Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena dostępności zieleni w miejscu zamieszkania w miastach z wykorzystaniem NDVI oraz krzywej koncentracji Lorenza

Będkowski K., Bielecki A.

Teledetekcja Środowiska

|

2017

|

T. 57

5--14

PL

Oficjalne statystyki terenów zieleni znajdujących się w miastach uwzględniają zespoły roślinności znajdujące się na gruntach, których głównym przeznaczeniem jest utrzymanie zieleni - parki, zieleńce, zieleń osiedlowa, ogrody zoologiczne, ogrody botaniczne, rezerwaty przyrody, parki krajobrazowe, a także część zieleni ulicznej. Miernikiem wielkości zasobów zieleni jest powierzchnia tych gruntów. W raportach nie ujmuje się tej części zieleni, która znajduje się na innych obszarach. Tereny zabudowane, komunikacyjne, czasowo wyłączone z funkcji przemysłowych i in. również mogą mieć obfite zasoby zieleni, w postaci powierzchni trawiastych, pojedynczych krzewów i drzew oraz ich grup, które mają duże znaczenie dla kształtowania środowiska w mieście. Dla oceny warunków życia w miastach oraz umożliwienia porównywania miast pod względem zasobów zieleni niezbędne jest wypracowanie sposobu oceny całości posiadanej przez nie zieleni. Poznanie proporcji, jaka część ludności, do jakich zasobów zieleni w miejscu zamieszkania ma dostęp, może dużo powiedzieć o warunkach i jakości życia w poszczególnych miastach. W teledetekcji do analizy roślinności używany jest m.in. znormalizowany różnicowy wskaźnik roślinności NDVI, którego ważną cechą jest związek z „ilością” i „jakością” zieleni występującej na danym obszarze. W pracy przedstawiono, na przykładzie Łodzi, propozycję sposobu oceny dostępności zieleni dla mieszkańców miasta (w miejscach zamieszkania), z wykorzystaniem NDVI oraz krzywej koncentracji Lorenza. Obszar miasta podzielono na pola podstawowe o wymiarach 90 × 90 m. Na obszarze Łodzi zamieszkanych jest 14568 pól podstawowych (40,25% powierzchni miasta). Tylko 1,72% mieszkańców Łodzi ma w miejscu zamieszkania zasoby zieleni o wysokiej wartości wskaźnika NDVI ≥ 0,4 odpowiadającej terenom parkowym i zalesionym. Znaczna część mieszkańców miasta (54,02%) ma w miejscu zamieszkania NDVI w granicach od 0,2 do 0,3. Stwierdzono, że są to obszary miasta, w których zabudowie towarzyszy rozwinięta zieleń. Rejony, w których NDVI ≥ 0,2 stanowią 85,96% powierzchni miasta, w której z kolei mieszka 72,99% ludności. Mieszkańcy miasta w różnym stopniu korzystają z zasobów zieleni, jakie posiadają w miejscach zamieszkania, bowiem wartość współczynnika koncentracji K = 0,710 jest stosunkowo wysoka i wskazuje na znaczną koncentrację ludności oraz NDVI. Około 80% mieszkańców ma w miejscu zamieszkania dostęp tylko do około 25% zasobów zieleni.

EN

The official statistics of the green areas in cities take into account the plants of vegetation located on the land, the main purpose of which is the maintenance of greenery - parks, lawns, estate greenery belts, zoological gardens, botanical gardens, nature reserves, landscape parks, and a part of the street greenery. The meter’s size of green resources is the area of these lands. In the reports, the green in other areas is not recognised. Built-up areas, communication, areas temporarily excluded from industrial functions and others can also have abundant resources of greenery, in the form of grassland, individual shins and trees and their groups, which are of great importance for shaping the environment in cities. To assess urban living conditions and to allow cities to be compared in terms of green resources, it is necessary to develop a way of assessing the whole of their greenery. Knowing the proportion of what part of the population has access to which greenery resources in the place of residence, can say a lot about the conditions and quality of life in cities. In remote sensing for the analysis of vegetation we mainly use a normalized differential vegetation index NDVI, which important feature is the relationship to the "quantity" and "quality" of greenery occurring in a given area. The paper presents, on the example of Łódź, a way of assessing the availability of greenery for the city’s residents (in places of residence), using NDVI and the Lorenz’s concentration curve. The area of the city is divided into fields measuring 90 × 90 m. 14568 fields (40,25% of the city area) are inhabited in Łódź. Only 1.72% of inhabitants of Łódź have green areas with a high NDVI value ≥ 0.4 corresponding to park and wooded areas. A significant part of the city residents (54.02%) have NDVI in their place of residence ranging from 0.2 to 0.3. It was found that these are the areas of the city where the urban development is accompanied by well-developed greenery. Areas in which NDVI ≥ 0.2 represent 85.96% of the city’s area, in which 72.99% of the population lives. Inhabitants of the city use the greenery resources which they have in their places of residence to varying degrees. The value of the concentration coefficient K = 0.710 is relatively high and indicates a significant concentration of population and NDVI. About 80% of residents have access to only 25% of green resources in their place of residence.

2

Rozpoznawanie jesiennych faz fenologicznych dębu bezszypułkowego (Quercus petraea Liebl.) na ortomozaikach zdjęć lotniczych uzyskanych z wykorzystaniem drona

Łoziński A., Będkowski K.

