Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy teledetekcji
Koordynator przedmiotu:
Prof. dr hab. inż. Jarosław Zawadzki
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Ochrona Środowiska
Grupa przedmiotów:
kierunkowe
Kod przedmiotu:
1110-OS000-MSP-1206
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
40h, w tym 30 godzin pracy z nauczycielem i 10 godzin pracy domowej.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,5
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Matematyka I, II, III, Fizyka I, II Podstawy Informatyki Statystyka
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zastosowaniami pomiarów teledetekcyjnych w inżynierii i ochronie środowiska, w tym ze znaczeniem pomiarów zdalnych w globalnym systemie obserwacji. Student pozna podstawowe prawa promieniowania, zasady działania instrumentów pomiarowe oraz metodyki wykonywania pomiarów zdalnych. Obszernie przedstawione zostaną zastosowania pomiarów zdalnych do badania atmosfery i powierzchni Ziemi. Ćwiczenia projektowe mają na celu zaznajomienie studentów z metodami interpretacji obrazów radarowych, obrazów satelitarnych i pomiarów spektrometrycznych oraz przekazanie Studentom wiedzy dotyczącej dostępnych w Internecie baz pomiarów zdalnych. Studenci będą mieć, do wyboru dwie wersje ćwiczeń. Pierwszą (I) opartą głównie na zastosowaniach meteorologicznych i drugą (II) opartą na badaniach powierzchni Ziemi. W przypadku małej ilości studentów decyzja o wyborze wersji ćwiczeń zostanie podjęta po uwzględnieniu opinii studentów na początku semestru
Treści kształcenia:
Program ćwiczeń komputerowych I 1. Interpretacja obrazów radarowych. Analiza porównawcza z wykorzystaniem prognozy opadu z modeli UMPL i COAMPS oraz pomiarów wysokości opadu ze stacji synoptycznych 2. Detekcja zachmurzenia i położenia stref frontowych na podstawie zdjęć satelitarnych z satelitów meteorologicznych (VIS, IR, VW) 3. Detekcja zapylenia atmosfery (AERONET, MODIS) i pożarów biomasy (MODIS Rapid Response System) 4. Analiza porównawcza rozkładu przestrzennego O3, SO2 i NO2 uzyskiwanego z różnych instrumentów pomiarowych umieszczonych na satelitach. Zasada pomiaru NO2 – ACCENT e-learning tool http://www.iup.uni-bremen.de/E-Learning/at2-els_NO2/index.htm Program ćwiczeń komputerowych II 1. Wprowadzenie do środowiska programu BEAM (the Basic ENVISAT Toolbox for (A)ATSR and MERIS) – środowiska przeznaczonego do przetwarzania i analizy zdjęć satelitarnych wielu systemów satelitarnych, w szczególności ENVISAT MERIS oraz AATSR. Wykonanie wybranych ćwiczeń z zakresu korekcji, poprawiania jakości i przetwarzania cyfrowych obrazów wielospektralnych na przykładzie zdjęć MERIS. Przykładami takich ćwiczeń są filtracje w celu wzmacniania kontrastów, redukcji szumów, klasyfikacji, wykrywania i oceny zmian, praca histogramami, wykrywanie korelacji zmiennych, wykorzystywanie procesorów analizy spektralnej, wykonywanie podstawowych ocen statystycznych dla poszczególnych obszarów i odnoszenie ich do ocen w zakresie całego pola widzenia lub w zakresach meso-skalowych. 2. Wybrane analizy zdjęć spektralnych ENVISAT MERIS, np. w celu wyznaczania indeksów wegetacyjnych: NDVI, FAPAR, LAI, LAIxCab, wykonanie spektralnej klasyfikacji nienadzorowanej (metoda klastrów), detekcja chmur, wykorzystywanie numerycznego modelu terenu itd. 3. Wprowadzenie do środowiska programu POLSARPRO do przetwarzania cyfrowych obrazów mikrofalowych SAR, polaryza-cyjnych. Analiza zdjęć satelitarnych ENVISAT ASAR (wybrane ćwiczenia w zakresie korekcji obrazów mikrofalowych np. kalibracje, filtracje despeckle, korekcja DEM, klasyfikacje). 