMS.

Podstawowym zadaniem systemu b^dzie ciagl-monitorowanie ekosystemow lesnych na trzech Pozio-.mach (LI, L2 oraz L3) szczegolowosci pozyskiwaniL"geoinformacji, tj.:

Poziom LI

Na wytypowanych obszarach (drzewostany wzorcc-we — w?zel systemu; powierzchnia okoio 20-100 km"przeprowadzony zostanie monitoring o mozliwie naj-wyzszym stopniu szczegolowosci. Poza pracami z zakre-su urzadzania lasu (siatka monitoringowa) przewidzia-no prowadzenie badan nad skazeniem wierzchnich po-

Integracja technologii geoinformatycznych... 77

Prace tereaoweHUSKY feX21

DGPS

AJSAHUTSCAT

Systemy zewnf trzneWymiana danych

Rye. 1. Schemat ideowy dzialania poszczegolnych modulow systemu FOREMMS.

Fig. 1. Flow chart of the FOREMMS.

ziomow gleb metalami ciezkimi, okresleniem biomasydrzew i indeksu powierzchni aparatu asymilacyjnego(Leaf Area Index = LAI). Automatvczne stacje mete-orologiczne (pracuj^ce on-line} beda uzupelniac infor-macje o warunkach panujacych w ekosystemie lesnym.

Na tym poziomie szczegolowych badan przewidujesie uzycie zobrazowan cyfrowych wykonywanych z sa-molotu ba/lz smiglowca (aparatura pomiarowa AISA,HUTSCAT).

Ponizej zestawiono techniki geoinformatyczne za-stosowane do tej pory na poziomie Ll pozyskiwaniainformacji:

— wygenerowanie, wytyczenie i przeprowadzeniepomiarow na regularnej siatce monitoringowej (meto-da statystyczno-matematyczna stosowana w urzadza-niu lasu), prace w terenie z wykorzystaniem aplikacjiGIS, komputera polowego Husky feX21 oraz odbior-nikow GPS;

— wykorzystanie GIS do generowania tematycz-nych map numerycznych z baz SILP;

— wygenerowanie Numerycznego Modelu Terenu(NMT);

— pomiary roznicowe DGPS (sygnal OmniStarbadz stacja bazowa AR Krakow);

— obrazowanie terenu hiperspektralnym skane-rem AISA (Airborne Imaging Spectrometer);

— obrazowanie radarowe HUTSCAT (HelsinkiUniversity of Technology Scatterometer);

— przesyianie danych meteorologicznych z auto-matycznych stacji (ELE Int.) za pomocq. GPRS;

— zapisywanie obrazow rastrowych do bazy Ras-DaMan (AK/FORWISS).

Poziom L2Dotyczy wybranych obszarow w poszczegolnych

krajach (wezlach systemu obejmujac\ch teren Ll) orazwylosowanych terenow lesnych (zasieg regionalny). Natym etapie przewiduje sie wykorzystanie informacjiwysokorozdzielczych zobrazowan satelitarnych (SPOT,LANDSAT), ktore pozwol^ na analizowanie za kaz-dym razem okoto 10% powierzchni lasow europejskich.Do zapewnienia poprawnosci analiz klasyflkacyjnych(np. do korekcji atmosferycznej) potrzebne beda danemeteorologiczne z serwisow regionalnych lub krajo-wych (np. IMiGW). Informacje zebrane na obszarachpoziomu Ll (powierzchnie wzorcowe) wykorzystanezostan^ do przeprowadzenia klasyfikacji oraz modelo-wania matematycznego opartego na algorytmach:

— klasyfikacyjne;— korekcji atmosferycznej np. 5S (Tanre i in.,

1990);— NDVI;— zmiennosci czasowo-przestrzennej (H0st i in.,

1995).Wyniki klasyfikacji i modelowania, a takze obrazy

satelitarne (po kalibracji) b^d^ przechowywane w spe-cjalistycznej bazie danych rastrowych RasDaMan (ang.multidimensional database system).

Poziom L3

Dla obszarow lesnych calej Europy, z duz^ cz^sto-tliwosci^ uzaleznion^ tylko od warunkow atmosferycz-nych, okreslane beda wybrane parametry drzewosta-now w oparciu o wykorzystanie informacji z nizszychpoziomow (Ll oraz L2) niezbednej do analiz zobrazo-wan satelitarnych skanerow: Terra MODIS, ENVISAT

78 P.W.

MERIS lub NOAA-AVHRR, Dane meteorologicznemusza. pochodzic z obszaru calej Europy, tj. obejmo-wac nawet kraje, w ktorych nie wyst?puje jeszcze w?-zel systemu FOREMMS. Na tym poziomie przewidujesi?:

— modelowanie matematyczne (np. obieg w?glaw ekosystemie);

— okreslanie parametrow: typ drzewostanu, bio-masa, defoliacja etc.

— LAI / NDVI itp., monitoring i symulacja wyst?-powania zagrozen pozarami;

— zapisywanie wynikow modelowania w bazie da-nych RasDaMan.

Techniki geoinformatyczne stosowanena poziomie LI Projektu FOREMMS

Sposoby opisu obszarow lesnych

Podstawowym zrodlem informacji o zasobach les-nych sa. wciaz w gtownej mierze bezposrednie obser-wacje terenowe. Jakosc informacji uzalezniona jestprzede wszystkim od zastosowanej metody. Ze wzgl?-du na wielkoobszarowosc ekosystemow lesnych infor-macj? pozyskuje si? poprzez tzw, taksacj? drzewosta-now (wzrokowe szacowanie zasobow przez odpowied-nio przeszkolonych pracownikow) ba.dz tez wykorzy-stuje si? metody statystyczno-matematyczne (siatki po-wierzchni probnych). Te ostatnie maja, swe ogromnezalety szczegolnie w aspekcie wsparcia tych prac tech-nikami z zakresu geodezji, GPS i innych.

W przypadku kompleksow Puszczy Niepolomickiejzdecydowano si? na zaiozenie w regularnej wiezbie(750 x 750 m) 185 punktow sieci monitoringowej orazdwoch transektow (TR1 i TR2).

Zroznicowanie metodyki prac terenowych wynikaz tradycji gospodarki lesnej, zaawansowania techno-logicznego kraju oraz przede wszystkim z warunkowprzyrodniczych, ktore ksztaltuja wyst^powanie odpo-wiednich formacji lesnych.

W niektorych krajach europejskich, szczegolnieskandynawskich, ogromny nacisk kladzie sie na wy-korzystanie technologii teledetekcyjnych do szacowa-nia podstawowych parametrow drzewostanu jako po-tencjalnego zrodla surowca dla przemyshi.

Mapy numeryczne oraz bazy danych opisowychPrzed przyst^pieniem do prac terenowych duz^

uwag^ skupiono na poprawnym zinwentaryzowaniu,zebraniu i przygotowaniu geoinformacji dla obszaruPuszczy Niepolomickiej. Duza. pomoc^ okazaiy si§ daneudost^pnione przez zespol badawczy prof, Weinera(grant KBN PB 900/P04/98/15) w postaci map nume-rycznych i baz danych (stan aktualnosci 1991). Zarow-no bazy geometryczne jak i opisowe zostan^ uaktual-nione w czasie trwania projektu. Od Urzedu Marszal-kowskiego (WODGiK) w Krakowie zakupiono danew postaci obrazow rastrowych: map topograficznychoraz zeskanowanych diapozytywow zdje.6 lotniczych.

Lesne mapy numeryczne edytowane i uzupelnisa. obecnie o przebieg drog i sciezek lesnych oraznych licznych obiektow (rowy melioracyjne, cieki v.ne). Ta nowo uzupelniana warstwa informacji po^zy do analiz sieciowych (Network) w oparciu o d.opisowe zbierane podczas prac terenowych.

Odpowiednio przygotowane mapy poddane zc;ly transformacji do ukladu WGS84 i przeslane dojestratora polowego TSC1 — odbiornika (Trimble)w znaczny sposob ulatwilo orientacje podczas pracrenowych.

Na potrzeby tworzenia, edycji oraz uzupelniabaz geometrycznych wykorzystuje si^ w FOREM1oprogramowanie ESEI (Arc/Info, ArcView), ktore grantuje poprawnosc topologicznq. dla obiektow i ir.liwosc relacji do baz danych w roznych formatach.

