Mapa zmian pokrycia terenu małopolski 1986-2011 wykonana w oparciu o klasyfikację obiektową obrazów satelitarnych Landsat oraz RapidEye

• Autorzy: Wężyk P. , Wójtowicz-Nowakowska A. , Pierzchalski M. , Mlost J. , Szafrańska B.

Warianty tytułu

EN

Map of land use / land cover changes in malopolska voivodeship in 1986-2010 created by object based image analysis of Landsat and RapidEye satellite images

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zmiany pokrycia terenu i użytkowania ziemi są rezultatem wzajemnego oddziaływania na siebie złożonych procesów przyrodniczych oraz społeczno-ekonomicznych. Analizy przestrzenne GIS dynamiki tych zmian umożliwiają wykrycie występujących w przeszłości trendów i procesów oraz ich symulację dla nadchodzącego okresu. Zdiagnozowane kierunki przemian krajobrazu mogą zostać wykorzystane m.in. przy tworzeniu lokalnych planów zagospodarowania przestrzennego, czy generalnie kreowaniu polityki rozwoju regionów. Celem prezentowanego opracowania było zdiagnozowanie głównych trendów przemian pokrycia terenu województwa małopolskiego na przestrzeni ostatnich dwudziestu pięciu lat (19862011) oraz ich statystyczne i graficzne zaprezentowanie w postaci kompilacji map numerycznych. Projekt wykonano w oparciu o dane teledetekcyjne: zobrazowania satelitarne RapidEye i LANDSAT TM oraz lotnicze ortofotomapy (PZGiK) z lat 2009 - 2010. Duża ilość i różnorodność danych wymusiła zastosowanie obiektowego przetwarzania danych teledetekcyjnych, tj. klasyfikacji OBIA (ang. Object Based Image Analysis). W wyniku przeprowadzanej klasyfikacji otrzymano 10 klas pokrycia i użytkowania terenu dla dwóch terminów badawczych (1986-87 oraz 2010-11), tj.: grunty orne, użytki zielone, tereny zurbanizowane, rzeki i cieki, zbiorniki wodne, lasy iglaste, lasy liściaste, zadrzewienia i zakrzewienia, tereny różne oraz torfowiska. Wykazano, iż na obszarze Małopolski wystąpiło znaczne zwiększenie powierzchni lasów (wzrost o 4.4%) oraz terenów zurbanizowanych (wzrost o 2.4%), głównie kosztem powierzchni gruntów rolnych (ubytek o 3.6%) oraz trwałych użytków zielonych (ubytek o 1.2%). Otrzymane wyniki pozwoliły wysunąć wniosek, iż zmiany jakie zachodziły w przeciągu 25 lat oraz te, z którymi wciąż mamy do czynienia w województwie małopolskim, pokrywają się z ogólnymi kierunkami i trendami przemian krajobrazu obserwowanymi w Polsce w ostatnich trzech dekadach, tj. procesami sukcesji wtórnej zbiorowisk leśnych na gruntach, na których zaprzestano produkcji rolnej oraz związanych z inwestycjami infrastruktury drogowej i kolejowej. Zastosowanie automatycznej klasyfikacji obiektowej oraz analiz przestrzennych GIS pozwoliło na realizację opracowania dla obszaru ponad 15.000 km2 w ciągu zaledwie kilku tygodni.

EN

Changes in land use / land cover are the result of interaction between natural processes and human activity. Using GIS analysis to estimate the dynamic of these changes we can detect former trends and their simulation in the future. Diagnosed directions of changes can be used e.g. to create local plans of spatial management or region growth policy. Main goal of this study was to diagnose main trends of changes in land use / land cover in Malopolska voivodeship in last 25 years (1986-2010). Results were shown as statistics and map compositions. Project was created based on RapidEye and LANDSAT 5 TM satellite data and aerial imagery from 2009-2010. The best way to process huge amount and various data was to use Object Based Image Analysis (OBIA). As the results of classification we received 10 classes of land use for both terms of analyses (1986-1987 and 2009-2010). Identified classes were: bare soil, grass-covered areas, urban areas, rivers and watercourses, coniferous forest, leaf forest, peatbog, and other areas. Results show, that especially 2 classes arisen much: forest (4.39%) and urban areas (2.40%), mostly at the expanse of agricultural (-3.60%) and grass-covered areas (-1.18%). Based on results we can say, that changes detected in past 25 years in Malopolska region, which we can also notice today, agree with general trends of landscape changes, that we can observe in Poland for the last 3 decades. These general changes are: renewed succession of forest on areas where agricultural production discontinued; also intense development of road infrastructure. Object Based Image Analysis allowed to realize these study for area of more than 15 000 km2 for only a few weeks.

Słowa kluczowe

PL

klasyfikacja obiektowa; OBIA; Landsat; RapidEye; użytkowanie terenu; pokrycie terenu; analiza przestrzenna; GIS; segmentacja

EN

object-oriented classification; OBIA; landsat; RapidEye; land use; land cover; spatial analysis; temporal analysis; GIS; segmenatation

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 25
• Strony: 273--284
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Laboratorium Geomatyki, KEkL, Wydział Leśny, UR w Krakowie

autor

Wójtowicz-Nowakowska A.

