Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Modelowanie przestrzenne w leśnictwie

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: L.1s.MPL.SM.LLESZ
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Modelowanie przestrzenne w leśnictwie
Jednostka: Katedra Zarządzania Zasobami Leśnymi
Grupy:
Strona przedmiotu: http://geo.ur.krakow.pl
Punkty ECTS i inne: 3.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Skrócony opis:

Przedmiot obejmuje zaawansowane zagadnienia związane z wykorzystaniem danych typu 3D w modelowaniu przestrzennym środowiska przyrodniczego.

Wykłady obejmują treści:

* modeli wysokościowych

* źródeł danych 3D

* analiz rastrowych

* morfometrii

* elementów modelowania hydrologicznego

* teledetekcji satelitarnej i lotniczej

Pełny opis:

Tematyka wykładów: 14 godzin

1. Definicja numerycznych modeli wysokościowych: NMT, NMPT, zNMPT. Źródła danych i metody generowania modeli aproksymujących przebieg terenu oraz obiektów 3D na terenie. Pomiary naziemne (tachimetria, GNSS, naziemny skaning laserowy (ang. TLS), mobilny skaning laserowy (MMS), fotogrametria naziemna, przetwarzanie danych z PZGiK – mapy hipsometryczne (rzeźba; automatyzacja procesu). Zdalne metody pozyskiwania danych dla potrzeb generowania modeli wysokościowych: fotogrametria lotnicza (kamery cyfrowe, stereomatching), lotnicze skanowanie laserowe (ang. Airborne Laser Scanning) – chmura punktów, filtracja, generowanie klas i modeli, produkty przetwarzania; zobrazowania satelitarne w trybie stereo (VHRS); altimetria z użyciem lasera - laserowe skanowanie satelitarne (ang. SSL); sensory radarowe; interferometria radarowa (TerraSarX, TanDEM-X). Projekt ISOK – nowe dane referencyjne dla Polski. Nowe sensory: SLS - GEDI, ICESat2.

2. Metody wizualizacji rzeźby terenu: mapy hipsometryczne, cieniowanie reliefu – hillshade, modele 2,5D oraz 3D. Model warstwicowy, model TIN: diagramy Vornoi, Poligony Thiessena. Edycja modelu TIN: linie szkieletowe, nieciągłości, pikiety (ang. mass points), linie ograniczające interpolację. Model rastrowy - struktura i właściwości NMT w postaci GRID Esri. Globalne modele wysokościowe: ASTER Global DEM, SRTM, ISOK i inne – dokładność i dostępność, charakterystyka modeli.

3. Analizy przestrzenne GIS wykonywane na rastrowym modelu danych. Struktura danych typy GRID. Wizualizacja rastra, VAT, edycja histogramu, progowanie. Struktura obrazów rastrowych (ortofotomap satelitarnych i lotniczych, wielospektralnych danych): GeoTIFF oraz TFW, wartości pikseli w kanałach spektralnych. Analizy rastrowe: funkcje lokalne (reklasyfikacja, cross-tabulacja, statystyki, algebra map). Funkcje sąsiedztwa: focal statistic i block statistic. Grupowanie graniczących pikseli w regiony. Strefowanie pikseli (ang. zones) . Geometria dla stref (ang. zonal geometry). Funkcje globalne – analizy odległości (dystansu i alokacji i kierunku Euklidesowego). Geostatystyka. Interpolacja danych przestrzennych (funkcje nieliniowe; metody opróbowania terenu badań: metoda regularna, losowa, losowa stratyfikacyjna, preferencyjna, izoliniowa itp.). Algorytmy interpolacyjne w oprogramowaniu ArcGIS, QGIS.