Globalny System Pozycjonowania (GPS)Choc wciaz napotyka si? trudnosci z odbiorem

gnalu w niektorych typach drzewostanow, to wyesie, iz stosowanie systemu GPS w tego typu projtach jest juz koniecznoscia.. Sygnal GPS, w tym ignal korekcyjny (DGPS), wykorzystywane sa w pjekcie FOREMMS w wielu modulach i roznych etap;pozyskiwania informacji.

Przy zakladaniu regularnej sieci powierzchni ~nitoringowych na obszarze Puszczy Niepolomickwkwietniu 2001 roku, wykorzystywano 2 odbiornTrimble ProXRS z rejestratorem polowym TSCl o:stacje bazow^ Akademii Rolniczej usytuowana nachu wiezowca w centrum Krakowa. Odbiornik ProX.wyposazony jest w zintegrowana an ten?, ktora ma TC.liwosc odbioru sygnalow od satelitow NAVSTAR c:sygnalu korekcyjnego nadawanego komercyjnie (rOmniStar lub LandStar) lub tez pochodzacego z raclatarni. Doswiadczenia zdobyte wiosn^ 2001 (okres nwystepowania aparatu asymilacyjnego u gatunkowsciastych) w Puszczy Niepolomickiej wskasuja na meliwosc uzywania sygnalu korekcyjnego satelity Om:Star, w trybie nawigacji przy bledzie ksztaltujacym ;srednio na poziomie okolo 1,5-2,0 metra (XY)- Pr-prowadzone powtornie w okresie wegetacyjnympom:ry punktow siatki monitoringowej, wskazujq na znacny wplyw biomasy lisci na jakosc docierajqcego sygna.DGPS do anteny odbiornika.

Zalozeniem projektu FOREMMS jest zademonstrwanie mozhwosci uzycia w trudnych warunkach ternowych (deszcz, niska lub wysoka temperatur:wstrz^sy) urz^dzen ulatwiaj^cych prace na powierzchniach monitoringowych (np. urzadzanie lasu). W tyr.celu przenosny komputer HUSKY fex21 zostal wypcsazony w odbiornik DGPS, pozwalaj^c na lokalizacjw terenie z dokladnosciq okolo 1-5 raetrow w zaleznosci od sposobu i mozliwosci przesylania sygnalu kcrekcyjnego. Zainstalowane oprogramowanie ArcPa^(ESRI) jest w tym momencie testowane wraz z innynprogramem przygotowanym przez hiszpanskiego partnera (COMELTA/UAB).

W pracach na powierzchniach monitoringowych.

Integracja technologii geoinformatycznych. 79

ktorych srodki zostaly precyzyjnie wytyczone metoda.DGPS (pomiar 300 epok, obliczenie bledu w stosunkudo zakladanej pozycji i przesuniecie o konkretny wek-tor), zastosowano rowniez 12-kanalowe odbiorniki tu-rystyczne e-Map (GAEMIN). Pozwalaly one na szyb-kie dotarcie do miejsc pomiarow zespolom ludzi, kto-rzy po raz pierwszy przebywali w tym terenie. Do od-biornika e-Map przeslano wspolrz^dne punktow mo-nitoringowych oraz zarejestrowany wiosna. przebiegglownych drog i sciezek, ktorymi mozna dotrzec domiejscabadan. Nawigacjaodbiornikiem Garmin (z do-kladnoscia. odbioru 4-11 metrow pod drzewostanem)pozwolila na skrocenie czasu dotarcia ludzi i sprzetui umozliwiajac jednoczesnie kontrol? ich obecnosci namiejscu oprobowania.

Odbiornik C-MIGITS (Miniature Integrated GPS/INS Tactical System) tj. GPS-INS (Boening) wyposa-zony w kilka anten rozlokowanych na kadlubie samo-lotu Skyvan SC7 wykorzystany zostal w procesie rek-tyfikacji obrazu cyfrowego skanera hiperspektral-nego AISA. Dodatkowo podczas nalotu nad terenemPuszczy Niepolomickiej finscy piloci stosowali, innyhybrydowy (DGPS-INS) system do nawigacji umozli-wiajacy im utrzymanie kierunku i wysokosci zaprojek-towanych 23 szeregow nalotu.

