Struktura i miejsca węzłowe infrastruktury Smart city

The development of Smart City systems and infrastructure should provide an implementation of assumptions for harmonious and sustainable development of urban areas. Implementation of Smart City assumptions within the city structure is related to introduction and development of passive and inert infrastructure that constitutes elements of the city infrastructure, as well as particular form of development of areas and buildings. The following research work concerns an analysis of spatial and infrastructure-related solutions as well as environmental, social and ICT systems applied within the city. Source material analyses (urban, architectural and technological sources) provide the basis for conclusions and formulation of typology and implementation of criteria for smart urban, social and ecosystem-related infrastructure implemented in the Smart City model, with the use of innovations in the field of intelligent information and communication technologies (ICT) as well as network infrastructure. The conclusions derived from the following research work contribute to the discussion on ways to shape the structure of infrastructure and nodal points in the Smart City development model in relation to sustainable development issues

GNNS measurements in forest environment using various receivers and measurement modes

The main aspect of the study was to evaluate the use of GNSS technology for measurement possibilities and obtaining the required position accuracy of objects in a forest area: point (eg. the location of tree trunks, landmarks), linear (eg. roads, paths) and surface (eg. the area of various plant types). The objects position with different measurement modes and various GPS receivers was done, starting from receivers for tourists, cartographs and modern multifrequency and multichannel (NAVSTAR-GPS+ GLONASS) GNSS receivers designed to work with network of reference stations. The measurements were assessed measuring the required number of sessions conducted in different measurement modes, to obtain an accurate position (defined by Forest Management Guide) of objects in the forest. Test sessions were analyzed in 100, 300, 600 seconds or even hours. Tests performed on different days, months, in different weather conditions, in the open area and under canopy, and for different phenological phases of vegetation (trees with leaves and without leaves). Evaluation of DGPS position determination was carried out in relation to the results obtained from RTK measurements (lots of hours of observation in the open area), measurements of total station and terrestrial laser scanning (precisely determined positions of tree trunks and course of the drainage ditch).Głównym przedmiotem badań było określenie możliwości stosowania technologii GNSS w leśnictwie, w zakresie realizacji pomiarów obiektów przestrzeni leśnej o charakterze: punktowym (np. pnie drzew, graniczniki, pomniki przyrody), liniowym (np. drogi, ścieżki, wizury) oraz powierzchniowym (np. wydzielenia, oddziały, zbiorowiska roślinne, obszary pożarów). Lokalizację przestrzenną wyznaczano przy wykorzystaniu różnej klasy odbiorników GNSS, pracujących w różnych trybach pomiaru. Wykorzystano odbiorniki klasy: turystycznej, kartograficzne oraz nowoczesne wieloczęstotliwościowe, wielokanałowe (NAVSTAR-GPS + GLONASS) odbiorniki, współpracujące z siecią stacji referencyjnych ASG-EUPOS w trybie RTK oraz postprocessingu. Ocenie pod kątem możliwości wyznaczania pozycji podlegały sesje pomiarowe złożone z: 100, 300, 600 epok a nawet prowadzone ponad godzinę. Testy wykonano losowo w różnych porach dnia, miesiąca, w różnych warunkach atmosferycznych, w przestrzeni otwartej (drogi leśne, zręby, luki) jak i pod okapem drzewostanu oraz w rożnych fazach fenologicznych drzewostanu (okres bez liści – spoczynku oraz z liśćmi – w pełni sezonu wegetacji). Wyznaczone metodami GNSS pozycje obiektów, zostały odniesione do wyników referencyjnych, uzyskanych na podstawie pomiarów RTK (wielogodzinne obserwacje w terenie otwartym) oraz pomiarów tachimetrycznych, a także przetworzonych chmur punktów, pochodzących z naziemnego skanowania laserowego (precyzyjnie wyznaczone pozycje pni drzew oraz przebieg rowu melioracyjnego)

Monitoring of secondary forest succession on abandoned farmland using LiDAR point clouds

