XIX Ogólnopolska Konferencja Fotointerpretacji i Teledetekcji

Długo oczekiwana ogólnopolska konferencja środowiska teledetekcyjnego z udziałem specjalistów z pokrewnych dziedzin oraz użytkowników systemów GIS odbyła się w Sali Balowej Pałacu Tyszkiewiczów-Potockich na Uniwersytecie Warszawskim (23-25 września). Wystąpienia szerokiego grona naukowców i przedstawicieli sektora prywatnego – wykorzystujących informację obrazową w różnorodnych aspektach badawczych i aplikacyjnych – potwierdziły rozwój zastosowań teledetekcji środowiska i potrzebę wymiany poglądów i osiągnięć w tej specjalistycznej tematyce.

Zobrazowania powierzchni Ziemi przewyższają pod względem zawartości i komplementarności danych inne metody pozyskiwania informacji o stanie i procesach zachodzących w środowisku, zarówno w skali regionalnej, jak i globalnej. Dzisiaj jest to dynamicznie rozwijająca się dyscyplina badawcza, wykorzystująca zaawansowane metody i narzędzia do efektywnego przetwarzania danych. Ich bogaty przegląd zaprezentowano podczas XIX Konferencji.

Zainaugurowało ją wystąpienie prof. Jana R. Olędzkiego (kierownika Katedry Geoinformatyki i Teledetekcji WGiSR UW), który pokrótce przypomniał historię tych spotkań. Dr Marek Ostrowski (Wydziału Biologii UW) wygłosił frapujący wykład na temat przyrodniczych podstaw teledetekcji satelitarnej. Wprowadził on słuchaczy w tematykę neurobiologicznej rejestracji informacji zawartej w promieniowaniu elektromagnetycznym, przybliżając teorię wyjaśniającą nasze nastawienie na odbiór fal w zakresie widzialnym. Omówił także kierunek projektowania nowoczesnych przyrządów optycznych wzorowanych na nowo odkrytych prostych, lecz precyzyjnych i wydajnych rozwiązaniach wypracowanych przez naturę. Krótki eksperyment, w którym wzięli udział uczestnicy sesji, unaocznił zebranym odmienną dla każdego z nas percepcję obrazu.

Kwestie tradycyjnie pojmowanej teledetekcji środowiska i jej praktycznego wykorzystania w ramach unijnego programu GMES (Global Monitoring for Environment and Security), funkcjonującego obecnie pod nazwą KOPERNIKUS, przedstawiła prof. Katarzyna Dąbrowska-Zielińska (IGiK). Zrelacjonowała przebieg konferencji, która odbyła się 16-17 września w Lille (Francja) z okazji zakończenia etapu wdrożeniowego projektów GMES i uruchomienia czterech operacyjnych serwisów FTS (Fast-Track Services). Serwisy te dotyczą wykrywania zanieczyszczeń mórz, analiz użytkowania terenu, szybkiego wykonywania map oraz monitoringu sytuacji kryzysowych w sferze opieki zdrowotnej. Powyższe serwisy bazują na satelitarnych obserwacjach Ziemi, a uzyskane informacje i komunikaty adresowane są do decydentów i ludzi odpowiedzialnych za bezpieczeństwo publiczne, ochronę środowiska, rolnictwo oraz do sektora prywatnego. Prof. Dąbrowska-Zielińska przypomniała też, iż polskie instytuty oraz firmy mogą ubiegać się o realizację zadań w programie KOPERNIKUS poprzez Krajowy Punkt Kontaktowy Programów Badawczych UE.

Pozostałe referaty i wystąpienia prezentowane podczas kolejnych dni konferencji dotyczyły sprecyzowanych tematów badawczych.
Prace ogólnogeograficzne najczęściej prowadzone są na podstawie zdjęć i obrazów w barwach rzeczywistych lub pseudorzeczywistych, a także zobrazowań spektrostrefowych i wielospektralnych. Dotyczą one głównie zmian użytkowania/pokrycia terenu, identyfikacji zbiorowisk roślinnych, deforestacji, wód oraz wielu innych komponentów środowiska. Wykonywane są przeważnie drogą interpretacji wizualnej zdjęcia oraz wykorzystania w analizach systemów informacji geograficznej. Prezentowane na konferencji prace z tego zakresu obejmowały przede wszystkim aspekty lawinowo postępujących przekształceń obszarów rolniczych i urbanizacji. Podczas jednej z dyskusji podjęto próbę skonfrontowania definicji nieużytków (odłogów) i użytków zielonych z ich rzeczywistym stanem i rolą, jaką pełnią w ekosystemie, co wydaje się być pomijane w perspektywie otrzymywania unijnych dopłat przez rolników.

