Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Monitoring i modelowanie zmian pokrycia terenu
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
DGEI-2-304-MI-n
Wydział:
Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Modelowanie informacji o środowisku
Kierunek:
Geoinformacja
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Niestacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Pirowski Tomasz (pirowski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł ma za zadanie dostarczyć wiedzę i umiejętności w zakresie pozyskiwania i przetwarzania informacji o pokryciu i użytkowaniu terenu metodami teledetekcyjnymi

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 możliwości dostępu do archiwalnych i aktualnych źródeł danych teledetekcyjnych oraz do baz danych o pokryciu i użytkowaniu terenu. GEI2A_W01, GEI2A_W04 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_W002 interpretację obrazów teledetekcyjnych oraz techniki opracowywania map pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o dane teledetekcyjne GEI2A_W04, GEI2A_W03 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń,
Sprawozdanie
M_W003 techniki wykrywania i charakteryzowania zmian na wieloczasowych obrazach teledetekcyjnych. GEI2A_W03 Egzamin,
Sprawozdanie
M_W004 sposoby modelowania i prognozowania zmian pokrycia i użytkowania terenu. GEI2A_W03 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
Umiejętności: potrafi
M_U001 pozyskać dane teledetekcyjne oraz dane o pokryciu i użytkowaniu terenu z ogólnodostępnych zasobów GEI2A_U06, GEI2A_U01 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 opracować mapę pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o interpretację zdjęć lotniczych oraz z obrazów wielospektralnych GEI2A_U03, GEI2A_U01 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń
M_U003 opracować mapę pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o wielowariantową klasyfikację obrazów wielospektralnych GEI2A_U03 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń
M_U004 wykryć i scharakteryzować zmiany w pokryciu i użytkowaniu terenu w oparciu o wieloczasowe dane teledetekcyjne. GEI2A_U03, GEI2A_U01 Sprawozdanie,
Projekt,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_U005 modelować i prognozować zmiany pokrycia i użytkowania terenu w oparciu o dane teledetekcyjne. GEI2A_U07, GEI2A_U03 Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 zdobywania wiedzy, popularyzowania metod, pracy zespołowej w zakresie monitorowania i prognozowania zmian środowiska metodami teledetekcyjnymi GEI2A_K04, GEI2A_K03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Projekt,
Sprawozdanie
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
27 9 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 możliwości dostępu do archiwalnych i aktualnych źródeł danych teledetekcyjnych oraz do baz danych o pokryciu i użytkowaniu terenu. + - - - - - - - - - -
M_W002 interpretację obrazów teledetekcyjnych oraz techniki opracowywania map pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o dane teledetekcyjne + - - + - - - - - - -
M_W003 techniki wykrywania i charakteryzowania zmian na wieloczasowych obrazach teledetekcyjnych. + - - + - - - - - - -
M_W004 sposoby modelowania i prognozowania zmian pokrycia i użytkowania terenu. + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 pozyskać dane teledetekcyjne oraz dane o pokryciu i użytkowaniu terenu z ogólnodostępnych zasobów - - - + - - - - - - -
M_U002 opracować mapę pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o interpretację zdjęć lotniczych oraz z obrazów wielospektralnych - - - + - - - - - - -
M_U003 opracować mapę pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o wielowariantową klasyfikację obrazów wielospektralnych - - - + - - - - - - -
M_U004 wykryć i scharakteryzować zmiany w pokryciu i użytkowaniu terenu w oparciu o wieloczasowe dane teledetekcyjne. - - - + - - - - - - -
M_U005 modelować i prognozować zmiany pokrycia i użytkowania terenu w oparciu o dane teledetekcyjne. - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 zdobywania wiedzy, popularyzowania metod, pracy zespołowej w zakresie monitorowania i prognozowania zmian środowiska metodami teledetekcyjnymi + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 101 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 27 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (9h):
  1. Wprowadzenie do przedmiotu

    Teledetekcja w badaniach środowiska i monitoringu pokrycia terenu – rys historyczny, dostępne dane archiwalne, współczesne sensory teledetekcyjne (pułap lotniczy i satelitarny). Perspektywy rozwoju. Przydatność teledetekcji dla różnych gałęzi gospodarki.

  2. Wstępne przetwarzanie treści obrazów teledetekcyjnych jako wsparcie metod intepretacyjnych i klasyfikacyjnych monitorowania zmian środowiska

    Zakresy promieniowania wykorzystywane w teledetekcji. Teledetekcja w paśmie widzialnym i podczerwonym – podstawy fizyczne, cechy obrazów wielospektralnych.
    Wzmacnianie walorów wizualnych obrazów teledetekcyjnych – wykorzystanie technik cyfrowego przetwarzania obrazu: kontrast, filtracja, progowanie, kwantyzacja, kompozycje barwne, transformacja PCA, integracja obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości spektralnej i przestrzennej.

  3. Fotointerpretacyjne monitorowanie stanu i zmian pokrycia i użytkowania terenu

    Fotointerpretacja zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych – bezpośrednie i pośrednie cechy fotointepretacyjne. Fotointepretacja zdjęć lotniczych – panchromatycznych, barwnych, CIR. Fotointepretacja kompozycji barwnych z obrazów wielospektralnych. Analiza zmian pokrycia terenu w oparciu o intepretację obrazów wieloczasowych.

  4. Monitorowanie stanu, zmian pokrycia i użytkowania terenu oraz ich prognozowania w oparciu o dane teledetekcyjne ze wsparciem komputerowym

    Metody klasyfikacji nadzorowanej i nienadzorowanej. Metody oceny dokładności klasyfikacji. Mapa pokrycia/użytkowania terenu. Teledetekcja a GIS.
    Pojęcie miksela, klasyfikacji „twardej” i „miękkiej”, klasyfikacji rozmytej. Możliwość wykorzystania informacji niespektralnych (tekstura, kontekst), segmentacji obrazu, klasyfikacji obiektowej.
    Obrazy wieloczasowe. Wykrywanie zmian metodami teledetekcyjnymi z wykorzystaniem metod różnicowych i ilorazowych, transformacji PCA, wektora zmian CVA.
    Prognozowanie zmian pokrycia terenu: modele predykcyjne – “twardy” i “miękki”. Łańcuchy Markova, automaty komórkowe.

  5. Wprowadzenie do przedmiotu

    Teledetekcja w badaniach środowiska i monitoringu pokrycia terenu – rys historyczny, dostępne dane archiwalne, współczesne sensory teledetekcyjne (pułap lotniczy i satelitarny). Perspektywy rozwoju. Przydatność teledetekcji dla różnych gałęzi gospodarki.

  6. Wstępne przetwarzanie treści obrazów teledetekcyjnych jako wsparcie metod intepretacyjnych i klasyfikacyjnych monitorowania zmian środowiska

    Zakresy promieniowania wykorzystywane w teledetekcji. Teledetekcja w paśmie widzialnym i podczerwonym – podstawy fizyczne, cechy obrazów wielospektralnych.
    Wzmacnianie walorów wizualnych obrazów teledetekcyjnych – wykorzystanie technik cyfrowego przetwarzania obrazu: kontrast, filtracja, progowanie, kwantyzacja, kompozycje barwne, transformacja PCA, integracja obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości spektralnej i przestrzennej.

  7. Fotointerpretacyjne monitorowanie stanu i zmian pokrycia i użytkowania terenu

    Fotointerpretacja zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych – bezpośrednie i pośrednie cechy fotointepretacyjne. Fotointepretacja zdjęć lotniczych – panchromatycznych, barwnych, CIR. Fotointepretacja kompozycji barwnych z obrazów wielospektralnych. Analiza zmian pokrycia terenu w oparciu o intepretację obrazów wieloczasowych.

  8. Monitorowanie stanu, zmian pokrycia i użytkowania terenu oraz ich prognozowania w oparciu o dane teledetekcyjne ze wsparciem komputerowym

    Metody klasyfikacji nadzorowanej i nienadzorowanej. Metody oceny dokładności klasyfikacji. Mapa pokrycia/użytkowania terenu. Teledetekcja a GIS.
    Pojęcie miksela, klasyfikacji „twardej” i „miękkiej”, klasyfikacji rozmytej. Możliwość wykorzystania informacji niespektralnych (tekstura, kontekst), segmentacji obrazu, klasyfikacji obiektowej.
    Obrazy wieloczasowe. Wykrywanie zmian metodami teledetekcyjnymi z wykorzystaniem metod różnicowych i ilorazowych, transformacji PCA, wektora zmian CVA.
    Prognozowanie zmian pokrycia terenu: modele predykcyjne – “twardy” i “miękki”. Łańcuchy Markova, automaty komórkowe.