• ProGea Consulting, ul. Pachońskiego 9, 31-223 Kraków

autor

Pierzchalski M.

• ProGea Consulting, ul. Pachońskiego 9, 31-223 Kraków

autor

Mlost J.

• ProGea Consulting, ul. Pachońskiego 9, 31-223 Kraków

autor

Szafrańska B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
• Urząd Marszałkowski Województwa Małopolskiego

Bibliografia

• 1. Aldred D., Wang J., 2007. Object - oriented classification for urban building boundary extraction from IKONOS imagery. Our Common Borders – Safety, Security, and the Environment Through Remote Sensing.
• 2. Blaschke T., Strobl J., 2001. What’s wrong with pixels? Some recent developments interfacing remote sensing and GIS. Zeitschrift fur Geoinformationssysteme, Vol. 6, s. 12-17.
• 3. Blaschke T., 2010. Object based image analysis for remote sensing. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 65, s. 2-16.
• 4. de Kok R., Kozioł K., Wężyk P., 2005. Zastosowanie klasyfikacji obiektowej wysokorozdzielczych obrazów teledetekcyjnych oraz analiz przestrzennych GIS w kartowaniu drzewostanów. Roczniki Geomatyki, III, s. 99-108.
• 5. Drzewiecki W., Wężyk P., Pierzchalski M., Szafrańska B., 2013. Quantitative and qualitative assessment of soil erosion risk in Małopolska (Poland), supported by an Object-Based Analysis of high-resolution satellite images. Pure and Applied Geophysics, Vol. 170, No. 4, DOI: 10.1007/s00024-013-0669-7
• 6. eCognition Developer 8.7. 2011. User Guide.
• 7. Jiang N., Zhang J.X., Li H.T., Lin X.G., 2008. Object-oriented buinding extraction by DSM and very high-resolution orthoimages. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 37, s. 441-446.
• 8. Kaim D., 2009. Zmiany pokrycia terenu na pograniczu polsko-słowackim na przykładzie Małych Pienin. Przegląd Geograficzny, Vol. 81, z. 1, s. 93-105.
• 9. Kopacz M., Twardy S., 2006. Zmiany użytkowania ziemi w zlewni górnego Dunajca w aspekcie wybranych parametrów wód powierzchniowych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, t. 6 z. 2, s.191-202.
• 10. Kozak J., 2003. Forest cover changes in the Western Carpathians over the past 180 years: a case study from the Orawa region in Poland. Mountain Research and Development, Vol. 23, s. 369-375.
• 11. Kozak J., 2010. Forest cover changes and their drivers in the Polish Carpathian Mountains since 1800. [w:] Nagendra H, Southworth J (red.), Reforesting Landscape: Linking pattern and process. Springer Dordrecht Heidelberg London New York, s. 253-274.
• 12. Krischke M., Niemeyer W., Scherer S., 2000. RapidEye satellite based geo-information system. Acta Astronautica, Vol. 46, s. 307-312.
• 13. Loveland T. R., Dwyer J. L., 2012. LANDSAT: Building a strong future. Remote Sensing of Environment, Vol. 122, s. 22–29.
• 14. Markham B. L., Helder D. L., 2012. Forty-year calibrated record of earth-reflected radiance from LANDSAT: A review. Remote Sensing of Environment, Vol. 122, s. 30-40.
• 15. Ostafin K., 2009. Zmiany granicy rolno-leśnej w środkowej część Beskidu Średniego od połowy XIX wieku do 2005 roku. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków.
• 16. Sandau R., Brieß K., D’Errico M., 2010. Small satellites for global coverage: Potential limits. ISPRS Journal of photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 65, s. 492-504.
• 17. Verburg P.H., van de Steeg J., Veldkamp A., Willemen L., 2009. From land cover change to land function dynamics: A major challenge to improve land characterization. Journal of Environmental Management, Vol. 90, s. 1327-1335.
• 18. Vieira M. A., Formaggio A. R., Rennó C. D., Atzberger C., Aguiar D. A., Mello M. P., 2012. Object Based Image Analysis and Data Mining applied to a remotely sensed LANDSAT time-series to map sugarcane over large areas. Remote Sensing of Environment, Vol. 123, s. 553-562.
• 19. Wężyk P., de Kok R., 2005. Automatic mapping of the dynamics of forest succession on abandoned parcels in south Poland. [In:] Strobl et al. (Eds.) Angewandte Geoinformatik 2005 - Herbert Wichman Verlag. Heidelberg: 774-779.
• 20. Wężyk P., Pierzchalski M., Szafrańska B., Korta G. , 2012. Aktualizacja mapy gleboworolniczej z wykorzystaniem klasyfikacji obiektowej (OBIA) zobrazowań teledetekcyjnyc oraz analiz przestrzennych GIS. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 23: 477-488.
• 21. Wulder M. A., Masek J. G., Cohen W. B., Loveland T. R., Woodcock C. E., 2012. Opening the archive: How free data has enabled the science and monitoring promise of LANDSAT. Remote Sensing of Environment, Vol. 122, s. 2-10.