(Geoinformační systémy a dálkový průzkum Země v
geologii)
Karel Martínek, Ondrej Lexa 1/2 Z, ZS 2019-2020
v tomto období budou řádná
praktika s doktorandy ve St 14,50-16,20 h a Ct 10,40 – 12,10 h v K2
řádný St
4.12. 16,30 G3 Karel Martínek
1. opravný St 11.12. 16,30 G3 Ondrej Lexa
2. opravný St 18.12. 16,30
G3 Karel Martínek
Martínek St 8.1. a Ct 9.1. 2020 v K2
Lexa St 15.1. a Ct 16.1. 2020 v K2
vždy St 14,50-16,20 h a Ct 10,40 – 12,10 h, pokud si
nedohodnete s vyučujícím jinak
1) test
(má dvě části GIS a DPZ) v celkovém hodnocení má váhu 30%
2) projekt
(odevzdávají se zpracovaná data, text zprávy, ústní obhajoba) v celkovém
hodnocení má váhu 70%
k zápočtu je třeba získat alespoň
70% v celkovém hodnocení
Ondrej Lexa
materiály k výuce najdete na http://petrol.natur.cuni.cz
(Po prihlaseni se v leve nabidce objevi sekce Materiály ke stazení.)
Přednáška GIS 1
Sylabus: Definice GIS, jaké otázky GIS řeší?, historie GIS, kde je GIS využíván, vektorová data, základní modely vyjádření vektorových dat, vektorové formáty pro výměnu dat, GIS projekt - návrh a postup zpracování
Cvičení GIS 1
Úvod do ArcGIS: SW nástroje ArcMap, ArcCatalog, ArcScene, ArcGlobe, rozšíření (extensions) Spatial Analyst, 3DAnalyst, ImageAnalysis
ArcMap - základní panely nástrojů, instalace dalších nástrojů, aktivace extenze + instalace jejích nástrojů
typy vektorových dat, jejich zobrazení a reprezentace, datové formáty (ESRI shapefile), atributová tabulka, symbologie vektorových dat
Prostorové dotazy, analýzy, zpracování externích dat, zpracování dat z GPS, práce s projekcemi, transformace.
Přednáška GIS 2
Získávání dat, digitalizace, konverze datových formátů, ukázka internetových mapových serverů, portály se zdroji dat
Cvičení GIS 2
tvorba nových vektorových datasetů (bodové, liniové, polygonové) a jejich editace a symbologie
příprava tiskového layoutu, tiskový výstup, grafické prvky
Přednáška GIS 3
databáze, návrh, relační databáze,
dotazy, propojení s grafickými prvky
digitální geologická data a mapy
Cvičení GIS 3
tvorba relační databáze
Karel Martínek
Přednáška DPZ
1
Úvod GIS a DPZ – co to je, k čemu to je
Rastrová data – úvod
základní charakteristiky rastrových dat, buňka,
zóna, region; spojité a nespojité rastry; funkce pro práci s rastry - lokální, fokální,
zonální, globální a speciální; interpolace povrchů - spline, tension; práce s
rastrovým kalkulátorem.
