Zdj^cia lotnicze i produkty ich przetwarzania

Zdj^cia lotnicze i produkty ich przetwarzania

Piotr W^zyk
Zdj^cia lotnicze i produkty ich przetwarzania
Jedna^ z najbardziej wszechstronnych metod rejestruja_cych stan srodowiska
i zmiany w nirn zachodza_ce jest fotografia lotnicza, bedaca niezastapionym zrodtem
danych: geometiycznych - o polozeniu, ksztatcie i wielkosci obiektow (np. las, la_ka)
oraz radiometrycznych - o wlasciwosciach odbijania przez nie promieniowania
slonecznego. Zdjecia lotnicze 53 jednyrn z najtariszych i najbardziej obiektywnych
zrodel informacji. Pozwalaja_ rejestrowac w jednej chwili obszar znacznie wiekszy
od tego, jaki mozna opisac posluguj^c sic- tradycyjnymi metodami naziemnymi.
Pierwsze zdj^cie fotograficzne z ,,lotu ptaka" zrobiono juz w 1858 r. z balonu
unosza_cego si^ nad Paryzem. W roku 1887, lesnik z okolic Berlina, wykorzystal
wykonane w podobny sposob zdjecie do urzadzania lasu, a date; t§ przyjmuje sig
jako poczqtek zastosowania zdj^c lotniczych w lesnictwie i ochronie przyrody.
Dwa kolejno wykonane po sobie (w szeregu nalotu fotograrnetrycznego)
zdj^cia lotnicze pokrywaj^ce si^ w okolo 60%, umozliwiaj^ stereoskopowe
(trojwymiarowe, tzw. 3D) postrzeganie rzezby terenu i analiz$ zachodzqcych
w przestrzeni i czasie zjawisk przyrodniczych, np. przebiegu sukcesji lesnej na
polanach reglowych, zamierania drzewostanow, rozwoju powierzchni gradacyjne] czy skutkow huraganowych wiatrow. Zdjecia lotnicze wykonywane
kamerami fotogrametrycznymi poza wykorzystaniem do tworzenia i aktualizacji map topograficznych, 53 zrodlem danych do tworzenia Numerycznego
Modelu Terenu (NMT). Stosuje si$ go szeroko w analizach przestrzennych
z zakresu Geograficznych Systemow Informacji (CIS), czy tez wykorzystuje przy
generowaniu oitofotomap cyfrowych ze zdj^c lotniczych b^dz satelitarnych. Na
podstawie informacji zapisanych w NMT mozna tworzyc mapy: hipsometiyczne,
spadkow i ekspozycji, mapy cieniowanego reliefu lub przedstawiac analizowany teren w rzucie ukosnym. W chwili obecnej NMT jest w zasadzie jednym
z podstawowych modulow geoinforrnacji budujqcych systemy GIS w parkach
narodowych. Poza Gorczaiiskim Parkiem Narodowym, NMT istnieje co najrnniej w osmiu innych parkach (np. w TPN, BgPN, BdPN i MPN). Generowany
jest glownie w oparciu o pozyskiwanie informacji z map topograficznych (linie
warstwicowe, linie szkieletowe - jak w przypadku BgPN) lub tez dodatkowych
pomiarow wysokosciowych (TPN) czy tez rozbudow^'wany o model ITED
(SRTM) - jak w przypadku obszaru Gorcow. Model umozliwia przeprowadzanie analiz widocznosci z okreslonych punktow widokowych lub tras przejscia
(szlakow turystycznych) oraz obliczenia obj^tosci mas ziemnych, np. w sytuacji
zagrozenia erozj^. Przy wykorzystaniu odpowiedniego oprogramowania, NMT
i ortofotomap lotniczych, generowac mozna komputerowe ,,wirtualne przelo-
1.3. Z LOTU PTAKA
-
ty" nad wybranymi obszarami, dowolnie zmieniajac wysokosc, k^t obserwacji
kamery, kierunek i predkosc lotu oraz inne parametiy obserwatora. Tego typu
wirtualne modelowanie krajobrazu wykorzystywane jest zazwyczaj w parkach
0 urozmaiconej rzezbie terenu, tj.: Tatrzanskirn PN, Bieszczadzkirn PN czy Magurskim PN.
Kartometrycznym produktern przetwarzania zdj^c lotniczych jest tzw. ortofotomapa, czyli obraz powstaj^cy po usunieciu wplywu deniwelacji terenu
1 pochylenia zdjecia, w tzw. procesie ortorektyfikacji (przetworzenie pikseli
do jednakowej skali). Ortofotomapami moga^ sie; w chwili obecnej poszczycic
niemal wszystkie parki narodowe, obj^te w latach 1996-1998 oraz 2003-2004,
nalotami w projektach Phare z funduszy Unii Europejskiej. Niestety termin
Rejestracja przebiegu
sukcesji lesnej na polanie
PrzystopGornyZachodni
na podstawie
zdj^c lotniczych
zlat1954,1974,1997
opr. P. Wqzyk
1. CHARAKTERYSTYKA OGOLNA
Mapa ekspozycji terenu GPN
O
Piotr W<*zyk S
Mapa spadkow terenu GPN
O
1.3. Z LOTU PTAKA
ich wykonywania, rodzaj materialu filmowego czy skala zdj^c nie zawsze
odpowiadaly potrzebom parkow narodowych, co powoduje okreslone trudnosci tbtointerpretacyjne (nieodpowiednia faza fenologiczna roslinnosci, zle
warunki oswietlenia stokow, zaleganie platow sniegu, material panchromatyczny, itp.). Cze^c parkow narodowych (np. OPN, BgPN, PPN) w ostatnirn
dziesi^cioleciu zlecala dodatkowe wykonanie ortofotomap lotniczych z rnaterialow barwnych b^dz spektrostrefowych (czulych na zakres promieniowania
podczerwonego).
Zdj?cia lotnicze oraz inne obrazy satelitarne Gorcow
Pierwsze archiwalne i dost^pne obecnie zdj^cia lotnicze terenu Gorcow
pochodz^ z roku 1954. Z cala^ pewnoscia^ juz w latach 30. ubieglego wieku,
firma ,,Fotolot" wykonywafa zdj^cia lotnicze tych obszarow (przetrwala np.
mapa fotolotnicza Tatr), w celu opracowania map topograficznych, jednak
zadne klisze nie zachowaly si$ do dnia dzisiejszego. Po 1954 r., wykonywano
szereg nalotow fotogrametrycznych, najcze/sciej z wykorzystaniem filmow
czarno-bialych.
1954
1:20000
B&W
WOGiT
Caly obszar GPN
1974
1987
1974
1:33000
B&W
B&W
B&W
WOGiT
Caty obszar GPN
WOGIT
Caty obszar GPN
CODGiK
N fragment GPN
1976
1:6500
CODGiK
NW fragment GPN
1977
1:20000
CODGiK
SE fragment GPN
1977
1:21000
B&W
B&W
B&W
CODGiK
SW fragment GPN
1995
1:40000
WOGiT
Caly obszar GPN
13.07.1997
1:9000
B&W
CIR
GPN
GPN+ fragment otuliny
04.2003
1:26000
Color
CODGiK
Phare1997
2003
1:13000
B&W
WODGiK
LPIS/ Polska S
1:25000
1:35000
B&W - czarrio-biaty material panchromatyczny
CIR - barwne zdj^cia spektrostrefowe w podczerwieni
Color - zdl^cia barwne
W zaleznosci od stosowanej technologii i potrzeb opracowywanych map topograficznych, zdj^cia lotnicze wykonywano roznymi kamerami lotniczymi (rozne
typy, obiektywy) i z roznych wysokosci, co skutkowalo rozn^ ich skalq, a tym samym
rnozliwosciami fotointerpretaqi ich tresci. Dnia 13 sierpnia 1997 r. przeprowadzono
nalot fotogrametryczny nad GPN, z zastosowaniem specjalistycznego, barwnego
filmu spektrostrefowego (Kodak Aerochrom 2443; ang. CIR: Color InfraRed). Material ten dzi^ki rejestracji promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni pozwala
rn.in. na bardzo szczegolowe kartowanie drzewostanow (typu, stanu zdrowotnego,
zwarcia, gatunkow draew, wieku, itp.) lub roslinnosci zielnej na polanach. Podobne
naloty wykonywano w Polsce na obszarach innych parkow narodowych: Bieszczadzkiego, Ojcowskiego, Narwianskiego, Wigierskiego i Pienihskiego, zazwyczaj
w ramach srodkow na przygotowanie Planu Ochrony.
I. CHARAKTERYSTYKA OGOLNA
Interesuj^cym zrodtern informacji dla obszaru Gorcow i innych parkow narodowych mog^ bye obrazy rejestrowane z poziomu satelitarnego.
W ostatnich latach udostepniane 34 obrazy z karner fotograficznych (np. KH-6)
montowanych na szpiegowskich satelitach USA, ktore w latach 60. ubieglego
stulecia wykonywaly zdj^cia Ziemi (pulap ok. 170 km; rozdzielczosc piksela
terenowego ok. 2-3 m). Utrudniony natomiast moze okazac sie_ doste/p do
zdj^c wykonywanych przez radzieckie kamery KVR-1000 (podobna szczegotowosc).
W sieci Internet dostepne 53 satelitarne obrazy archiwalne pochodz^ce
z programu badawczego LANDSAT (generacje skanerow: MSS, TM, ETM+),
ktore zapewniaj3 ci^gtosc analiz przestrzennych GIS dla obszaru calej Polski
w tym Gorcow, choc oczywiscie mozliwosci ich interpretacji w stosunku do
zdje_c lotniczych 53 ograniczone (piksel terenowy 80x80 m MSS; 30x30 m TM;
15x15 mETM+). Niewa_tpliw3 zalet^ tych obrazow satelitarnych 53 informacje
zarejestrowane w widzialnym zakresie spektralnym (RGB) jak i w bliskiej podczerwieni (N1R) czy podczerwieni termalnej. Inne komercyjne obrazy Gorcow
wykonywane z pulapu satelitarnego pochodzic rnogq z systernu francuskiego
SPOT (piksel od 10 m do 2,5 m ) bejdz indyjskiego IRS (piksel 5,8 rn).
Nalezy oczekiwac, ze w niedlugim czasie do badan przestrzeni przyrodniczej Gorcow z ,,lotu ptaka" b^dq stosowane wysokorozdzielcze obrazy
satelitarne IKONOS (piksel 1 rn PAN, x 4 m MS) lub QuickBird (0,62 m PAN,
x 2,4 rn MS), ktore mog^ bye wykonane podczas jednego przelotu satelity przy
bezchmurnej pogodzie. Tego typu obrazy posiadaj^ juz parki narodowe: Borow
Tucholskich, Wolinski czy Tatrzanski, a niemal polowa Polski w okresie ostamich
3 lat zostala pokryta zobrazowaniami IKONOS.
Rozwoj tecbnologii obrazowania Ziemi z pulapu lotniczego (wprowadzanie
kamer cyfrowych, skanerow hiperspektralnych czy skaningu laserowego LiDAR)
i satelitarnego (obrazy wysokorozdzielcze, systemy radarowe itd.) niczym nie
zahamowal potrzeby analizowania tresci archiwalnych zdj^c lotniczych czy tez
historycznych map topograficznych (np. Miega-Waldaua dla obszaru Gorcow
wykonywanych w latach 1775-1783). Metody interpretacji zdj^c lotniczych
i produktow ich przetwarzania sq doskonalone dzieki wykorzystywaniu nowoczesnych metod klasyfikacji obiektowej, tzw. segmentacji. Nalezy jednak
parni^tac, iz tresc zarejestrowana przez kamery lotniczq czy tez skaner satelitarny, pozostaje cennyin i przede wszystkim obiekrywnym zrodlem informacji
dla nastepnych pokoleh.
PISMIENNICTWO DO CZF^SCI I
Klimaszewski M. (red.) 1972. Geomorfologia Polski. 1. 2. PWN. Warszawa.
Kondracki J. 1978. Karpaty. WSiP, Warszawa.
Kondracki J. 1998. Geografia regionalna Polski. PWN. Warszawa.
Loch J. (red.) Plan Ochrony Gorczariskiego Parku Narodowcgo. Rejestr powierzchni. Opisanie ogolne.
Manuskiypt. Biblioteka GPN, Poreba Wielka.
Michalik S. 1989. Przyroda polska. Gorce. Wiedza Powszechna, Warszawa.
Warszyiiska J. (red.) 1995. Karpaty Polskie. Przyroda. czlowiek i jego dziaialnosc. Wyd. UJ, Krakow
Wezyk P., Mansberger R. 1998. Techniki fotogrametrii cyfrowej i GIS w ocenie degradacji drzewostanow swierkowych w masywie Kudlonia w Gorcach. [W:] Archiwum Fotogrametrii, Kartografii
i Teledetekcji 8.
Wezyk P., Pvrkosz R. 1999. Uzytkowanie polan w Gorcach na przestrzeni lat 1954-1997 na podstawie
fotogrametrycznego opracowania zdjec lotniczych. [W:] Archiwum Fotogrametrii, Kartografii
iTeledetekcjig.
Wezyk P., de Kok R., Zajqczkowski G. 2004. The role of statistical and structural texture analysis in VHR
image analysis for forest applications. A case study on QuickBird data in the Niepolomice Forest.
[In:] Strobl et al. Hrsg. Angewandte Geoinformatik 2004. Wichman, Heidelberg.
Wezyk P.. GuzikM. 2004- The use of "Photogrammetry-GIS" (P-GIS) for the analysis of changes in the
Tatra Mountains natural environment. [In:] A message from the Tatra. Geographical Information
Systems and Remote Sensing in Mountain Environmental Research, Krakow-Riverside (California,
USA).