Slide 1

TELEDETECIEAnul I Geografie,CartografieAnul II Geografia Mediului

Prof.dr. Bogdan Mihai, Universitatea din Bucureti, Facultatea de Geografiebogdanandrei0771@gmail.com2014-2015

Noiuni generale. Evoluia istoric a domeniului. Teledetecie, aerofotointerpretare, fotogrammetrie. Istoricul teledetecieiPrincipiile teledeteciei. Radiaii electromagnetice, surse de radiaii, spectrul electromagnetic, comportamentul radiaiilor, ferestre atmosferice.Principii pasive (scanarea multispectral, scanarea termic, televiziunea, radiometria) + fotografierea aerian Principii active (radarul, lidarul, sonarul)Caracteristicile imaginilor de teledetecie. Scara i efectul topografic, signatura spectral, rezoluia spaial, spectral i temporal, puterea de rezoluie, contrast, numr digital i rezoluia radiometric, detectabilitatea, proprietile geometrice, nivele de procesare, datele auxiliare.Elemente de interpretare a imaginilor. Etape, procedee, principii.Criterii directe i criterii indirecte.Produse i aplicaii digitale i analogice pentru analiza i gestiunea problemelor de mediu.Structura de baz a cursului1. NOIUNI GENERALE. DEFINIII, ORIGINE, ISTORIC.

,,Teledetecia este tiina obinerii, procesrii i interpretrii imaginilor ce nregistreaz interaciunea dintre energia electromagnetic i materie (Sabins, 1997),

Teledetecia este tiina i arta (!) obinerii de informaii legate de un obiect, regiune sau fenomen, pe baza analizei datelor primite de la sisteme speciale care nu intr n contact cu obiectul sau fenomenul respectiv (Lillesand et al., 2004).

Teledetecia reprezint totalitatea instrumentelor, tehnicilor i metodelor destinate observrii de la distan a suprafeei Pmntului i interpretrii imaginilor i datelor numerice obinute, n vederea extragerii de informaii relevante privind obiectele de pe suprafaa terestr (Buiten, Clevers, 1993, citai de Wan Bakx, 2008).

n limba romn, definiiile formulate de Zegheru i Albot (1979) i cea a lui Donis i colab. (1980), respectiv Donis i Donis (1998), apreciaz teledetecia drept un domeniu al tehnicii, un proces, un ,,complex de activiti ori o aplicaie, care se ocup cu captarea de la distan a radiaiilor sau semnalelor emise de obiecte i fenomene, respectiv transformarea acestora n imagini de diverse tipuri.

Teledetecia este, astfel, domeniul tehnic care se ocup cu detectarea, msurarea, nregistrarea i vizualizarea sub form de imagini, a radiaiilor electromagnetice, emise de obiecte i fenomene de pe Pmnt sau din Univers, de la distan , fr a avea contact direct cu acestea. Partea final a definiiei este menit s precizeze cel mai bine sensul acestei noiuni. Distana de la care se obin imaginile este dat de altitudinea de zbor a diferitelor platforme ce transport sistemele specializate: satelii, sonde, navete sau staii spaiale, avioane i elicoptere, baloane sau chiar nave (n cazul SONAR-ului).

Definiia teledeteciei (pasiv, t. activ)

Sursa WikipediaTIPURI DEPLATFORMEDE TELEDETECIESursagisdevelopment.com

HARTA TOPOGRAFIC I IMAGINEA DE TELEDETECIEObservaiiMsurtoriBaz de date spaial

Baz de date spaialObservaiiMsurtoriBaz de date spaialSenzor de teledetecie

Poziia i rolul teledeteciei n cercetarea mediului terestru (adaptare dup Wan Bakx, 2008).Hart a utilizrii terenurilor n Landul Bavaria cu 9 clase i unitile naturale, Germania, ntocmit pe baza imaginilor satelitare prin clasificarea pixelilor (scar de gri). Sursa: Comisia European (http://ec.europa.eu/agriculture/publi/landscape)