Teledetekcja Środowiska

|

2016

|

T. 55

5--14

EN

Changes to beginning and the length of the growing season and the phenological stages can be of great importance for the individual trees, their populations and the populations of other species. The aim of the research described in this paper is to assess the ability to recognize the autumn phenological phases in single trees of the sessile oak, using UAV images. In our study we have examined if we can on this basis rank the trees according to their preparation for winter dormancy. There were 20 observers involved in the research whose objective was to pass each of 114 trees to one of five classes, based on the dominant color of assimilation apparatus observed on an orthomosaic. Distinguished color classes of oaks were: 1 - green, 2 - greenish-yellow, 3 - yellow, 4 - yellowbrown and 5 - brown. The analysis revealed that only 6 of all trees (5 green and one greenish-yellow) were classified by all observers to the same group. Other trees were classified to different colors, and in the case of 25 trees (22%), the number of the same color indicated was less than or at most equal to 12. The applied color scale did not correspond fully to colors perceived by the participants. After completion of the study, all said they ran out of green-brown color, and the crowns of trees that could be assigned to that color, were therefore classified as greenish-yellow, yellow or yellow-brown. In further research it is necessary to explain the causes of green-brown color observed in some trees, as well as its natural meaning and place in a chain of crown colors changes taking place during autumn, using methods of digital image analysis.

3

Z historii rozwoju fotogrametrii i teledetekcji w leśnictwie polskim

Będkowski K.

Teledetekcja Środowiska

|

2015

|

T. 52

5--15

EN

Photogrammetry started to develop in Poland after World War I. Although relatively very important and big photogrammetric projects from this time are known, only few mentions are related to the use of photogrammetry for forestry purposes. On early 1945 the demand for the development of photogrammetric products – photomaps – reported six ministries, including the Ministry of Forestry. Forest applications of photogrammetry were developed by workers employed in Forest Research Institute – Gieruszyński (1948 ) and Stanecki (1951) published first books concerning the use of aerial photographs for measuring and determining the forest characteristics and estimation of wood volume. Aerial photographs found wide use in forestry from the second half of the 1950s, but after 1970 a decline of interest in the use of photogrammetry is to be noticed. The need for a broader use of photogrammetry in forestry pointed the authors of many studies appearing in the scientific literature. In the seventies, research related to the use of simple photogrammetry methods and tools to determine the selected characteristucs of forest stands. There was big interest in methods of determining the amount of trees within stands, their height, crowns closure, and species composition. The second half of the seventies is also the birth of the forest remote sensing. The real revolution in scientific research and applications of photogrammetry and remote sensing takes place from the beginning of the twenty-first century. Two circumstances are conducive to a growing use of photogrammetry and remote sensing in forestry – the emergence of laser scanning (LiDAR) technology and unmanned aerial vehicles. Also thematic scope of research will change – the focus will move from the issues concerning the inventory of stands to tracking dynamic processes of nature. Modern techniques of photogrammetry and remote sensing should also provide new data useful to detect and assess the significance of factors affecting the immunity of forest.

4

Ocena stanu zdrowotnego świerka pospolitego (Picea abies Karst.) na podstawie zdjęć lotniczych wykonanych z niskiej wysokości w okresie intensywnego wiosennego wzrostu drzew

Wolinowski P., Będkowski K.

Teledetekcja Środowiska

|

2015

|

T. 53

5--14

EN

In this paper, we describe the assessment of Norway spruce (Picea abies Karst.) trees health by the use of low-altitude aerial photos taken in the first half of June, so during the growth of trees and extensive changes in their crowns. Another differentiating factor is the composition of the stand, where there are trees grown from seeds collected from several remote locations. Images were taken in RGB and IR ranges and processed to orthomosaic, which was used to assess the condition of the trees. The aim of the study was to evaluate the possibility to acquire on this way reliable information about the condition of the trees, by comparison with the results of field research conducted in parallel. The differences between the assessments of trees damage in the field and on the basis of ortomosaics are not large, in all cases less than half a degree. The differences in results from field observations, and the picture are slightly greater in the case of trees observed on the discolored parts of orthomosaics. It is noticeable that the observer has difficulty in these conditions in the appropriate reading of degrees of damage. Although we used images taken in the unfavorable season (intensive development of trees) and related to the forest made up of trees of different origin, which is expressed at different rates of phenological events, the obtained results are with high compliance between field assessment and on the basis of the image. In the case of trees located outside the discoloration assessment results achieved on the basis of pictures were similar to the degree of damage reconized in field.

5

Koncepcja quasi-obiektowej metody analizy wielospektralnych zdjęć lotniczych i jej zastosowania do analizy składu gatunkowego drzewostanów

Będkowski K., Stereńczak K.

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 5

19--26

PL

Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji zastosowania quasi-obiektowej metody klasyfikacji treści obrazów do klasyfikacji drzew wg gatunków. Drzewostan składał się głównie z sosny zwyczajnej, dębu bezszypułkowego oraz pojedynczo brzozy i dębu czerwonego. Charakterystykami opisującymi drzewa były: średnia wartość jasności obrazu korony (DN), którą określono osobno dla każdego gatunku i zakresu spektralnego. Zebrane dane potraktowano dalej tak, jak sygnatury uzyskane z pól treningowych w klasyfikacji nadzorowanej. Wykorzystując wskaźniki: Divergence, Transformed divergence i Bhattacharayya distance, porównano możliwość odróżniania gatunków drzew za pomocą zaproponowanej metody tworzenia wzorców klas (na podstawie wartości opisujących całe korony) z wielospektralną klasyfikacją pikselową. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że zaproponowana quasi-obiektowa metoda pozwoli na lepsze odróżnienie od siebie gatunków.

