Objektově orientovaná analýza vývoje rekultivovaných ploch v Severočeské hnědouhelné pánvi Petr Junek Laboratoř DPZ, Katedra mapování a kartografie Fakulta stavební, ČVUT Praha junek@gama.fsv.cvut.cz

Těžba hnědého uhlí v ČR důležitá surovina energetického a chemického průmyslu těžba bude pokračovat i v dalších letech v drtivé většině případů se jedná o povrchovou těžbu velké následky na životní prostředí a krajinu => plochy dolů musí být rekultivovány

Rekultivační proces dlouhotrvající proces technická rekultivace (realizace během přípravných prací a důlní činnosti) biotechnická rekultivace (zemědělská, lesnická, vodní a ostatní rekultivace) vlastní využití půdy

Důl Nochten (Niederlausitz) Rekultivovaná plocha v Dolnolužickém revíru

Cíl a postup projektu informace o rekultivovaných plochách jsou nedostatečné (především ze 60., 70. a 80. let) cílem projektu je vyhodnotit vývoj rekultivovaných ploch Příprava dat v prostředí GIS (známé prostorové informace o rekultivačních plochách z projektů a databáze se všemi známými informacemi) 2. Analýza rekultivačních ploch z projektů (pomocí vegetačních indexů) 3. Temporální analýza rekultivovaných oblastí (časová barevná syntéza, objektově orientovaná klasifikace) Satelitní snímky LANDSAT TM z let 1988, -92, -98, IKONOS 2003 (*)

1. Zpracování dat v prostředí GIS zpracování dat z textových souborů do databáze počátek a konec rekultivace druh rekultivace hlavní druh rostlin projekty rekultivovaných ploch vše je momentálně zpracováno v GIS (prostorová informace + atributy) – 160 ploch

2. Analýza rekultivačních ploch z projektů Cílem tohoto kroku je získat informaci o vývoji vegetace na rekultivovaných plochách Předzpracování dat (radiometrická a atmosférická korekce) = KLÍČOVÉ PRO KVALITNÍ VÝSLEDEK Export prostorové informace do programu na zpracování obrazových dat Výpočet vegetačních indexů pro jednotlivé plochy Import hodnot VI jako atributů ploch do GIS Tvorba tématických map

( ) Vegetační index NIR – R B4 – B3 NDVI = NIR + R B4 + B3 NDVI obraz ( ) NIR – R B4 – B3 NDVI = NIR + R B4 + B3 NDVI obraz černé pixely = nízké hodnoty bílé pixely = vysoké hodnoty pro každou plochu vypočten průměr, směrodatná odchylka, minimální a maximální hodnota pixelu

Export do GIS a tvorba tématických map výstup v podobě tématických map vývoj vegetace je v rámci ploch z projektů rekultivací značně nehomogenní => metoda mapování vývoje vegetace nezávislá na projektech

3. Temporální analýza rekultivovaných oblastí 1988 1992 1998 Výsypka Radovesice Výrazné změny během jednotlivých let Landsat TM (543 – RGB)

Časová barevná syntéza (NDVI) 92 (G) 98 (B)

Časová barevná syntéza (NDVI) časová barevná syntéza (kombinace černobílých obrazů z různých let do jednoho barevného obrazu) 88 92 98

Objektově orientovaná analýza (eCognition) na rozdíl od tradičních metod zpracování obrazu, základním zpracovávaným objektem nejsou jednotlivé obrazové body (pixely), ale obrazové objekty nebo segmenty měřítko segmentace určuje míru generalizace objektů jednotlivé obrazové objekty mohou být klasifikovány nejen podle spektrálních charakteristik objektů, ale i na základě dalších vlastností (textura, tvar, vztahy objektů) celý proces je iterativní hlavní motivací pro vznik software pro práci s objekty jsou data s velmi vysokým rozlišením (VHR data) – IKONOS, QuickBird, Orbview

Objektově orientovaná analýza (eCognition)

Objektově orientovaná analýza klasifikace multitemporálních dat NDVI obrazy obsahují informaci pro každý pixel – raster plochy jsou v časové syntéze poměrně homogenní příležitost pro automatickou objektově orientovanou klasifikaci dat Segmentace – jak velké plochy mají být zpracovány = v závislosti na měřítkovém parametru, možnost práce s různými měřítkovými parametry současně Klasifikace – neznámé plochy jsou klasifikovány s pomocí známých ploch = práce s různými klasifikátory a třídní hierarchií

Výsledek segmentace

Výsledek klasifikace klasifikovaná data na základě hodnot NDVI v letech 1988 – 1998 možnost přímého exportu těchto dat ve formátu SHP do GIS výsledné plochy reprezentují skutečný vývoj vegetace na studovaném území

Závěr velmi důležité je předzpracování dat – absolutní nebo relativní radiometrická a atmosférická korekce GIS analýza je velmi rychlou metodou, jak získat, prezentovat a dále zpracovávat informaci o vegetaci na rekultivovaných plochách je možné sledovat vývoj celých ploch dle projektů rekultivací velké množství ploch není homogenních (velká směrodatná odchylka VI) potřeba metody mapování změn nezávislé na plochách z projektů časová barevná syntéza z obrazů vegetačních indexů se jeví jako velmi rychlou metodou, jak získat požadovaný výsledek

Závěr pomocí objektově orientované analýzy multitemporálních dat (NDVI) je možné získat výstup, který je připraven k použití v GIS pro další zpracování v případě použití dat s vyšším prostorovým rozlišením je použití objektově orientované metody klasifikace předpokladem pro úspěšné zpracování dat Landsat TM / IKONOS (432 – RGB)

Poděkování tento projekt je podporován granty: IGS ČVUT 84037-11153 GAČR 205/03/0218

Děkuji za pozornost