Rozszerzeniem wymienionych tu technik oraz wykorzystania obrazów lotniczych i satelitarnych jest automatyczna klasyfikacja obiektów. Algorytmy te są niezbędne w ekstrakcji informacji zapisanej w formacie wielobitowym, ponieważ ludzkie oko jest w stanie rozróżnić do 16 poziomów szarości, podczas gdy najpowszechniejszy satelita środowiskowy Landsat obrazuje powierzchnię Ziemi z rozdzielczością radiometryczną 8 bitów, co przekłada się na 255 poziomów szarości. Oprócz tradycyjnych metod klasyfikacji nienadzorowanej i nadzorowanej dr Stanisław Lewiński (IGiK) omówił metodę klasyfikacji obiektowej. Zaprezentował algorytm powstania map pokrycia/użytkowania terenu wykonanych na podstawie obrazów z satelitów Landsat i Spot, których legenda wzorowana była na wydzieleniach stosowanych w projekcie CORINE Land Cover. Uzyskując bardzo dobry wynik dokładności całkowitej na poziomie 90%, udowodnił skuteczność i prawdopodobieństwo aplikacyjnego wykorzystania metody obiektowej, której cechą charakterystyczną jest początkowa segmentacja obrazu.
Inny proces klasyfikacji obrazu przedstawił dr Bogdan Zagajewski (Katedra Geoinformatyki i Teledetekcji WGiSR UW), który zaprezentował metodę sztucznych sieci neuronowych. Jest ona nazywana klasyfikacją nieparametryczną, ponieważ umożliwia (oprócz określania cech spektralnych) implementację informacji o teksturze i strukturze obrazu, czyli sąsiedztwo i współwystępowanie określonych obiektów. Referując prace zespołu z Katedry Geoinformatyki i Teledetekcji zajmującego się techniką wstecznej propagacji błędu i strukturą sieci wielowarstwowej jednokierunkowej, zwrócił uwagę na długi (w porównaniu z innymi metodami) czas klasyfikacji, który mógłby zostać skrócony poprzez dostęp do komputerów o dużej mocy obliczeniowej i oprogramowania mogącego wykorzystywać ich wieloprocesorowość. Najlepsze wyniki klasyfikacji za pomocą sztucznych sieci neuronowych także zbliżone były do 90%, co należy uznać za bardzo dobry rezultat.

Sieci te używane były do klasyfikacji obrazów hiperspektralnych, których zastosowaniem w badaniach środowiskowych zajmuje się także dr Beata Hejmanowska (WGGiIŚ AGH). Omówiła ona zaawansowane procedury przetwarzania danych hiperspektralnych, których swoistość wyraża się w podziale pasma na kilkadziesiąt, a nawet kilkaset bardzo wąskich kanałów spektralnych. Ma to szczególne znaczenie przy wyodrębnianiu specyficznych cech bio-fizyko-chemicznych poszczególnych elementów środowiska.

Przytoczone powyżej wystąpienia dotyczyły wykorzystania obrazów pozyskanych systemami pasywnymi, czyli rejestracji promieniowania elektromagnetycznego bądź energii emitowanej z powierzchni Ziemi. Systemy aktywne pracują w zakresie fal mikrofalowych (od 1 mm do 1 m) i odbierają sygnały emitowane z pokładu urządzeń rejestrujących. Główną ich zaletą jest możliwość pozyskania obrazów praktycznie niezależnie od warunków atmosferycznych. Systemy te posiadają porównywalną ze skanerami pasywnymi rozdzielczość przestrzenną, jednak zawartość informacyjna jest o wiele uboższa. Wykonanie kompozycji barwnej zdjęcia radarowego (abstrahując od łączenia z kanałami spektralnymi urządzeń optycznych) sprowadza się jedynie do możliwości polaryzacji pionowej i poziomej fal mikrofalowych, co przedstawiał dr Marek Mróz (WGiGP UWM), porównując ich komplementarność informacyjną ze zdjęciami z satelity Ikonos. Kolejna prezentacja prof. Dąbrowskiej-Zielińskiej uświadomiła słuchaczom nieocenione zalety operacyjności pozyskania zdjęć radarowych i penetracji przez fale mikrofalowe pokrywy glebowej, co wykorzystuje się do określania parametrów glebowo-roślinnych.

XIX Ogólnopolska Konferencja Fotointerpretacji i Teledetekcji pt. „Teledetekcja w badaniach i ochronie środowiska” zorganizowana została przez Komisję Teledetekcji Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN we współpracy z Klubem Teledetekcji Środowiska PTG i Katedrą Geoinformatyki i Teledetekcji Wydziału Geografii i Studiów Regionalnych UW.

Dawid Olesiuk