Podstawy geomatyki w leśnictwie

"Wprowadzenie do Geomatyki. Definicje i pojęcia związane z technologiami geoinformacyjnymi. Założenia Dyrektywy INSPIRE oraz Ustawy o Infrastrukturze Informacji Przestrzennej IIP). Historia i typy Systemów Informacji Geograficznej (GIS). Moduły zasilania i przetwarzania geodanych. Źródła i typy materiałów kartograficznych. Przegląd oprogramowania oraz trendy rozwojowe oprogramowania GIS - od desktop do chmury obliczeniowej (np. ArcGIS-online)

Budowa i funkcjonowanie Systemów Informacji Geograficznej. Podstawowe charakterystyki modeli rastrowych i wektorowych; topologia obiektów; znaczenie i funkcje analiz przestrzennych oparte na topologii obiektów; typy bazy danych w systemach geioformacyjnych. Model bazy relacyjnej. Hurtownie danych.

Modele wysokościowe - wprowadzenie: Numeryczny Model Terenu (NMT): typy modeli: rastrowe (GRID) i wektorowe (TIN); źródła danych dla NMT: mapy hipsometryczne, pomiary terenowe, zdjęcia lotnicze, lotnicze i naziemne skanowanie laserowe (TLS i ALS), misja SRTM (model ITED-2), mapy hipsometryczne. Wizualizacja modeli wysokościowych.

Modelowanie przestrzenne GIS – analizy przestrzenne stosowane w Lasach Państwowych; wizualizacja wyników modelowania; interpolacja danych o charakterze przestrzennym (IDW, SPLINE, Kriging); filtracja danych.

Układy współrzędnych płaskich (PL-1992, PL-2000, UTM, WGS 84, historyczne: PUWG-1965, 1942) i wysokościowych. Podstawy funkcjonowania Globalnych Systemów Nawigacji Satelitarnej (GNSS) – wprowadzenie do systemów NAVSTAR-GPS, GLONASS, GALILEO oraz BEIDOU-2; tryby pomiaru GNSS; dokładności pomiarowe uzyskiwane w drzewostanie. Zastosowania technologii pomiarowych GNSS w gospodarce leśnej i ochronie przyrody. Sieci stacji referencyjnych ASG-EUPOS

Leśna Mapa Numeryczna w Lasach Państwowych – historia, struktura LMN, standard, aktualizacja, powiązanie LMN z bazą SILP/LAS oraz LMN w SIP w LP, aplikacje LMN, Bank Danych o Lasach; Interoperacyjność serwerów i integracja geodanych."

"Wprowadzenie do podstaw fotogrametrii lotniczej – materiały, kamery analogowe, kamery cyfrowe, planowanie nalotu fotogrametrycznego, orientacje zdjęć i stereopar (IO; EO), widzenie 3D, opracowania fotogrametryczne; cyfrowe stacje fotogrametryczne (Soft-Copy stations).

Optyczne właściwości obiektów rejestrowanych na zdjęciu lotniczym - zdjęcia spektrostrefowe CIR, wielkopowierzchniowa inwentaryzacja stanu zdrowotnego lasu; fotointerpretacja uszkodzeń, klucze fotointerpretacyjne, wskaźniki roślinności jako opis kondycji roślinności

Produkty przetwarzania zobrazowań lotniczych – ortofotomapa cyfrowa w leśnictwie, lotnicze skanowanie laserowe (ALS) jako źródło informacji o strukturze lasu 3D i cechach taksacyjnych; wykorzystanie teledetekcji lotniczej w inwentaryzacji lasu

Wprowadzenie do teledetekcji satelitarnej - definicja teledetekcji, rodzaje systemów; typy danych, charakterystyka (rozdzielczość terenowa, spektralna, radiometryczna i czasowa) spektralna); klasyfikacja nadzorowana oraz obiektowo zorientowane przetwarzanie obrazów; aplikacje w gospodarce leśnej i ochronie przyrody obrazów średniorozdzielczych: Landsat (NASA) oraz SENTINEL-2 (ESA)."

"Podstawy obsługi Systemów Informacji Geograficznej (GIS) na przykładzie oprogramowania ArcMap ArcGIS (Esri) oraz wolnego oprogramowania (QGIS). Shape File jako podstawowy format danych wektorowych stosowany w ochronie przyrody, typy legend dla obiektów punktowych liniowych i poligonowych, podstawy tworzenia kompozycji mapowej

Zarządzanie danymi przestrzennymi – tworzenie obiektów: punktowych (0-D), liniowych (1-D) oraz poligonowych (2D). Edycja danych geometrycznych. Zapis i eksport do innych formatów np. CAD.