EN

The aim of this paper is to present a concept of a quasi-object-based method for tree species classification. Forest stands were composed mainly of scotch pine (Pinus sylvestris L), sessile oak (Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.), with some birch (Betula verrucosa L.) and eastern red oak (Quercus rubra L.). The main crown characteristics used were: mean DN - values calculated separately for each species and spectral band. These statistics were used as signatures for training fields in supervised classification procedure. With distance measures such as Divergence, Transformed divergence and Bhattacharayya distance separation of each species was tested. The results of quasi-object-based and multispectral pixel-wise classification were compared. According to the results achieved the quasi-object-based classification was better and more suitable.

6

Dalmierz laserowy w zastosowaniu do pomiaru drzew – ocena dokładności

Stankiewicz B, Będkowski K

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 5

61--66

PL

W artykule przedstawiono wyniki oceny przydatności dalmierza LaserAce 300 do pomiaru położenia (odległości poziomej i azymutu) oraz wysokości drzew w drzewostanach. Pomiary kontrolne realizowano w dwóch wariantach - gdy przyrząd był zamocowany na tyczce lub „z ręki”. Obiektami pomiarów były drzewa oraz elementy elewacji budynków. Ocenę dokładności (powtarzalności) wyników oparto na dwukrotnym pomiarze analizowanych wielkości. Różnice spostrzeżeń uznano za błędy prawdziwe różnic, na podstawie których obliczono wielkości będące miarami dokładności pomiarów - błąd średni różnicy dwóch pomiarów, błąd średni jednego pomiaru oraz błąd średni wyniku z poszczególnych par, tj. błąd średniej arytmetycznej. Najlepsze dokładność określenia odległości, azymutu oraz wysokości drzew, uzyskano w wariancie pomiarów prowadzonych z tyczki. Osiąganą dokładność przy pomiarach „z ręki”, również można uznać za zadowalającą z punktu widzenia potrzeb dokumentowania lasu na powierzchniach próbnych.

EN

Te paper presents results of the assessment of usefulness of the LaserAce 300 to measure position (horizontal distance and azimuth) and height of trees in stands. Test measurements were made in two variants – with the instrument mounted on a pole and „from hand”. Trees and elements of building elevation were measured. The assessment of accuracy (repeatability) of results was based on two measurements of the objects analyzed. Differences in observations were considered as true errors of the differences and on this basis measurement accuracy was estimated. Measurements made from a pole were of higher accuracy. However, the accuracy achieved in case of measurements „from hand” may be also considered satisfactory from the point of view of the needs of forest documentation for test areas.

7

Ocena stanu zdrowotnego świerka na podstawie analizy zdjęć wielospektralnych wykonanych fotograficznymi aparatami cyfrowymi przenoszonymi przez bezzałogowy statek latający

Zmarz A., Będkowski K., Miścicki S., Plutecki W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

541--550

PL

W pracy oceniono przydatność zdjęć w zakresie bliskiej podczerwieni. Zdjęcia wykonano zmodyfikowanymi aparatami cyfrowymi (Sigma DP2) zamontowanymi na bezzałogowym statku latającym AVI-1. Dla wybranego obiektu badawczego o pow. 284 ha, wykonano 930 zdjęć o rozdzielczości terenowej 0,15 m. Zdjęcia zostały przetworzone do postaci ortomozaik w barwach naturalnych oraz zbliżonych do spektrostrefowych. W terenie wykonano obserwacje koron świerków rosnących w ok. 40-letnim, jednogatunkowym drzewostanie. Określono gęstość igliwia, jego kolor oraz inne symptomy świadczące o kondycji drzew. Te same drzewa zidentyfikowano na ortomozaikach i poddano klasyfikacji, której wyniki porównano z danymi uzyskanymi w terenie. Ocenę stanu zdrowotnego świerka (Picea bies) na ortomozaikach wykonano analizując udział barwy czerwonej związanej z różnymi objawami chorobowymi i uszkodzeń koron. Obserwacje wykonało niezależnie od siebie dwóch obserwatorów, każdy w dwóch seriach. Ocenę jednolitości rozpoznawania barw przez obserwatorów oparto na porównaniu uzyskanych wartości. Stwierdzono, że jest możliwe podzielenie obserwowanych drzew na kilka klas zdrowotności.

EN

Several tests were carried out of unmanned aerial vehicles (UAV) equipped with customer cameras to take pictures of forest areas. Based on this a special own UAV was built which can carry a set of non-metric digital cameras recording images in RGB and near-IR channels. Approximately 1000 aerial images with a ground resolution of 0.15 m were taken for the selected research facility with an area of approximately 250 ha. These images were used to produce an orthomosaic in natural and multispectral bands. It was decided to find out whether it is possible to evaluate the health condition of spruce (Picea abies). The field observations were made of the crowns of spruces growing in about 40-year-old single-species stand. Information on the density of pine needles, its color, and other symptoms of the tree condition were recorded. The same trees were identified on orthomosaic and classified. Results of classification from the field and orthomosaic were compared. It was concluded, that it is possible to divide the observed number of trees into several health condition classes.

