Teledetekcja środowiska - Wydział Budownictwa i Inżynierii

Teledetekcja środowiska - Wydział Budownictwa i Inżynierii

Opis modułu kształcenia / przedmiotu (sylabus)
Rok akademicki:
Grupa przedmiotów:
Nazwa przedmiotu1):
Teledetekcja środowiska
Tłumaczenie nazwy na jęz. angielski3):
Remote Sensing of Environment
4)
Numer katalogowy:
ECTS 2)
4
Kierunek studiów :
Ochrona środowiska
Koordynator przedmiotu5):
Prof. dr habil. Jerzy Mozgawa
Prowadzący zajęcia6):
Pracownicy Zakładu Geomatyki i Gospodarki Przestrzennej, Katedry Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki
Leśnictwa, Wydział Leśny: dr habil. Krzysztof Będkowski, prof.nadzw., dr Joanna Adamczyk
Jednostka realizująca7):
Zakład Geomatyki i Gospodarki Przestrzennej, Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa,
Wydział Leśny
Wydział, dla którego przedmiot jest
realizowany8):
MSOŚ
Status przedmiotu9):
a) przedmiot
kierunkowy……………………….
b) stopień I…….
rok II……
c) stacjonarne / niestacjonarne
11)
Jęz. wykładowy : w języku
polskim
Cykl dydaktyczny10):
Semestr letni
Założenia i cele przedmiotu12):
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów ze współczesnymi sposobami pozyskania, przetwarzania,
interpretacji i wykorzystania w ochronie środowiska informacji obrazowych.
Przedmiot wyjaśnia teorię i metody pozyskiwania z danych obrazowych cech i geometrii obiektów
środowiskowych.
Zakres przedmiotu koncentruje się na obrazach, które są wynikiem rejestracji promieniowania
elektromagnetycznego odbitego lub emitowanego przez obiekty środowiska przyrodniczego i
antropogenicznego.
Przedmiot jest powiązany z innymi technologiami geomatyki: systemami informacji przestrzennej, satelitarnym
wyznaczaniem pozycji, modelem numerycznym powierzchni , geodezją i kartografią komputerową.
a)
wykład……………………………………………………………………………………; liczba godzin 15.......;
b)
ćwiczenia laboratoryjne zorientowane problemowo, ćwiczenia projektowe, realizowane indywidualnie oraz
przez 2-3 osobowe grupy studentów na sprzęcie komputerowym wyposażonym w specjalistyczne
programy do przetwarzania 2D obrazów cyfrowych i analiz 3D wymiarowych.
13)
Formy dydaktyczne, liczba godzin :
………………………………………………………………………………………; liczba godzin 30.......;
Metody dydaktyczne14):
\ Pełny opis przedmiotu15):
c)
……………………………………………………………………………………; liczba godzin .......;
d)
……………………………………………………………………………………; liczba godzin .......;
Rozwiązywanie problemu, dyskusja, indywidualne projekty studenckie dostarczane do oceny przez
prowadzących zajęcia za pośrednictwem Internetu, konsultacje bezpośrednie i drogą internetową
Przedmiot zapoznaje studentów ze współczesnymi sposobami pozyskania, przetwarzania, interpretowania i
wykorzystania informacji obrazowych w sposób umożliwiający:
1/ efektywne korzystanie z zasobów internetowych baz danych oraz archiwów zdjęć lotniczych i obrazów
satelitarnych w celu oceny stanu, funkcjonowania i dokumentacji zmian środowiska w różnych skalach
przestrzennych,
2/ nawiązanie współpracy merytorycznej z instytucjami dostarczającymi różnie przetworzone teledetekcyjne
dane obrazowe dla potrzeb zarządzania środowiskiem i badań naukowych w programach krajowych i
europejskich.
Przedmiot jest realizowany w formie wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych.