Wektoryzacja ekranowa w zakresie aktualizacji Leśnej Mapy Numerycznej i weryfikacji cech taksacyjnych dla potrzeb urządzania lasu, inwentaryzacji i aktualizacji baz danych opisowych SILP .

Podstawy obsługi baz danych opisowych w systemie ArcGIS na przykładzie tabel bazy danych SILP oraz tabel bazy danych plików SHAPE LMN. Podstawy języka zapytań SQL, edycja danych opisowych i kalkulacja wartości atrybutów opisowych, pozyskiwanie danych opisowych związanych z geometrią obiektów. Topologia danych przestrzennych, błędy topologiczne geodanych. Kontrola poprawności geometrii.

Analizy przestrzenne GIS 2D na danych wektorowych w oprogramowaniu ArcMap ArcGIS. Zastosowanie analiz przestrzennych w gospodarce leśnej i ochronie przyrody z wykorzystaniem LMN oraz SILP

Numeryczny Model Terenu - generowanie modelu z danych wektorowych. Zastosowanie analiz 3D w gospodarce leśnej, analizy wykorzystujące NMT i NMPT. Analizy spadków oraz ekspozycji bazujące na NMT.

Wprowadzenie do technologii skanowania laserowego. Wizualizacja danych z projektu ISOK w przeglądarkach oraz podstawowe pomiary w chmurze punktów wybranych cech taksacyjnych (wysokość drzew, podstawa korony). Podstawowe analizy w środowisku FUSION wybranych cech i parametrów (np. wysokość, zwarcie).

Wprowadzenie do podstaw fotogrametrii cyfrowej. Cyfrowa stacja fotogrametryczna - wprowadzenie do praktycznej obsługi stacji cyfrowej VSD, katalogi obrazów, pliki, orientacja wewnętrzna, wzajemna i bezwzględna; błędy orientacji; menu oprogramowania. Stereodigitalizacja 3D pod kątem kartowania stref uszkodzonych drzewostanów i klas pokrycia terenu (łąki, pastwiska, sukcesja leśna, infrastruktura) w obszarze rolniczo-leśnym."

Podstawy realizacji pomiarów GNSS. Przegląd typów odbiorników GNSS oraz trybów pomiarowych i stosowania korekcji (np. post-processing). Możliwości stosowania odbiorników GNSS w praktyce leśnej i ochronie przyrody. Pomiary obiektów punktowych, liniowych i poligonowych przy wykorzystaniu odbiorników GNSS. Nawigacja do zdefiniowanych obiektów. Fotointerpretacja obrazów w celu kartowania zbiorowisk roślinnych z wykorzystaniem aplikacji mobilnych GNSS (np. LocusGIS) oraz GeoTAG-owanie zdjęć cyfrowych. Wprowadzenie do technologii pomiarów TLS (demonstracja: naziemne skanowanie laserowe kołowej powierzchni próbnej) oraz BSP (demonstracje z użyciem wielowirnikowca H520).

Podstawowa

"1. Będkowski K., Piekarski E. 2017. Podstawy fotogrametrii i teledetekcji dla leśników. SGGW Warszawa

2. Okła K. (Ed.) 2010. Geomatyka w Lasach Państwowych. Cz. I. Podstawy. Lasy Państwowe – Warszawa

3. Przewłocki S. 2013. Geomatyka. Wydawnictwa Naukowe PWN."

Uzupełniająca

"1. Litwin L., Myrda G. 2006. Systemy Informacji Geograficznej. Zarządzanie danymi przestrzennymi w GIS, SIP, SIT, LIS. Helion

2. Longley P. , Goodchild M. , Maguire D. , Rhind D. 2007. GIS. Teoria i praktyka PWN

3. Systemy Informacji Przestrzennej w Lasach Państwowych. 2000. Lasy Państwowe – Warszawa (pod redakcją K. Okła)."

WIEDZA - zna i rozumie:

LES_PGL_W1 Zna historię oraz podstawowe założenia architektury i funkcjonowania Systemów Informacji Geograficznej (GIS), w tym sposoby: pozyskiwania, gromadzenia, zarządzania, analizowania, przetwarzania, przechowywania i udostępniania (np. portale mapowe: Bank Danych o Lasach, Geoportal, Natura 2000, Obserwatorium) geodanych. Zna założenia Ustawy o IIP oraz Dyrektywy INSPIRE. Posiada podstawową wiedzę nt. typów modeli danych GIS oraz prowadzenia analiz przestrzennych 2D i 3D na geodanych. LES1_W02 RL