8

Ocena ortomozaik obrazów uzyskanych za pomocą bezzałogowego statku latającego do określania wybranych cech dendrometrycznych drzew w drzewostanach sosnowych

Stereńczak K., Będkowski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 24

345--355

PL

Wielospektralne zdjęcia cyfrowe, uzyskane za pomocą niemetrycznych kamer cyfrowych przenoszonych przez bezzałogowy statek latający, wykorzystano do utworzenia ortomozaik o rozdzielczości przestrzennej 0.15 m. Na podstawie ortomozaik określono cechy dendrometryczne pojedynczych drzew sosny oraz położenie tych drzew w drzewostanie. W terenie zmierzono pierśnice drzew, tj. grubości pni na wysokości 1.3 m. oraz rozpiętość koron, tj. odległość między jej krawędziami na dwóch kierunkach - NS oraz EW, co pozwoliło na obliczenie pola powierzchni jej rzutu. Zasięgi tych samych koron zwektoryzowano na ortomozaikach oraz obliczono pola powierzchni. Sprawdzono siłę związku pomiędzy cechami pojedynczych drzew zmierzonymi w terenie oraz pomiędzy polem powierzchni rzutów poziomych koron, określonym na podstawie wyników uzyskanych w terenie, a polem obliczonym na podstawie wyników wektoryzacji na ortomozaice. W obydwu przypadkach uzyskano wysokie wartości wskaźnika determinacji R2. Ostatnim etapem analiz rzutów poziomych koron było porównanie wyników wektoryzacji z pomiarem pierśnicowego pola przekroju w terenie. Powierzchnia rzutu poziomego określona w wyniku wektoryzacji na ortomozaice była lepiej skorelowana z pierśnicowym polem przekroju drzew niż pole powierzchni określone na podstawie wyników pomiaru terenowego. Związki pomiędzy pierśnicą i wielkością korony zmierzoną w terenie oraz wielkością korony zmierzoną na ortomozaice mogą być przydatne w inwentaryzacji zapasu (miąższości drewna) szczególnie na powierzchniach poklęskowych. Uzyskane wyniki są zadowalające z punktu widzenia potrzeb wstępnego szacowania szkód powodowanych przez czynniki katastroficzne oraz inwentaryzacji przestrzeni leśnej, np. na potrzeby badań ekologicznych.

XX

Multispectral images, acquired by digital non metric Sigma DP2 cameras, which were carried by Unmanned Aerial Vehicle - AVI-1 were used to produce orthoimages with 0.15 m ground resulution. Pictures were taken on 17 October 2011. Basing on them selected dendrometric characteristics of single scotch pine trees and their location were determined. Through field measurements both breast height diameters of tree's stems and crowns extends were established. These data were compared with crowns extends determined basing on crowns shapes digitized manually on orthoimages. Individual trees dendrometric characteristics were compared with crown width digitized on orthomozaic. Relationship between the characteristics of individual trees and crown segments obtained high values of determination up to R2=0,8. The results are satisfactory for forestry purposes in order to acquire accurate and fast information about wood volume. UAV images may be used to analyse effects of damage factors acting on small areas also.

9

Analiza przestrzennej zmienności wybranych cech budowy pionowej drzewostanu na podstawie danych lotniczego skanowania laserowego

Zarzecka M., Będkowski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

501--507

PL

Jednym z ważniejszych elementów opisu aktualnego stanu drzewostanów jest informacja o ich budowie pionowej (układzie warstw). Informacje te gromadzone są w ramach okresowych inwentaryzacji zasobów leśnych. Z uwagi na dużą pracochłonność mają one jednak charakter bardzo ogólny, gdyż są odnoszone do stosunkowo dużych fragmentów lasu. Poszukuje się sposobów pozwalających na uzyskanie informacji o budowie niedużych fragmentów drzewostanów, o wielkości kilku- kilkunastu arów. Lotniczy skaning laserowy z powodzeniem jest wykorzystywany przez leśników do określania wysokości drzewostanów, liczby drzew w drzewostanie oraz wielkości jego biomasy. Dostrzeżono także możliwość rozpoznawania za pomocą skanowania laserowego pionowej budowy drzewostanów. Przeprowadzono badania w drzewostanie z sosną pospolitą w górnym piętrze, które miały na celu sprawdzenie możliwości detekcji dolnej warstwy podszytu składającego się z gatunków liściastych. Wykonano analizę histogramów rozkładów pionowych chmur punktów lotniczego skaningu laserowego. Histogramy przedstawiały liczbę impulsów zarejestrowanych w 0.5 m warstwach: 0÷0.5 m, 0.5÷1. 0, itd. Do opisania kształtu histogramów zaproponowano 7 cech. Stwierdzono, że dzięki ich zastosowaniu możliwe jest rozpoznanie obecności dolnej warstwy w drzewostanie.