Materiał wykładowy obejmuje:
a) Wprowadzenie
( Identyfikacja potrzeb w zakresie informacji obrazowych dla rozwiązywania problemów ochrony i kształtowania
środowiska obszarów wiejskich. Teledetekcja i fotogrametria jako nauka i technologia pozyskania,
przetwarzania i interpretowaniu informacji obrazowej o cechach i wymiarach geometrycznych obiektów
środowiskowych. Teledetekcja w zintegrowanym systemie technik geoinformacyjnych. Własności spektralne
wybranych obiektów środowiskowych. Wpływ zanieczyszczenia środowiska i i sezonu wegetacyjnego na
własności spektralne detali środowiskowych. Zasady rejestracji obiektów środowiskowych na
wielospektralnych obrazach teledetekcyjnych. Geometryczne odwzorowanie obiektów terenowych na obrazach
teledetekcyjnych przez wybrane systemy teledetekcji lotniczej i satelitarnej. Zniekształcenia geometryczne
obrazów i metody eliminacji zniekształceń. Ortofotomapa.)
b) Wybrane elementy rejestracji obrazów teledetekcyjnych
(Cechy obrazów zarejestrowanych wybranymi systemami teledetekcji lotniczej. Własności geometryczne i
spektralne obrazów zarejestrowanych średnio- i wysokorozdzielczymi systemami teledetekcji satelitarnej.
Internet jako źródło informacji o obrazach teledetekcyjnych. Ortofotomapa w Internecie.
Wybrane programy UE jako źródło informacji teledetekcyjnej o środowisku).
c)
Przetwarzanie obrazów teledetekcyjnych środowiska
(Środki techniczne do przetwarzania teledetekcyjnych obrazów analogowych i cyfrowych. Wybrane operacje
cyfrowego przetwarzania obrazów jako narzędzie poprawiania ich dokładności geometrycznych i cech
interpretacyjnych. Elementy pomiarów geometrii obiektów na obrazach dwuwymiarowych i modelu
trójwymiarowym).
d) Interpretacja obrazów teledetekcyjnych środowiska
7
(Kierunki praktycznego wykorzystania rezultatów interpretacji do rozpoznania stanu i zmian środowiska
obszarów wiejskich. Specyfika monitorowania środowiska na serii czasowej obrazów. Wykorzystanie rezultatów
interpretacji obrazów lotniczych i satelitarnych do zasilania baz danych systemów informacji przestrzennej.
Aspekty techniczne i ekonomiczne stosowania w ochronie środowiska wybranych współczesnych technik
teledetekcji poziomu lotniczego i satelitarnego. Podejście ekologiczno – krajobrazowe do interpretacji na
obrazach lotniczych i satelitarnych elementów strukturalnych krajobrazów obszarów wiejskich. Kwantyfikacja
stanu krajobrazów ekologicznych poprzez wybrane wskaźniki struktury przestrzennej krajobrazów. Obrazy
teledetekcyjne poziomu lotniczego i satelitarnego jako źródło informacji umożliwiające wyznaczenie wskaźników
struktury związanych z tłem, płatami i ekotonami. Wykorzystanie wskaźników struktury w ocenie stanu i zmian
środowiska oraz opracowaniu zasad jego kształtowania i ochrony).
e) Specyfika modelu 3D w teledetekcji środowiska
(Sposoby pozyskania danych dla modelu 3D i wykorzystania modelu w ocenie funkcjonowania i ochronie
środowiska. Model 3D w prezentacji danych środowiskowych, ocenie rzeźby terenu i pokrycia/użytkowania
terenu)
Ćwiczenia obejmują pięć merytorycznie połączonych bloków tematycznych.
Blok1:Interpretacja elementów środowiska i zasady pomiarów fotogrametrycznych na pojedynczych zdjęciach
lotniczych ( 2D).
(Specyfika odwzorowania detali środowiska na zdjęciach lotniczych panchromatycznych, w barwach naturalnych
i spektrostrefowych. Zdjęcia lotnicze w ortofotomapach ).
Blok 2: Tworzenie i wykorzystanie modelu trójwymiarowego jako źródła informacji dla interpretacji tematycznej i
pomiarów fotogrametrycznych.
(Własności geometryczne obrazów zarejestrowanych w rzucie środkowym. Anaglif i stereoskop jako techniki
tworzenia modelu 3D z danych analogowych i cyfrowych. Elementy pomiarów zróżnicowania wysokościowego
detali środowiska na obrazach teledetekcyjnych wykonanych w rzucie środkowym).