The purpose of the study was an assessment of LiDAR point clouds for automating the mapping of land use and land cover changes, mainly land abandonment and the process of secondary forest succession. Detailed information about land cover was determined based on airborne laser scanning data. The presented study focuses on the analysis of the spatial range and structure of vegetation. The study area was located in Milicz district in the voivodeship of Lower Silesia – the central west part of Poland. The areas of interest were parcels where agricultural land had been abandoned and forest succession processes had progressed. Analysis of the spatial range of the secondary forest succession was carried out using a reclassified nDSM. Reclassification of the nDSM was done using > 1 m, > 2 m and > 3 m for the pixel values, representing the height of vegetation above the ground. Parameters such as height of vegetation, standard deviation of height and cover density were calculated, to show the process of the increase in forest succession on abandoned agricultural land. The results confirmed a discrepancy between the cadastral data and the actual use of the plots. In the study area, more than three times as much forested and wooded area was detected than had been recorded in official databases. Analyses based on airborne laser scanning point clouds indicated significant diversity in the vertical and horizontal structure of vegetation. The results demonstrated gradual succession of greenery in the research area

Land use and land cover map of the part of Gorce National Park based on photointerpretation of CIR digital aerial ortophotomaps from 2011

Obserwowane w ostatnich latach globalne zmiany klimatu i towarzyszące mu ekstremalne zjawiska pogodowe (wysoka temperatura, susza atmosferyczna i glebowa, gwałtowne wiatry itp.) prowadzą bezpośrednio (np. wiatrowały) lub pośrednio (np. gradacje szkodliwych owadów) do dynamicznych przemian w drzewostanach, szczególnie we wrażliwych ekosystemach górnoreglowego boru świerkowego. Celem prezentowanej pracy było opracowanie aktualnej cyfrowej mapy użytkowania i pokrycia terenu (ang. Land Use Land Cover; LULC) obejmującego fragmenty: Doliny Kamienicy, masywu Kudłonia oraz Jaworzyny Kamienickiej w centralnej części Gorczańskiego Parku Narodowego (GPN), ze szczególnym uwzględnieniem klas drzewostanów będących w fazie zamierania lub już zniszczonych. Pozyskane w procesie fotointerpretacji dane w postaci wektorów zasilić miały bazy danych systemu GIS w GPN w celu wykonania analiz przestrzennych. W ramach prac kameralnych dokonano fotointerpretacji archiwalnych stereomodeli zdjęć lotniczych CIR z 1997 roku oraz cyfrowej ortofotomapy lotniczej z 2011 roku (CIR, GSD 0,25 m). Szczególną uwagę zwrócono na obszary objęte rozpadem drzewostanów świerkowych w latach 1979-1987 na południowych zboczach Kudłonia, Wierchu Spalone oraz Jaworzyny Kamienickiej. Wylesienia zarejestrowane na archiwalnych zdjęciach CIR z 1997 roku obejmowały w minionym okresie zaledwie 114,11 ha (4,37%).Wyniki wektoryzacji zasięgu klas LULC na ortofotomapie z 2011 roku wskazują, iż na obszarze badań (2611,42 ha) wystąpiło aż 1604 sztuk gniazd kornikowych. Łącznie klasy uszkodzonych drzewostanów zajęły 374,48 ha (14,34% całego obszaru analiz), przy czym drzewostany świerkowe bez wyraźnych oznak uszkodzenia występowały na 434,01 ha (16,62%). Przeprowadzone badania potwierdziły dużą