Nitmeryczny Model TersnuMapy topograficzne w skali 1:10 000 sa obecnie

przetwarzane na drodze wektoryzacji w celu pozyska-nia informacji o przebiegu linii warstwicowych orazsieci rowow melioracyjnych, walow przeciwpowodzio-wych, drog i infrastrukturze wokol obszaru badan.Linie warstwicowe oraz pikiety wysokosciowe stanasi§ giownym zrodlem w tworzeniu NMT. Inne pozy-skane obiekty 2D takie jak: cieki wodne, rowy i skar-py uzyte zostana jako linie niecia_glosci w procedurzetworzenia modelu TIN w srodowisku oprogramowa-nia Arc/Info (ESRI). NMT zostanie uzyty w procesieortorektyfikacji zdjec lotniczych i zobrazowan AISAa takze w innych analizach przestrzennych SIP.

Fotogrametria cyfrowaStereodigitalizacja zdjec lotniczych wykonanych.

w 1997 roku, w ramach funduszu PHARE (skala1:26 000) przebiegac b^dzie na cyfrowej stacji fotogra-metrycznej VSD-AGH. W tym celu niezb^dne b^dziepozyskanie wspolrzednych fotopunktow mozliwychobecnie do zidentyfikowania w terenie. Pomiaru do-kona sie metoda DGPS w oparciu o posiadane odbior-niki Trimble PRO XRS i stacj§ korekcyjn^ AR w Kra-kowie (odlegiosc ok. 25 km).

Specyfika prac z podstawowym materiaiem karto-graficznym jakim jest w Lasach Panstwowych mapagospodarczo-przegladowa (1:10000) powodowala, iz0 jej aktualnosc dbaly co 10 lat Biura Urz^dzania lasu1 Geodezji Lesnej (BULiGL). W chwili obecnej przy za-akceptowanym Standardzie Lesnej Mapy Numerycz-nej sytuacja ta ma szanse si^ zmienic. Glownym za-mierzeniem opracowania stereogramow jest pozyska-

nie informacji o zmianach jakie dokonaly si^ pomie-dzyrokiem 1991 (aktualizacjamapy gospodarczo-prze-glqdowej przez BULiGL Krakow) a rokiem 1997, czyliwykonaniem nalotu fotogrametrycznego. Pozwoli tona czesciow^ weryfikacj^ informacji np. na temat po-wierzchni zrebowych b^dz.zalesien w porownaniu doprzygotowywanej obecnie mapy do nowego ,,Planuurzqdzania gospodarstwa lesnego Nadlesnictwa Nie-polomice". Dodatkowo mozna b§dzie uzyskac informa-cje dla okresu wykonania zdjec poprzez ,,aktualizacj?wstecz" bazy geometrycznej i opisowej (Armenakis,Regan, 1996). Ma to swoje uzasadnienie w konteksciekorzystania z archiwalnych zobrazowan satelitarnychi ich odpowiedniej klasyfikacji opartej na danych jaknajbardziej zblizonych swym stanem aktualnosci doczasu obrazowania.

Kolejnym powodem siegni cia po techniki fotogra-metrii cyfrowej sa prace przeprowadzone na transek-tach monitoringowych TR1 i TR2. Tradycyjnymi me-todami geodezyjnymi na t^cznej powierzchni niemal4,0 ha dokonano kartowania rzutow wszystkich ko-ron drzew (okolo 1500 sztuk) oraz pomiarow taksacyj-nych (piersnica drzew, wysokosc drzew, dhigosc koro-ny itp.). Na drodze stereodigitalizacji w modelach zdjecdokona sie kartowania koron drzew przy jednoczesnymokresleniu ich wysokosci. Jest to przyldad przejsciaod informacji typu 2D do 3D, tj. bezposredniej inte-gracji technik fotogrametrycznych i GIS (w tym tele-detekcyjnych) okreslanych jako ,,P-GIS" = ,,Photo-grammetry-GIS" lub w innej interpretacji ,,Power-GIS" (Mayr, Reinhardt, 1996). W ten sposob otrzyma-ne informacje posluzajako pola wzorcowe do dalszychanaliz cyfrowych obrazow skanera AISA.