FOTOGRAMMETRIA. DEFINIIE.Fotografia este o invenie din anul 1839, ce apartine celor doi francezi, J.M.Daguerre i N. Nipce precum i unui englez (N. Talbot). Odat cu brevetarea acestei invenii de ctre Academia Francez (sub denumirea de dagherotipie), a nceput apariia i diversificarea aplicaiilor teledeteciei. Fotografia color apare n 1895, dar filmul color este brevetat abia n 1924 (Mannes i Godowski).Prezentm mai jos cteva repere mai semnificative.n 1851, A. Laussedat realizeaz prima aplicaie de fotogrammetrie terestr, prin desenarea schielor i planurilor cu ajutorul camerei clare; acesta va inventa i fototeodolitul, destinat ridicrilor topografice terestre dup imagini.n 1864 apare fotogrammetria (definit n 1893), n Germania, inventat de Meydenbauer ce foloseste fotografiile terestre pentru msurtori, utilizate n special n realizarea planurilor pentru construcii.n 1858 sunt realizate primele fotografii din balon, de la 80 m altitudine, n Frana, lng Paris (satul Le Petit Bictre) de catre un fotograf i artist plastic, G. F. Tournachon, avnd pseudonimul Nadar. Fotografia nu se mai pstreaz astzi. Tot n 1858 prima se realizeaz o imagine aeriana aproape verticala din balon, asupra orasului Boston din SUA.n 1877, Woodbury inventeaz camera de fotografiere din balon, iar n 1887 este brevetat camera automat de fotografiere automat.n 1888, n Austria, Th. Scheimpflug folosete fotografiile stereoscopice obinute cu un dirijabil i pune bazele fotogrammetriei aeriene bazate pe tehnici analogice.n 1903 sunt folosii porumbeii pentru transportul camerelor de fotografiere aerian (invenia lui J. Neubronner n Germania).n 1904 este realizat prima fotografie aerian, folosind o rachet, de ctre suedezul A. Maul, bazat pe dinamita descoperit de A. Nobel. n 1909 este realizat prima fotografie din avion, la Centocelle, n Italia, de ctre Wilbur Wright, unul dintre inventatorii avionului (din 1903), mpreuna cu un ofier italian.n anul 1910 este fondat, la Viena, Societatea Internaional de Fotogrammetrie (ISPRS n prezent), ce organizeaz congrese periodice din 1913 (Romnia este afiliat din 1930 cnd se public n Buletinul Societii de Geografie un amplu material privind rolul fotografiilor aeriene n cercetarea geografic).n 1911 este realizat prima fotografie din avion din Romnia, la Bucuresti, de ctre Aurel Vlaicu, iar n 1914 este fotografiat Bucuretiul, iar la 1916 se realizaz fotografii n scop militar n cadrul unei direcii speciale a armatei numit Serviciul Fotoaerian, ci baza aerian la aerodromul Cotroceni.Prima hart ntocmit be baza fotografiilor aeriene dateaz din 1913 i a fost elaborat de Tardivo, n urma unui zbor la Benghzi (Libia).n 1937, G. Goddard obine, n SUA, prima fotografie aerian n culori, metod perfecionat mai ales n anii 60.Un moment important l constituie perioada celor doua Rzboaie Mondiale, care au nsemnat foarte mult pentru fotografia aeriana (aplicaii strategice, cu arhive de fotograme verticale pstrate pn n prezent n Frana, Marea Britanie, SUA, Germania, Olanda, Italia etc.); n 1918 existau peste 2000 de camere de fotografiere aerian n Germania, iar n anii 40 sunt realizate fotograme aeriene de la altitudini de peste 10 mii de metri.Perioada interbelic, i mai ales anii 30, este caracterizat prin apariia primelor aplicatii civile ale fotografiilor aeriene (cartografie, geodezie, agricultur, silvicultur, urbanism, arheologie); la mijlocului anilor 30, la Berlin (1935) s-au reunit n cadrul unui congres, geografii interesai n utilizarea fotografiilor aeriene n cercetrile lor. Dup 1919, i n Romnia, fotografierea aerian devine i ea de interes civil (primele aplicaii sunt legate de aerofotografierea oraelor i satelor).Dup Al Doilea Rzboi Mondial, este etapa n care apar primele imagini de teledetecie satelitar, folosind alte tehnici dect fotografierea aerian.n 1946 se realizeaz prima fotografie extraatmosferic a Pmntului, de pe racheta V2, capturat din Germania, n deert, la White Sands, New Mexico, SUA.n 1954 se obin primele imagini de teledetecie cu sisteme radar lateral aeropurtat (ziua i noaptea).n 1956 se obin fotografii aeriene falscolor pentru identificarea vegetaiei i culturilor agricole n SUA.n 1957 este lansat primul satelit artificial, n URSS, ceea ce va deschide era cosmic.n 1960 este plasat pe orbit, primul satelit meteorologic, TIROS 1, n SUA, continuat de sateliii NIMBUS (din 1964) i NOAA. Se realizeaz i hri sinoptice satelitare.n 1961, misiunea american Mercury 4, obine automat fotografii color de pe orbit, folosite n studiul geologiei n 1964. n 1962 se realizeaz o fotografie preluat de pe orbit de cosmonautul sovietic Titov, iar n 1964, astronautul G. Cooper obine fotografii color utilizabile.ntre 1968-1969 se fotografiaz suprafaa Lunii, alb-negru i color prin misiunile automate sovietice Zond i cele pilotate americane Apollo. n 1969 misiunea Apollo 9, realizeaz experimental primele imagini de teledetecie multispectrale prin camere cu mai multe filme spectrozonale.n 1972 se lanseaz cu succes satelitul de teledetecie ERTS A, SUA, ce va deschide misiunea de teledetecie LANDSAT, cea mai longeviv misiune axat exclusiv pe obinerea de imagini satelitare de medie rezoluie spaial (15, 30, 60, 120 m). Pn n prezent s-au plasat pe orbit ase satelii, ce au oferit o arhiv impresionat de milioane de imagini.n anii 70 sunt lansate misiuni de teledetecie i explorare ctre Mercur, Marte i Venus (Mariner) i Jupiter (Pioneer).n anii 80 i 90, sunt iniiate i alte misiuni de teledetecie orientate ctre imagini de medie rezoluie spaial, ca de pild SPOT lansat de ESA i mai ales de Frana (din 1986), IRS din India (din 1988), JERS din Japonia (din 1992), Radarsat din Canada (1996) etc.n 1999, pe lng lansarea ultimului satelit Landsat (Landsat 7 cu senzorii ETM+) este iniiat misiunea IKONOS, de ctre SUA, prima aplicaie comercial cu imagini de mare rezoluie spaial (4 m, 1 m), urmat n 2001 de misiunea QuickBird, cu imagini la rezoluii de 0,65 i 2,5 m; performane comparabile aparin senzorilor de pe sateliii OrbView 2 i 3.n septembrie 2008, este iniiat misiunea GeoEye, cu lansarea primului satelit, GeoEye 1, cu imagini de 0,41 m n pancromatic i 1,65 m n multispectral, o adevrat performan n domeniu, superioar chiar fotografiilor aeriene digitale de pe pia.Aplicaii legate de mediu sunt misiunile TERRA cu sistemele ASTER, MODIS i AQUA din SUA-Japonia din 1999 i ENVISAT- ESA, din 2002. n Romnia, din 1992 funcioneaz CRUTA, centru specializat n aplicaii ale imaginilor n agricultur, ce continu pe o nou treapt proiectele ncepute dup 1960 n cadrul fostului IGFCOT, i se nfiineaz Agenia Spaial Romn din 1995, ce va promova aplicaii ale teledeteciei n cercetarea mediului, a riscurilor naturale, a resurselor etc, inclusiv lansarea unui satelit.Fotografierea aerian a teritoriului Romniei n alb-negru s-a realizat n anii 1960-1965, iar n 2005 este ncheiat aerofotografierea digital i realizarea ortofotoplanurilor digitale la rezoluia de 0,5 m.n februarie 2013 este plasat pe orbit cel de al optulea satelit Landsat (LDCM- Landsat Data Continuity Mission) care va continua misiunea de teledetecie american iniiat n 1972.