rastrový obraz, pixel
dálkový průzkum Země - úvod
(Fundamentals of RS –
elektromagnetické
záření, vlnové délky dopadající na Zemi, spektrální charakteristiky některých
materiálů
multispektrální
sensor/obraz, velikost pixelu - prostorové rozlišení, spektrální rozlišení,
radiometrické rozlišení, časové rozlišení
typy dat a
senzorů: fotografie ČB, bar., IR, digitální senzory, radarové snímkování;
letecké/družicové
zkreslení
geometrie snímku
multispektrální senzory Landsat TM
(p.46), SPOT, IRS, JERS
hyperspektrální sensory hyperspektrální sensory - AVIRIS, Hyperion,
Aster; radarové systémy - ERS; letecké snímky
Družicová data s velmi vysokým rozlišením
(QuickBird, IKONOS, Orbview, Formosat-2)
Lidar (LIght
Detection And Ranging) aktivní senzor, přesné laserové měření vzdáleností
(tvorba DMR s výškovou přesností v řádu cm - mm)
Cvičení
DPZ 1
data: V:\Martinek\cviceni\Chapter05
rastrová
data, formáty ESRI GRID, Erdas IMAGE (IMG), GeoTiff (TIF, TFV), symbologie
rastrů, rastrový digitální model reliéfu (DMR), stín.reliéf (ex05d.mxd a ex06b.mxd), koncept pyramidových
vrstev
Spatial
Analyst - analýza reliéfu, tvorba stínovaného reliéfu, mapa isolinií
Jizerské
hory - data: V:\Martinek\cviceni\Chapter05\dmr03-41
Přednáška DPZ 2
(Fundamentals of RS –
radar
RADAR (RAdio
Detection And Ranging)
digitální zpracování obrazu
mikrovlnné záření - vlastnosti, radarové snímky - rozlišení,
zkreslení
aplikace
-polarimetrie, interferometrie, letecké vs. družicové
analýza
obrazu
snímky v
přirozených barvách, v nepravých barvách
úpravy
kontrastu
prostorové filtrování -
"prostorová frekvence", Fourierova analýza, highpass filtry
(zdůrazňují vysoké frekvence, např.hrany, okraje, pukliny, zlomy), lowpass filtry
(vyhlazují obraz, redukují šum)
analýza hlavní komponenty,
algebraické operace
dekorelační roztažení histogramu,
transformace RGB-HSI
Cvičení DPZ 2
interpolace
rastru z bodových dat – metoda IDW a Spline
data: V:\Martinek\cviceni\SPATIAL\soilsamp.shp
thefarm.shp
dem
(grid)
ukázky
multispektrálních satelitních snímků – Gobi, Irán; úpravy histogramu, kombinace
pásem
data: V:\Martinek\cviceni\gobi_s_b.img, iran_a.img,
iran_a_5-7.img
Přednáška DPZ 3 – mapování minerálů,
hornin; geologické aplikace
spektrální příznaky 3spectralStratigraphy.pdf
litologické
mapování - spektrální analýza snímku
neřízená klasifikace, řízená
klasifikace
scéna
- klasifikace - tématická mapa (geologická, strukturní)
geochemické
mapy
Cvičení DPZ 3
3DAnalyst: vizualizace 3D dat
3D vizualizace
družicového snímku Údolí smrti, koncept Layer souborů
data: V:\Martinek\cviceni\3DAnalyst\Exercise1\Death
Valley Terrain.lyr
analýza kontaminace podzemních vod, koncept 3D mapového dokumentu .SXD
data: V:\Martinek\cviceni\3DAnalyst\Exercise2\Groundwater.sxd
tvorba vektorového DMR - TINu
data: V:\Martinek\cviceni\3DAnalyst\Exercise4\BuildTIN.sxd
georeferencování (rektifikace, transformace map) – ukázka na
topomapě (viz pdf manuál)
data: V:\Martinek\cviceni\rektifikace
Přednáška DPZ 4 – mapování minerálů,
hornin; geologické aplikace
aplikace
DPZ v geologii – případové studie:
litologické
a strukturní mapování, mapování hydrotermálních alteračních zón v
morfostrukturní
mapování v Sudetech, v Salvadoru
pomoc při problémech s ArcGIS: Help, ESRI Support
Cvičení DPZ 4
hydrologické modelování – Spatial Analyst Tools/Hydrology
data: V:\Martinek\cviceni\dmr03-41
hydro
