Kateřina Tajovská – Zem z kozmu, stretnutie GISkola #5, 20. 01. 2022, online cez Zoom, http://giskola.eu/

1. 20.1. 2022
1
Základní principy dálkového průzkumu Země
Země z kosmu - workshop
Kateřina Tajovská – Geografický ústav, PřF, MU Brno

2. 2
Co to je DPZ? (dálkový průzkum Země)
Několik různých definicí podle přístupu
• Vědecké : Dálkový průzkum je věda i umění získávat užitečné
informace o objektech, plochách či jevech prostřednictvím dat
měřených na zařízení, která s těmito zkoumanými objekty,
plochami či jevy nejsou v přímém kontaktu.
• Praktické: Dálkový průzkum Země (DPZ) se zabývá
pořizováním leteckých a družicových snímků, jejich zpracováním
a analýzou za účelem tvorby topografických či tematických map.
• Zábavné: Dálkový průzkum je umění rozdělit svět na množství
malých barevných čtverečků, se kterými si lze hrát na počítači
s cílem odhalení jejich neuvěřitelného potenciálu a tajemství.

3. 3
Jak to funguje
̶ podstatou je schopnost všech objektů a okolí reagovat nějakou formou
(vysílání, odrážení, pohlcování) na elektromagnetické záření, které pak
zaznamenávají senzory na přístrojích – rozlišujeme aktivní a pasivní snímání
̶ intenzita tohoto působení přenášená prostřednictvím elmg. záření nám poté
určuje vlastnosti jevů a objektů a je ovlivňována atmosférou.
̶ snímek je chápán jako záznam měření intenzity elektromagnetického záření
(odraženého či emitovaného)
v určitém intervalu spektra

4. 4
Aktivní a pasivní snímání
̶ Pasivní snímání je zprostředkováno odraženým slunečním zářením nebo
samotným vyzařováním všech objektů (fyzikální zákony? – 0°C x 0 K)
̶ Aktivní snímání je podmíněno vysláním vlastního umělého signálu – např.
radarový signál, laserový signál
̶ Konstruují se jednotlivé ale i kombinované systémy – nosiče nesou vícero
senzorů pro různé účely
0 K= −273,149 °C

5. 5
Elektromagnetické spektrum a jeho využití v DPZ
̶ celá škála není využitelná – pro DPZ existují Atmosférická okna.
̶ vliv složení atmosféry
Tmavá místa = absorpční pásy, světlá místa = atmosférická okna
https://www.youtube.com/watch?v=gaFKAQVA8Ak

6. Hlavní atmosférická okna
̶ ultrafialové záření (0,1 - 0,4 µm)
̶ viditelné záření (0,4 - 0,7 µm)
̶ infračervené záření blízké (0,7 - 1,4 µm)
̶ infračervené záření střední (1,4 - 3 µm)
̶ tepelné infračervené záření (3 µm - 1 mm)
̶ mikrovlnné záření (1 mm - 1 m)
6

7. Snímky z jednotlivých oblastí spektra DPZ
Viditelná část spektra
7

8. Radarová data
8

9. Radarová data
9

10. Radarová data
10

11. Radarová data
11

12. Termální část spektra
12

13. Termální část spektra
13

14. Infračervená část spektra
14

15. Infračervená část spektra
15

16. Satelity všude kolem nás
̶ Různé satelitní systémy a sítě:
̶ satelitní komunikační systémy
̶ satelitní navigační systémy (GPS, Glonass, Galileo, Beidou)
̶ geodetické družicové systémy
̶ družicové systémy pro pozorování Země (Earth Observation)
̶ špionážní satelitní systémy
̶ Různé velikosti, oběžné dráhy, mise
̶ Životnost přibližně 5 až 10 let
̶ Správa OSN (UNOOSA) http://www.unoosa.org/ počet
obíhajících družic kolem Země více než 7000, ale aktivních
přibližně 51%.
̶ online index objektů vypuštěných do vesmíru na stránce UNOOSA.
̶ Aktuální zprávu z roku 2021 o družicích, které v současnosti
obíhají Zemi, od firmy Pixalytics si můžete přečíst zde.
16

17. http://stuffin.space/
17

18. Oběžné dráhy družic
• dráhy rovníkové
• dráhy šikmé
• dráhy subpolární
Dráhu charakterizuje především
výška a inklinace
Další informace včetně trochu
podrobnějšího popisu i členění
jednotlivých drah si můžete
nastudovat v tomto článku: Malý
průvodce po oběžných drahách
18

19. Geostacionární dráhy (rovníkové)
̶ Většinou meteorologické družice
19

20. Subpolární dráhy
̶ Družice pro výzkum přírodních zdrojů Země
̶ Heliosynchronní, několik družic na jedné orbitě
http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2016/08/Sentinel-2_global_coverage
̶ Většinou speciální mise, navigační satelity, komerční
satelity (lety na přání)
̶ Nízká orbita, vyšší prostorové rozlišení
Šikmé dráhy
20