EN

One of most important characteristics describing forest is their vertical structure (number of layers). This information is collected during periodical forest inventories. The inventory procedures are time-consuming and can provide only general information, describing relatively big parts of forests. There are still a lot of research activities on the search for methods providing more accurate information. In past aerial laser-scanning was successfully adopted by foresters to determine forest height, number of trees and biomass volume. There was suggested also to use ALS to detect forest vertical structures. This paper describes research made in an Scotch pine (Pinus silvestris) stand with some deciduous species in order to check whether it is possible to detect an forest understory with ALS data. An analysis of histograms describing vertical structure of laser-scanning clouds in half-meter layers was done. Histogram shapes were described with 7 special developed variables V1÷V7. It was found, that there is possible to detect the presence of forest understorey with one of variables.

10

Porównanie numerycznych modeli terenu obszarów leśnych generowanych z wykorzystaniem danych skaningu laserowego (LiDAR) uzyskanych w okresie wiosennym i letnim

Będkowski K., Stereńczak K.

Roczniki Geomatyki

|

2010

|

T. 8, z. 7

11-20

PL

Badania pozwalają na sformułowanie kilku wniosków istotnych dla praktyki inwentaryzacji środowiska leśnego. Przede wszystkim, aby uzyskać poprawne informacje o wysokości drzew i drzewostanów należy korzystać z modeli terenu opracowanych na podstawie danych skanowania laserowego wykonanego w okresie wiosennym. Ponieważ modele pokrycia terenu DSMFE(W) i DSMFE(L) różnią się nieznacznie, można stosować je wymiennie przy wyznaczaniu np. znormalizowanych modeli pokrycia terenu (nDSM = DSM . DTM), które wyrażają wysokość drzew. Nietypowe relacje między modelami terenu "wiosennymi" i "letnimi" powstają w drzewostanach, w których występują łącznie dwa czynniki: drzewostany te posiadają gęstą warstwę gatunków liściastych, przez co do dna lasu dociera niewiele impulsów laserowych oraz ukształtowanie terenu charakteryzuje się dużym zróżnicowaniem wysokościowym. W dalszych badaniach należy rozważyć, czy relacje między modelami terenu uzyskiwanymi w różnych fazach sezonu wegetacyjnego mogą być wykorzystane do wnioskowania o pionowej budowie drzewostanów. Obserwowane anomalie mogą bowiem sugerować występowanie zwartej pokrywy gatunków liściastych, związanych najczęściej z drugim, niżej położonym piętrem drzewostanu. Dalsze poszukiwania związków między danymi skanowania laserowego i budową pionową drzewostanów należy prowadzić uwzględniając nie tylko modele, lecz także przestrzenne rozkłady chmur punktów laserowych.

EN

The aim of this paper is to present how forest environment influences digital models (DTM and DSM) generated from LIDAR point clouds, acquired in two seasons . summer and spring. If any strong relation between spatial distribution of LIDAR data and forest structure is established, it will be possible to use this information for correction of model interpolation. LIDAR data (Falcon II system, TopoSys Company) as well as field inventory data were acquired in 2007. The forest structure, species composition and age varied, so all cases were checked. The main goal was to find forest parameters that cause similarities and especially dissimilarities between models. The results showed that LIDAR data used for stand height estimation should be collected during spring as the leaves do not disturb penetration of forest by laser impulses. There are very small differences between DSM (spring) and DSM (summer) so both of them may be used in forest stands analyses. Untypical relations between DTMs (spring . summer) are apparently connected with the presence of dense broadleaved species in understory canopies. This results in lack of LIDAR points in the stand's bottom. An additional condition, favoring such results might be big differences in terrain elevations, which can alter the operation of algorithm used in TreesVis software. No correlation was found between the differences in DTM models and forest parameters.

11

Improving unsupervised classification of forest types throught the use of spectral indices

Stępniewski P., Będkowski K.

Roczniki Geomatyki

|

2009

|

T. 7, z. 2

127-132

EN

The natural land cover class of Poland is almost entirely forest, but nowadays it is replaced by man-made ecosystems like arable, meadows, pastures and urban areas. The remaining forest forms islands, which are connected each other by corridors located mainly along rivers. Satellite images are an effective tool for the recognition of land cover structures which forms the first step for attaining a good understanding of landscape function. One of the commonly used remote sensing methods is unsupervised land use classification derived from the ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique) algorithm. The logic of this routine was described by (Ball, Hall, 1965). Although the ISODATA routine applied to spectral bands acquired from multispectral scanners usually leads to good classification results, new approaches continue to be developed. In this paper we describe how classification results can be improved through the use of spectral indices instead of the original spectral bands. This will be explained using an example of analysing the structure of a forested area. The main objective of this research is to analyse how the vertical and horizontal structure of mixed forests can be assessed from satellite images. In our study we've used the IDRISI32 ISOCLUST routine, which is a specific implementation of the ISODATA approach (Eastman, 1999). The study was carried out on a 100 km2 subset of the Landsat scene p188r24 acquired on 7th May 2000 (http://www.landsat.org). This 7-band multispectral image with panchromatic band covers a region located in central Poland. The main land cover classes here are agricultural areas (arable fields, meadows, pastures) and forests. This landscape can be considered as representative of this part of Poland. The entire study area was also recorded using aerial photographs taken with a DMC 2000 digital camera. The resolution (ground sample distance) of these images was about 0.15 m. For our study NC- (natural color) and CIR-composites were produced.

