Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of land use and land cover maps suitability for modeling population density of urban areas – redistribution to new spatial units based on CLC and UA databases

Pirowski T, Timek M.

Geoinformatica Polonica

|

2018

|

T. 17

53--64

EN

The series of articles contains a comparison of the possibilities of using data from three sources for mapping people, with diff erent spatial, thematic and time accuracy. These are data from Corine Land Cover (CLC) and Urban Atlas (UA) projects and the result of object classifi cation (OBIA) of RapidEye data. The information on the existence of building zone included on the land use and land cover maps (LULC) constituted a limiting variable in the dasymetric method of population mapping. Categories related to building types allowed for the introduction of variable relationships, diversifying population density. These treatments enabled multi-variant development of maps of spatial population occurrence at a higher level than the original census units. The experiment was carried out in the area of Krakow. Statistical data from 141 urban units (u.u.) of the city were used. Generation of population maps was carried out in several variants. Divisions of buildings were made depending on its characteristics and functions. The results of population conversion were analyzed on Central Statistical Offi ce (hereafter referred as CSO, in Polish: GUS) data in a kilometer grid and on a specially prepared map of the population including a part of Krakow. The applied double verifi cation allowed to rank the obtained population maps and provide border spatial accuracy of their cellular representation. The fi rst part of the cycle presents the state of knowledge about population mapping and population conversion using the dasymetric method. The area of research is described. Spatial and statistical data used in the research were characterized. Works related to population conversion based on CLC and UA were presented. Six maps of the population distribution of Krakow were obtained. A multi-variant process of recalculating and setting weights for various types of buildings is described by providing for urban units the values of RMSE and MAPE. Population using the surface-weight method based on UA data was considered the best (MAPE 66%, RMSE 3442 people/u.u.). On CLC data, these errors were: MAPE 168%, RMSE 5690 people/u.u. In the subsequent parts of the cycle, the population conversion will be presented using object-oriented classifi cation. The methodology for the verifi cation of results will be described based on a photointepretation map of the population and the GUS perimeter grid. A discussion will be conducted related to the use of RMSE and MAPE measures. The ranking of methods and recommendations improving the results of population redistribution based on CLC, UA and OBIA will be given.

PL

Cykl artykułów zawiera porównanie możliwości wykorzystania do kartowania ludności danych z trzech źródeł, o różnej dokładności przestrzennej, tematycznej i czasowej: dane z projektów Corine Land Cover (CLC) i Urban Atlas (UA) oraz wynik klasyfikacji obiektowej (OBIA) danych RapidEye. Zawarta na mapach pokrycia i użytkowania terenu informacja o występowaniu zabudowy stanowiła zmienną ograniczającą w dazymetrycznej metodzie kartowania ludności. Kategorie związane z typami zabudowy pozwoliły na wprowadzenie zmiennych powiązań, różnicujących zagęszczenie ludności. Te zabiegi umożliwiły wielowariantowe opracowanie map przestrzennego występowania ludności na poziomie wyższym niż pierwotne jednostki spisowe. Eksperyment przeprowadzono na obszarze Krakowa, wykorzystując dane statystyczne ze 141 jednostek urbanistycznych (j.u.) miasta. Generowanie map ludności przeprowadzono w kilku wariantach, dokonując podziałów zabudowy w zależności od jej charakterystyki i funkcji. Wyniki przeliczania ludności na nowe jednostki przestrzenne odniesiono na etapie weryfikacji do danych o ludności podanych przez GUS w siatce kilometrowej oraz do specjalnie przygotowanej przez autorów szczegółowej mapy ludności obejmującej fragment Krakowa. Zastosowana podwójna weryfikacja pozwoliła na uszeregowanie według jakości uzyskanych map populacji oraz podanie granicznych dokładności przestrzennych ich komórkowej reprezentacji. W pierwszej części cyklu zaprezentowano zarys stanu wiedzy o kartowaniu ludności i zasadach przeliczania populacji metodą dazymetryczną. Opisano obszar badań, scharakteryzowano wykorzystane w badaniach dane przestrzenne i statystyczne. Przedstawiono prace związane z przeliczeniem populacji w oparciu o CLC i UA, uzyskując łącznie 6 map rozkładu ludności Krakowa. Wielowariantowy proces przeliczania i ustalania poprawnych wag dla różnych typów zabudowy scharakteryzowano poprzez podanie dla jednostek urbanistycznych, sprzed realizacji warunku Toblera, wartości średniego błędu kwadratowego (RMSE) oraz średniego absolutnego błędu procentowego (MAPE). W oparciu o te parametry kartowanie ludności metodą powierzchniowo-wagową, bazującą na danych UA, uznano za najlepszą (MAPE 66%, RMSE 3442os./j.u.), podczas gdy na danych CLC błędy te wyniosły: MAPE 168%, RMSE 5690 os./j.u. W kolejnych częściach cyklu przedstawione zostanie przeliczanie populacji z zastosowaniem klasyfikacji obiektowej. Opisana zostanie metodyka weryfikacji wyników w oparciu o fotointepretacyjną mapę ludności oraz siatkę kilometrową GUS. Przeprowadzona będzie dyskusja nad zasadnością stosowania miar optymalizacyjnych RMSE i MAPE. Podany zostanie ranking metod oraz rekomendacje poprawiające wyniki redystrybucji ludności w oparciu o CLC, UA i OBIA.

2

Analysis of land use and land cover maps suitability for modeling population density of urban areas – redistribution to new spatial units based on the object classification of rapideye data

Pirowski T., Wietrzykowska K., Timek M.

Geoinformatica Polonica

|

2018

|

T. 17

65--75

EN

The series of articles contains a comparison of the use of information on building zones from three sources for dasymetric population mapping: from the Corine Land Cover project (CLC), from the Urban Atlas project (UA) and from the object classifi cation (OBIA) of the RapidEye data. These sources are characterized by varying spatial and thematic accuracy as well as a diff erent methodology of building separation. The experiment was carried out in the area of Kraków, using statistical data from 141 urban units (u.u.) of the city. In the fi rst part of the cycle, population conversions were presented based on the Corine Land Cover (CLC) and Urban Atlas (UA) databases. The second part presents the methodology of mapping construction zones, divided into several categories, by means of object classifi cation (OBIA). The classifi cations were carried out on four RapidEye satellite images. The developed map is the basis for the population calculation in three variants: binary method, and two surface-weight aggregation methods, where the proportions of population density for diff erent building categories are calculated by minimizing square error (RMSE) and percentage (MAPE) in census units. The obtained results of the population distribution indicate the need to determine the function of development. Therefore, in addition, experiments were carried out combining OBIA results with the LULC map of the UA project. From the experiments it appears that from the tested six variants of population mapping the best is the surface-weight method based on OBIA+UA (RMSE = 4,270 people/u.u., MAPE = 75%.). Binary method based on OBIA+UA results at RMSE = 4540 people/u.u., MAPE = 108%. Results with the use of OBIA, without correction of building functions with UA, are incorrect (RMSE: 5958–7987 people/u.u., MAPE: 2262%–6612 %). In the subsequent parts of the publication cycle, the results obtained so far will be compared: three CLC-based maps, three UA-based maps, six maps based on OBIA / OBIA+UA. To verify the population map, a detailed reference map of the Bronowice district will be used as well as a 1-kilometer GUS grid. A discussion will be conducted related to the use of RMSE and MAPE parameters in the process of results optimization. A ranking of methods and recommendations will be developed to improve the results of population conversion based on CLC, UA and OBIA.

PL

Cykl artykułów zawiera porównanie możliwości wykorzystania do kartowania ludności informacji o strefach zabudowy z trzech źródeł: z projektu Corine Land Cover (CLC), z projektu Urban Atlas (UA) oraz z wyniku klasyfikacji obiektowej (OBIA) danych RapidEye. Źródła te charakteryzują się różną dokładnością przestrzenną i tematyczną oraz różną metodologią wyodrębniania zabudowy. Eksperyment przeprowadzono na obszarze Krakowa, wykorzystując dane statystyczne ze 141 jednostek urbanistycznych miasta. W pierwszej części cyklu zaprezentowano przeliczanie populacji w oparciu o bazy danych Corine Land Cover (CLC) oraz Urban Atlas (UA). W drugiej części przedstawiono metodykę kartowania stref zabudowy, z podziałem na kilka jej kategorii, za pomocą klasyfikacji obiektowej (OBIA). Klasyfikacje przeprowadzono na czterech zmozaikowanych obrazach satelitarnych RapidEye. Opracowana mapa stanowi podstawę do dazymetrycznego przeliczenia ludności w trzech wariantach: binarnym, oraz dwóch powierzchniowo-wagowych, gdzie proporcje zagęszczenia ludności dla różnych kategorii zabudowy obliczane są poprzez minimalizację błędu kwadratowego (RMSE) i procentowego (MAPE) w jednostkach spisowych. Uzyskane wyniki rozkładu ludności wskazują na potrzebę określenia funkcji zabudowy. Dlatego dodatkowo wykonano eksperymenty łączące wyniki OBIA z mapą LULC projektu UA. Z eksperymentów wynika, że z testowanych sześciu kartowania ludności najlepszym jest metoda powierzchniowo-wagowa oparta o OBIA+UA (RMSE=4270os., MAPE=75%.). Metoda binarna oparta o OBIA+UA notuje wyniki na poziomie RMSE=4540os., MAPE =108% Wyniki z zastosowaniem OBIA, bez korekcji funkcji zabudowy przy pomocy UA, są błędne (RMSE: od 5958–7987os., MAPE: 2262%–6612%). W kolejnych częściach cyklu publikacji zostaną porównane dotychczas uzyskane wyniki: trzy mapy oparte o CLC, trzy mapy oparte o UA, sześć map opartych o OBIA/ OBIA+UA. Do weryfikacji map populacji zostanie użyta szczegółowa mapa referencyjna dzielnicy Bronowice oraz kilometrowa siatka GUS. Przeprowadzona będzie dyskusja związana ze stosowaniem parametrów RMSE i MAPE w procesie optymalizacji wyników. Opracowany zostanie ranking metod oraz rekomendacje zmierzające do uzyskania poprawy wyników przeliczania ludności w oparciu o CLC wariantów, UA i OBIA.

3

Wpływ algorytmów scalania danych na wyniki kartowania pokrycia terenu - wybrane aspekty

Pirowski T., Garlewicz B., Gryboś K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2018

|

vol. 30

67--82

PL

W artykule dokonano waloryzacji wybranych metod scalania danych teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości pod kątem ich przydatności do kartowania pokrycia i użytkowania terenu. Analizie poddano oryginalne dane Landsat ETM+ (30m), dane Landsat przeliczone do 5m z dodanym do zestawu kanałem IRS PAN 1D (5m) oraz dane Landsat i IRS PAN scalone czterema metodami: IHS, PCA, WMK i PL, charakteryzującymi się wyraźnie odmiennymi algorytmami integracji. Opracowanych w ten sposób sześć zestawów danych poddano klasyfikacji spektralnej metodami maksymalnego prawdopodobieństwa, drzew decyzyjnych i sieci neuronowych. Wyniki uzyskane na danych sprzed i po integracji zestawiono dodatkowo z analizami fotointerpretacyjnymi, wykonanymi równolegle do analiz klasyfikacyjnych. Testy potwierdziły przewagę metody fotointepretacyjnej nad wynikami klasyfikacji spektralnej, w zależności od zestawu danych, o 6-11% wartości dokładności całkowitej mapy pokrycia i użytkowania terenu. Scalenie danych poprawia ogólną dokładność klasyfikacji o 9% pomiędzy pracą na oryginalnym obrazie Landsat (30m) a zintegrowanym Landsat z IRS (5m), pozwalając uzyskać dokładność 64%. Dla metody fotointerpretacyjnej wzrost dokładności wynosi 6%, osiągając 71%. Wybór metody integracji jest drugorzędny - zróżnicowanie wyników w metodzie fotointerpretacyjnej wynosi 1%, dla metod klasyfikacyjnych około 5% (najlepsza - PL; najgorsza - IHS). Znaczenie dla wyników klasyfikacji ma wybór algorytmu: z wszystkich testowanych zestawów danych najlepsze wyniki uzyskano dla sieci neuronowych (64%), następnie dla drzew decyzyjnych (62%) i metody największego prawdopodobieństwa (59%).

EN

The article valorises selected methods of merging remote sensing data of different resolution in terms of their suitability for mapping land use and land cover. The original Landsat data (30m) was analyzed, Landsat data converted to 5m with IRS PAN 1D (5m) added to the set and Landsat and IRS PAN data merged with four methods: IHS (transformation into space intensity, hue, saturation), PCA (principal components analysis), WMK (Wiemker's method) and PL (laplace pyramid), characterized by distinctly different integration algorithms . Six sets of data developed in this way were subjected to spectral classification by maximum probability methods, decision trees and neural networks. The results obtained on the data from before and after the integration were additionally compiled with photointerpretation analyzes, made in parallel to the classification analyzes. The research area was the city of Kraków with adjacent suburban areas, 10x20 km in size. For the research objective being pursued, 5 reference squares 500m x 500m were prepared, ensuring diversity and representativeness for the entire analysis area. The reference data was based on a photo interpretation aerial photographs with a field pixel size of 0.75m. The tests confirmed the predominance of the photo interpretation method over the results of spectral classification, depending on the data set, by 6-11% of the accuracy value of the total land use and land cover maps. Merging data improves the overall accuracy of the 9% classification between work on the original Landsat image (30m) and the integrated Landsat with IRS (5m), allowing for an accuracy of 64%. For the photointerpretation method, the increase is 6%, reaching the accuracy of 71%. The choice of the method of integration is secondary - the variation in results in the photointerpretation method is 1%, for classification methods about 5% (best - PL, worst - IHS). The choice of the algorithm is important for classification results: of all the tested data sets, the best results were obtained for neural networks (64%), then for decision trees (62%) and the maximum probability method (59%).