REPERE ISTORICE ALE TELEDETECIEI

1860190919161940

1943

1941

1943

1948

ERTS A 1972 (LANDSAT 1)

1973-2003Landsat MSS- Landsat ETM+Pearl River, China

2012

2003

2008

2. PRINCIPIILE TELEDETECIEI2.1. Radiaiile i spectrul electromagnetic

Radiaia electromagneticComportamentul n natural radiaiilor electromagnetice

Spectrul radiaiilor electromagneticeLungimea de und a radiaiei electromagnetice

Spectrul electromagnetic i semnificaian teledetecie. Senzorii i raportarea lor la spectru

15

Comportamentul radiaiilor n atmosfer. Importana n teledetecie.

Transmisia atmosferic, ferestrele atmosferice i utilizarea lor de ctre senzorii de teledetecie2.2. Aplicaii de teledetecie(inclusiv exemple de preluarea imaginilor)

Sisteme pasive

Fotografierea aerianTeleviziuneaScanarea multispectralScanarea termicRadiometria

Sisteme activeRadarLIDAR (scanarea laser)SONAR

Fotografierea aerian principiu, camere metrice i fotograma aerian

Camera analogic (film)Camera digital (grile de senzori electronici)Fotograma aerian (pe film)

Schema zboruluifotogrammetric.Schema aerotriangulaiei

Televiziunea n teledetecie principiu, camere, imaginiSistemul de camere multispectrale RBV de la sateliii ERTS/ Landsat 1,2,3 (1972-1984)

Tubul vidicon (camera senzorului)

Imagine RBV NIRScanarea multispectral principiu, scannere, imagini

Imagini multispectraleLandsat OLI(OperationalLandImager)din anul 2013

Spectrul electromagnetic i benzile spectraleLandsat TM (1984-2013)

Principiul scannerului hiperspectral

Imaginea hiperspectral (n spectru continuu). CubulImaginii hiperspectrale.Scanarea termic principiu, scannere, imagini

Imagine termal diurnImagine termal nocturn

Imagini termice calibrateAtlanta GARadiometria (scanarea radiometric) principiu, senzori (radiometre), imagini

Pete de petrolDelta MississipiASTER 24/05/2010

ASTER GDEMRadarul principii, senzor, imagine

Scanarea radar nmisiunile TerraSAR-Xi TanDEM-X

Scanarea radar n misiunea SRTM

Radarul Doppler

LASERGRAMMETRIA/ PRINCIPIU I MODELE LIDARPLANIMETRIAALTIMETRIAMODELE COMPLEXE 3D

Imagine Lidar / Ortofotoplan digital

SONARUL. Principiu i imagini.