PL

Naturalną formą pokrycia terenu w Polsce są lasy, które zostały jednakże zastąpione w znacznym stopniu przez obszary użytkowane rolniczo - pola uprawne, łąki i pastwiska. Pozostałości lasów tworzą w krajobrazie wyspy, które są połączone siecią korytarzy. Rolę korytarzy pełnią najczęściej lasy i zarośla położone wzdłuż cieków wodnych. Obrazy satelitarne są uważane za efektywne narzę dzie służące do rozpoznawania struktury i funkcjonowania krajobrazu na dużych obszarach. Jedną z popularnych metod analizy jest procedura klasyfikacji nienadzorowanej ISODATA. W niniejszej pra cy przedstawiono wyniki klasyfikacji sceny Landsat p188r24 za pomocą algorytmu ISOCLUST, który jest implementacją procedury ISODATA w programie IDRISI32. Głównym celem badań było spraw dzenie, czy można poprawić wyniki klasyfikacji nienadzorowanej przez zastosowanie indeksów spek tralnych, zamiast oryginalnych kanałów obrazu satelitarnego. Specjalną uwagę zwrócono na odróżnianie drzewostanów mieszanych o złożonej strukturze poziomej i pionowej w sytuacji, gdy scena jest klasyfikowana do niedużej liczby klas. Wykazano, że zastosowanie wskaźników spektralnych popra wia wynik klasyfikacji. Rozpoznano drzewostany jednogatunkowe, jednak nie udało się utworzyć oddzielnej klasy drzewostanów mieszanych - piksele reprezentujące te obiekty były klasyfikowane do klasy drzewostanów iglastych bądź liściastych. Wynik taki otrzymano zarówno w przypadku drzewo stanów mieszanych jednopiętrowych, jak i dwupiętrowych - z sosną w piętrze górnym i dębem lub innymi gatunkami liściastymi w piętrze dolnym. Autorzy sugerują, że wynik klasyfikacji można popra wić przez zwiększenie liczby tworzonych klastrów-skupień (parametr procedury ISOCLUST), a także przez uwzględnienie sezonowej zmienności lasów, czyli prowadzenie analizy na obrazach wieloczasowych.

12

Wakacje z fotogrametrią

Królikowski J., Stereńczak K., Będkowski K.

Geodeta : magazyn geoinformacyjny

|

2009

|

nr 4

16-18

13

Porównanie zasięgów koron drzew wyznaczonych na podstawie danych skanowania laserowego i pomiarów fotogrametrycznych

Będkowski K., Stereńczak K.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2008

|

R. 105, z. 2-Ś

15-22

PL

Opisane w niniejszym artykule badania prowadzono na 35 powierzchniach próbnych zlokalizowanych w mieszanych drzewostanach w centralnej Polsce. Porównano wielkość koron drzew wyznaczonych metodą fotogrametryczną oraz na podstawie segmentacji w numerycznym modelu warstwy koron (NMWK), opracowanym z zastosowaniem danych skanowania laserowego. Stwierdzono, że promienie koron wyznaczone fotogrametrycznie są mniejsze średnio o 0,63 m od koron określonych w segmentacji NMWK.

EN

The research was carried out on 35 sample plots located in mixed forest, central Poland. Crowns extends derived photogrammetrically and by segmentation of Digital Crown Models (DCM) build based on LIDAR data were compared. It was found, that difference between crown radius segmented from LIDAR data and measured photogrammetrically is equal to 0,63 m.

14

Dokładność określenia wysokości drzew na podstawie numerycznego modelu koron drzew opracowanego z wykorzystaniem danych lotniczego skanowania laserowego

Marmol U., Będkowski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18a

377--385

PL

Wysokość drzew i drzewostanu jest ważnym elementem opisującym przestrzeń leśną. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem danych skanowania laserowego do wyznaczania wysokości pojedynczych drzew. Badania prowadzono na powierzchniach próbnych rozmieszczonych w uroczysku leśnym Głuchów, należącym do Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Dla obszaru badawczego zostały wykonane dwa naloty – w okresie wiosennym i letnim, z wykorzystaniem systemu FALCON II (TopoSys, 2008). Numeryczny model pokrycia terenu (DSM) interpolowano z wykorzystaniem pierwszego echa impulsu lasera. Istotnym elementem badań było także opracowanie numerycznego modelu terenu (DTM). W tym celu konieczne było wyodrębnienie w zbiorze punktów ostatniego echa, punktów położonych na powierzchni topograficznej. Wykorzystano dwie metody filtracji: algorytm częstotliwościowy oparty na transformacji FFT (Marmol, 2005) i algorytm aktywnego modelu TIN (Axelsson, 2000). Stwierdzono, że zastosowane algorytmy dla znacznej części badanego obszaru we właściwy sposób przeprowadziły selekcję na punkty stanowiące elementy pokrycia i punkty terenowe. Największe błędy pojawiły się na terenach porośniętych niską, gęstą roślinnością, gdyż zostały one w całości zaklasyfikowane do powierzchni topograficznej. Konieczna stała się ręczna korekta uzyskanych rezultatów i usuwanie błędnie zaklasyfikowanych punktów. Prace badawcze zostały przeprowadzone na dwóch polach testowych. Wyznaczono wysokość pojedynczych drzew, z wykorzystaniem wyłącznie danych laserowych, a następnie porównano je z wynikami kontrolnych pomiarów terenowych. Dla pierwszego pola testowego satysfakcjonujące wyniki otrzymano na podstawie numerycznego modelu koron drzew (DCM), który utworzono jako różnicę modeli DSM i DTM. Wartość średnia odchyłek wyniosła –0,623 m. Na drugim polu testowym model DCM wygładzono z wykorzystaniem filtru Gaussa, po czym zastosowano segmentację wododziałową, co umożliwiło wydzielenie zasięgu koron pojedynczych drzew. Wysokość każdego drzewa określono jako wartość maksymalną w granicach wyznaczonej korony. Wartość tą traktowano jako wysokość drzewa z pomiaru laserowego i porównano z niezależnym pomiarem terenowym. Uzyskano wartość średnią odchyłek równą –0,273 m.