W przyszlosci zaklada si§ wygenerowanie ortofo-tomapy cyfrowej i wykorzystania jej do wizualizacjiprezentacji roznych analiz przestrzennych GIS.

Skaner hiperspektralny AISA (Airborne Imaging Spectrometer)Na potrzeby realizacji FOREMMS, zdefiniowano

32 kanaly spektralne (w pasmie promieniowania elek-tromagnetycznego od 430,39 do 892,07 nm) i ich sze-rokosc (od 3,38 do 8,46 nm), zakladajac jednoczesnierozdzielczosc terenowq piksela na poziomie 1,0 metra(czas rejestracji 18 msec). Podczas nalotu wykonano23 szeregi przebiegaj^ce niemal na kierunku N-S. Od-stepy pomiedzy szeregami wynosily 250 metrow (po-krycie podluzne 50%) dla wysokosci wzglednej lotu1000 metrow nad Puszcza^ Niepolomicka.. Predkoscprzelotu nad lasem ustalono na 200 km/h. Powierzch-nia obszaru zobrazowanego skanerem AISA wynioslaokolo 70 km2. Wielkosc pliku z zarejestrowanymi ob-razami w 32 kanalach wyniosla 9GB.

Korekcj§ geometryczn^ zobrazowah AISA przepro-wadza si§ w oparciu o dane pozyskiwane ze specjalne-go systemu nawigacyjnego C-MIGITS (Miniature In-tegrated GPSANS Tactical System) zamontowanegow samolocie Skyvan (HUT). Dane o pozycji oraz in-formacja o k^tach w trzech plaszczyznach urzadzeniaw stosunku do obrazowanych obiektow generowana

80 P.

jest przez odbiornika DGPS (Boening). W celu precy-zyjnej kalibracji obrazow mozna dodatkowo wykorzy-stywac punkty kontrolne, ktorych wspolrz?dne nale-zy pomierzyc w terenie. Istnieje mozliwosc wykorzy-stania NMT w celu precyzyjnego przeprowadzenia ko-rekcji wysokosci obiektow odbijajacych promieniowa-nie. Urzadzenie AISA zostalo rowniez przygotowaneprzez firm? Specim Ltd. pod katem korekcji radiome-trycznej z uzyciem odpowiednich standardow i urza-dzen (np. swiatlowodu rejestrujacego niebosklon w cza-sie nalotu). Firma ta dostarczyla rowniez oprogramo-wanie pracujq.ce w srodowisku Linux do automatycz-nej kalibracji i mozaikowania poszczegolnych szeregownalotu (CaliGeo).

HUTSCATUrza_dzenie HUTSCAT (Helsinki University of

Technology Scatterometer) dzialajace w 8 kanalachw zakresie cz?stotliwosci 5.4 GHz (C-band) oraz 9.8GHz (X-band) i w czterech kierunkach polaryzacji,montowane jest standardowo pod smiglowcem BELL.Rozdzielczosc terenowa przetworzonego obrazu oce-niana jest na 65 cm.

Jednoczesnie wraz z obrazowaniem mikrofalowymobiekt rejestrowany jest cyfrowa, kamera wideo orazzapisywana jest aktualna pozycja smiglowca (wspol-rzedne DGPS). Dzieki temu wszystkie dane moga zo-stac skalibrowane. Przy dogodnych warunkach pogo-dowych platforma smiglowca nie wplywa negatywnie(wibracje etc.) na jakosc zobrazowan.

Dzi?ki okreslaniu wysokosci obiektu przez HUT-SCAT, mozna analizowac struktur? przestrzenna drze-wostanow, tj. agregacje koron oraz profile poprzecznedrzewostanow. Ta ostatnia informacja jest na wskrosnowoczesna w porownaniu z danymi pochodza,cymi zeskanerow optycznych (nawet AISA). Dzieki tym da-nym mozna okreslac pi?trowosc drzewostanow orazwystepowanie nowego pokolenia pod calkowicie zwar-tym okapem drzewostanu (czasem nawet obecnoscruna), co w gospodarce lesnej moze miec kapitalne zna-czenie. Urz^dzenie HUTSCAT przeznaczone jest giow-nie dla terenow o niewielkich deniwelacjach. Uzyciew warunkach gorskich nigdy nie bylo przedmiotemtestow. Niestety z powodu niespodziewanej awariismiglowca BELL, w Polsce i we Wloszech nie zastoso-wano w tym roku urzadzenia mikrofalowego HUT-SCAD. Planuje si^ ponowne uzycie obu tych urzq.dzenw fazie demonstracji systemu w roku 2002.