4. Analizy topograficzne (morfometria). Atrybuty topograficzne podstawowe i wtórne. Algorytmy - zasada działania dla określania wartości pikseli npm, analizy spadku, ekspozycji, krzywizny planarnej stoku (konwergencja/dywergencja) oraz wertykalnej. Indeksy topograficzne: TWI – Topograficzny Indeks Wilgotności, Indeks Siły Spływu – SPI; Współczynnik zdolności transportowania osadu – LS, model zagrożenia gleb erozją USLE; solar radiation – SRAD.

5. Modelowanie hydrologiczne GIS: założenia, potrzeby, dane wejściowe do modelowania . Przygotowanie procesu modelowania, edycja danych i modeli NMT, kierunki spływu (ang. flow direction), algorytm D8 (Rho8). Tworzenie mapy akumulacji spływu wody (ang. flow accumulation) i segmentacji cieków. Mapa zlewni – aplikacja Arc Hydro Tools. Części wód. Dyrektywa Wodna, Dyrektywa Powodziowa. Projekt ISOK.

6. Teledetekcja lotnicza i satelitarna. Podstawy rejestracji, promieniowanie elektormagnety-cznego – właściwości, kanały spektralne, rozdzielczości, okno atmosferyczne, krzywa spektrostrefowa, barwa - kodowanie. Przetwarzanie i klasyfikacja obrazów teledetekcyjnych. Typy klasyfikacji: pikselowa (podstawowe algorytmy klasyfikacji nadzorowane j i nienadzorowanej) i obiektowa analiza obrazu (OBIA). Analizy wielo-czasowe zmian pokrycia terenu (ang. change detection) – CORINE Land Cover – projekty UE . Rejestracja i georeferencja obrazów.

7. Charakterystyka sensorów optycznych i mikrofalowych (TanDEM X). Wysokorozdzielcze systemy obrazowania satelitarnego; WorldView -1 , WorldView -2,3,4; GeoEye-1, Pleiades, RapdiEye, Planet, SPOT5, IKONOS, QucikBird, EROS, KOMPSAT-2 i inne . Aplikacje środowiskowe. Obrazowanie hiperspektralne – AISA. Indeksy roślinności: NDVI. Bezzałogowe systemy obrazowania - UAV (przykłady zastosowań w leśnictwie i ochronie przyrody).

8. Dodatkowe uzupełnienia: Internet GIS. Dyrektywa INSPIRE. Ustawa o Infrastrukturze Informacji Przestrzennej (SDI). Serwisy, normy ISO, standardy. Metadane. Geoportal.gov.pl – funkcjonalność, interoperacyjność, serwisy i usługi. Przykłady serwisów mapowych WMS i WFS w Polsce i na świecie z zakresu środowiska. Uruchamianie serwisów w oprogramowaniu GIS Desktop.

Tematyka ćwiczeń: 16 godzin.

1.Wykorzystanie Numerycznego Modelu Terenu (typy modeli: TIN oraz GRID) w leśnictwie i ochronie przyrody. Możliwości pozyskania danych referencyjnych z zasobu PZGiK oraz WODGiK. Generowanie NMT, NMPT, edycja modelu.

Analiza jakości modeli pozyskiwanych z różnych źródeł: mapy topograficzne, modele TIN/GRID, LPIS 2001-03, misja SRTM (ITED) oraz LiDAR ALS (DTM, DSM). Praca w środowisku ArcGIS Esri.

2. Analizy przestrzenne GIS typu 3D bazujące na modelach: NMT oraz NMPT. Analiza spadków, ekspozycji, wyznaczanie charakterystycznych linii topograficznych, analizy widoczności w krajobrazie.

3. Reklasyfikacja danych.

4. Wprowadzenie do teledetekcji. Pozyskanie danych satelitarnych, metody wyszukiwania danych, zamawiania, pozyskiwania. Wprowadzenie do podstaw obsługi oprogramowania ILWIS.

5-6. Klasyfikacja nadzorowana zobrazowań teledetekcyjnych Landsat TM. Pola treningowe - AOI. Analiza histogramów, krzywych spektralnych dla pól treningowych. Algorytmy klasyfikacyjne. Ocena dokładności klasyfikacji.