Blok3: Przygotowanie cyfrowych wielokanałowych obrazów satelitarnych do interpretacji tematycznej
wspomaganej komputerowo.
(Wybrane operacje cyfrowego przetwarzania pojedynczych kanałów obrazu wielo spektralnego dla uzyskania
optymalnych dla interpretacji tematycznej kompozycji barwnych. Pomiar jasności spektralnych pikseli obrazu
cyfrowego jako danych wejściowych do modelowania i parametryzacji elementów środowiska.
Transformacja cyfrowego obrazu wielo spektralnego na formę kompozycji barwnych).
Blok 4: Wykorzystanie obrazów teledetekcyjnych jako tła rastrowego w mapach obrazowych.
(Definicje mapy obrazowej środowiska, rozdzielczości spektralnej i przestrzennej obrazu cyfrowego. Sposoby
wykorzystania parametrów rozdzielczości spektralnej i przestrzennej w procesie tworzenia tła rastrowego map
obrazowych. Wyznaczanie optymalnej skali tła rastrowego map obrazowych tworzonych z obrazów
pozyskanych wybranymi systemami teledetekcji satelitarnej.
Blok5: Interpretacja i kwantyfikacja obrazów satelitarnych w ujęciu krajobrazowo-ekologicznym.
(Interpretacja na obrazach satelitarnych wybranych elementów struktury ekologicznej terenu : tła, wysp
środowiskowych, ekotonów, korytarzy itp. Wykorzystanie kompozycji barwnych utworzonych z obrazów
satelitarnych jako źródła danych dla integracji z modelem numerycznym terenu. Interpretacja zmian środowiska
na serii czasowej obrazów teledetekcyjnych. Wyznaczenie wskaźników struktury pokrycia/użytkowania terenu
na obrazie 2D i modelu 3D. Obliczenie wybranych wskaźników struktury).
8
Wymagania formalne (przedmioty
wprowadzające)16):
17)
Założenia wstępne :
01_W zna sposób wykorzystania zjawiska odbicia
promieniowania elektromagnetycznego od obiektów
środowiska przyrodniczego i antropogenicznego w
tworzeniu i interpretacji wielo spektralnych i wielo
czasowych obrazów teledetekcyjnych
02–U potrafi pozyskiwać z literatury i Internetu w
języku
polskim
i
angielskim
informacje
o
charakterystykach
rozdzielczości,
kosztach,
podstawach prawnych korzystania i terminach
rejestracji obrazów teledetekcyjnych dla wybranego
obszaru środowiska
Efekty kształcenia18):
03 –U wykonuje i interpretuje kompozycje barwne,
podaje
charakterystyki
opisowe
i
wymiary
geometryczne obiektów środowiskowych na obrazach
2D i 3D i przygotowuje kartograficzne opracowanie
środowiskowe i atrakcyjną prezentację
04_U wyznacza na obrazach teledetekcyjnych granice
ekosystemów naturalnych i antropogenicznych oraz
wskaźniki struktury ekologicznej terenu i ocenia
znaczenie zmian pokrycia/użytkowania terenu dla
funkcjonowania środowiska
05_S korzysta z obrazów teledetekcyjnych 2D i 3D i
Internetu w argumentacji na rzecz wielofunkcyjnego
rozwoju obszarów wiejskich, komunikacji społecznej,
pracy zespołowej i postępowaniach w stanach
zagrożenia
Sposób weryfikacji efektów kształcenia19):
Efekt 01_W – 2h egzamin pisemny,
Efekty 02_U , 03_U, – kolokwia na zajęciach ćwiczeniowych 2/sem
Efekt 04_U, 05_S – ocena wykonania zadania projektowego 1/sem
Efekt 01_W – 2h egzamin pisemny – treść pytań egzaminacyjnych z oceną
Forma dokumentacji osiągniętych efektów
Efekty 02_U , 03_U, – kolokwia na zajęciach ćwiczeniowych 2/sem – 2 prace pisemne z ocenami
20)
kształcenia :
Efekt 04_U, 05_S – ocena wykonania zadania projektowego 1/sem – złożony projekt z oceną
Elementy i wagi mające wpływ na ocenę
Egzamin -40%, kolokwia – 15%, 15%, zadanie projektowe 30%
21)
końcową :
Prowadzenie ćwiczeń na
sprzęcie komputerowym wyposażonym w specjalistyczne
programy do
Miejsce realizacji zajęć22):
przetwarzania 2D obrazów cyfrowych i pomiarów na modelu 3D
Literatura podstawowa i uzupełniająca23):