Transfer danych GPRSZastosowanie automatycznej stacji meteorolo-

gicznej dostarczonej przez partnera ELE Int. (UK) daniebawem mozliwosc testowania technologii GPRS doprzesylania danych poniiedzy urz^dzeniami rejestm-jacymi a serwerem gromadz^cym wszystkie dane. Roz-waza si§ rowniez mozliwosc testowania transferu in-formacji pomiedzy komputerem Husky feX21 w tere-nie a serwerem danych (np. aktualizacja danych, In-ternet).

System SIP, oprogramowanie, bazy danych

Na obecnym etapie realizacji projektu wykorzystvwane jest glownie oprogramowanie ESRI (Arclnfv.S.x, ArcView 3.2, ArcPad 5.0). Nie zdecydowano jeszcze jaki bedzie koncowy ksztalt modulu odpowiedzia!nego za interaktywne generowanie map poprzez zapytania z poziomu przeglqdarek internetowycli. Ro^waza sie uzycie gotowych produktow (ArcIMS, Ma:Object) badz innych niedrogich rozwiazan (Demis Ma~Server).

Do interaktywnej wizualizacji okreslana jest przvdatnosc takiego oprogramowania jak CARIS Mult;Dimensional Framework (MDF) czy ENVI N-Dimer.sional Visualiser.

Baza danych RasDaMan DBMS (Active Knowlecge/FORWISS) zostala zaprojektowany jako systerrwysoce skalowalny do opisu wielowymiarowych obiektow i ich grup. Indeks wielowymiarowy (w rzeczyw:stosci czesto rodzina indeksow) uzywany jest do przvspieszania dostepu do danych skompresowanych i vten sposob niedost^pnych w poszukiwaniu. Baza RasDaMan jest obecnie dostepna w wersji 3.5 na 02 i Oracle w wielu roznych platformach Unix z wiaczenier.Solaris i Linux.

Podsumowanie

W pracy przedstawiono tylko wybrane moduly i etapy obecnie realizowanych prac nad systemem FCREMMS. Wiele modulow czeka jeszcze na swa kole;co wynika z licznych problemow przed jakimi stane-partnerzy, stawiaja.cy sobie za eel ogromne przedsiewziecie organizacyjne i technologiczne.

Komplikacje w realizacji projektu wynikaja czesiz powaznych kwestii, takich jak proba ujednoliceni.metod i parametrow opisujacych srodowisko lesn.w roznych krajach europejskich. Kwestia uzywani.roznego oprogramowania SIP i ukiadow wspolrzed-nych nie wydaje si^ natomiast stanowic juz wielkiegcproblemu w momencie decyzji o zastosowaniu jednc-litego systemu WGS84 i dostosowania si? do konwen-cji OpenGIS.

Inny problemy to chocby rozne traktowanie danychpublicznych i dostepu do nich w poszczegohiych kra-jach europejskich (Polska nie jest tu wyjatkiem). Oka-zuje si?, iz latwiej jest sciagac dane z kilkuset europej-skich stacji meteorologicznych z serwera w USA nizuzyskac odpowiednie zezwolenia z poszczegolnych kra-jow europejskich.

Duza przeszkoda. okazalo si? uzyskanie odpowied-niego zezwolenia na dokonanie nalotu nad obszaramilesnymi, co jednak po trwajacej 12 miesiecy procedu-rze w naszym kraju, udalo si? szczeshwie zalatwic.