dynamikę przemian drzewostanów, tj. ich zamierania lub rozpadu powodowanego przez wiatry, ale wskazały także, iż wtórna sukcesja leśna zachodząca na polanach oraz regeneracja lasu w obszarach poklęskowych są gwarantem istnienia drzewostanów w Gorcach, choć już nie wszędzie jako monokultur świerkowych. Zdjęcia lotnicze i produkty ich przetwarzania czyli ortofotomapy cyfrowe kolejny raz udowodniły ogromną przydatność do kartowania klas pokrycia terenu i różnych form jego użytkowania czy kondycji ekosystemów leśnych. Ze względu na niskie koszty pozyskania cyfrowych zdjęć lotniczych, zaleca się wprowadzenie w GPN na stałe monitoringu drzewostanów opartego na fotointerpretacji bądź nawet półautomatycznej klasyfikacji ortoobrazów cyfrowych. Wyniki kartowania zasilając bazy danych GIS dawałyby pełną wiedzę o procesach zachodzących przestrzennie i w czasie w Gorczańskim Parku Narodowym.Recently observed global climate changes and associated extreme weather events (high temperature, atmospheric and soil drought, strong winds, etc.) can lead directly (e.g. windfalls) or indirectly (e.g. insects breakouts) to dynamic changes in mountainous stands, especially in sensitive upper forest belt composed of Norway spruce. The aim of this work was to develop the up-to-date digital Land Use and Land Cover map (LULC) including parts of: Kamienica Valley, Kudłoń and Jaworzyna Kamienicka massive located in the central part of Gorce National Park (South Poland), with particular emphasis on dying or already destroyed forest stand classes. Vector data acquired in the process of photointerpretation was the input data for GIS databases with the goal to perform GIS spatial analysis. The archive CIR aerial photos from 1997 and the digital orthophoto from 2011 (CIR, GSD 0.25 m) were elaborated in the frames of this project. Particular attention was paid to the areas covered by the spruce stands in the period 1979-1987 on the southern slopes of Kudłoń, Wierch Spalone and Jaworzyna Kamienicka. Deforestation interpreted and mapped on the archive CIR stereo models from 1997, covered 114.11 ha (4.37%) only. The results of photointerpretation workout of the LULC classes borders (the orthophoto from 2011) indicate that in the test area (2,611.42 ha) occurred 1604 pcs. of the, so-called, „bark beetle nest’s” (Ips typographus L). In total, the classes of damaged forests occupied 374.48 ha (14.34% of the total test area), the Norway spruce with no obvious signs of damage occurred on 434.01 ha (16.62%) only. The performed study confirmed the high dynamics of forest stands dieback or decay caused by winds or insects and also indicated that secondary forest succession occurring in clearings and regeneration of forest on post-disaster areas are a kind of the guarantee of forest existence in the Gorce Mountains, though not everywhere as Norway spruce monocultures. The CIR aerial photographs or digital orthophotomaps once again proved a huge usefulness as the geodata for mapping the LULC classes in mountain environment. Due to low costs of digital aerial photographs acquisition it is recommended to introduce in the Gorce National Park the permanent monitoring of forests based on photogrammetric 3D workout or even semi-automatic image analysis (orthophoto). Supplying the GIS databases the mapping results would provide a comprehensive understanding of spatial processes occurring in the Gorce National Park in time

Biomass and volume profile of the scots pine (pinus sylvestris l.) In the niepolomice forest based on terrestrial laser scanning data – a case study

Najnowocześniejsze technologie teledetekcyjne takie jak naziemny skaning laserowy (TLS) umożliwiają pomiar 3D rzeczywistej struktury obiektów przestrzeni w tym drzew. Dane dostarczone przez TLS - bardzo gęste chmury punktów - reprezentują kształty i powierzchnie obiektów oraz ich rodzaj (np. z wykorzystaniem intensywności wiązki laserowej). Ekosystem leśny odgrywa ważną rolę w aspekcie regulacji zawartości dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze jak również w zakresie sekwestracji węgla. Węgiel w lesie jest kumulowany w biomasie drzewnej: pnie drzew, gałęzie, Korzenie, liście (igły) oraz w materii organicznej w glebie. W modelowaniu sekwestracji węgla w krajobrazie z wykorzystaniem analiz przestrzennych oraz w zarządzaniu przestrzenią leśną informacja 2D wydaje się nie być wystarczająca. Potrzebna jest informacja 3D tj. rozkład przestrzenny biomasy i objętości drzewostanu. Jest to ważne nie tylko dla zarządzających przestrzenią leśną, ale i w aspekcie polityki energetycznej oraz konwencji międzynarodowych. Dla określenia przestrzennego rozkładu biomasy przeprowadzono badania w Puszczy Niepołomickiej (Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Krakowie, pododdział 153f) w drzewostanie sosnowym (Pinus sylvestris L.). Średni wiek drzewostanu wynosił 147 lat, średnia wartość pierśnicy D = 42 cm i wysokości H = 27 metrów (wg SILP). Kołowa powierzchnia badawcza (r = 18 m; powierzchnia 1017.88 m2) składała się z 16 sosen (średnia: D 46 cm; H = 26.0 m), które zostały zeskanowane przy użyciu skanera laserowego FARO PHOTON 80. Wykonano 4 skany (1 pozycja centralna i 3 dodatkowe wokół) aby uzyskać pełną reprezentację pni i koron drzew (gałęzie z igłami). Dla określenia biomasy została wybrana testowa sosna zwyczajna o pierśnicy 52.7 cm, wysokości 28.3 m, długości korony 8.6 m oraz szerokości korony 9.3 m. W celu uzyskania referencji dla analiz chmury punktów TLS zostały w terenie pomierzone średnica i obwód pnia w sekcjach co 1 m. W terenie zebrano: 490.0 kg gałęzi, 109.3 kg pędów z igłami oraz 13.5 kg jemioły. W sumie biomasa mokrej korony wyniosła 612.8 kg (96.3 t/ha). Badania laboratoryjne przeprowadzono na 6 próbkach pędów z igłami, które po wysuszeniu ważyły 53.3 kg, w tym: igły 34.0 kg, pędy 19.3 kg. Wartości z badań laboratoryjnych porównano do wyznaczonych wg wzoru empirycznego (Socha, Wężyk 2007), które wyniosły: dla pędów z igłami w stanie wilgotnym 104.1 kg. (-4.8% różnicy) i w stanie suchym 71.2 kg (33.5% różnicy). Na podstawie analizy chmury punktów TLS (woksele) został wyznaczony pionowy rozkład biomasy.The state of the art technology like Terrestrial Laser Scanning (TLS) allows measuring the 3D structure of real world objects, including trees. The data delivered by the TLS - very dense point clouds - represent shapes and surfaces of the objects and their type (e.g. using intensity of the laser beam). Forest ecosystem plays an important role in the regulation of the carbon dioxide (CO2) content in the atmosphere and in carbon sequestration as well. In forest, carbon is stored in wood biomass: tree trunks, branches, roots, foliage (needles and leaves) and in the organic material in soil. Using GIS spatial analyses for the carbon sequestration modeling, the 2D information seems to be not sufficient. 3D information of the spatial biomass and volume distribution is needed and is important not only for forest professionals, but also for energy policy and international conventions. The study was done in the Niepolomice Forest in the mature Scots pine (Pinus sylvestris L.) stand (Regional Forest Directorate Krakow. compartment 153f). The age of the stand was 147 years and mean values of DBH 42 cm and height 27 m. The study circular plot (r=18m; area ~1000sqm) consisted of 16 pines (mean: DBH 46 cm; H = 26.0 m) which were scanned using the FARO PHOTON 80. The 4 scans (1 central position and 3 additional around the central one) were made to get full representation of the tree stems and crowns (branches with needles). Tree number 13 (DBH 52.7 cm; H 28.3 m; crown length 8.6 m. crown width 9.3 m) was selected for the biomass study. The stem diameter and perimeter was measured every 1m (section) to get the references for the TLS analysis. The wet biomass of the selected tree parts was: 490.0 kg - branches. 109.3 kg shoots with needles 13.5 kg – mistletoe. The sum of the wet crown biomass was 612.8 kg (96.3 t/ha). The laboratory elaboration based of 6 samples from the crown allowed to receive the dry biomass of crown (53.3 kg) and its fractions: needles 34.0 kg, shoots 19.3 kg. The obtained results were compared to empiric formula (Socha, Wężyk 2007), which delivered results for the wet biomass of shots with needles 104.1 kg (4.8 % difference) and dry biomass 71.2 kg (33.5 % difference). Based on the voxel analysis of the TLS data the vertical characteristic of the volume and biomass distribution was determined

Określanie liczby drzew w Parku Narodowym Bory Tucholskie metodą segmentacji koron na modelach wysokościowych pochodzących z dopasowania zdjęć lotniczych oraz lotniczego skanownia laserowego