EN

The tree height of a forest stand is a crucial parameter determining a forest space. In this paper, results of a study aimed at extracting the height of individual trees using only LIDAR data are presented. The study focused on the Gluchow forest owned by the Warsaw University of Life Sciences (SGGW). Laser data were acquired twice – in spring and in summer. The laser-sampling density was approximately 6 points/m². An unsophisticated algorithm for DSM generation, using the first laser impulse, was developed. DTM generation, i.e., extraction of points belonging to the topographic surface from point clouds formed an important part of the study. Two filtering methods: the FFT-based frequency analysis and the adaptive TIN model were used. The accuracy analysis of DTM and DSM was performed at two test sites. The filtering algorithms were found to have some limitations. The largest errors were detected for areas with low, dense vegetation, which were completely classified to topographic surface. It was necessary to correct the results and eliminate the incorrectly classified points. Heights of individual trees were determined using only laser data. At the first test site satisfying results were produced by using the simple method of subtracting DTM from DSM. The calculated tree heights were compared with check point data collected during a high-accuracy topographic survey. The mean deviation of -0.456 m was completely sufficient. The other test site was more complex and required more advanced methods of analysis. At the first step, a digital crown model (DCM) was calculated by subtracting DTM from DSM. DCM was smoothed by a Gaussian filter. The following step involved segmentation of the watershed to estimate crown areas. The heights of individual trees was determined as the local maxima. These values were compared with the check point data, whereby a mean deviation equal to –0.273 m was obtained. To conclude, the results of this study demonstrated lidar data to have a high potential for use in tree height estimation.

15

Wykorzystanie archiwalnych zdjęć lotniczych do odtworzenia profilu dokumentacyjnego w rezerwacie przyrody „Cisy Staropolskie im. Leona Wyczółkowskiego” w Wierzchlesie

Będkowski K., Górski D.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

23--32

PL

W latach 1957-1958 na terenie rezerwatu przyrody w Wierzchlesie prowadzonobbadania, których celem było ustalenie stanu poszczególnych zespołów leśnych oraz poglądowe scharakteryzowanie siedlisk pod względem udziału gatunków drzew i struktury drzewostanów. Założono powierzchnie dokumentacyjna (profil) w postaci długiego i wąskiego pasa terenu, w którego granicach pomierzono położenie oraz wymiary wszystkich drzew. Wyniki przedstawiono w postaci przekrojów poziomego i pionowego. Dla terenu rezerwatu i jego okolic istnieją zdjęcia lotnicze wykonane m. in. w 1964 r. Postanowiono sprawdzić, czy materiały te można wykorzystać do przeprowadzenia analizy struktury drzewostanu na terenie całego rezerwatu. Pomiary wykonano za pomocą cyfrowej stacji fotogrametrycznej VSD-AGH. Stwierdzono dużą zgodność rozmieszczenia drzew na powierzchni dokumentacyjnej oraz, co szczególnie istotne, pionowych profili drzewostanów. Wykazano, że istnieje możliwość dokonania wiarygodnej, retrospektywnej oceny przebiegu naturalnych procesów na całym obszarze tego wyjątkowego obiektu i w jego otulinie.

EN

Between 1957-1958, elaborate research was conducted in the Leon Wyczolkowski Nature Reserve of Old Polish Yews, Wierzchlas. The objective of the study was to document the current condition of forest associations, and to provide the image of the stand’s spatial 3D structure. A profile was established in a form of a long and narrow strip. Both, the location and dimensions of every tree and shrub were registered inside. Collected data were presented in a form of vertical and horizontal cross-sections of the forest stand. Seven years later (in 1964), the aerial survey was performed there, from which the black & white photographs were found. We decided to check whether it would be possible to use them to reconstruct the spatial structure of nature reserve’s forest. For this purpose, a Video-Stereo-Digitizer and a digital photogrammetric station were used. The study proved close similarity between the forest structure registered photogrammetrically and that registered by field survey. The profiles compared matched also each other well. With the photogrammetric measurements, it is also possible to perform a reliable analysis of natural processes in the entire area of this nature reserve and its surroundings

16

Odwzorowanie wybranych obiektów krajobrazu w danych lotniczego skanowania laserowego