7. Analiza zmian klas pokrycia terenu w krajobrazie. Kartowanie klasy pokrycia terenu – pozyskanie danych tematycznych z map topograficznych oraz z baz danych programu CORINE LC 2000 i 2006 (EEA). Ocena możliwości wykorzystania danych teledetekcyjnych w ochronie przyrody.

Literatura:

Literatura:

Podstawowa

"1. Będkowski K. 2011. Las w rastrowym modelu danych przestrzennych. 2011

2. Clevers J. 2000. RS – Digital Lectures http://www.geoinformatie.nl/courses/ grs20306/lectures/introduction.htm

3.Kędzierski M. 2016. Zobrazowania satelitarne. Zastosowanie w fotosceneriach symulatorów lotniczych. WAT"

Uzupełniająca

1. Bujakiewicz A., Preuss R. 2016. Wieloźródłowe dane fotogrametryczne do tworzenia 3D modeli miast. Politechnika Koszalińska

2. Sitek Z. 1997. Wprowadzenie do teledetekcji lotniczej i satelitarnej. AGH – Kraków

3. Longley P. A., Goodchild M. F., Maguire D. J., Rhind D. W., 2006. GIS. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa"

Efekty uczenia się:

Student w czasie kursu poznaje zasady pozyskiwania geodanych referencyjnych oraz przeprowadzania analiz przestrzennych GIS. Uzyskuje wiedzę pozwalająca na samodzielną realizację takich zagadnień jak aktualizacja baz danych geometrycznych i opisowych (LMN, GIS w Parkach Narodowych) w oparciu o pomiary bezpośrednie, materiały kartograficzne, obrazy satelitarne, zdjęcia lotnicze, ortofotomapy i inne geodane udostępniane jako efekt Dyrektywy KE - INSPIRE.

WIEDZA - zna i rozumie:

LES_MPL_W1 Poprawnie definiuje numeryczne modele wysokościowe: NMT, NMPT oraz z NMPT. Zna źródła geodanych wysokościowych (np. GUGiK., USGS) i metody generowania modeli do aproksymacji przebiegu terenu i innych obiektów (np. okapu drzewostanu). Jest w stanie scharakteryzować metody wizualizacji rzeźby terenu. Zna charakterystykę modelu warstwicowego, modelu TIN oraz modelu rastrowego GRID. Jest w stanie opisać modele globalne: ASTER Global DEM, SRTM, TerraSARX i inne – oraz ich dokładność i dostępność, a także charakterystyki dokładnościowe. LES2_W01 LES2_W02 LES2_W03 RL

LES_MPL_W2 Zna analizy przestrzenne GIS na rastrowym modelu danych. Zna strukturę danych typu GRID, umie prowadzić analizy rastrowe, grupowania graniczących pikseli w regiony, strefowania pikseli (ang. zones), geometrii dla stref (ang. zonal geometry), funkcje globalne – analizy odległości. Zna pojęcia z zakresu geostatystyki, tj. wybrane algorytmy interpolacyjne danych przestrzennych. Zna metodykę tworzenia map pokrycia i użytkowania terenu w projekcie CORINE (EEA) oraz klasy dla obszaru Polski. LES2_W01 LES2_W02 LES2_W03 RL

