TELEDETEKCJA 2010
(aka podejście 3.)
Remote sensing – zdalne pozyskiwanie informacji, badanie wykonywane z pewnej odległości, przekaźnikiem jest promieniowanie elektromagnetyczne, którego prawie cały zakres wykorzystuje (USA 1950)
Nauka o ziemi
· Teledetekcja
· Kartografia – mapa + opis - +opracowanie tekstowe + gis
Dziedziny geomatyki – pomiary na kuli ziemskiej
· Teledetekcja – zbieranie informacji o środowisku
o Lotnicza
o Satelitarna
· Geodezja – pomiary ziemi
· Fotogrametria – dokładne pomiary powierzchni ziemi
· SIP – gromadzenie informacji o przestrzeni (System Informacji Przestrzennej)
Fotografia –(gr. Piszę światło) –zbiór wielu różnych technik prowadzących do zarejestrowania trwałego pojedynczego obrazu za pomocą światła
Fotografia tradycyjna – oparta na chemii światłoczułych związków srebra
· Monochromatyczna
· Barwna
Fotografia elektroniczna – oparta na technikach elektrooptycznych
· Analogowa
· Cyfrowa
Kamera Obscura (XVI w.) – podstawy do tworzenia (uwieczniania) obrazu
1826/1827 – pierwsza fotografia na wypolerowanej płytce metalowej
1839 – uznaje się za właściwą datę wynalezienia fotografii; zdjęcie otrzymane na warstwie jodku srebra
1839 – pojawienie się fotografii na ziemiach polskich
1858 – pierwsze zdjęcia z powietrza (balon, Paryż)
1861 – pierwsza fotografia barwna
1909 – pierwsze zdjęcia z samoloty
1957 – sputnik
1960 – satelita meteorologiczny (TYROS 1)
1961 – pierwsze zdjęcia w kosmosie
1965 – pierwsze kolorowe zdjęcie z satelity
1969 –zdjęcia z powierzchni Księżyca
1972 – badanie powierzchni ziemi z satelity LANDSAT
Metody teledetekcji
· Aktywne - radar (mikrofale), lidar (światło), sonar (fale akustyczne) – sygnał wysyłany z instrumentu, a po odbiciu od obiektu odbierany i analizowany
· Pasywne – analiza sygnału wysyłanego od obiektu
Spektrum fal
Gamma – 0.01nm
Rentgen (X) – 1nm – 100nm
Ultrafiolet (UV) – 100 nm – 380/400nm
Światło widzialne – 400 nm – 700nm
Niebieskie – 400nm – 500nm
Zielone – 500nm – 560nm
Żółte – 560nm – 590nm
Czerwone - 590nm – 700nm
Podczerwień – 1mm – 1cm
Mikrofalowe – 1mm – 1m
Radiowe – 1m – 1km
Obraz wielospektralny – pasmo widzialne, bliska podczerwień, daleka podczerwień
Zdjęcie spektostrefowe – zieleń + czerwień + bliska podczerwień - w barwach umownych – nienaturalnych.
Obraz kolorowy – 400-700nm
Obraz wielospektralny – światło widzialne+ mikrofale+ daleka i bliska podczerwień + ultrafiolet
Okno atmosferyczne – to długość fali elektromagnetyczne przechodzącej przez atmosferę
· Okno optyczne – promieniowanie widzialne
· Okno radiowe – krótkofalowe promieniowanie radiowe
· Część promieniowania podczerwonego – Bliska i daleka
Prawo Wiena - prawo opisuje promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez ciało doskonale czarne; ze wzrostem temperatury promieniowanie ciała doskonale czarnego przesuwa się w stronę fal krótszych
Odpowiedź spektralna obiektu – ilość promieniowania, która jest odbita
Krzywa spektralna – charakterystyka współczynnika odbicia (%) obiektu, która zależy od długości fali i właściwości obiektu.
Promieniowanie elektromagnetyczne może ulec
· Odbiciu
· Pochłaniania (absorpcja) – osłabienie mocy promieniowania przy zachowaniu kierunku rozchodzenia się fali. Ozon (O3 - około 30 km nad ziemią) – ultrafiolet; CO2 – daleka podczerwień; para wodna (H2O) – daleka podczerwień + fale 2,2cm-1m (brak wpływu na fale radiowe)
· Przenikaniu
· Rozpraszaniu – osłabianie mocy i zmiana kierunku rozchodzenia fali. Wielkość rozproszenia zależy od: długości fali elektromagnetycznej, wielkości cząsteczki, długości oddziaływania fali w atmosferze
o Rayleigha – wielkość cząsteczek rozpraszających mniejsza niż długość fali – niebieska barwa nieba – zachodzi w górnych warstwach atmosfery
o Mie – wielkość cząsteczek porównywalna do długości fali – białe chmury – troposfera
o Nieselektywne – wielkość cząsteczek dużo większa niż długość fali – niebo szare i zamglone
Cień własny –cień na obiekcie idealnie czarnym, który daje wrażenie plastyczności zdjęcia.