Ćwiczenia projektowe (18h):
  1. Analiza przydatności dostępnych danych teledetekcyjnych oraz baz danych o pokryciu i użytkowaniu terenu

    Pozyskiwanie danych satelitarnych z dedykowanych serwisów www. Pozyskiwanie map pokrycia i użytkowania terenu – programy Corine Land Cover, Urban Atlas. Analiza przydatności danych.

  2. Analiza pokrycia/użytkowania terenu

    Wykorzystanie zdjęć lotniczych i obrazów wielospektralnych do analizy wizualnej pokrycia i użytkowania terenu. Zastosowanie wstępnego przetwarzania treści obrazów celem wzmocnienia odwzorowania.

  3. Opracowanie mapy pokrycia/użytkowania terenu

    Wykorzystanie wielowariantowych technik klasyfikacyjnych do opracowania aktualnego stanu pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o satelitarne dane obrazowe. Ocena dokładności i wiarygodności produktu.

  4. Wykrywanie i charakteryzowanie zmian. Prognozowanie zmian w pokryciu i użytkowaniu terenu.

    Wykorzystanie satelitarnych obrazów wieloczasowych do wykrywania zmian w pokryciu terenu i określania ich charakteru (metody ilorazowe, różnicowe, klasyfikacyjne, wektora zmian). Analizy ilościowe i jakościowe.
    Wykorzystanie satelitarnych obrazów wieloczasowych do prognozowania zmian w pokryciu i użytkowaniu terenu. Automaty komórkowe, łańcuchy Markova.

  5. Analiza przydatności dostępnych danych teledetekcyjnych oraz baz danych o pokryciu i użytkowaniu terenu

    Pozyskiwanie danych satelitarnych z dedykowanych serwisów www. Pozyskiwanie map pokrycia i użytkowania terenu – programy Corine Land Cover, Urban Atlas. Analiza przydatności danych.

  6. Analiza pokrycia/użytkowania terenu

    Wykorzystanie zdjęć lotniczych i obrazów wielospektralnych do analizy wizualnej pokrycia i użytkowania terenu. Zastosowanie wstępnego przetwarzania treści obrazów celem wzmocnienia odwzorowania.

  7. Opracowanie mapy pokrycia/użytkowania terenu

    Wykorzystanie wielowariantowych technik klasyfikacyjnych do opracowania aktualnego stanu pokrycia/użytkowania terenu w oparciu o satelitarne dane obrazowe. Ocena dokładności i wiarygodności produktu.

  8. Wykrywanie i charakteryzowanie zmian. Prognozowanie zmian w pokryciu i użytkowaniu terenu.

    Wykorzystanie satelitarnych obrazów wieloczasowych do wykrywania zmian w pokryciu terenu i określania ich charakteru (metody ilorazowe, różnicowe, klasyfikacyjne, wektora zmian). Analizy ilościowe i jakościowe.
    Wykorzystanie satelitarnych obrazów wieloczasowych do prognozowania zmian w pokryciu i użytkowaniu terenu. Automaty komórkowe, łańcuchy Markova.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Obowiązuje termin oddawania sprawozdań, zawarty w jego wytycznych.

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.
Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczenia zajęć.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych oraz z egzaminu.

Przed końcem semestru prowadzący ustali zasady i terminy uzyskania zaliczeń poprawkowych. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczenia zajęć.

Obecność na wykładach nie jest obowiązkowa i nie warunkuje zaliczenia przedmiotu.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa = średnia arytmetyczna ocen: z ćwiczeń projektowych (w=0,5) i egzaminu (w=0,5).

W przypadku zaliczeń poprawkowych i egzaminów poprawkowych, uwzględnia się ocenę z ostatniego terminu oraz, z wagą 0,2, terminy poprzednie, niezaliczone.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Dopuszczalna liczbę nieobecności studenta na zajęciach ćwiczeniowych: 2.

Tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności – wykonanie indywidualnych sprawozdań z zakresu opuszczonych zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość teledetekcji oraz przetwarzania obrazów cyfrowych w zakresie realizowanym na I stopniu studiów, oraz – na przedmiocie Teledetekcja Środowiska z II stopnia studiów

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Adamczyk J., Będkowski K.: Metody cyfrowe w teledetekcji. Wydawnictwo SGGW. Warszawa 2005.
Sanecki J. (red): Teledetekcja: pozyskiwanie danych . WNT, 2006.
Jensen J. R.: Remote Sensing of the Environment. An Earth Resource Perspective. Prentice Hall, 2000.
Lillesand T.M., Kiefer R.W.: Remote Sensing and Image Interpretation. John Wiley & Sons, 2004.
Mularz S.: Podstawy teledetekcji. Wprowadzenie do GIS. Wydawnictwo PK, 2004.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Pirowski T., Pomietłowska J.: “Distribution of Krakow’s population by the dasymetric modelling method using Urban Atlas and publicly available statistical data”, Geomatics and Environmental Engineering, 2017, vol. 11, no. 4, s. 83-95.