LES_MPL_W2 Zna tematykę teledetekcji lotniczej i satelitarnej - podstawy rejestracji, promieniowanie elektromagnetyczne – właściwości, kanały spektralne, rozdzielczości, okno atmosferyczne, krzywa spektrostrefowa, barwa - kodowanie. Charakteryzuje problematykę przetwarzania i klasyfikacji obrazów teledetekcyjnych. Typy klasyfikacji: pikselowa (podstawowe algorytmy klasyfikacji nadzorowane j i nienadzorowanej) i obiektowa analiza obrazu (GEOBIA). Analizy wielo-czasowe zmian pokrycia terenu (ang. change detection) – CORINE Land Cover – projekty UE . Rejestracja i georeferencja obrazów. Charakterystyka sensorów optycznych i mikrofalowych (TanDEM X). Wysokorozdzielcze systemy obrazowania satelitarnego; WorldView -1 , WV-2, WV-3 oraz WV-4 +( IKONS , QuickBird), GeoEye-1, Pleiades, RapdiEye, SPOT5, EROS, KOMPSAT-2, Planet Scope i inne . Aplikacje środowiskowe. Obrazowanie hiperspektralne (AISA). Wskaźniki roślinności (np. NDVI, NDRE). Bezzałogowe Statki/Platformy Powietrzne (BSP) - przykłady zastosowań w leśnictwie i ochronie przyrody. LES2_W01 LES2_W02 LES2_W03 RL

UMIEJĘTNOŚCI - potrafi:

LES_MPL_U1 Potrafi utworzyć Numeryczny Model Terenu. Analizuje jakość NMT pozyskanych z równych źródeł: mapy topograficzne (kalibracja, wektoryzacja), LPIS 2001-03, SRTM (ITED, ASTER oraz LIDAR (DTM, DSM). LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U05 LES2_U06 RL

LES_MPL_U2 Wykonuje analizy przestrzenne 3D bazujące na NMT oraz NMPT- analizy spadków, ekspozycji, objętości koron drzew. Wyznacza charakterystyczne linie topograficzne i analizy widoczności. Wskazuje możliwości wykorzystania analiz przestrzennych 3D w gospodarce leśnej i ochronie środowiska. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U05 LES2_U07 RL

LES_MPL_U3 Potrafi wyszukać i pozyskać dane satelitarne. Potrafi wykonać analizy histogramów, krzywych spektralnych dla pól treningowych. Dokonuje klasyfikacji zobrazowań teledetekcyjnych z zastosowaniem rożnych algorytmów klasyfikacyjnych. Potrafi ocenić wyniki klasyfikacji. Wskazuje możliwości wykorzystania danych teledetekcyjnych w ocenie i ochronie zasobów leśnych LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U05 LES2_U08 RL

LES_MPL_U4 Analizuje zmiany w krajobrazie i ich możliwy wpływ na gospodarkę leśną i środowisko. Potrafi pozyskać informacje z zakresu kategorii pokrycia terenu – pozyskanie danych tematycznych z map topograficznych, z programu CORINE LC. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U05 LES2_U09 RL

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - jest gotów do:

LES_MPL_K1 krytycznej oceny i dyskusji wartości poznawczej i praktycznej współczesnej wiedzy oraz krytycznej oceny siebie, zespołów, w których pracuje LES2_K01 LES2_K02 RL

Metody i kryteria oceniania:

Sposoby weryfikacji oraz zasady i kryteria oceny

wykład.test jednokrotnego wyboru (minimum 51% poprawnych odpowiedzi w celu uzyskania oceny 3.0); udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 50%.

cwl. "sprawdzian umiejętności: wykonania zadania obliczeniowego, analitycznego, czynności, wypracowania decyzji

-rozwiązanie zadania problemowego, analiza przypadku, z dostępem do podręczników

- demonstracja praktycznych umiejętności

Udział oceny z zaliczenia ćwiczeń projektowych w ocenie końcowej wynosi 50%."

Praktyki zawodowe:

brak

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/2021" (zakończony)

Okres: 2021-02-25 - 2021-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia laboratoryjne, 14 godzin więcej informacji
Wykład, 14 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marta Szostak, Piotr Wężyk
Prowadzący grup: Paweł Hawryło, Marta Szostak, Piotr Wężyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/2022" (zakończony)

Okres: 2022-02-28 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia laboratoryjne, 14 godzin więcej informacji
Wykład, 14 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marta Szostak, Piotr Wężyk
Prowadzący grup: Paweł Hawryło, Marta Szostak, Piotr Wężyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0-1 (2024-04-02)