In recent years the term "precise forestry" has been used more and more often, referring to a modern and sustainable model of forest management. Functioning of such management of wood biomass resources is based, among others, on precisely defined and log-term monitored selected forest taxation parameters of single trees and whole forest stands based on modern geoinformation technologies, including Airborne Laser Scanning (ALS) and digital photogrammetry. The purpose of the work was the analysis of the usefulness of the CHM (Canopy Height Model) generated from the image-based point cloud or ALS technology to define the number of trees using the method of the segmentation of single Scots pine (Pinus sylvestris L.) crowns. The study was carried out in the Scots pine stands located in the Bory Tucholskie National Park (Poland). Due to the intentional lack of certain silviculture treatments, over the recent decades, these forest stands have been characterized by relatively high tree density, compared to managed forests. The CHM was generated from digital airborne photos (CIR composition; GSD 0.15 m) and on the other hand - from the ALS point clouds (4 points/m2 ; ISOK project). To generate point clouds from airborne photos using stereomatching method, the PhotoScan Professional (Agisoft) software was applied. The CHM coming from the Image-Based Point Cloud (CHM_IPC; GSD: 0.30 m) and ALS data (CHM_ALS; GSD: 0.75 m) were generated using FUSION (USDA Forest Service) software. The segmentation of tree crowns was carried out in eCognition Developer (TRIMBLE GeoSpatial) software. Apart from height models, also spectral information was used (so-called true CIR orthophotomaps; GSD: 0.3 and 0.75 m). To assess the accuracy of the obtained results, the ground truth data from 248 reference areas were used. The carried out analyses showed that in forest stands of younger age classes ( 120 years) the accuracy of the detection rate of tree crowns was the highest when CHM_ALS model was applied. The mean percentage error (defined by the number of trees, based on the detection of single pine crowns), calculated based on 248 ground truth areas was 0.89%, which shows a great potential of digital photogrammetry (IPC) and GEOBIA. In case of almost full nationwide cover in Poland of airborne digital images (present IPC models) and ALS point clouds (DTM and DSM), at almost 71% forest stands in the Polish State Forests National Forest Holding (PGL LP), one can assume wide application of geodata (available free of charge) in precise modelling of selected tree stand parameters all over Poland.W ostatnich latach coraz częściej w odniesieniu do nowoczesnej i zrównoważonej gospodarki leśnej używa się terminu "precyzyjne leśnictwo". Funkcjonowanie takiego modelu zarządzania zasobami biomasy drzewnej opiera się m.in. na dokładnie określonych i monitorowanych cyklicznie wybranych parametrach taksacyjnych drzewostanów i pojedynczych drzew w oparciu o nowoczesne technologie geoinformacyjne, w tym lotnicze skanowanie laserowe (ang. ALS) oraz fotogrametrię cyfrową. Celem pracy była analiza przydatności Modelu Koron Drzew (ang. CHM) generowanego z chmur punktów pochodzących z automatycznego dopasowania cyfrowych zdjęć lotniczych (ang. Image-Based Point Cloud) lub z technologii ALS w celu określania liczby drzew metodą segmentacji pojedynczych koron sosen. Badania realizowano w drzewostanach sosnowych (Pinus sylvestis L.) na obszarze Parku Narodowego "Bory Tucholskie". Drzewostany te poprzez celowe zaniechanie w ostatnich dekadach pewnych zabiegów hodowlanych charakteryzowały się stosunkowo dużym zagęszczeniem drzew w porównaniu do drzewostanów gospodarczych. Model Koron Drzew wygenerowano w jednym wariancie ze zdjęć lotniczych CIR (GSD 0.15 m) a w drugim z chmur punktów ALS (4 pkt/m2 ; CODGiK ISOK). Do generowania chmur punktów ze zdjęć lotniczych metodą dopasowania zastosowano oprogramowanie Photoscan Professional (Agisoft). Modele Koron Drzew pochodzące z dopasowania zdjęć lotniczych (CHM_IPC; GSD: 0.30 m) oraz z danych ALS (CHM_ALS; GSD: 0.75 m) zostały wygenerowane w oprogramowania FUSION (USDA Forest Service). Segmentację koron prowadzono w oprogramowaniu eCognition Developer. Oprócz modeli wysokościowych wykorzystano także informację spektralną (tzw. prawdziwe ortofotomapy CIR; GSD: 0.3 i 0.75 m). Do oceny dokładności otrzymanych wyników wykorzystano dane pochodzące z 248 powierzchni referencyjnych. Przeprowadzona analiza wykazała, że w drzewostanach młodszych klas wieku ( 120 lat) dokładność wykrywania koron drzew jest najwyższa przy stosowaniu wariantu CHM_ALS. Średni błąd procentowy określania liczby drzew w oparciu o detekcję pojedynczych koron sosen obliczony na podstawie 248 powierzchni referencyjnych wyniósł 0.89% co świadczy o ogromnym potencjale fotogrametrii cyfrowej (metod dopasowania zdjęć) oraz analizy obrazu (OBIA; Object-Based Image Analysis). W aspekcie niemal całkowitego pokrycia kraju danymi ALS oraz blisko 70% udziału drzewostanów sosnowych w Lasach Państwowych można założyć szerokie wykorzystanie tych nieodpłatnie dostępnych geodanych w celu zbudowania modelu precyzyjnego leśnictwa dla obszaru całego kraju