Andrzej Borkowski, Ewa Głowienka, Beata HEJMANOWSKA, Jolanta Kwiatkowska-Malina, Mateusz Kwolek, Krystyna Michałowska, Sławomir MIKRUT, Agnieszka Pękala, Tomasz PIROWSKI, Barbara Zabrzeska-Gąsiorek ; pod red. Ewy Głowienki. GIS i teledetekcja w monitoringu środowiska (GIS and remote sensing in environmental monitoring), Rzeszów : Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna, 2015.
ISBN: 978-83-60507-27-8

Kopciowski K., Pirowski T.: „Determination of Geological Linear Structures of Low Beskids – Assessment of Suitability of Landsat 8 Satellite Images and Products of the Image Processing”, Geomatics and Environmental Engineering, vol. 9, no. 4, s. 57-71, AGH, 2015

Pirowski T., Drzewiecki W.: Contributions to the methodology of the use of satellite remote sensing methods in studies on geothermal anomalies. W: SGEM 2014 : GeoConference on Informatics, geoinformatics and remote sensing: international multidisciplinary scientific geoconference : 17–26 June, 2014, Albena, Bulgaria : conference proceedings. Vol. 3, Photogrammetry and remote sensing cartography and GIS. — Sofia : STEF92 Technology Ltd., 109-120.

Pirowski T., Szczasiuk G.: Selekcja i przetwarzanie wzmocnionych przestrzennie obrazów wielospektralnych Landsat TM – porównanie wyników opartych o dane scalone i źródłowe. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 25, s. 155-167, 2013

Pirowski T., Drzewiecki W.: Mapa gęstości zaludnenia Krakowa – propozycja metodyki opracowania oraz przykładowe zastosowania. Roczniki Geomatyki, Tom X, Zeszyt 3 (53), 95-106

Pirowski T.: Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena walorów fotointerpretacyjnych scalenia danych Landsat TM i IRS-PAN, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21, s.327-340

Pirowski T.: Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena formalna scalenia danych Landsat TM i IRS-PAN. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 20, s.343-358

Pirowski T., Baran J., Dzień M.: Initial Evaluation of Fuzed Satellite Images Aplicability to Vectorisation and Classification. Geomatics and Environmental Engineering, AGH Quarterly, Vol. 3, No4, Cracow 2009, p.65-77

Pirowski T., Bobek G.: Podwyższanie rozdzielczości przestrzennej obrazów wielospektralnych IKONOS – statystyczne i wizualne porównanie wyników otrzymanych różnymi formułami. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji vol.17b, Kraków 2007

Mularz S., Drzewiecki W., Hejmanowska B., Pirowski T.: Wykorzystanie teledetekcji satelitarnej do badania procesu akumulacji zanieczyszczeń w rejonie Zbiornika Dobczyckiego, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 16, Stare Jabłonki 2006

Mularz S., Pirowski T.: Aspekty metodyczne integracji danych teledetekcyjnych w oparciu o metodę IHS
i jej modyfikacje, Zeszyty naukowe AGH, półrocznik „Geodezja”, T.12, z.2, cz.1, Kraków 2006

Pirowski T.: Integracja danych teledetekcyjnych pochodzących z różnych sensorów – propozycja kompleksowej oceny scalonych obrazów, Geoinformatica Polonika, Kraków 2006

Pirowski T.: Integracja obrazów satelitarnych o różnej rozdzielczości, w: Katalog wystawców X międzynarodowych targów GEA – materiały szkoleniowe, Kraków 2004

Mularz S., Drzewiecki W., Pirowski T.: Merging LANDSAT TM images and airborne photographs for monitoring of open-cast mine area, w: ISPRS 2000: Geoinformation for all : XIXth congress of the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS), Amsterdam 2000

Mularz S., Drzewiecki W., Pirowski T.: Thematic information content assessment of aerial and satellite data fusion — Ocena zawartości informacji tematycznych fuzji danych lotniczych i satelitarnych, w: Cadastre, photogrammetry, geoinformatics – modern technologies and development perspectives: proceedings of 2-nd international conference, Lwów-Kraków 2000

Informacje dodatkowe:

Brak