1. Adamczyk J., Będkowski K. 2007. Metody cyfrowe w teledetekcji. Wydawnictwo SGGW.
2. Kurczyński Z. 2006. Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi. T.1,2. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
3. Geomatyka w Lasach Państwowych.. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych. Warszawa 2010. Rozdz.14. Elektroniczna wersja do pobrania ze
strony www.geomatyka.lasy.gov.pl/web/geomatyka
4. Remote Sensing of Environment. Elsevier Science. Biblioteka SGGW. Wykaz Pełnotekstowych Czasopism Elektronicznych SGGW
5. International Journal of Remote Sensing. Taylor & Francis Group. Biblioteka SGGW. Wykaz Pełnotekstowych Czasopism Elektronicznych SGGW
6. Lillesand T.M., Kiefer R.W. 2000. Remote sensing and image interpretation. Sygn.123768. Biblioteka Główna SGGW.…
UWAGI24):
9
Wskaźniki ilościowe charakteryzujące moduł/przedmiot25) :
Szacunkowa sumaryczna liczba godzin pracy studenta (kontaktowych i pracy własnej) niezbędna dla osiągnięcia zakładanych efektów
kształcenia18) - na tej podstawie należy wypełnić pole ECTS2:
Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
(15 h wykładów + 30 h ćwiczeń + 5 h konsultacje)
Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, takich jak zajęcia laboratoryjne,
projektowe, itp.: (30 h ćwiczenia laboratoryjne + 10 h dokończenie zadań projektowych w ramach pracy własnej)
90 h (3,6 ECTS)
…2,0……. ECTS
…1,6……. ECTS
Tabela zgodności kierunkowych efektów kształcenia efektami przedmiotu 26)
Nr /symbol
efektu
01_W
Wymienione w wierszu efekty kształcenia:
zna sposób wykorzystania zjawiska odbicia promieniowania elektromagnetycznego od
Odniesienie do efektów dla programu
kształcenia na kierunku
K_W01+, K_W02++, K_W05+, K_W07+++,
obiektów środowiska przyrodniczego i antropogenicznego w tworzeniu i interpretacji wielo
K_W08+, K_W12++, K_W17+++
spektralnych i wielo czasowych obrazów teledetekcyjnych
02_U
potrafi pozyskiwać z literatury i Internetu w języku polskim i angielskim informacje o
K_U05+++, K_U14+++, K_U16+
charakterystykach rozdzielczości, kosztach, podstawach prawnych korzystania i terminach
rejestracji obrazów teledetekcyjnych dla wybranego obszaru środowiska
03_U
wykonuje i interpretuje kompozycje barwne, podaje charakterystyki opisowe i wymiary
geometryczne
obiektów środowiskowych na obrazach 2D i 3D, przygotowuje
kartograficzne opracowanie środowiskowe i atrakcyjną prezentację
K_U01++, K_U02++, K_U03+, K_U04+++,
K_U05+++, K_U08++, K_U09+++, K_U11+,
K_U12+, K_U13+, K_U15+++
04_U
wyznacza na obrazach teledetekcyjnych granice ekosystemów naturalnych i
K_U01++, K_U02++, K_U05+++, K_U08++,
antropogenicznych oraz wskaźniki struktury ekologicznej terenu i ocenia znaczenie zmian
K_U09+, K_U13+, K_U01
pokrycia/użytkowania terenu dla funkcjonowania środowiska
05_S
korzysta z obrazów teledetekcyjnych 2D i 3D i Internetu w argumentacji na rzecz
K_U13+++, K_U15+++,K_S02+, K_S03+,
wielofunkcyjnego rozwoju obszarów wiejskich, komunikacji społecznej, pracy zespołowej i
K_S04+++, K_S07++, K_S09+++
postępowaniach w stanach zagrożenia
10
11