Zieleń bardzo dużo dobija w zakresie bliskiej podczerwieni (nawet 50%, a tylko 10% w zakresie barwy zielonej), służy to:
· Badaniu struktury zalesienia
· Badania stanu lasów
Sucha gleba ma lepsze odbicie niż wilgotna gleba
Kamery lotnicze
· Analogowe
· Cyfrowe
23x23cm – format zdjęci wykonywanych przez lotnicze kamery fotogrametryczne, pozbawione dystorsji (zniekształceń na obrzeżu zdjęć) czyli trzymające skale
Ogniskowa/stała kamery – element orientacji wewnętrznej kamery, nie można jej oraz ostrości zmieniać
Typy kamer
· Normalnokątna – 300mm (23x23cm)
· Półnormalnokątna – 210 mm
· Szerokokątna – 150 mm (duże zniekształcenia)
· Nadszerokokątna – 88mm
Kamera lotnicza
· Półkasety(??) z filmem
· Jednostka napędowa
· Stabilizowane zawieszenie (0-3stopnia)
· Statek obiektywowy
· Luneta nawigacyjna
O’
Zdjęcie lotnicze jest obrazem terenu przestawionego na płaszczyźnie w rzucie środkowym.
A’
Zdjęcie lotnicze jako rzut środkowy:
f – ogniskowa; B’A’ – płaszczyzna zdjęcia – rzutnia; O’ – punkt główny zdjęcia; O – punkt główny obiektywu; AB – powierzchnia terenu; BB’ i AA’ – promienie rzutujące
B’
f
O
B
A
Pokrycie podłużne zdjęć (par zdjęć) – 60%
Pokrycie poprzeczne zdjęć (szeregów)- 30% (teren górski 45%)
Pas potrójnego pokrycia – 10%-20%
Ilość szeregów - N=c/l c-szerokość fotografowanego terenu; l-odległość między szeregami
Całkowita liczba zdjęć – R = nN +10% n – liczba zdjęć w szeregu; N – ilość szeregów
Fotografia czarno-biała
Emulsja fotograficzna – sole srebra zawieszone w żelatynie
· Niebarwoczyła – reakcja tylko na kolor niebieski
· Barwoczuła/ortochromatyczna – niebieski + zielony (nie czerwony)
· Wszechbarwoczuła/panchromatyczna – N+Z(lekko obniżona czułość)+C; biały foton – drogi, czarny foton - wody; fototon nie może być jedyną cechą rozpoznawczą takiego zdjęcia, bo różne barwy mają zbliżoną wartość foto….
· Ultra chromatyczna – N+Z+C+bliska podczerwień
Ludzkie oko najlepiej odbiera barwę zieloną. Zieleń (roślinność) ma najlepszą odpowiedź spektralną w podczerwieni.
Fotografia barwna
· Metoda addytywna – mieszanie barw poprzez sumowanie; błona trójwarstwowa:
o 1. Warstwa – niebieski i żółty filtr
o 2. Warstwa – zielony filtr
o 3. Warstwa – czerwony filtr
· Metoda subtraktywna – odejmowanie barw
Bliska podczerwień
· Zieleń/roślinność – kolor czerwony
· Woda – czarny (gdyż pochłaniana)
Zdjęcia w podczerwieni – obraz po wywołaniu w barwach nierzeczywistych/fałszywych
· Czarno-białe – 1 warstwa
· Kolorowe – 3 warstwy
Zdjęcia czarno-białe w podczerwieni
· Biały fototon – roślinność liściasta
· Ciemniejszy fototon – roślinność iglasta
· Wody - czarne
Zdjęcia barwne w podczerwieni – najlepsze do rozróżniania rodzajów zieleni
· Największe odbicie – roślinność polna + roślinność łąkowa
· Mniejsze odbicie – roślinność liściasta
· Najmniejsze odbicie – roślinność iglasta
Zdjęcie spektrostrefowe – cały świat biotyczny w czerwieni, uszkodzone elementy drzew - turkusy
Zdjęcia panchromatyczne mają większą rozdzielczość (80 par linii na 1mm) niż fotografia kolorowa (60 par lini na 1mm)
Światłoczułość – ISO –skala światłoczułośći
o Niskoczułe – 25; 50
o Średnioczułe – 100; 200; 400
o Wysokoczułe – 800; 1600
Zdjęcie lotnicze
· Elementy orientacji wewnętrzne – do określenia środka rzutu w stosunku do głównego punktu zdjęcia
o Współrzędne tłowe punktu głównego zdjęcia
o Ogniskowa kamery (odległość obiektywu od ramki tłowej)
· Elementy orientacji zewnętrznej – do określenia położenia kamery względem terenu fotografowanego
o Kąt nachylenia zdjęcia
o Kąt skręcenia zdjęcia
o Kąt kierunkowy zdjęcia
o Wspólna przestrzeń środka rzutów
o Położenia kamery względem fotografowanego terenu
Ramka tłowa
· Znaczniki tłowe
· Libella – pęcherzy powietrza – nachylenie i skręcenie zdjęcia
· Zegar
· Wysokość lotu
· Ogniskowa kamery
· Numer zdjęcia
· Numer kamery
Rodzaje zdjęć
·...
mdsuperstar