Adamczyk J., Będkowski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

1--9

PL

Podczas budowy numerycznych modeli terenu (NMT) na podstawie danych lotniczego skanowania laserowego (chmur punktów) dąży sie do usunięcia punktów, które dotyczą odbić od obiektów znajdujących sie na powierzchni – budynków i budowli oraz roślinności. Istnieją jednakże dziedziny gospodarki oraz nauki, które są zainteresowane uzyskaniem danych, możliwie wiernie opisujących budowę pokrywy roślinnej. Dlatego też wydaje sie, że doskonalenie metodyki budowy numerycznego modelu pokrycia terenu wymaga bardziej wnikliwego podejścia, niż tylko ustalenie którędy przebiega górna granica (powierzchnia) opisująca kształt obiektu. Ze względu na przestrzenną zmienność pokrycia terenu, nie można przyjmować jednorodnych reguł przetwarzania danych dla całego obszaru, dla którego wykonano skanowanie laserowe. Istotnym jest dokonanie dokładnego rozpoznania przestrzennej dystrybucji różnych obiektów na badanym terenie oraz opracowanie charakterystyk opisujących sposób odwzorowania tych obiektów w danych skanowania laserowego. Informacje te pozwolą na zastosowanie zmiennych przestrzennie reguł przetwarzania chmur punktów skanowania laserowego – zarówno przy generowaniu NMT, jak i powierzchni opisujących budowę roślinności. W pracy przedstawiono wstępne wyniki badan nad przestrzenna dystrybucja chmury punktów skanowania laserowego różnych elementów krajobrazu, w dwóch fazach sezonu wegetacyjnego – wczesna wiosna oraz latem, z uwzględnieniem podziału rejestrowanych impulsów na pierwsze i ostanie echo. Dystrybucje przestrzenna chmur punktów pokazano w formie graficznej. Uzyskane wyniki skłaniają do podjęcia dyskusji nad niektórymi dotychczas wyrażanymi opiniami.

EN

While constructing the DTM, it is necessary to filter out a large amount of information about the objects present on the terrain surface, representing typical land use and cover features – buildings and vegetation. The important economic and research branches need possibly detailed information regarding the structure of land cover. Hence, it becomes clear that currently developed methodology for construction of DSM needs a more analytical approach than the present one. The spatial variability of land cover causes that unified rules for the different landscape elements are useless. There should be an accurate analysis of spatial distribution of objects and also characteristics of their representation described in LIDAR data . Collecting such information will allow the spatial variable rules to be applied for processing of the LIDAR data clouds for both, DTM generation and for surfaces representing vertical structure of vegetation and other land cover objects. The paper presents results of the research on spatial distribution of the point clouds for different landscape objects, in two moments in a vegetation season. The first and last echoes were used. The results obtained suggest resorting to discussion about some opinions existing so far.

17

Współczesne metody fotogrametrii i ich zastosowanie w leśnictwie

Będkowski K., Adamczyk J., Mikrut S.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 4

55-65

EN

In the paper discuss possibilities of the use of current photogrammetric techniques in forestry, with special emphasis on digital orthophotography. The paper is a brief summary of a report about possible use of modern techniques in projects performed by the Office of Forest Management and Forest Survey. In the paper, advantages of photogrammetry, achieved products accuracy, sources of data and suggestions concerning the use of photogrammetric methods in forest management were discussed. The paper also contains description of digital photogrammetric stations generally used in Poland and lists other laboratory equipment for performing this kind of projects.

18

Studium podyplomowe “Zastosowanie systemów informacji przestrzennej w leśnictwie i ochronie przyrody”

Będkowski K.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 4

169-176

EN

The author presents results of a poll concerning the Postgraduate Course carried out among current and former students. The answers came from 27% of students. In the article needs and expectations related to the Course were presented, concerning mostly essential matters, but also organizational issues. Additionally, statistical information about place of employment, age and education of the students were presented. Subjects of students evaluation reports were listed. There were also presented: ranking of lectured subjects according to their .usefullness., synthetic evaluation of lecturers both from the Warsaw Agricultural University and from outside, and the general evaluation of the Course. The contents of the article refers to previous publication about the Course which appeared in Annals of Geomatics in 2003.

19

Cyfrowa analiza zależności między barwą koron na zdjęciach lotniczych a stanem zdrowotnym drzew

Adamczyk J., Będkowski K.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 4

47-54

EN

On CIR images near infra red range of electromagnetic radiation is registered. In this range the difference between reflectance of terrain objects and trees species becomes more clear. Three digital images corresponding to the component colors in RGB were obtained by scanning analog images. The colors represent intensity of solar radiation recorded on the image. Digital recording is considered an objective representation of the color phenomenon. The paper presents digital analysis of classification of tree crown (spruce) results for three health levels, carried out by using visual method, by different operators. It was found out that the results were widely dispersed. The interpreted categories were also equivocal, because trees with the same color code were included to different health levels.

20

Analiza obiektowa jako metoda poprawy jakości klasyfikacji

Adamczyk J., Będkowski K.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 4

37-46

EN

A new method of object-based image classification is relevant in remote sensing and GIS. This approach allows to surmount several weaknesses of "classical" methods. It is also able to rival manual interpretation methods. The comparison of "classical" classification methods and objectbased methods was performed as a part of a project aimed at elaboration of a method of integration of archival remote sensing images for the purposes of multitemporal analyses and possibly effective utilization of images contained in database Image 2000 integrated with other archive data. Different methods of "classical" approach were compared and also some variants of object-based approach were tested. Quality assessment of image classification indicated that object-based approach allows to obtain better results than the per-pixel method. It was also found that this method has some limitations, related, inter alia, to subjectivity of the operator interpretation of satellite images. Krzysztof.Bedkowski@wl.sggw.pl