LES_PGL_W2 Jest w stanie scharakteryzować współczesne zasady funkcjonowania systemów GNSS (NAVSTAR-GPS i poszczególne tryby pomiaru (pomiar autonomiczny GNSS oraz dGNSS i RTK) a także wskazać pola aplikacyjne technologii GNSS w ochronie przyrody i w leśnictwie. Potrafi opisać wykorzystanie odbiorników GNSS do akwizycji danych oraz weryfikacji istniejących rejestrów i baz danych geometrycznych oraz atrybutowych. Zna zasady stosowania obowiązujących układów współrzędnych geodezyjnych płaskich oraz odniesień wysokościowych a także transformacji geodezyjnych geodanych w oprogramowaniu GIS. Zna pojęcie Leśna Mapa Numeryczna oraz podstawową funkcjonalność portalu mapowego Geoportal oraz Bank Danych o Lasach (BDL). LES1_W02 RL

LES_PGL_W3 Zna teoretyczne podstawy cyfrowej fotogrametrii lotniczej, radiometryczne właściwości obiektów rejestrowanych na zdjęciach lotniczych oraz poszczególne produkty przetwarzania zdjęć lotniczych. Jest w stanie opisać zasady rejestracji poszczególnych klas pokrycia terenu na zdjęciach spektrostrefowych CIR oraz zna metodykę tworzenia klucza fotointerpretacyjnego oraz jego użycia w terenie. Zna zasady pozyskiwania i analizowania obrazów pozyskiwanych przez satelity LANDSAT-8 i SENTINEL-2 oraz innych średniorozdzielczych sensorów teledetekcyjnych. LES1_W02 RL

UMIEJĘTNOŚCI - potrafi:

LES_PGL_U1 Samodzielnie przygotowuje i realizuje projekt GIS, generuje warstwy wektorowe w postaci plików SHAPE File Esri. Przeprowadza edycję danych geometrycznych (punkt, linia, poligon) dla celu tworzenia i aktualizacji LMN. Dokonuje kompilacji zintegrowanych warstw tematycznych GIS przygotowując kompozycję mapową w określonej skali oraz formacie wydruku. Przeprowadza analizy przestrzenne GIS na danych wektorowych 2D. Wskazuje możliwości wykorzystania analiz przestrzennych GIS w pracach z zakresu gospodarki leśnej i ochrony środowiska. LES1_U02 RL

LES_PGL_U2 Tworzy strukturę geodanych oraz generuje modele rastrowe i dokonuje manipulacji (przetworzenia) danych (algebra map). Generuje powierzchnie aproksymujące przebieg w przestrzeni XYZ wartości geodanych w oparciu o algorytmy interpolacyjne. Przygotowuje dane i generuje Numeryczny Model Terenu (TIN) dokonując konwersji do postaci GRID. Wykonuje analizy środowiskowe 3D oparte na NMT i NMPT. LES1_U02 RL

LES_PGL_U3 Obsługuje różne typy odbiorników GNSS w trybach: pomiaru lub nawigacji. Prezentuje i ocenia różne systemy GNSS pod kątem wykorzystania w gospodarce leśnej i ochronie przyrody. Wyświetla chmury punktów 3D z lotniczego skaningu laserowego (ALS), dokonując pomiarów podstawowych charakterystyk drzewostanu. Opisuje i wizualizuje drzewostan w przestrzeni 3D posługując sie specjalistycznym oprogramowaniem. LES1_U02 RL

LES_PGL_U4 Oblicza wybrane charakterystyki zdjęć lotniczych i nalotu fotogrametrycznego. Analizuje możliwości korzystania z produktów fotogrametrycznych w gospodarce leśnej i dla obszarów chronionych. Dokonuje stereo-digitalizacji 3D z użyciem cyfrowej stacji fotogrametrycznej. Zna możliwości pozyskania materiałów źródłowych z zasobów geodezyjnych i kartograficznych (ortofotomapy cyfrowe, zdjęcia archiwalne, dane GIS). Potrafi przygotować klucz fotointerpretacyjny z wykorzystaniem obrazów BSP. LES1_U02 RL

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - jest gotów do:

LES_PGL_K4 Potrafi pracować samodzielnie oraz współdziałać w grupie LES1_K02 RL

wykład:Test wielokrotnego wyboru (minimum 60% poprawnych odpowiedzi w celu uzyskania oceny 3.0); udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 50%

CWL."Przygotowanie indywidulanego projektu, sprawdzian umiejętności- wykonanie zadania praktycznego i demonstracja praktycznych umiejętności

Udział oceny z zaliczenia ćwiczeń projektowych w ocenie końcowej wynosi 40%."

CWT.Demonstracja praktycznych umiejętności. Udział oceny z zaliczenia ćwiczeń projektowych w ocenie końcowej wynosi 10%