21. 21
Aktuální poloha satelitů
Zjisti, kdy nad tvým bydlištěm přelétá družice Sentinel 2A,
(snímky v Sentinel Playground nebo EOBrowser).
̶ klikni na tento odkaz: https://www.n2yo.com/
̶ nahoře vpravo v kolonce Search napiš Sentinel 2A
̶ pod nadpisem SENTINEL 2A klik na odkaz 10day prediction
̶ pokud počítač nebo mobil umí udávat polohu, rovnou se ukáže,
které dny a hodiny nad vámi družice poletí a bude dělat snímky
̶ klik na modrý odkaz Maps and details - otevře se mapka předpovědi,
kudy satelit v danou dobu poletí.
̶ anebo rovnou klik na Live tracking a zobrazí se aktuální poloha

22. Digitální dálkový průzkum Země – od roku 1972
̶ 1972 – ERTS (LANDSAT–1) – první ze série družic pro
výzkum přírodních zdrojů Země
̶ 1986 – první z družic SPOT
̶ 1999 – IKONOS – první soukromá družice
̶ Digitální obrazové záznamy nahrazují fotografii
̶ Tématické mapování zemského povrchu
̶ Globální monitorování životního prostředí
̶ Digitální zpracování obrazu
̶ DPZ jako nedílná součást geoinformatiky
̶ 90. léta až současnost – volně dostupné satelitní snímky
(Landsat, Sentinel aj.) – masivnější rozšíření

23. Obr. Družice Landsat-1. První
generace tvořená družicemi Landsat 1,
2 a 3 byla konstrukčně odvozena od
meteorologických družic Nimbus.
Zdroj: NASA
Družice WorldView-4, rozlišení
30cm
http://worldview4.digitalglobe.com
/#/main

24. Složení systému a technologie DPZ
DPZ se skládá ze tří částí:
část kosmická - pořizování a
sběr dat
část zpracovatelská – přenos a
prvotní předzpracování dat na
přijímacích stanicích
část uživatelská – analýza
obrazových dat (např. tvorba
tematických a topografických
map).

25. Digitální snímek
̶ Digitální snímek se skládá
z množství tzv. obrazových
prvků (pixelů). Každý pixel nese
jedno číslo – toto číslo je
prezentováno jako odstín šedi –
DN hodnota – digital number

26. 26
Vlastnosti satelitních dat - rozlišovací schopnosti
● radiometrické rozlišení
● prostorové rozlišení
● časové rozlišení
● spektrální rozlišení
16 dnů
1. 6. 17. 6. 3. 7.
Důležité pro výběr snímků: metody,
pokrytí, detaily, tematiku, dobu.

27. 27
Ukázky snímků s velmi vysokým rozlišením

28. 28
Ukázky snímků s velmi vysokým rozlišením

29. 29
Práce v EOBrowser (volitelně CollGS)

30. 30
EOBrowser – verze Education nebo normal
Education – přednastavená témata, družice, „highlighty“
Normal – vlastní výběr družic, indexů, tematické sady z
Copernicu – viz následující ukázka
Oboje – možnost porovnání (swap), Timelaps, stažení
obrázku (georeferencovaného tiffu), oblačnost
https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/

31. 31
Kůrovcová kalamita
Praktické aplikace
̶ Vybraná oblast : Vysočina, okolí Brna, Jeseníky….vaše vlastní?
̶ roky 2017-2021, vybrat vždy bezoblačný snímek (10%) přibližně stejný
měsíc a den
̶ časová řada: 29-8-2017; 7-7-2018; 25-7-2019; 29-7-2020; 24-7-2021
̶ Nástroje: True color, NDVI (vegetace), Moisture index (vlhkost),
možnosti uložení snímků v pohledech
̶ Porovnání - Compare, Timelaps, vývoj NDVI v čase, statistiky
vybraného polygonu v grafu

32. 32
Rozdíly v roce 2017 – 2020 (2021)

33. 33
Rozdíly v roce 2017 – 2020 (2021)

34. 34
Rozdíly v roce 2017 – 2020 (2021)

35. 35
Další možnosti:
̶ Mapová aplikace CollGS
̶ Česká mutace!!!
̶ Zatím pouze pro snímky Sentinel 2
̶ Některé barevné kompozice obdobné jako v EOBrowser
̶ Kvalitní český návod a manuál
̶ https://collgs.czechspaceportal.cz/
̶ Mapová aplikace
̶ https://collgs.czechspaceportal.cz/uzivatelska-prirucka/popis-prace-v-aplikaci-sentinel-2-cr/
̶ Google Earth
̶ Prohlížeč satelitních snímků na stránkách Českého
hydrometeorogického ústavu
̶ Earth Data Search (NASA anglicky)

36. Díky za pozornost, posíláme virtuální pozdrav z Geografického ústavu.