modeling workshop.ppt
funkce: Fill,
Flow Direction, Flow Accumulation, Stream Grid (Spatial Analyst, Raster
Calculator), Stream Order, Basin, Pour Points, Watershed)
pokročilé metody zpracování snímků - ArcGIS Image Analysis - analýza
hlavních komponent (PCA), klasifikace
neřízená
klasifikace
data: V:\Martinek\cviceni\ImageAnalysis\caspian94.img
mapování změn v čase (využití krajiny, lesní požáry)
data: V:\Martinek\cviceni\ImageAnalysis\atl_spotp_87.img, atl_spotp_92.img;
tm_oct87.img, tm_oct89.img
ukázka
družicových dat s vysokým rozlišením
data: V:\Martinek\cviceni\ImageAnalysis\pyramids_quickbird_ms.img,
pyramids_quickbird_pan.img
mapování ropných
skvrn na moři (Seed Tool)
data: V:\Martinek\cviceni\ImageAnalysis\radar_oilspill.img
SW: ArcView, Spatial
Analyst, 3D Analyst - Arc Scene
datové formáty: Esri
grid, Erdas Image, Geo TIF, TIN
Data: naleznete na
disku V:\Martinek\cviceni, můžete si
také půjčit CD-ROM ve studovně (max. na 1 den nebo víkend)
zadání studentských
projektů najdete zde: http://web.natur.cuni.cz/ugp/main/staff/martinek/DPZGISprojekty.htm
čtení:
skripta
Martínek K., Kopačková V., Štych P., Bravený L. (2007): GIS a DPZ v geologických
vědách v prostředí ArcGIS a jeho extenzí. CITT, Praha. http://web.natur.cuni.cz/ugp/main/staff/martinek/FTP/GISaDPZvGeol2007.pdf
Halounová L. a Pavelka K. (2005): Dálkový průzkum Země. ČVUT.
P.Dobrovolný (1998): Dálkový průzkum Země, digitální zpracování obrazu. Brno.
Kolář
J. (1997): Geografické informační systémy. ČVUT.
učebnice
S.A.Drury: Image
Interpretation in Geology. 2nd ed., Chapman & Hall, 1997.
Lillesand, Kiefer, Chipman (2004): Remote Sensing and Image
Interpretation.
G.L.Prost: Remote
Sensing for Geologists. Gordon and Breach Sci. Publ., USA, 1994.
J.B.Campbell:
Introduction to Remote Sensing. 2nd ed., Taylor and Francis, London, 1996.
Hrkal Z. (1989): Metody dálkového průzkumu v hydrogeologii. Metodické příručky ÚÚG, pp. 66, Praha.
Dornič J. (1975):
Aerofotogeologie. Knih. ÚÚG, geologie, sv. 49, Praha.
Dornič J. (1992):
Dálkový průzkum Země. pp.56. ČGÚ, Praha.
Ormsby et al.: Getting to know
ArcGIS
el. kurzy http://pasture.ecn.purdue.edu/~caagis/tgis/course/gisfmain.html
(úvod do GIS)
http://www.ccrs.nrcan.gc.ca /Tutorials / Fundamentals of Remote Sensing (úvod do RS)
http://campus.esri.com/ (vyukove kurzy
online, GIS, ArcView, Spatial Analyst, 3D Analyst, je třeba se zaregistrovat)
http://rst.gsfc.nasa.gov/
(NASA – RS a Landsat)
http://www.geoinformatics.upol.cz/app/prostredkygis/ online učebnice HW a SW pro GIS
http://gislib.upol.cz/aplikace.php Multimediální učebnice GIS systému IDRISI 32, http://gislib.upol.cz/app/idrisi/index.htm
http://www.geogr.muni.cz/ucebnice/kartografie/oprojektu.php Kartografie a geoinformatika, online učebnice
Landsat 7 - http://landsat.gsfc.nasa.gov/
Další kurzy a
literatura online: http://landsat.gsfc.nasa.gov/main/education.html
https://engineering.purdue.edu/~landgreb/publications.html
https://engineering.purdue.edu/~biehl/MultiSpec/
http://gis4geomorphology.com/hillslope-wetness-index/
linky na portály poskytující zdarma satelitní snímky (Landsat) a DMR www.tectask.org
http://esri.com/landsat-imagery/viewer.html
http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/index.jsp
http://gis.ess.washington.edu/data/raster/aster/index.html
https://lpdaac.usgs.gov/get_data/
http://reverb.echo.nasa.gov/reverb/