Poslugujac si? nowymi technologiami takimi jakAISA, cz?sto stajemy si? ofiar^ wlasnego apetytu nacoraz wi?ksza. mas? bardziej szczegolowej infonnacji.Kilkanascie GB danych w jednym zbiorze moze powo-dowac okreslone trudnosci i to nie tylko podczas ar-chiwizacji na pokladzie samolotu. Replikacja danych

Jntegracja technologii geoinformatycznych... 81

'

pomie. dzy weziami systemu (serwery w poszczegolnychkrajach) moze stanowic rowniez pewien klopot nie tyledla pami^ci masowej, ile jej transferu przez cz^sto prze-ciazonq. siec komputerowa_.

Chyba najbardziej prozaiczn^ przyczyn^ kiopotow\ naszej strefie klimatycznej 33 warunki pogodowe,ktore wyznaczajq. tempo i mozliwosci aktualizacji geo-informacji o obszarach lesnych. Majq one ogromne zna-czenie dla prowadzenia prac terenowych, nalotow fo-togrametrycznych oraz uzycia skanerow (rowniez z po-ziomu satelitarnego). Niewqtpliwie rozwiazanie moz-na upatrywac w rozwoju technik mikrofalowego roz-poznania takich jak HUTSCAT.

Pomimo powyzszych przeciwienstw natury techno-logicznej i przyrodniczej, FOREMMS ma szanse stacsi? prototypem narzedzia umozliwiaj^cego szerokiemukr^gowi odbiorcow dost§p do geoinformacji o obsza-rach lesnych naszego kontynentu.

Literatura

Armenakis C., Regan A., 1996, Map revision using digital orto-photos, International Archives of Photogrammetry and Re-mote Sensing, vol. XXXI, part B4, Commision IV, ISPRS,Wien.

Goban-Klas T., Morbitzer J., 1998, Pedagogiczne konsekwencjebudowania spoleczenstwa informacyjnego, [w:] Materialykonferencyjne — VIII Ogolnopolskie sympozjum naukowe nt.,,Techniki komputerowe wprzekazie edukacyjnym", 2-26wrzesnia 1998, Poznan, http://www.wsp-krakow.pl/Pl-asc/ptn/Symp98.html

Goban-Klas T., Sienkiewicz E, 1999, Spoleczenstwo GlobalnejInformacji. Spoleczenstwo informacyjne: Szanse, Zagrozenia,Wyzwania, Wydawnictwo Fundacji Post§pu Telekomunika-cji. Krakow.

H0st, G., Omre, H. Switzer, P., 1995, Spatial Interpolation Er-rors For Monitoring Data, Journal of the American Statisti-cal Association , 90, 431, 853-861.

Internet 2000: http://www.giac.ca/site/geomatics/geomatics.htmlInternet 2001: http://www.npk.gov.pl/Mayr W, Remhardt W, 1996, Digital Photogrammetry join GIS

—A Powerfull Combination, International Archives of Pho-togrammetry and Remote Sensing, XXXI, part B4, Commi-sion iy ISPRS, Wen.

PTIP)20011UchwaiaXIKonferencjiNaukowo-TechnicznejJ,Sys-temy Informacji Przestrzennej" Polskiego Towarzystwa In-formacji Przestrzennej, 28-30 V 2001, Warszawa, Geodeta,7(74), 26.

Tanre D., Deroo C., Duhaut P., Herman M., Morcrette J.J., Per-hos J., Deschamps P.Y., 1990, Description of computer code tosimulate the satellite signal in the solar spectrum: the SScode, International Journal of Remote Sensing, 11, 4, 659-668.

Wezyk P., 2000, Techniki geomatyczne w planie ochrony Gorczan-skiego Parku Narodowego, Inwentaryzacja walorow przyrod-niczych i sporza.dzanie planow ochrony w parkach narodo-wych i rezerwatach przyrody. SzczeUniec, 4, 153~168.

Dr inz. Piotr Wezyk, absolwent Wydzialu Lesnego Akademii Rolniczej w Krakowie. Zatrudniony nastanowisku adiunkta w Katedrze Ekologii Lasu-Wydziatu Lesnego Akademii Rolniczej im. HugonaKolla.taja w Krakowie (Al. 29 Listopada 46, 31-425 Krakow), kieruje Laboratorium GIS i Teledetekcji(http://argis.les.ar.krakow.pl); e-mail: rlwezyk@cyf-kr.etlu.pl