4

Distribution of Krakow’s Population by Dasymetric Modeling Method Using Urban Atlas and Publicly Available Statistical Data

Pirowski T, Pomietłowska J.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2017

|

Vol. 11, no. 4

83--95

PL

Tematem publikacji jest zaadaptowanie dazymetrycznej metody mapowania powierzchni statystycznej do badania gęstości zaludnienia oraz skartowania rozmieszczenia ludności Krakowa. Opracowania ludnościowe dla miast są ważne w aspekcie planowania przestrzennego i urbanistycznego oraz sporządzania analiz rynkowych bądź kryzysowych. Dotychczasowe mapy ludności Krakowa sprowadzają się do kartogramów prostych odniesionych do jednostek podziału administracyjnego. Bazując na podejściach podanych w źródłach literaturowych oraz odpowiednio je modyfikując z uwzględnieniem charakteru i szczegółowości posiadanych danych, opracowano trzy mapy rozmieszczenia ludności Krakowa: metodą binarną oraz, w dwóch wariantach, metodę powierzchniowo-wagowej agregacji. Jako zmienne ograniczające wykorzystano dane o pokryciu i użytkowaniu terenu Urban Atlas z 2009 roku, dostępne w ramach programu GMES Urban Audit. Dane statystyczne o ludności poddane przeliczeniu pochodziły z 2009 roku i były opracowane dla 141 jednostek urbanistycznych Krakowa. Przyjęte arbitralnie wartości dotyczące liczby ludności, przypisane poszczególnym typom pokrycia terenu (dwa pierwsze realizowane podejścia), upraszczają przeliczenie ludności miasta, gdyż zakładają możliwość skutecznego przeniesienia wprost doświadczeń z innych obszarów testowych. W rozwiązaniu trzecim zoptymalizowano więc metodę powierzchniowo-wagowej agregacji, uzyskując nowe proporcje w zagęszczeniu ludności dla wydzielonych charakterystycznych kategorii pokrycia terenu na obszarze Krakowa. Analizując dla poszczególnych trzech testowanych rozwiązań kartogramy błędów oraz ich rozkład na histogramach, potwierdzono zasadność takiego podejścia. Uzyskana mapa stanowi lepsze odzwierciedlenie rzeczywistego zróżnicowania przestrzennego ludności Krakowa niż stosowane dotychczas kartogramy proste czy modelowanie dazymetryczne nieuwzględniające specyfiki kartowanego obszaru.

EN

This publication attempts to adapt the dasymetric method of mapping statistical areas to study population density and carry out the mapping of population distribution of the city of Krakow. Population studies of cities are an important issue, both from a spatial and urban planning point of view and in the preparation of market or crisis studies. Existing maps of the population of Krakow come down to simple cartograms referenced in administrative divisions. Based on the approaches given in literary sources (and modifying them appropriately with regard to the nature and detail of the data already in place), three population distribution maps of Krakow were developed using the binary method and – in two variable options – surface-weight aggregation. Data on land cover and use from the 2009 Urban Atlas was used as a limiting variable, available under the GMES Urban Audit program. The statistical data on population that required conversion from administrative units into built-up areas came from 2009 data developed for the 141 urban units of Krakow. Arbitrarily adopted numbers of people assigned to particular types of land cover (the first two implemented approaches) generalize the population distribution of the city and/or assume the possibility of a direct transfer of experience from other areas to the analyzed area. Therefore, in the third solution, an optimization of the surface-weight aggregation method was made, obtaining new characteristic proportions for Krakow in the population density for inhabited categories of land cover. When analyzing cartograms and histograms of errors noted within the urban units, the validity of this approach was confirmed. The map generated provides a better reflection of the actual spatial diversity of the population of Krakow than the previously used simple cartograms (or the dasymetric modeling, which did not take into account the specifics of the mapped area).

5

Determination of Geological Linear Structures of the Low Beskids – Assessment of Suitability of Landsat 8 Satellite Images and Products of the Image Processing

Kopciowski K., Pirowski T.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2015

|

Vol. 9, no. 4

57--71

PL

W pracy przedstawiono wyniki wielowariantowego, fotointepretacyjnego wyznaczania liniowych struktur geologicznych, tzw. lineamentów, na obszarze Beskidu Niskiego z wykorzystaniem danych satelitarnych Landsat 8. Z uwagi na rozwój systemów obrazowania Ziemi oraz poszerzenie technicznych możliwości wzmacniania treści zobrazowań konieczna jest ponowna ocena przydatności metod wyznaczania lineamentów na obrazach satelitarnych. Oba wymienione czynniki mogą zwiększyć możliwości interpretacji wizualnej danych. W artykule podjęto próbę oceny, czy (a jeśli tak, to które) wybrane techniki wzmacniania obrazowania pozwalają zwiększyć ilość wydzieleń lineamentów, precyzyjniej wykryć ich przebieg, a ich wiarygodność potwierdzić na istniejących najnowszych opracowaniach geologicznych. We wprowadzeniu wyjaśniono problematykę lineamentów i kontrowersje z nimi związane. W skrócie przedstawiono fotointerpretację geologiczną w aspekcie litologii i tektoniki oraz opisano obszar badań pod kątem fotomorficznym i geologicznym. W części badawczej przygotowano zestawy zobrazowań służących do fotointerpretacji geologicznej. Wykonano takie operacje na danych Landsat, jak: progowanie, kwantyzacja, filtracje, selekcja kompozycji barwnych (wybrano KB 123, KB 234, KB 247 – numeracja wg kanałów systemów Landsat 5 i 7) oraz wagowanie międzykanałowe. Wyznaczono przebieg lineamentów niezależnie na każdym z zestawów danych. Przeprowadzono weryfikację wyznaczonych liniowych cech powierzchni terenu, opierając się na aktualnej wiedzy geologicznej zawartej w szczegółowych opracowaniach. Bazując na uzyskanych wynikach, opracowano autorską metodę oceny wiążącą uzyskane parametry ilościowe i jakościowe wydzieleń oraz łatwość pracy interpretatora. W ten sposób uzyskano ranking metod wzmacniania treści obrazów pod kątem ich przydatności w interpretacji geologicznej. Za najlepszy, komplementarny zestaw materiałów interpretacyjnych uznano wyniki wagowania międzykanałowego przedstawionego w formie kompozycji barwnej B: 2/4, G: 2/5, R: 3/5, KB 247 oraz kwantyzację kanału bliskiej podczerwieni.

EN

The paper presents the results of validity of multi-dimensional photointerpretation assignation of linear geological structures, the so-called lineaments on the area of the Low Beskids on the basis of Landsat 8 satellite data. The methods of lineament determination on satellite images requires the re-evaluation of their suitability, due to the development of Earth image systems and the wider variety of technical possibilities to strengthen the content images. Both of these indicators may potentially influence the improvement of visual data interpretation. This paper raises an attempt to assess if, and if it is correct, which of the selected strengthening techniques of image make it possible to increase the number of lineament assignations, able to detect their progress more precisely and confirm their credibility in current geological studies. The introduction contains an explanation of lineaments and controversies which are related to them. It contains a brief presentation of geological photointerpretation in the aspect of lithology and tectonics and a description of the research area in terms of photomorphics and geology. The research part sets images which are used for geological photointerpretation. The following operations were conducted with the Landsat data: thresholds, quantization, filtration, selection of the coloured compositions (KB 123, KB 234, KB 247 were selected – numbering according to Landsat 5 and 7 channels systems) as well as inter-channel weighting. The course of the lineaments was determined independently on each of the datasets. Linear features of the surface were verified on the basis of current geological knowledge included in the detailed studies. On the basis of these results, the original evaluation method was prepared which connects the obtained quantitative and qualitative parameters of assignations and the ease of interpretation. The ranking of the methods which strengthen the content images in terms of their suitability in the geological interpretation was established. The results of inter-channel weighting were acknowledged as the best complementary set of interpretative materials and were presented in the form of B coloured composition: 2/4, G: 2/5, R: 3/5, KB 247 and quantization of the close infrared channel.

6

Selekcja i przetwarzanie wzmocnionych przestrzennie obrazów wielospektralnych Landsat TM – porównanie wyników opartych o dane scalone i dane źródłowe

Pirowski T, Szczasiuk G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2013

|

Vol. 25

155--167

EN

The paper presents results of merging lower-resolution spectral data (Landsat, 30m) with panchromatic images of higher spatial resolution (IRS 5.8m). During the first stage of the research, thirty methods of merging satellite data (including their variants) have been tested. The first assessment was based on statistical measures covering spectral distortion and spatial enhancement of pansharpened images. The second assessment was based on the color composite factors essential for photo interpretation. Comparing both obtained ranks of methods revealed substantial differences in their assessed spectral distortion. On the other hand, there appeared similarities in the obtained values for the spatial enhancement of pansharpened images. The reasons of such discrepancies were defined. The research allowed appointing the HPF (High Pass Filter) and LCM (Local Correlation Modeling) methods as the best according to the tested factors. In the second part of the research, the applicability of the selected methods was tested. Information content of color composites was analyzed as well as tresholding and band ratioing. In the tests there were used images fused through five merging methods: HPF, LCM, IHS (Intensity, Hue, Saturation), PCA (Principal Components Analysis) and WMK (based on band ratioing and having specific photo interpretation features). The findings of the research suggest that none of the merging algorithms provide universal solution. Depending on the data processing technique used, the best results are based on images obtained from various integration methods. It means that the method ranks do not correspond with method applicability. Methods appointed as the best ones obtain poor results in some tests and methods which came low in the rank received high rank in some tests. If this conclusion becomes confirmed, it might be necessary to revise the assessment methods of merged images.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS). W pierwszym etapie porównano zgodność - przedstawionych we wcześniejszych publikacjach rankingów metod integracji: formalnej (Pirowski, 2009) i wizualnej (Pirowski, 2010). Zestawienie wykazało duże różnice w ocenie stopnia zniekształcenia informacji spektralnej generowanej przez poszczególne metody integracji. Natomiast potwierdziła się zgodność rankingów w aspektach związanych z oceną stopnia wzmocnienia przestrzennego syntetycznych obrazów. Za najlepsze metody, uzyskujące w obu rankingach wysokie noty, uznano HPF i LCM.. Wybranych pięć metod integracji - HPF, LCM, IHS, PCA i WMK - poddano testom praktycznym: analizie potencjału informacyjnego kompozycji barwnych, progowaniu oraz wagowaniu międzykanałowemu. Wstępne badania wskazują, iż żaden z algorytmów scalania nie daje produktu uniwersalnego. W zależności od zastosowanej techniki przetwarzania danych optymalne wyniki uzyskuje się bazując na obrazach pochodzących z różnych metod integracji. Pośrednio oznacza to, że opracowane rankingi nie przekładają się na aspekty praktyczne – metody, wskazane w nich jako najlepsze, wypadają w niektórych testach relatywnie słabo, i odwrotnie. Jeśli ta wstępna konkluzja się potwierdzi, oznaczać to będzie konieczność zrewidowania metod oceny scalonych obrazów.

7

Mapa gęstości zaludnienia Krakowa – propozycja metodyki opracowania oraz przykładowe zastosowania

Pirowski T., Drzewiecki W.

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 3

95--106

PL

W artykule przedstawiono autorską metodę opracowania mapy gęstości zaludnienia miasta Krakowa. Podstawowymi materiałami wykorzystanymi w procesie opracowania mapy były: ortofotomapa ze zdjeć lotniczych oraz ogólnie dostępne dane o liczbie osób uprawnionych do głosowania w poszczególnych obwodach wyborczych na terenie miasta. Dodatkowo wykorzystano również plan miasta, a w wybranych obszarach - mapy ewidencyjne. Materiały te służyły do określenia granic obwodów wyborczych. Lokalizację przestrzenną granic uzyskano na drodze wektoryzacji ortofotomapy ze zdjęć lotniczych. Fotointerpretacja ortofotomapy pozwoliła na uszczegółowienie i sklasyfikowanie miejsc skupisk ludności (położenie budynków jednorodzinnych, kamienic, klatek schodowych w blokach mieszkalnych). Rozkład przestrzenny rozmieszczenia ludności uzyskano metodą dazymetryczną, przyjmując za punkt wyjścia faktyczną liczbę ludności zameldowanej w poszczególnych obwodach wyborczych i uszczegółowiając jej rozmieszczenie wewnątrz tych obszarów poprzez iteracyjne określenie proporcji pomiędzy poszczególnymi rodzajami skupisk ludności, indywidualnie w każdym z obwodów. Powstała mapa skupisk ludności została przekształcona na mapę rastrową o wielkości komórki 25x25 metrów. W artykule zaprezentowano także wybrane możliwości wykorzystania tego typu informacji w analizach przestrzennych z zakresu: zarządzania kryzysowego, geomarketingu, analiz komunikacyjnych i wspierania decyzji administracyjnych.

EN

The paper presents an original method for developing a population density map for the city of Cracow. In the process of making the map there were used aerial orthophotomaps and some generally accessible data about the population within the constituencies in Cracow. Additionally, the city map and, in some districts, the base maps were used. The mentioned materials provided the basis to establish the constituency boundaries. They were obtained in the process of vectorisation of the aerial orthophotomap. The interpretation of orthophotomap allowed to derive detailed information about the location and types of accommodation (detached houses, tenement houses, blocks of flats). Dasymetric method was applied to obtain the results of spatial distribution of population density. The starting point was the real number of people registered in each constituency. The distribution of population within each of these areas was estimated on the basis of an iterative process of establishing proportions among different types of accommodation. Such a population map was processed into a raster map (25m x 25m). The paper also presents possible uses of this type of information to produce various spatial analyses in such fields as public transport, crises management, urban planning, location planning and geomarketing.

8

Analizy przestrzenne jako wsparcie trasowania przebiegu obiektów liniowych

Drzewiecki W., Orzińska E, Pirowski T

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 4

65--76

PL

Wyznaczanie przebiegu inwestycji liniowych – takich jak np. drogi, linie kolejowe czy rurociągi – stanowi złożone przedsięwzięcie projektowe. W obliczu dokonującej się modernizacji sieci transportowej w naszym kraju istotne stają się pytania: w jakim stopniu w procesie projektowym wykorzystane mogą zostać istniejące zasoby cyfrowych danych przestrzennych oraz czy możliwe jest skuteczne wsparcie opracowania koncepcji przestrzennej trasy projektowanej inwestycji poprzez zastosowanie systemów informacji geograficznej jako narzędzia analiz przestrzennych? W prezentowanej pracy podjęto próbę odpowiedzi na powyższe pytania w oparciu o wyniki uzyskane dla hipotetycznego projektu podmiejskiej linii kolejowej. W oparciu o wymagania prawne oraz parametry techniczne stosowane w tego typu inwestycjach (uwzględniając czynniki środowiskowe, ekonomiczne, społeczne i techniczne), określono zakres informacji niezbędnych dla opracowania koncepcji przestrzennej trasy oraz wymagania odnośnie zakresu tematycznego, poziomu dokładności i aktualności danych przestrzennych. Następnie przedstawiono możliwości wykorzystania dostępnych w Polsce cyfrowych danych przestrzennych w procesie opracowywania koncepcji przestrzennej trasy inwestycji liniowej. Szczególną uwagę poświęcono możliwościom wsparcia procesu trasowania poprzez analizy przestrzenne wykonywane w systemach informacji geograficznej z wykorzystaniem zarówno wektorowego jak i rastrowego modelu reprezentacji danych.

EN

Setting routes for linear objects such as roads, railways or pipelines is a complex planning task. Today, when the process of modernizing transport infrastructure is under way, there are some crucial aspects to discuss. In this paper, the scope of information was defined necessary to set the route, including the content and data quality. It was done according to legal and technical requirements. Some environmental, economical, social and technical factors were considered. In the next step of the process, the spatial data accessible in Poland were selected to meet the requirements. It was also presented how to use this data and spatial analyses (using both vector and raster data) for setting linear object routes.

9

Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena walorów fotointerpretacyjnych scalenia danych LANDSAT TM i IRS-PAN1

Pirowski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

327--340

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS). Obszarem testowym był prostokąt 20 × 10 km obejmujący aglomerację krakowską. W ramach badań przetestowano 30 podejść (rozumianych jako metody i ich warianty lub kombinacje kilku metod na raz) integrujących optyczne dane satelitarne, m.in. rozwiązania wykorzystujące zastąpienie kanałów (ZK), operacje algebraiczne (IM), w tym ilorazowe (NVSR, WMK), oparte o właściwości teksturalne obrazów (PRAD, PRICE), tablicę kolorów (LUT), transformacje liniowe (IHS, PCA, RVS), filtracje (HPF), lokalne operacje na obrazach (LMM, LMVM, LCM), analizy obrazów w różnych rozdzielczościach (PL, DWT) i kombinacje powyższych rozwiązań (IHS–HPF, IHS–LMVM, PCA–PRAD). Oceniono uzyskane syntetyczne obrazy pod kątem ich jakości wizualnej. Dla zobiektywizowania oceny zaproponowano analizę cząstkowych walorów fotointerpretacyjnych, jak stopień uczytelnienia przestrzennego (widoczność konturów obiektów) oraz zniekształcenie spektralne (zmiana barw całej sceny i/lub wybranych obiektów o szczególnej charakterystyce spektralnej). Te dwa czynniki, rozbite dodatkowo na kilka szczegółowych podczynników, stanowiły podstawę do pogrupowania wszystkich 30 testowanych metod na dziewięć grup, o określonych cechach fotointerpretacyjnych. W ramach dokonanego podziału wskazano na cztery grupy jako przydatne, w tym jedną wiodącą, o najlepszych walorach fotointerpretacyjnych. Testy przeprowadzono na 6-ciu kompozycjach barwnych. W grupie o najlepszych parametrach najczęściej występowały metody HPF, IHS–HPF, PL, LCM. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniom, które uzyskały niskie noty w tak zaproponowanej metodyce rankingowej, ale które charakteryzowały się specyficznymi walorami wizualnymi (m.in. metoda LUT), lub dużymi zniekształceniami spektralnymi nie przeszkadzającymi w fotointerpretacji (np. IHS).

EN

The paper presents the results of merging lower-resolution spectral data (Landsat) with panchromatic images of higher resolution (IRS). The testing field (20 × 10km) covers the Cracow agglomeration. Thirty methods of merging satellite data (including their variants) have been tested in the research. They are based on canal substitution, on algebraic operations (including quotient operations), textural image features, look-up table, linear transformations, filters, local image transformations and on the analyses of various-resolution images. There are also combinations of the above approaches. Visual quality of the obtained synthetic images was assessed. The detailed analyses of different aspects of photo interpretation helped to maximise the objectiveness of the assessment. Object edges visibility and spectral distortion (colour change in a whole scene and/or in one object of specific spectral characteristic) were the analysed factors selected. They were farther divided into sub-factors and provided the basis to appoint the 30 merging methods categories. There emerged nine groups of various photo interpretation features. Four groups were described as useful, including one leading group of the most optimal photo interpretation features. Six colour composites were tested. Some methods with best parameters were indicated (HPF, IHS–HPF, generalised Laplacian pyramide, local correlation matching). Special attention was given to the methods which came low in the rank but have specific visual features (e.g. LUT) or have high spectral distortion which does not influence photo interpretation (e.g. IHS).

10

Fotoplan rozwinięcia trudnodostępnych polichromii bizantyńskich w absydzie katedry w Sandomierzu

Boroń A., Borowiec M., Pirowski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

33--42

PL

W artykule przedstawiono fotogrametryczną metodę opracowania fotoplanów rozwinięć polichromii bizantyńskich usytuowanych na trzech ścianach absydy katedry sandomierskiej. Malowidła znajdujące się za ołtarzem są albo całkowicie niedostępne – przykryte ścianą ceglaną, albo trudnodostępne – przysłonięte przez kolumny i duży gzyms zwieńczający ołtarz. Ekstremalnie trudne warunki pomiarowe spowodowały, że specjalnie dla tego obiektu opracowano metodę pomiaru fotogrametrycznego umożliwiającą wykonanie dokumentacji w postaci wysokorozdzielczych fotoplanów rozwinięcia polichromii. Wykorzystano aparat cyfrowy Sony A900, który z obiektywem o ogniskowej 20 mm zapewnił największy kąt widzenia. Stereogramy pomiarowe wykonano skalibrowanym aparatem cyfrowym Minolta Dynax 5D (f=20 mm) ze specjalnie skonstruowanej pionowej bazy. Właściwe oświetlenie zapewniła pierścieniowa lampa błyskowa Sigma EM 140 DG. Pomierzona niezależnie na czterech poziomach rusztowania osnowa fotogrametryczna przetransformowana została do wspólnego układu z wykorzystaniem pośrednich punktów sytuacyjnych widocznych przynajmniej z dwóch stanowisk instrumentu. Pomiary geodezyjne wykonano metodą biegunową z wykorzystaniem tachimetru bezlustrowego TCR 407 Leica. Fotoplany rozwinięć trudnodostępnych fragmentów malowideł wykonano metodą dwuetapową. W pierwszym etapie na podstawie wykonanych stereogramów pomiarowych utworzono fotoplany bazowe charakteryzujące się poprawną geometrią, ale niską czytelnością spowodowaną bardzo niekorzystną orientacją osi zdjęć w stosunku do płaszczyzny ściany. W drugim etapie na fotoplany bazowe nałożono zdjęcia pomiarowe wykonane prostopadle do powierzchni malowideł. Opracowanie kameralne wysokorozdzielczych fotoplanów rozwinięć wykonano z wykorzystaniem autografu cyfrowego VSD, oprogramowania PI-Calib, Microstation oraz ImageAnalyst. Korektę radiometryczną fotomozaik wykonano w programie Adobe Photoshop CS2. Fotoplan wynikowy o rozdzielczości obiektowej 1mm posiada szacowaną dokładność wewnętrzną na poziomie ±3mm.

EN

The paper presents a photogrammetric method for creation of developments of a Byzantine polychromy located on three apse walls of the cathedral church in Sandomierz. A big part of the polychromy is presently located behind a baroque altar, which was built in 18th century. The paintings behind the altar are either fully hidden by a brick wall, connected with altar, or hard to reach because of pillars and the cornice of the altar. Additional difficulties for photogrammetric measurements are caused by metal scaffolding elements situated close to the wall. To prepare the development of polychromy in a digital photoplan form of high resolution, and overcome the difficulties, a particular method of photogrammetric measurement was adopted. A digital camera Sony A900 (format 24x36mm) with objective of focal length 20mm assured maximum angle of view. Pictures of stereograms were taken with a calibrated digital camera Minolta Dynax 5D/f=20mm, from specially constructed vertical basis. Proper lighting was insured by a collar flash lamp Sigma EM 140 DG. Photogrammetric control points were measured from four levels of the scaffolding, and then transformed to one coordinate system, based on ground tie points (details of object), measured at least from two observation points. For surveying, the reflectorless total station TCR 407 Leica was used. Photoplans of development of the hard to reach fragments of the polychromy were made with a two stage method. In first stage, the development matrix was generated, based on stereo-measurements and photograms used in the stereograms. This matrix had proper geometry, but the quality of image was not good enough, because of wrong angle of the exposure axis relative to the wall surface. In second stage, photograms with the axis normal to the wall, were resampled into the basic matrix. Digital stereoplotter VSD, softwares: PI-calib, ImageAnalyst and MicroStation V8 were used for processing of high resolution developments. For radiometric correction of the product, the program Photoshop CS2 was used.

11

Initial evaluation of fused satellite images aplicability to vectorisation and classification

Pirowski T., Baran J., Dzień M.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2009

|

Vol. 3, no. 4

65-77

EN

The article presents results of integrating spectral images of lower resolution with higher resolution panchromatic images. The analysis was performed on Landsat and IRS images. Four different methods of integration were applied. The aim of the research was twofold: to evaluate pan-sharpened images from photo interpretation point of view (in the process of feature borders vectorisation) and to assess their applicability for supervised spectral classification procedures. In both cases the reference data were obtained from airborne orthophotomap.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej. Analizy przeprowadzono na danych Landsat i IRS. Testowano cztery metody integracji danych. Zrealizowano dwa cele badań: określono walory fotointerpretacyjne kompozycji barwnych o podwyższonej rozdzielczości w praktycznym aspekcie wektoryzacji granic obiektów oraz wstępnie oceniono przydatności scalonych obrazów do procedur nadzorowanej klasyfikacji spektralnej. Danych referencyjnych do oceny poprawności wektoryzacji i klasyfikacji dostarczyła ortofotomapa ze zdjęć lotniczych.

12

Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena formalna scalenia danych LANDSAT TM I IRS-PAN

Pirowski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2009

|

Vol. 20

343--358

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS). Obszarem testowym był prostokąt 20x10 km obejmujący aglomerację krakowską. W ramach badań przetestowano 30 podejść (rozumianych jako metody i ich warianty) integrujących optyczne dane satelitarne, m.in. rozwiązania wykorzystujące substytucje kanałów (SK), operacje algebraiczne (IM), w tym ilorazowe (NVSR, WMK), oparte o właściwości teksturalne obrazów (PRAD, PRICE), tablicę kolorów (LUT), transformacje liniowe (IHS, PCA, RVS), filtracje (HPF), lokalne operacje na obrazach (LMM, LMVM, LCM), analizy obrazów w różnych rozdzielczościach (PL, DWT) i kombinacje powyższych rozwiązań (IHS-HPF, IHS-LMVM, PCA-PRAD). Oceniono uzyskane syntetyczne obrazy pod kątem ich formalnej jakości w dwóch aspektach: stopnia uczytelnienia oraz stopnia zniekształcenia tematycznego i na tej podstawie podano rankingi 30 testowanych podejść w obu powyższych aspektach. Wskazano, na drodze analizy tzw. „diagramu wyników”, metody o najlepszej relacji wzmocnienia przestrzennego do zniekształcenia spektralnego scalonych obrazów, w przekroju poszczególnych kompozycji barwnych, jakie poddano testom (KB123, 134, 174, 571, 354, 457) oraz dla średniej uzyskanej z sześciu syntetycznych kanałów spektralnych. W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS). Obszarem testowym był prostokąt 20x10 km obejmujący aglomerację krakowską. W ramach badań przetestowano 30 podejść (rozumianych jako metody i ich warianty) integrujących optyczne dane satelitarne, m.in. rozwiązania wykorzystujące substytucje kanałów (SK), operacje algebraiczne (IM), w tym ilorazowe (NVSR, WMK), oparte o właściwości teksturalne obrazów (PRAD, PRICE), tablicę kolorów (LUT), transformacje liniowe (IHS, PCA, RVS), filtracje (HPF), lokalne operacje na obrazach (LMM, LMVM, LCM), analizy obrazów w różnych rozdzielczościach (PL, DWT) i kombinacje powyższych rozwiązań (IHS-HPF, IHS-LMVM, PCA-PRAD). Oceniono uzyskane syntetyczne obrazy pod kątem ich formalnej jakości w dwóch aspektach: stopnia uczytelnienia oraz stopnia zniekształcenia tematycznego i na tej podstawie podano rankingi 30 testowanych podejść w obu powyższych aspektach. Wskazano, na drodze analizy tzw. „diagramu wyników”, metody o najlepszej relacji wzmocnienia przestrzennego do zniekształcenia spektralnego scalonych obrazów, w przekroju poszczególnych kompozycji barwnych, jakie poddano testom (KB123, 134, 174, 571, 354, 457) oraz dla średniej uzyskanej z sześciu syntetycznych kanałów spektralnych.

EN

The paper presents results of merging lower-resolution spectral data (Landsat) with panchromatic images of higher resolution (IRS). The testing field (20x10 km) covers the Cracow agglomeration. Thirty methods of merging satellite data (including their variants) have been tested. They are based on the canal substitution, on algebraic operations (including quotient operations), textural image features, look-up table, linear transformations, filters, local image transformations and on analyses of various-resolution images. There are also combinations of the above approaches. Two aspects of the obtained synthetic images have been formally assessed – their improvement for photo interpretation and thematic distortion. The rank of thirty merging methods has been made for both aspects. The so called ‘result diagram’ has allowed to appoint the best methods according to the assessed factors. There is a group of methods with the best relation between the spatial enhancement and the spectral distortion. There are the best methods within each tested colour composite image. There are also the best methods assessed for the average value obtained for the six synthetic spectral bands.

13

Teledetekcyjne metody rejestracji krajobrazu

Mularz S., Drzewiecki W., Pirowski T.

Roczniki Geomatyki

|

2007

|

T. 5, z. 8

67-78

EN

The paper presents remote sensing (RS) methods as a tool for landscape recording. The .multi. concept has been used to show the universality of RS techniques. They can be characterized as: multilevel and multiplatform, multispectral, multisensor, multiresolution, multiscale and multitemporal. One can choose the best level or platform to acquire images with spatial extend and level of detail matching the application . from recording large areas (regions) to single objects (e.g. buildings). The landscape images may be acquired in many spectral bands ranging from ultraviolet, through visible, short- and middle-wave infra-red, thermal infra-red to microwave. This multispectral character of RS images can be seen as the main advantage of this technique. One can choose from a wide range of sensors (both analogue and digital) to benefit from the acquired complementary information. Merging of multispectral and high-resolution panchromatic images can be mentioned as an example. Satellite images can be treated as multiscale, multilevel, hierarchical models of landscape structure. Multiscale (multiresolution) image segmentation may be used to recognise the landscape structure. Moreover, multitemporal images make it possible to detect its changes. They may also be used in dynamic processes studies. It should be stressed that remote sensing methods of landscape recording enable us to obtain objective data (metric if needed) in short time. Once gathered, the data may be used many times, even for purposes different than the original ones (reinterpretation). All presented features make remote sensing an ideal tool for recording landscape components and relations between them.

14

Integracja danych teledetekcyjnych pochodzących z rożnych sensorów - propozycja kompleksowej oceny scalonych obrazów

Pirowski T.

Geoinformatica Polonica

|

2006

|

T. 8

59-75

PL

Artykuł przedstawia propozycję kompleksowej oceny obrazów syntetycznych otrzymywanych różnymi metodami na drodze integracji danych wielospektralnych i panchromatycznych. W pierwszej części dokonano przeglądu stosowanych dotychczas rozwiązań formalnych, graficznych i wizualnych. Zestawienie to uzupełniono o odpowiednie odwołania do literatury, a formuły matematyczne zostały opracowane w ujednoliconej formie. Wśród metod formalnych wskazano najbardziej przydatne wskaźniki statystyczne, w tym wskaźniki syntetyczne, które w ogólny sposób charakteryzują zestaw scalonych obrazów. Na ich podstawie sformułowano metodę tzw. "diagramu wyników", która pozwala na równoczesną analizę zmienności i współzależności dwóch parametrów, mianowicie uczytelnienia informacji (AIL) i zniekształcenia tematycznego (nQ). Zaproponowano metodę wizualną opartą o odrębną punktację walorów przestrzennych i spektralnych, co zapewniło relatywnie dużą obiektywność oceniania. Efektem końcowym jest macierzowe pogrupowanie obrazów wg ich podobieństwa i przydatności do fotointerpretacji. W obu podejściach - formalnym i wizualnym - uzyskano możliwość uniwersalnej selekcji scalonych obrazów do zbioru rozwiązań najlepszych. W części końcowej podjęto dyskusję na temat stopnia zgodności oceny formalnej i wizualnej.

EN

The article presents an attempt to assess merged images obtained with the use of different methods of integrating multispectral and panchromatic data. The first part of the article is a review of current formal, graphic and visual assessment approaches. The bibliography on the above methods is listed and the symbols used in mathematic formulas are unified. In the formal methods there have been appointed the most useful statistic indices. Among these there are synthetic indices to characterize a given set of merged images. The diagram of results method is based on the above indices. It analyses simultaneously changes and correlations between two parameters. All this helps with the interpretability of information (AIL) and thematic distortion (nQ). A visual method based on different valuation of spatial and spectral properties was proposed. It assured relatively objective assessment. The final result is the grouping of images according to their concordance and usefulness in photo interpretation. In both, formal and visual approaches there was established a universal ability to select the merged images in order to choose the most useful merging method for a particular task. An attempt to compare the level of concordance between formal and visual assessment is shown in the last part of the article.

15

Badanie przestrzeni barwnej cyfrowego aparatu fotograficznego na przykładzie Minolty Dynax 5D

Pirowski T., Tokarczyk R.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 12, z. 2/1

363-373

PL

Proponowana metoda automatyzacji pomiaru znaczników (markerów) w fotogrametrycznym systemie trójwymiarowego pozycjonowania dla celów rehabilitacji leczniczej opiera się na detekcji barwy. Ponieważ parametry kalibracji barwy wyznaczone na podstawie jednego zdjęcia służą do szukania określonej nimi barwy na wielu zdjęciach, istotne jest zbadanie, jak stabilnie oddaje barwy urządzenie rejestrujące obrazy (cyfrowy aparat fotograficzny). Badania dotyczące tego zjawiska przeprowadzono dla aparatu fotograficznego Minolta Dynax 5D. Do badań użyto testu transparentnego IT8 o znanych parametrach barw w modelu L*a*b. Doświadczenia wykonywano przy oświetleniu światłem dziennym i sztucznym, przy różnych nastawieniach balansu bieli i zróżnicowanej czułości matrycy CCD. Wyniki rejestracji porównywano w sposób formalny i wizualny z wzorcem przeliczonym na przestrzeń kolorów RGB. Podejście formalne (statystyczne) pozwoliło wykryć różnice na poszczególnych składowych R, G i B oraz określić odchylenie standardowe (jest tu wskaźnikiem szumu) na pojedynczych polach barwnych i pasku szarości. W podsumowaniu wskazano, jakie barwy i jakie składowe w największym stopniu ulegają zniekształceniu oraz w jakim zakresie jest utrzymywany prawidłowy balans kolorów dla paska szarości. Dla uogólnienia wyniku celem porównywania różnych testów i - w przyszłości - kolejnych aparatów cyfrowych posłużono się syntetycznym parametrem - tzw. średnim relatywnym błędem spektralnym nQ zaproponowanym przez Walda.

EN

The proposed method of the automatism of the measurement of markers in a photo-grammetric system of 3D positioning for medical rehabilitation purposes is based on the detection of colours. Because the parameters of the calibration of colours determined based on one photo-graph are used in searching in many photographs, it is important to investigate how accurate in projecting colours a picture registering device (digital photo-camera) is. The studies referring to this phenomenon were carried out for the photo-camera Minolta Dynax 5D. A transparent test IT8 of known colour parameters in model L*a*b. was used in the studies. The experiments were made at day-light and artificial light, with different white balance and different speed of CCD. The results of the registration were compared in a formal and visual way with the pattern calculated into the space of colours RGB. Formal (statistic) approach allowed the detection of a difference on respective components R, G and B and defining standard deviation (noise) in single colour fields and the greyscale. In the conclusions it was stated which colours and which components get most deformed and in which range the colour balance for the greyscale is kept properly. To generalize - in order to compare different tests and - in the future - different digital cameras - a synthetic parameter was used - a so-called mean relative spectral error nQ - proposed by Wald.

16

Aspekty metodyczne integracji danych teledetekcyjnych w oparciu o metodę IHS i jej modyfikacje

Mularz S., Pirowski T.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 12, z. 2/1

317-332

PL

Efektywne monitorowanie aglomeracji miejsko-przemysłowych wymaga posiadania informacji obrazowej o dużym stopniu szczegółowości. Jest to warunek niezbędny do zarejestrowania obiektów o relatywnie niewielkich rozmiarach oraz do odwzorowania cech strukturalno-teksturalnych charakterystycznych dla różnorodnych elementów środowiska miejskiego. Postulat taki realizują wysokorozdzielcze obrazy satelitarne, jednak pozyskanie danych jest drogie, a rejestracja spektralna ograniczona do czterech kanałów (IKONOS, QuickBird) lub tylko i wyłącznie do kanału panchromatycznego (EROS, IRS 1C/D), co ogranicza interpretację i klasyfikację pozyskanych informacji, w tym szczególnie utrudnia detekcję i waloryzację stref zieleni miejskiej. Z kolei relatywnie tani, wielospektralny system Landsat TM charakteryzuje się zbyt niską rozdzielczością przestrzenną dla tego typu badań. W artykule została zaprezentowana idea scalania satelitarnych obrazów Landsat TM (30 m) z obrazem panchromatycznym IRS 1C (5,8 m). Prawidłowo przeprowadzona integracja tego typu danych prowadzi do uzyskania materiałów teledetekcyjnych o bogatej informacji przestrzennej i spektralnej. W badaniach jako wyjściową metodę integracji przyjęto standard IHS. Z analiz wcześniej prowadzonych przez autorów na obszarze KWB Bełchatów wynika, że metoda ta charakteryzuje się wysokimi walorami interpretacyjnymi, pomimo wprowadzania na obrazy syntetyczne wysokich zniekształceń. Badania prowadzone przez autorów zmierzają do ograniczenia tej wady poprzez zaproponowanie modyfikacji standardu. Uzyskane wyniki zostały porównane do standardowej metody IHS oraz innych klasycznych metod integracji jak PCA, HPF, CN. Do oceny zawartości i rozkładu informacji, a także stopnia zniekształcenia spektralnego scalonych obrazów zastosowano metody statystyczne oraz interpretacji wizualnej.

EN

Effective monitoring of urban and industrial agglomerations requires possessing image information of a great degree of accuracy. It is a necessary condition to capture the objects of relatively small size and reproduce structural and textural features characteristic for different elements of urban environment. Such a requirement is fulfilled by high-resolution satellite images, however receiving data is expensive and spectral registration limited to four channels (IKONOS, QuickBird) or only and exclusively to panchromatic channel (EROS, IRS 1C/D), which limits the interpretation and classification of information and makes particularly difficult sensing and valuation of urban green areas. On the other hand, a relatively cheap, multi-spectral system of Landsat TM is characterized by too low spatial resolution for this type of studies. The article presents the idea of integrating satellite images Landsat ETM+ (30 m) with panchromatic image IRS 1C (5.8 m). Properly done integration of this sort of data leads into getting remote sensing materials of rich spatial and spectral information. In the studies - as a initial method of integration IHS standard was accepted. From the analyses earlier carried out by the authors in the area of KWB Bełchatów it can be stated that this method has great interpretation values, despite introducing high deformations into synthetic images. The studies carried out by authors go towards the limitation of this disadvantage by proposing the modifications of the standard. The obtained results were compared to standard IHS method and other classical methods of integration such as PCA, HPF, CN. To assess the content and the distribution of information and the degree of spectral deformation of combined pictures, statistic methods and visual interpretation were applied.

17

Wykorzystanie teledetekcji satelitarnej do badania procesu akumulacji zanieczyszczeń w rejonie Zbiornika Dobczyckiego

Mularz S., Drzewiecki W., Hejmanowska B., Pirowski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

425--435

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczących próby wykorzystania obrazów zarejestrowanych z pokładu satelity EO-1 za pomocą sensora ALI (Advanced Land Imager) dla oceny stanu, relacji przestrzennych procesu akumulacji oraz sposobu propagacji zanieczyszczeń w obrębie testowanego rezerwuaru – Zbiornika Dobczyckiego. Metodyka badań polegała na wykorzystaniu różnych procedur przetwarzania pełnego zestawu wielospektralnych danych obrazowych. Procedury te można ująć w dwa główne segmenty: - wzmacnianie odwzorowania (modyfikacja kontrastu, progowanie, techniki filtracyjne, fuzja kanału panchromatycznego z kanałami spektralnymi) - ekstrakcja informacji tematycznej (wagowanie obrazów, generowanie kompozycji barwnych wraz z ich analizą statystyczną, automatyczna klasyfikacja danych wielospektralnych). Skoncentrowano się na ocenie pojemności informacyjnej kompozycji barwnych pełnego zestawu wielospektralnych danych satelitarnych, w oparciu o różne procedury statystyczne (wskaźniki OIF i MOIK). Następnym etapem było testowanie przydatności procedur wzmocnienie przestrzennej informacji spektralnej z uwagi na 16 bitowy zapis wykorzystano, nie stosowaną do tej pory w Polsce metodę lokalnej korelacji. Zasadnicze zadanie polegało na kategoryzacji wód zbiornika ze względu na rejestrowaną zawiesinę. Zadanie to zrealizowano poprzez klasyfikację nienadzorowaną i progowanie. W toku badań uzyskano niezwykle interesujący obraz przestrzenny rozpływu zawiesiny, stanowiącej efekt dostawy materii mineralnej i organicznej, przede wszystkim z obszaru zlewni bezpośredniej zbiornika, a zwłaszcza z jej północnej części. Obserwuje się przy tym wyraźną strefowość, będącą wynikiem zróżnicowanej koncentracji zawiesiny oraz dających się śledzić kierunków jej propagacji. Rezultaty badań pozwalają na stwierdzenie, że satelitarne obrazy pozyskiwane za pomocą sensora ALI mogą być z powodzeniem wykorzystywane do oceny stopnia i przestrzennego rozkładu zanieczyszczeń sztucznych zbiorników wodnych, ładunkiem materii mineralnej i organicznej. Planowana jest kontynuacja badań w ramach projektu badawczego KBN zlewni górnej Raby.

EN

The preliminary results of using multispectral images from an ALI (Advanced Land Imager) sensor on board the EO-1 satellite for assessment of the accumulation process and spatial propagation of water contaminations in the tested reservoir – Dobczyce Reservoir, are presented in this paper. The methodology of this study was based on different procedures of the full set of multispectral data processing compiled into two segments, namely: (1) image enhancement (radiometric correction, contrast manipulation, thresholding, spatial filtering, merging of panchromatic and spectral bands) and (2) thematic information extraction (multi-image manipulation, color composite generation and quantitative criteria analysis, unsupervised image classification). The study focused on evaluating the color composite of all multispectral satellite data based on varied statistical procedures (OIF and MOIK index). In the next stage, the usefulness of the spectral information enhancement procedure, concerning the 16 bits per pixel recording, was tested. The Local Correlation Method, not used in Poland before, was applied for this task. The main task relied on reservoir water categorization regarding water suspension. The task used the unsupervised classification and threshold procedure. A very interesting pattern of suspended matter propagation as a deposition of mineral and organic matter originating from the immediate watershed, especially from its northern part, was obtained during the course of investigation. A very clear zoning as an indicator of different concentration of water contamination was also observed. In conclusion, ALI sensor data were very useful for spatial distribution of water mineral and organic contamination within the inland water reservoirs. A continuation of the research in a scientific project, financed by the KBN is planned for upper Raba.

18

Wybrane problemy modelowania przestrzennych interakcji zachowań konsumentów z wykorzystaniem GIS

Pirowski T., Drzewiecki W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2000

|

Vol. 10

61-1--61-8

19

Generowanie map spadków i ekspozycji pod nadzorem różnych systemów GIS

Drzewiecki W., Mularz S., Pirowski T.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

1999

|

T. 5, z. 1

101-122

PL

W artykule przedstawiono wyniki testowania wybranych pakietów GIS w zakresie sposobu generowania map spadków i ekspozycji z Numerycznego Modelu Rzeźby Terenu (NMRT). Do badań wykorzystano cztery sztucznie symulowane modele powierzchni terenu zapisane w formacie rastrowym. Stwierdzono różnice w sposobie działania poszczególnych algorytmów prowadzące niekiedy do istotnych, z punktu widzenia interpretacji, zniekształceń w odtwarzaniu geometrii, zwłaszcza małych form o rozmiarach od 1 do 3 pikseli

EN

The results of testing of slope and aspect map generating methods based on the Digital Terrain Model (DTM), using the selected GIS packages, are presented. The four artificially simulated terrain surface models in raster format have been used for this test. The essential differences of slope and aspect values, calculated using different algorithms, have been found. This is very important for the interpretation point of view, because may caused an incorrectly of reconstruction some elements of the surface geometry (slope/aspect), especially within the small landforms of the 1 - 3 pixels wide

20

Przykładowe analizy przestrzenne w oparciu o komputerowy atlas województwa krakowskiego KAWK

Drzewiecki W., Hejmanowska B., Pirowski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

1999

|

Vol. 9

233--244

PL

W zaprezentowanym artykule przedstawiono trzy przykładowe analizy przestrzenne przeprowadzone w oparciu o dane znajdujące się w KAWK. Pierwsza dotyczy symulacji powodzi na Cyfrowym Modelu Rzeźby Terenu z uwzględnieniem błędności modelu. Przedmiotem drugiej jest wybór obszarów pod zabudowę, uwzględniając cele różnych grup interesów. W trzeciej dokonano wyboru optymalnej drogi w sieci, biorąc pod uwagę rożnego rodzaju kryteria. Wszystkie analizy mają charakter przykładowy i pokazują możliwości zaawansowanych analiz przestrzennych. Autorzy mają nadzieję, że artykuł będzie rodzajem zachęty dla rzeczywistych.