4. Przykładowe interpretacje wilgotności gleb, modele rozproszenia, itp. Przykładowe interpretacje zdalnych pomiarów grawimetrycznych (http://geoid.colorado.edu/grace/grace.php) itp. Program ćwiczeń komputerowych I 1. Interpretacja obrazów radarowych. Analiza porównawcza z wykorzystaniem prognozy opadu z modeli UMPL i COAMPS oraz pomiarów wysokości opadu ze stacji synoptycznych 2. Detekcja zachmurzenia i położenia stref frontowych na podstawie zdjęć satelitarnych z satelitów meteorologicznych (VIS, IR, VW) 3. Detekcja zapylenia atmosfery (AERONET, MODIS) i pożarów biomasy (MODIS Rapid Response System) 4. Analiza porównawcza rozkładu przestrzennego O3, SO2 i NO2 uzyskiwanego z różnych instrumentów pomiarowych umieszczonych na satelitach. Zasada pomiaru NO2 – ACCENT e-learning tool http://www.iup.uni-bremen.de/E-Learning/at2-els_NO2/index.htm Program ćwiczeń komputerowych II 1. Wprowadzenie do środowiska programu BEAM (the Basic ENVISAT Toolbox for (A)ATSR and MERIS) – środowiska przeznaczonego do przetwarzania i analizy zdjęć satelitarnych wielu systemów satelitarnych, w szczególności ENVISAT MERIS oraz AATSR. Wykonanie wybranych ćwiczeń z zakresu korekcji, poprawiania jakości i przetwarzania cyfrowych obrazów wielospektralnych na przykładzie zdjęć MERIS. Przykładami takich ćwiczeń są filtracje w celu wzmacniania kontrastów, redukcji szumów, klasyfikacji, wykrywania i oceny zmian, praca histogramami, wykrywanie korelacji zmiennych, wykorzystywanie procesorów analizy spektralnej, wykonywanie podstawowych ocen statystycznych dla poszczególnych obszarów i odnoszenie ich do ocen w zakresie całego pola widzenia lub w zakresach meso-skalowych. 2. Wybrane analizy zdjęć spektralnych ENVISAT MERIS, np. w celu wyznaczania indeksów wegetacyjnych: NDVI, FAPAR, LAI, LAIxCab, wykonanie spektralnej klasyfikacji nienadzorowanej (metoda klastrów), detekcja chmur, wykorzystywanie numerycznego modelu terenu itd. 3. Wprowadzenie do środowiska programu POLSARPRO do przetwarzania cyfrowych obrazów mikrofalowych SAR, polaryza-cyjnych. Analiza zdjęć satelitarnych ENVISAT ASAR (wybrane ćwiczenia w zakresie korekcji obrazów mikrofalowych np. kalibracje, filtracje despeckle, korekcja DEM, klasyfikacje). 4. Przykładowe interpretacje wilgotności gleb, modele rozproszenia, itp. Przykładowe interpretacje zdalnych pomiarów grawimetrycznych (http://geoid.colorado.edu/grace/grace.php) itp
Metody oceny:
Warunki zaliczenia wykładu: kolokwium końcowe. Warunki zaliczenia ćwiczeń projektowych: obecność na zajęciach i zaliczenie projektów cząstkowych
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Campbell J.B., Introduction to remote sensing. Wyd. 4. Taylor & Francis, 2006. str. 437. 2. Barrett E.C., Curtis L.F., Introduction to environmental remote sensing. Wyd. 4, Routledge, 1999. ISBN 0748740066, 9780748740062, str. 457. 3. Raghavan S. Radar meteorology. Springer, 2003. ISBN 1402016042, 9781402016042, str. 549. 4. Winogradow B.W., Satelitarne metody badania środowiska przyrodniczego, PWN, 1983. 5. Jasiński J., K. Kroszczyński, C. Rymarz, I. Winnicki - Satelitarne obrazy procesów atmosferycznych kształtujących pogodę, PWN, Warszawa 1999. 6. Sanecki J., Teledetekcja, pozyskiwanie danych. Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, 2006 7. Tyndall G.S., D.M.Winker, T.K.Anderson, F.L.Eisele – Atmospheric Chemistry in a Changing World, Springer, Berlin 2003 8. Adamczyk Joanna, Krzysztof Będkowski „Metody cyfrowe w teledetekcji”., Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2007. 9. Sanecki J., Teledetekcja, pozyskiwanie danych. Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, 2006 10. Witryna edukacyjna Europejskiej Agencji Kosmicznej: http://www.esa.int/SPECIALS/Education/. 11. Witryna projektu BEAM: http://www.brockmann-consult.de/beam/downloads.html. 12. Witryna projektu POLSARPRO: http://earth.esa.int/polsarpro/
Witryna www przedmiotu:
https://moodle.is.pw.edu.pl/moodle/course/view.php?id=69
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka K_W01, K_W03
Student zna podstawowe metody przetwarzania i interpretacji zdjęć satelitarnych.
Weryfikacja: Praca na zajęciach, prace domowe w oparciu o zaproponowaną literaturę.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K_W02
Student zna ideę i rodzaje pomiarów zdalnych, podstawowe prawa promieniowania, rodzaje i podstawowe charakterystyki satelitów, zasady działania wybranych instrumentów pomiarowych. Posiada wiedzę dotyczącą wybranych misji satelitarnych i znaczenia globalnego systemu obserwacji.
Weryfikacja: Praca na zajęciach, prace domowe w oparciu o zaproponowaną literaturę.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K_W09
Zna wybrane zagadnienia aplikacyjne zdalnych obserwacji środowiska zwłaszcza dotyczące ekosystemów roślinnych, wilgotności gleb oraz zastosowań pomiarów zdalnych do badania atmosfery i powierzchni Ziemi.
Weryfikacja: Praca na zajęciach, prace domowe w oparciu o zaproponowaną literaturę.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka K_U06, K_U10
Interpretuje obrazy radarowe, wykonuje analizę porównawczą z wykorzystaniem prognozy opadu z modeli UMPL i COAMPS oraz pomiarów wysokości opadu ze stacji synoptycznych. 2. Przeprowadza detekcję zachmurzenia i położenia stref frontowych na podstawie zdjęć satelitarnych z satelitów meteorologicznych (VIS, IR, VW) oraz detekcję zapylenia atmosfery (AERONET, MODIS) i pożarów biomasy (MODIS Rapid Response System). Analizuje porównawczo rozkład przestrzenny O3, SO2 i NO2 uzyskiwany z różnych instrumentów pomiarowych umieszczonych na satelitach.
Weryfikacja: Praca wykonywana na ćwiczeniach komputerowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K_U06, K_U10
Wykonuje podstawowe ćwiczenia z zakresu przetwarzania cyfrowych obrazów wielospektralnych np. filtrację, redukcję szumów, wykrywanie zmian, szacowanie korelacji zmiennych, wykonuje oceny statystyczne, klasyfikacje nienadzorowane i nadzorowane. Analizuje wybrane zdjęć spektralne w celu wyznaczania indeksów wegetacyjnych: NDVI, FAPAR, LAI, LAIxCab, wilgotności gleb, numerycznego modelu terenu itd. i oceny stanu pokrywy roślinnej na badanym obszarze.
Weryfikacja: Praca wykonywana na ćwiczeniach komputerowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U06, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K_K02, K_K04
1. Ma świadomość złożoności i wzajemnych relacji między poszczególnymi elementami środowiska, w tym środowiska antropogenicznego obserwowownymi z przestrzeni kosmicznej 2. Posiada wrażliwość na problemy ekologiczne wynikające z ograniczenych zasobów naturalnych w skali globalnej
Weryfikacja:
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: