Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the Effectiveness of Selected Machine Learning Algorithms in the Classification of Satellite Image Content Depending on the Size of the Training Sample

Kupidura Przemysław, Niemyski Stanisław

Teledetekcja Środowiska

|

2024

|

T. 64

24--38

EN

The article presents an analysis of the accuracy of 3 popular machine learning (ML) methods: Maximum Likelihood Classifier (MLC), Support Vector Machine (SVM), and Random Forest (RF) depending on the size of the training sample. The analysis involved performing the classification of the content of a Landsat 8 satellite image (divided into 6 basic land cover classes) in 10 different variants of the number of training samples (from 2664 to 34711 pixels), estimating individual results, and a comparative analysis of the obtained results. For each classification variant, an error matrix was developed and on their basis, accuracy metrics were calculated: f1-score, precision and recall (for individual classes) as well as overall accuracy and kappa index of agreement (generally for the entire classification). The analysis showed a stimulating effect of the size of the training sample on the accuracy of the obtained classification results in all analyzed cases, with the most sensitive to this factor being MLC, showing the best effectiveness with the largest training sample and the smallest - with the smallest, and the least SVM, characterized by the highest accuracy with the smallest training sample, comparing to other algorithms.

PL

Artykuł przedstawia analizę dokładności 3 popularnych metod uczenia maszynowego: Maximum Likelihood Classifier (MLC), Support Vector Machine (SVM) oraz Random Forest (RF) w zależności od liczebności próbki treningowej. Analiza polegała na wykonaniu klasyfikacji treści zdjęcia satelitarnego Landsat 8 (w podziale na 6 podstawowych klas pokrycia terenu) w 10 różnych wariantach liczebności próbek uczących (od 2664 do 34711 pikseli), oszacowaniu poszczególnych wyników oraz analizie porównawczej uzyskanych wyników. Dla każdego wariantu klasyfikacji opracowano macierz błędów, a na ich podstawie obliczono metryki dokładności: F1-score, precision and recall (dla pojedynczych klas) oraz ogólną dokładność i wskaźnik zgodności Kappa (ogólnie dla całej klasyfikacji). Analiza wykazała stymulujący wpływ rozmiaru próbki uczącej na dokładność uzyskiwanych wyników klasyfikacji we wszystkich analizowanych przypadkach, przy czym najbardziej wrażliwym na ten czynnik był MLC, wykazujący się najlepszą skutecznością przy największej próbce treningowej i najmniejszą - przy najmniejszej, a najmniej SVM, cechujący się największą dokładnością przy najmniejszej próbce treningowej, w porównaniu do pozostałych algorytmów.

2

The Use of Spatial Normalized Difference Vegetation Index for Determination of Humus Content in the Soils of Southern Ukraine

Lykhovyd Pavlo

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 4

223--228

EN

Spatial normalized difference vegetation index finds various applications in crop monitoring and prediction. Although this index is mainly aimed to represent the state of vegetation cover, it is suggested that it could be utilized for other remote monitoring purposes, for example, soil humus content monitoring. The study was carried out in 2022–2023 fallow-field period in Kherson oblast, the South of Ukraine, to establish the relationship between the values of bare-soil normalized difference vegetation index and content of humus in the soils of the region. Statistical modeling was performed using the best subsets regression analysis in BioStat v.7 and artificial neural network with back propagation of error algorithm in Tiberius XL. The best performance was recorded for the combined model of cubic regression and artificial neural network, with moderate fitting quality (coefficient of determination is 0.29), and good prediction accuracy (mean average percentage error is 13.22%). The results approve the suggestion of possibility of spatial vegetation index use in soil state monitoring, especially, if further scientific work enhances the fitting quality of the model.

3

The Potential Contribution of Earth Observation Data Cubes for the Production of Information for Sustainable Development in Emerging Countries

Merodio Gómez Paloma, Ramírez Santiago Andrea, Juárez Carrillo Olivia Jimena, Jiménez Nava Francisco Javier

Geomatics and Environmental Engineering

|

2022

|

Vol. 16, no. 3

131--155

EN

One of the great challenges of achieving the shared vision of the 2030 Agenda for Sustainable Development is having high-quality, timely, comparable, and accessible data that allows to measure and report progress on the Sustainable Development Goals (SDG). Hence, in many countries, geospatial information (including Earth observation) and algorithms implemented in cloud computing platforms have become important tools to monitor indicators of the SDG thanks to their broad accessibility and global coverage. However, emerging countries still face barriers to the implementation of technologies to manage the large amounts of EO data. This article aims to show the advantages of satellite-based EO in the measurement of SDG indicators, as well as challenges emerging countries face in the use of these technological tools. It addresses why the open-source tool Open Data Cube (ODC) should be seen as a response to the said challenges. Finally, there is a description regarding the experience of Mexico with the use and application of this tool for the measurement of SDG indicators, from the development and implementation of the Mexican Geospatial Data Cube (MGDC) to the results obtained from its application in the support for the measurement of SDG indicators 6.6.1 Change in the extent of water-related ecosystems over time and 15.1.1 Forest area as a proportion of total land area.

4

Ocean Fronts detection over the Bay of Bengal using changepoint algorithms : A non-parametric approach.

Reddem Venkat Shesu, Muthalagu Ravichandran, Bekkam Venkateswara Rao, Eluri Pattabhi Rama Rao, Jampana Venkata, Nimit Kumar

Oceanologia

|

2021

|

No. 63 (4)

438--447

EN

Oceanic fronts are regions over the oceans where a significant change in the characteristics of the water masses is observed. Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) satellite imagery over the Bay of Bengal shows regions that are populated by frontal structures. Over the Bay of Bengal, some of the strongest gradients in temperature and salinity are observed. In recent years, there has been a tremendous growth in the availability of satellite imagery and the necessity of automated fast detection of the frontal features is needed for services like potential fishing zones over open oceans. In this article, an algorithm to infer oceanic fronts over the Bay of Bengal is described using changepoint analysis. The changepoint algorithm is combined in a novel way with a contextual median filter to detect frontal features in AVHRR imagery. The changepoint analysis is a non-parametric technique that does not put thresholds on the gradients of brightness temperatures of the satellite imagery. In the open oceans, the gradients of temperature and salinity are not sharp and changepoint analysis is found to be a useful complementary technique to the existing front detecting methods when combined with contextual median filters.

5

'The sky is not the limit' - GIS analysis of Sentinel-2 imagery for heritage protection and management

Żuk Lidia, Tomczak Sonia, Mamić Luka

GIS Odyssey Journal

|

2021

|

Vol. 1, no. 2

103--122

EN

This article aims to demonstrate the potential of Sentinel-2 and GIS for heritage monitoring, protection and management. Applications of remote sensing in heritage strategies have been explored for decades. However, new possibilities were opened up with the launch of the European Union's Earth Observation Programme Copernicus. Systematic and frequent global coverage of land surface offered by one of its products – Sentinel-2, provides an almost instant insight into sudden events and long- term processes that affect heritage around the world. Following new developments in remote sensing, GIS provides tools to integrate data for their effective processing, analysis, interpretation and dissemination of results. We will explore the potential and limitations of those datasets and tools using UNESCO World Heritage sites from Sudan as case studies. In particular, we will tackle issues related to interpretation of changes around heritage sites, attempt to estimate their recent conditions and identify existing and/ or potential threats.

6

Analysis of land use changes in the Tri-City metropolitan area based on the multi-temporal classification of landsat and rapideye imagery

Kwoczyńska Bogusława

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2021

|

no. 2

101--119

EN

The aim of the study was to diagnose the main trends of land cover changes around urban agglomerations over the last twenty years (1997–2016) on the example of Tri-City, and to present them statistically and graphically in the form of compilation of numerical maps. The research was performed on the basis of remotely sensed data: LANDSAT 5 TM satellite imagery from 1997 and RapidEye from two records (2011, 2016). The metropolises of Gdańsk, Gdynia and Sopot, constituting the core of metropolitan area (MA), and municipalities belonging to the Tri-City MA located in its vicinity were selected for detailed analyses – the inner zone of 2 communes and the outer zone, also of 2 communes (MA outskirts). In the selected metropolitan area, communes with good and poor natural conditions for agricultural production were studied. The analyses were performed on processed images (colour compositions), which were subjected to supervised classification with the maximum likelihood technique. The quality control of supervised classification showed an accuracy of 87.2% for LANDSAT 5 TM scene analyses and 93.8% for RapidEye imagery. The Kappa coefficient for the discussed classification was, respectively: 0.85 (LANDSATTM) and 0.93 (RapidEye). The conducted analyses showed that in the communes there were changes in the way of using arable land and grassland. The greatest changes took place in communes with a low Agricultural Production Space Valuation Ratio (APSVR). Grassland, and to a lesser extent areas with scattered development, replaced arable land. In Gdańsk, Sopot and Gdynia, belonging to the TriCity, the greatest changes over 20 years took place in arable land, which altogether diminished by 17%, and forest land (13% in total). All this to the benefit of grassland (increase by 23%) and built-up areas (10% in total in all cities).

PL

Celem opracowania było zdiagnozowanie głównych trendów przemian pokrycia terenu wokół aglomeracji miejskich, na przykładzie Trójmiasta, na przestrzeni ostatnich dwudziestu lat (1997-2016) oraz ich statystyczne i graficzne zaprezentowanie w postaci kompilacji map numerycznych. Badania zostały wykonane w oparciu o dane teledetekcyjne: zobrazowania satelitarne LANDSAT 5 TM z 1997 roku i RapidEye z dwóch rejestracji czasowych (2011, 2016). Do szczegółowych analiz wybrano metropolie Gdańsk, Gdynię i Sopot stanowiące rdzeń OM oraz gminy należące do obszaru metropolitarnego (OM) trójmiejskiego położone w jego sąsiedztwie – strefa wewnętrzna (2 gminy), a także na jego obrzeżach (strefa zewnętrzna), także 2 gminy. W danym obszarze metropolitarnym badane były gminy o dobrych i słabych warunkach przyrodniczych produkcji rolniczej. Analizy przeprowadzono na przetworzonych obrazach (kompozycjach barwnych), które poddano klasyfikacji nadzorowanej przy użyciu techniki największego prawdopodobieństwa. Kontrola jakości klasyfikacji nadzorowanej wykazała dokładność na poziomie 87,2% w przypadku analiz scen LANDSAT 5 TM oraz 93,8% dla zobrazowań RapidEye. Współczynnik Kappa dla omawianej klasyfikacji wyniósł odpowiednio: 0,85 (LANDSAT TM) oraz 0,93 (RapidEye). Prowadzone analizy wykazały, iż w badanych gminach zachodziły zmiany w sposobie użytkowania gruntów ornych i użytków zielonych. Największe zmiany nastąpiły w gminach o niskim WWRPP (Współczynnik Waloryzacji Rolniczej Przestrzeni Produkcyjnej). Użytki zielone, a w mniejszym stopniu tereny o zabudowie rozproszonej zastąpiły grunty orne. W Gdańsku, Sopocie i Gdyni należących do Trójmiasta największe zmiany na przestrzeni 20 lat zaszły w na terenach gruntów ornych, których ubyło łącznie 17% oraz użytków leśnych (ubyło ich bowiem łącznie 13 %). Wszystko to na korzyść terenów zielonych (przybyło ich 23%) oraz terenów zabudowanych, których powierzchnia zwiększyła się łącznie we wszystkich miastach o 10%.

7

Zatory lodowe na rzekach

Wardziak Anna

Geodeta : magazyn geoinformacyjny

|

2021

|

nr 3

22--24

8

Analysis of the changes to land use in selected municipalities of Lublin metropolitan area, based on remote sensing data

Kwoczyńska Bogusława, Sroka Wojciech, Sikora Kamila

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2019

|

no. 4

73--91

EN

The aim of the study was to diagnose the main trends of the changes in land cover around the urban agglomerations, as illustrated with the example of Lublin, over the last twenty years (1998–2016), as well as their statistical and graphical presentation in the form of digital maps compilation. The project was conducted on the basis of the remote sensing data: RapidEye and LANDSAT 5 TM satellite imagery from three temporal records (1998, 2009–11, 2016–17). Detailed research was carried out in purposefully selected municipalities. The performed analyses showed that in the studied municipalities some changes in the use of arable land and grassland occurred. The largest loss in terms of area share was recorded mainly in the arable land. At the core of the metropolitan area, i.e. in the city of Lublin, over the last 20 years the share of arable land in the total area decreased by almost 11 percentage points (p.p.). In the municipalities located directly at the border with Lublin, this loss was much lower, and was equal 4–5 p.p. Slightly larger changes occurred in municipalities located further from the core, where both in the category of very good and slightly weaker natural conditions, losses of arable land were greater than in municipalities located directly at the core’s border of the metropolitan area (MA).

9

Analysis of the Vegetation Process in a Two-stage Reservoir on the Basis of Satellite Imagery – a Case Study: Radzyny Reservoir on the Sama River

Jaskuła J., Sojka M., Wicher-Dysarz J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

203--220

EN

The main purpose of the study was to assess the dynamics of the vegetation process in a two-stage reservoir on the basis of satellite data. The analysis is based on Sentinel-2 satellite data from the period 2015-2017. The normalized difference vegetation index (NDVI) was selected to detect the vegetation process in the Radzyny reservoir located on the Sama river. The reservoir is split into two parts – the main and the pre-dam zone. The main role of the pre-dam reservoir is to store sediments and water pollutants. The main problem related to the management of the Radzyny reservoir is water quality. Particularly high concentrations of phosphorus compounds may lead to reservoir vegetation. The vegetation process was analyzed for the main and pre-dam reservoir. To specify areas mainly affected by vegetation, the reservoir was split into 10 parts, depending on the distance from the inflow of the Sama river (distance between profiles splitting polygons is 500 m). All calculations were performed using Quantum GIS 2.18 and ArcGIS 10.5 software, and statistical analysis was conducted with Statistica 13 software. The analysis showed that the NDVI values in the period from May to September in the pre-dam reservoir were higher than those recorded in the main reservoir. The greatest variation of the NDVI within the pre-dam reservoir was observed in August while the lowest was observed in May. In the main reservoir, NDVI values were characterized by similar variability. The analysis of the vegetation process along the reservoirs showed that in the pre-dam reservoir in zones 1-4 there was a marked decrease in the NDVI. The highest NDVI values occurred at the inlet to the pre-dam reservoir (zone 1) while the lowest values occurred near the pre-dam (zone 4). The results indicate that the functions assumed at the design stage for the preliminary reservoir have been implemented, i.e. protection of the main reservoir against sediment accumulation and water quality degradation. SENTINEL-2 satellite imagery allows analysis of the vegetation process in retention reservoirs in terms of time and space. The study suggests that open-access satellite data are a more effective source for aquatic monitoring than traditional in situ measurements, in which water bodies are represented by a single sampling point.

PL

Celem pracy była analiza procesu wegetacji w dwustopniowym zbiorniku retencyjnym na podstawie zdjęć satelitarnych. Do analizy wykorzystano zobrazowania z satelity Sentinel-2 z okresu 2015-2017. Ocenę procesu wegetacji w zbiorniku Radzyny na rzece Samie przeprowadzono na podstawie indeksu spektralnego - Normalized Vegetation Index (NDVI). Analizowany zbiornik Radzyny ma dwustopniową konstrukcję. Wydzielono w nim część główną oraz wstępną. Do podstawowych zadań części wstępnej należy ochrona zbiornika głównego przed sedymentacją oraz dopływem związków biogennych. Jednym z podstawowych problemów związanych z funkcjonowaniem zbiornika Radzyny jest dopływ związków fosforu, który prowadzi do eutrofizacji wód gromadzonych w zbiorniku. Proces wegetacji w zbiorniku Radzyny był analizowany dla części wstępnej oraz zbiornika głównego. W celu dokładnego określenia części zbiornika, które są najbardziej narażone na proces degradacji, podzielono zbiornik na 10 części, w zależności od odległości od wpływu rzeki Sama (dystans pomiędzy przekrojami ograniczającymi wydzielone strefy wynosił 500 m). Wszystkie analizy przestrzenne wykonane zostały w programie Quantum GIS 2.18 oraz ArcGIS 10.5. Analizy statystyczne zostały przeprowadzone w programie Statistica 13. Przeprowadzone analizy wykazały, że wartości wskaźnika NDVI w okresie od maja do września były wyższe w zbiorniku wstępnym. Największą zmienność wskaźnika NDVI w części wstępnej zaobserwowano w sierpniu, natomiast najmniejszą w maju. Zbiornik główny w okresie 2015-2017 charakteryzował się niższymi wartościami i większą stabilnością wskaźnika NDVI. Analiza zmienności NDVI wykazała, że w części wstępnej (strefy 1-4) następuje spadek wartości na długości zbiornika. Najwyższe wartości wskaźnika występują w pobliżu wpływu rzeki do zbiornika (strefa 1), podczas gdy najniższe przy przegrodzie (strefa 4). Na podstawie uzyskanych wyników, potwierdzono, że część wstępna pełni funkcję ochronną zbiornika głównego, m.in. ogranicza dopływ związków biogennych oraz skupia proces akumulacji osadów dennych. Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość zastosowania danych satelitarnych Sentinel-2 do analizy procesu wegetacji w zbiornikach retencyjnych w ujęciu czasowym i przestrzennym. Stwierdzono, że analiza na podstawie zobrazowań satelitarnych charakteryzuje się większą efektywnością w monitoringu środowisk wodnych niż tradycyjne pomiary terenowe, w których wody powierzchniowe oceniane są na podstawie pojedynczych pomiarów.

10

Image data paradox – on the impact of the development of image-based remote sensing on the maps’ content in the Eastern Bloc. The case of Poland

Konopska B., Krukowski M.

Polish Cartographical Review

|

2018

|

Vol. 50, No. 4

211--222

EN

The authors examine the impact of the development of image-based remote sensing systems on the activities of state administrations in the cartographic production and making of geographical information publicly available in the Eastern Bloc countries. A convergence of cartography, secrecy, and power occurred during the Cold War. Through investigation of facts relevant to the acquisition image data of the Earth surface performed by the USA and the USSR, it aims to examine the key questions of why the logic behind the development of cartography in the Eastern Bloc countries after World War II was distorted. The lack of logic was reflected in the fact that the amount of information actually presented on maps decreased with an increase in the information about the surface of the Earth acquired by the means of remote sensing systems. It was suggested that image data in the member states of the Eastern Bloc, in spite of their restricted use and a drop in the informational value of maps, was the main factor behind the creation, detail, and geometric accuracy of civilian maps. Proving this thesis involved analyzing the correlations between the achievements in the field of remote sensing and the quality of maps developed during the Cold War in the Eastern Bloc states.

11

Use of high spatial resolution satellite data for monitoring and characterization of drought conditions in the Northwestern Algeria

Abbes M., Hammed A., Lafrid A., Mahi H., Nehal L.

Mining Science

|

2018

|

Vol. 25

71--99

EN

Over the last decades, Algeria has witnessed intense and persistent drought periods characterized by a significant rainfall deficit. The Northwestern Algeria, such as the most south Mediterranean regions, is marked by alternating wet and dry periods and mixing between Atlantic and Mediterranean airs. In a climate context increasingly disturbed by anthropogenic activities, it is essential to analyze the dry episodes at spatial and temporal scales. In order to understand this problem, this work aims to use the potential of Landsat satellite imagery for monitoring drought conditions in the Cheliff watershed in the northwestern Algeria. As known, the behavior of vegetation is strongly related to climate changes. On this basis, a comparison of the variations in the standardized normalized difference vegetation index (NDVI) and those of the drought indices calculated from meteorological data was implemented. In fact, the rainfall series from fifty meteorological stations were analyzed. The standardized precipitation index (SPI) was calculated for the years 1987, 2000, 2006, 2011 and 2015, corresponding to the acquisition dates of Landsat images. Similarly, an extraction of the NDVI values was performed for each meteorological station. The linear regression between SPI and NDVI showed a good correlation. Thus, the obtained results enabled establishing a new drought index based essentially on satellite data. This index represents the advantage for monitoring spatially the drought phenomena and can solve the problem of climatic data lack.

12

Możliwości tworzenia numerycznego modelu pokrycia terenu ze stereopary zdjęć satelitarnych VFRS

Bakuła K., Woźniak W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2018

|

vol. 30

143--159

PL

Celem niniejszego artykułu było ukazanie możliwości tworzenia numerycznych modeli wysokościowych na podstawie pary satelitarnych zdjęć stereoskopowych. Zdjęcia obejmowały obszar centralnej Warszawy. Wyniki skontrolowano z modelem powstałym na podstawie lotniczego skanowania laserowego (LIDAR). Stereopara pochodziła z satelity o bardzo dużej rozdzielczości Pleiades, zaś dane LIDAR zostały pozyskane w ramach projektu ISOK. W eksperymencie analizowano wpływ parametrów gęstego dopasowania obrazów, liczby fotopunktów niezbędnej do poprawnej georeferencji scen satelitarnych wstępnie orientowanych współczynnikami RPC, oceniono dokładność względem modelu wysokościowego LIDAR z uwzględnieniem eliminacji błędów grubych oraz spowodowanych martwymi polami. Prace przeprowadzono w oprogramowaniu Trimble Inpho. Uzyskane wyniki potwierdziły możliwość zastosowania wyłącznie 2-3 fotopunktów na obszarze opracowania, aby uzyskać zadowalające wyniki orientacji, a dalej tworzonego modelu wysokościowego. W analizie dokładności modelu wysokościowego uzyskano wyniki na poziomie pojedynczego piksela. Dla terenów odkrytych przy 214 fotopunktach kontrolnych z danych LIDAR błąd wysokościowy RMS wyniósł 50 cm.

EN

The aim of this work was to show the possibility of generating digital surface models on the basis of satellite stereo-pair. Test area of experiment was the central part of Warsaw. The results were compared with a DSM based on the airborne laser scanning (LIDAR). The stereo-pair was collected with very high resolution satellite system Pleiades and LIDAR data was acquired within the ISOK project. In the experiment: the influence of dense image matching the parameters was analysed, impact of control points on the correctness of scenes georeferencing pre-orientated with RPC coefficients was verified, the accuracy of DSM was assessed including outliers resulted in lower spatial resolution of satellite imagery and occluded areas. The experiment was processed in the Trimble Inpho software. The results confirmed the possibility of applying only 2-3 control points in order to obtain satisfactory results of scenes orientation and consequently DSM accuracy. In the analysis of elevation models their accuracy at the level of a single ground sample distance was achieved. For uncovered areas in case of 214 LIDAR-based control points vertical RMS was 50 cm.

13

Analiza możliwości wykorzystania zobrazowań satelitarnych i danych obrazowych z bezzałogowych statków powietrznych we współczesnych opracowaniach fotogrametrycznych

Kędzierski M.

Przegląd Geodezyjny

|

2016

|

R. 88, nr 12

5--13

PL

Współczesne opracowania fotogrametryczne zmieniają się/ewoluują dzięki szybkiemu rozwojowi coraz doskonalszych narzędzi do pozyskiwania obrazów fotogrametrycznych oraz coraz bardziej rozwiniętych metod ich przetwarzania. Zobrazowania pozyskane niskobudżetowymi platformami bezzałogowymi konkurują z klasycznymi opracowaniami fotogrametrii lotniczej, a nawet satelitarnej, szczególnie przy opracowaniu niewielkich obszarów typu gmina. Niemniej, nie zawsze będą niezastąpioną alternatywą. W publikacji przedstawiono studium porównawcze metod pozyskiwania i przetwarzania zobrazowań z BSL i satelitarnych, uznanych przez Autora za wiodące we współczesnych opracowaniach fotogrametrycznych. Zamieszczono także wyniki i wnioski płynące z przeprowadzonych analiz, a także pewną wizję dalszych kierunków rozwoju fotogrametrii.

EN

Modern photogrammetry changes and evolves thanks to the rapid development of increasingly sophisticated tools for photogrammetric imagery acquisition and more and more advanced processing methods. Imagery acquired with low-cost unmanned platforms compete with classic aerial and even satellite photogrammetry, especially when imaging small areas. However, not always UAV could be indispensable alternative. The paper presents a comparative study of methods of obtaining and processing imagery from UAV and satellite considered by the author as premier in modern photogrammetric studies. Paper contains also the results and conclusions of the analyzes, as well as a vision of further development directions for photogrammetry.

14

SAFEDAM - zaawansowane technologie wspomagające przeciwdziałanie zagrożeniom związanym z powodziami

Kurczyński Z., Bakuła K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

39--52

PL

Artykuł prezentuje trendy panujące w nieinwazyjnym monitorowaniu wałów przeciwpowodziowych z wykorzystaniem różnorodnych technologii fotogrametrycznych i teledetekcyjnych pozyskujących dane z różnego pułapu lotniczego. Na tym tle zaprezentowano projekt SAFEDAM, którego celem jest stworzenie systemu monitorującego wały przeciwpowodziowe z użyciem nieinwazyjnej, latającej bezzałogowej platformy pomiarowej - skanującej z niskiego pułapu lotu i wykorzystaniu zobrazowań lotniczych i satelitarnych. System będzie wykorzystywał wieloźródłowe dane fotogrametryczne. SAFEDAM umożliwi wykorzystanie z pułapu satelitarnego zarówno danych optycznych (z zakresu światła widzialnego i bliskiej podczerwieni) jak i danych radarowych. W odniesieniu do technik lotniczych wykorzystanie mają dane fotogrametryczne z pzgik zasobu jak i dane pozyskane z platformy BSP (UAV) dedykowanej projektowi SAFEDAM. Wśród danych niskopułapowych wykorzystane są dane z lekkiego skanera lotniczego, obrazowe dane wielospektralne, a także dane termalne. Wieloźródłowe dane pozwalają na przeprowadzenie oceny stan wałów przeciwpowodziowych, jak również umożliwić będą wykrycie ewentualnych zmian, które mogą zaistnieć zarówno w prewencyjnej jak i interwencyjnej konfiguracji systemu. W założeniach system umożliwiać będzie ekspercką ocenę wałów przeciwpowodziowych, która potrzebna jest w pracy specjalistów od zarządzania infrastrukturą przeciwpowodziową, a także organom bezpieczeństwa kryzysowego. Kompleksowy system IT będzie gromadził dane i automatycznie je analizował i wizualizował dostarczając informacji o stanie zagrożenia dla służb hydrologicznych i specjalistów zarządzania kryzysowego. Całość systemu będzie uzupełnieniem dotychczasowych projektów ochrony przeciwpowodziowej kraju (np. ISOK). Projekt SAFEDAM realizujący te założenia finansowany jest ze środków Narodowego Centrum Badania i Rozwoju w programie Bezpieczeństwo i Obronność

EN

The article presents the trends in non-invasive monitoring of flood levees using a variety of photogrammetry and remote sensing technologies. Referring to those solutions of the SAFEDAM project is introduced in this article. The aim of the SAFEDAM project is the creation of system for levees monitoring using unmanned aerial vehicles (equipped with light LiDAR unit, multispectral and/or thermal camera), optical and radar satellite imagery and archival aerial imagery. Multi-sourced and multi-temporal data allow to evalute the levees condition. A comprehensive IT system enables the collection, automatic data analysis and visualization for hydrological services and crisis management professionals. Its implementation will ensure effective management of flood risk. SAFADAM complements the already implemented projects of flood protection in Poland such as ISOK. The project is financed by National Centre for Research and Development in Defense, Security Programme [grant number DOB-BIO7/06/01/2015].

15

Possibilities of applying modern photogrammetry for the modernization of cadastral maps in Poland and Kazakhstan

Kurczyński Z., Kaltaevna Abeldina R., Kenesovna Kurmanova G., Vladimirovna Smunyova L., Elibaevna Moldumarova Z., Kerimbaevich Yermekov F.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

53--64

EN

The development of digital photogrammetric technology, supported by the appearance of high resolution digital aerial cameras and new satellite imaging systems, has resulted in the transformation of the quality of photogrammetric products and their wide distribution. This has created new areas of interests, including their use for cadastral works. This paper discusses the issues related to the creation and modernization of cadastral maps in Poland and Kazakhstan. Extensive works in this field are performed in both countries: in Kazakhstan, this work results from systematic changes and in Poland, they are performed within the Governmental Programme of Development of an Integrated Real Estate Information System (ZSIN). Different conditions and demands for cadastral maps exist in both countries and they may be met by different technical means. In Kazakhstan, high resolution satellite images are useful. Their use has been fostered by two Earth satellite observation systems which were introduced two years ago. In Poland the conditions and demands dictate the use of high resolution aerial photographs. This paper discusses also in more detail the status of these works and demands, the existing capabilities of satellite imaging systems and the technical and organizational conditions relating to the use of contemporary photogrammetry for the modernization of cadastral maps in both countries.

PL

Zaistnienie technologii cyfrowych w fotogrametrii, wsparte wejściem na rynek wysokorozdzielczych lotniczych kamer cyfrowych i nowych systemów obrazowania satelitarnego spowodowało jakościowy skok produktów fotogrametrycznych, połączony z ich upowszechnieniem. Stworzyło to nowe obszary zastosowań, m.in. w zakresie prac katastralnych. Artykuł stanowi spojrzenie na problemy zakładania i modernizacji map katastralnych na przykładzie Polski i Kazachstanu. W obu krajach trwają intensywne prace w tym zakresie: w Kazachstanie jest to spowodowane zmianami ustrojowymi, a w Polsce Rządowym Programem Rozwoju Zintegrowanego Systemu Informacji o Nieruchomościach (ZSIN). Różne w obu krajach warunki i zapotrzebowanie w zakresie prowadzenia map katastralnych mogą być zaspokajane różnymi środkami technicznymi. W warunkach Kazachstanu przydatne są wysokorozdzielcze obrazy satelitarne. Sprzyjają temu uruchomione dwa lata temu dwa systemy obserwacji satelitarnych Ziemi. W warunkach krajowych będzie to opracowanie wysokorozdzielczych zdjęć lotniczych. Artykuł przybliża stan prac i potrzeb, zaistniałe możliwości systemów obrazowania satelitarnego oraz uwarunkowania techniczne i organizacyjne wykorzystania współczesnej fotogrametrii w modernizacji map katastralnych w obu krajach.

16

Influence of Elevation Data Source on 2D Hydraulic Modelling

Bakuła K., Stępnik M., Kurczyński Z.

Acta Geophysica

|

2016

|

Vol. 64, no. 4

1176--1192

EN

The aim of this paper is to analyse the influence of the source of various elevation data on hydraulic modelling in open channels. In the research, digital terrain models from different datasets were evaluated and used in two-dimensional hydraulic models. The following aerial and satellite elevation data were used to create the representation of terrain – digital terrain model: airborne laser scanning, image matching, elevation data collected in the LPIS, EuroDEM, and ASTER GDEM. From the results of five 2D hydrodynamic models with different input elevation data, the maximum depth and flow velocity of water were derived and compared with the results of the most accurate ALS data. For such an analysis a statistical evaluation and differences between hydraulic modelling results were prepared. The presented research proved the importance of the quality of elevation data in hydraulic modelling and showed that only ALS and photogrammetric data can be the most reliable elevation data source in accurate 2D hydraulic modelling.

17

Remote measurement methods for 3-D modeling purposes using BAE Systems’ Software

Walker S., Pietrzak A.

Geodesy and Cartography

|

2015

|

Vol. 64, no. 1

112--124

EN

Efficient, accurate data collection from imagery is the key to an economical generation of useful geospatial products. Incremental developments of traditional geospatial data collection and the arrival of new image data sources cause new software packages to be created and existing ones to be adjusted to enable such data to be processed. In the past, BAE Systems’ digital photogrammetric workstation, SOCET SET®, met fin de siècle expectations in data processing and feature extraction. Its successor, SOCET GXP®, addresses today’s photogrammetric requirements and new data sources. SOCET GXP is an advanced workstation for mapping and photogrammetric tasks, with automated functionality for triangulation, Digital Elevation Model (DEM) extraction, orthorectification and mosaicking, feature extraction and creation of 3-D models with texturing. BAE Systems continues to add sensor models to accommodate new image sources, in response to customer demand. New capabilities added in the latest version of SOCET GXP facilitate modeling, visualization and analysis of 3-D features.

PL

Efektywne i precyzyjne pozyskiwanie danych na podstawie różnego rodzaju zobrazowań, jest kluczem do ekonomicznego wytwarzania użytecznych produktów geprzestrzennych. Ciągły rozwój technik pozyskiwania danych geoprzestrzennych oraz pojawianie sie nowych źródeł danych obrazowych przyczyniają się do tworzenia nowych jak i dostosowywania już istniejących pakietów oprogramowania służących do przetwarzania danych. W przeszłości, cyfrowa stacja fotogrametryczna BAE Systems – SOCET SET zaspokajała ówczesne oczekiwania związane z przetwarzaniem danych i pozyskiwaniem danych wektorowych. Obecnie jej następca – SOCET GXP wychodzi naprzeciw dzisiejszym wymaganiom związanym z przetwarzaniem fotogrametrycznym i nowymi źródłami danych. SOCET GXP jest zaawansowaną stacją fotogrametryczną i kartograficzną, umożliwiającą zautomatyzowane wykonywanie triangulacji, tworzenie modeli terenu, przeprowadzanie ortorektyfikacji i mozaikowania, pozyskiwanie danych wektorowych oraz tworzenie modeli 3D z teksturowaniem. W odpowiedzi na potrzeby klientów, BAE Systems kontynuuje dodawanie modeli sensorów w celu dostosowania SOCET GXP do nowych źródeł danych obrazowych. Jednocześnie funkcjonalności dodane do najnowszej wersji SOCET GXP ułatwiają modelowanie, wizualizowanie i analizowanie obiektów 3D.

18

Ant colony optimization for data acquisition mission planning

Colmenares G., Halal F., Zaremba M.B.

Management and Production Engineering Review

|

2014

|

Vol. 5, No. 2

3--11

EN

The probabilistic Ant Colony Optimization (ACO) approach is presented to solve the problem of designing an optimal trajectory for a mobile data acquisition platform. An ACO algorithm optimizes an objective function defined in terms of the value of the acquired data samples subject to different sets of constraints depending on the current data acquisition strategy. The analysis presented in this paper focuses on an environment monitoring system, which acquires in-situ data for precise calibration of a water quality monitoring system. The value of the sample is determined based on the concentration of the water pollutant, which in turn is obtained through processing of multi-spectral satellite imagery. Since our problem is defined in a continuous space of coordinates, and in some strategies each point is able to connect to any other point in the space, we adopted a hybrid model that involves a connection graph and also a spatial grid.

19

Inwentaryzacja pożarów lasów w Europie na podstawie obrazów satelitarnych

Mierczyk M., Mycke-Dominko M.

Teledetekcja Środowiska

|

2013

|

T. 49

81--95

EN

Satellite remote sensing has supplied many techniques for mapping the extent of the burned areas, as well as analyzing post-fi re land cover changes. As a quick and low-cost method it is used for detecting and monitoring forest fi res on a large scale. This work presents a list of forest fires of the area bigger than 1000 hectares in Europe in 2011 and the main causes of this natural disaster. Following the document concerned with burnt areas issued European Forest Fire Information System (EFFIS) an analysis of the basic climatic and height characteristics impact was prepared. To prepare a list of definite areas some considerations of method were performed. Total burnt forest areas including broad leaves forests, coniferous, mixed forests, sclerophyllous vegetation and transitional woodland scrubs (based on the Corine legend) bigger than 1000 hectares were separated. The territories situated out of Europe were removed. As a result of the analysis the list of 17 burnt forest areas was created. This work also shows a brief characteristics of the forest fi res problem in Europe as well as an influence of the global climate change. Furthermore, there are presented planning, management and prevention tasks in the Mediterranean region in Europe, to understand the exact distribution of large scale forest fires.

20

Formalizm multifraktalny w analizie zobrazowań satelitarnych

Wawrzaszek A., Krupiński M., Aleksandrowicz S., Drzewiecki W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2013

|

Vol. 25

261--272

EN

In our work we present multifractal formalism as a tool for description and extraction of information on very high spatial resolution satellite images. This approach is based on an assumption that single image (multifractal) consists of number of fractals, each with different dimension. Multifractals are used for description, modelling, analysis and processing of different complex shapes and signals. In particular multifractal decomposition can be used in the analysis of heterogeneous measures and structures typical for satellite images. It allows for detailed characterisation (local and global) and description using functions. Listed advantages motivate our work on this topic. First part of our paper is a review of multifractal methods applied so far in remote sensing. Next we present our approach and results of analysis done on 159 subsets of images acquired by WorldView-2 satellite. Our test samples present different land cover types. Conducted analysis shows that generalised dimensions designated for individual fragments of images differs depending on the present land cover types. Also values of multifractality are connected to a land cover type. In general they allow for automatic assignment of land cover types to specific classes. Some deviations take place in case of discrimination between agricultural areas and forests – this will be a point for future investigation. The highest multifractality level can be observed for urban areas, the lowest for water that can be considered as a monofractal. Conducted analysis shows that multifractal formalism creates additional possibilities for the description and automatic classification of images.

PL

W pracy przedstawiamy formalizm multifraktalny, jako narzędzie wspomagające opis i ekstrakcję informacji z wysokorozdzielczych zobrazowań satelitarnych. Podejście to opiera się na założeniu, że na pojedynczy obraz (multifraktal) składa się wiele fraktali, każdy o innym wymiarze samopodobieństwa (wymiarze fraktalnym). Multifraktale stosuje się do opisu, modelowania, analizowania i przetwarzania różnych złożonych kształtów i sygnałów. W szczególności dekompozycja multifraktalna jest użyteczna w analizie niejednorodnych miar i struktur, typowych dla zobrazowań satelitarnych, pozwalając na bardziej dokładną charakterystykę (lokalną i globalną) oraz opis za pomocą relacji funkcyjnych. Wymienione zalety tej metody uzasadniają nasze ukierunkowanie się na opis multifraktalny rozważany w ramach niniejszej pracy. Pierwszą część pracy stanowi przegląd dotychczasowego zastosowania metod multifraktalnych w różnych obszarach teledetekcji. W dalszej części przedstawiamy wyniki własnej analizy multifraktalnej 159 fragmentów wysokorozdzielczych zobrazowań panchromatycznych satelity WorldView-2. Przedstawiają one jeden z czterech typów pokrycia terenu: wodę, las, zabudowę miejską lub tereny rolnicze. Przeprowadzone analizy pokazują, że wymiary uogólnione wyznaczone dla poszczególnych fragmentów zobrazowań różnią się w zależności od form pokrycia, także wartości poziomu multifraktalności wiążą się z typem pokrycia terenu i w ogólności pozwalają na automatyczne przypisanie rozważanych przypadków do poszczególnych klas. Pewne odstępstwa występują jedynie podczas procesu rozróżnienia terenów rolniczych od lasów, co poddane zostanie dalszym analizom. Dalej, największy poziom multifraktalności obserwujemy dla obszarów zabudowanych, najmniejszy dla wody, która może być rozważana, jako obiekt monofraktalny. Przeprowadzone analizy pokazują, że formalizm multifraktalny stwarza dodatkowe możliwości opisu i automatycznej klasyfikacji zobrazowań. Liczymy więc na jego zastosowanie w kontekście powstałych i dopiero planowanych danych obrazowych.