Updating SILP and digital forest map data bases using airborne laser scanning

Celem pracy było zaimplementowanie danych pozyskanych technologią lotniczego skaningu laserowego (ALS) w zautomatyzowanej procedurze aktualizacji granic pododdziałów, tj. przebiegu wektorów obiektów podstawowych Leśnej Mapy Numerycznej (LMN) oraz weryfikacji atrybutu wysokości drzewostanów, zapisanej w bazie danych Systemu Informatycznego Lasów Państwowych (SILP). Obiektami testowymi były obręby w Nadleśnictwach Milicz (Milicz) i Chojna (Piasek). Obszar badań w każdym z obrębów obejmował ok. 6 000 ha lasów, z czego blisko 80% stanowiły drzewostany sosnowe. Prace rozpoczęto od aktualizacji przebiegu granic wektora (SHAPE) pododdziałów zapisanych w bazie geometrycznej LMN w oparciu o modele generowane z chmury punktów ALS oraz obraz cyfrowej ortofotomapy. Następnie przeprowadzono aktualizację atrybutowej bazy danych SILP/LAS. Określenie wysokości całego drzewostanu oparto na powierzchni pododdziału z wyłączeniem luk, wykorzystując analizę chmury punktów ALS, tj. 95 percentyl. W celu porównania wyników do danych referencyjnych zbieranych metodami tradycyjnymi (SILP), wygenerowano modele rastrowe (GRID) wysokości drzewostanów określone metodą ALS (HALS) oraz HSILP. W obu obrębach stwierdzono zaniżenie wartości wysokości z bazy SILP/LAS. Średnia różnica (HDiff) wyznaczenia wysokości metodą ALS w stosunku do SILP wyniosła dla obrębu Piasek i Milicz, przy uwzględnieniu znaków odchyłek, odpowiednio +0.9 m oraz +2.3 m, natomiast w przypadku wartości bezwzględnych 2.1 m oraz 3.2 m. Ustalono, że zasadniczą rolę w wartości błędu odegrały licznie występujące drzewostany młodszych klas wieku.Automatic processing of remotely sensed data, like ALS point clouds, is crucial for modern economy, including forestry. The aim of the study was to develop automated procedures for digital forest map (LMN) revision and automated verification of the attributes (height) stored in the forest descriptive database (SILP), both based on airborne laser scanner datasets. The study areas were the Piasek (Chojna) and Milicz management forest districts, covering about 6,000 ha (80% Scots pine stands). The workflow of verifying and updating a digital map started with updating the compartment borders, which was based on nDSM (created from classified point cloud) and digital ortophoto (RGB+NIR) as well. The developed method, based on normalized ALS point cloud and GIS analysis, provided instant possibility for compartment border update, revealing additional objects like gaps or tree biogroups. The total area of automatically detected objects was around 15% lower when compared to the reference data for Chojna forest district and 10% higher regarding Milicz forest district. Around 84.0% and 85.5% of the gaps matched the reference for Chojna and Milicz forest districts, respectively. A method based on point cloud distribution (95th percentile) within compartment borders to assess its height was presented in the study. The results were compared to a height model (GRID) generated from descriptive database. For both the study areas the height stored in SILP database was lower than the height value derived from ALS data. The difference was equal to +0.9 m (Chojna; absolute difference 2.1 m) and +2.3 m (Milicz; absolute difference 3.2 m). When the stand area was used as a weight in the difference calculation, the difference values (HDiff) changed to +0.6 m (Chojna; absolute difference1.5 m) and +2.4 m (Milicz; absolute difference 2.7 m). Concerning the deciduous stands, the difference was higher (~+1 m) than for the Scots pine stands. The analysis performed confirms the possibility of using airborne laser scanning for geometrical (LMN) and descriptive (SILP/height) database updating. Periodical stand monitoring based on ALS technology can guarantee keeping the databases up to date without the necessity of costly and time consuming field measurements

Comparison of the accuracy of the “photo” check method with automatic analysis based on als data for direct control of subsidy payment

Około 1.5 mln producentów rolnych w Polsce składa co roku wnioski o dopłaty bezpośrednie z funduszy UE. Mechanizmy zarządzania i kontroli dopłat bezpośrednich opierają się w dużej mierze na wykorzystaniu technologii geoinformatycznych będących częścią systemu IACS. Kontrola wniosków, tzw. kontrola „na miejscu” realizowana jest dwoma metodami, tj.: inspekcji terenowej lub „Foto”. Obie bazują na danych z LPIS (System Identyfikacji Działek Rolnych). W 2008 roku ok. 107 tys. gospodarstw skontrolowano metodą „Foto” w oparciu o ortoobrazy satelitarne lub lotnicze. Najwięcej nieprawidłowości (ok. 19%) wykazano dla województwa dolnośląskiego. Badania opisane w niniejszym artykule dotyczą obszaru testowego w powiecie Milicz (obręb ewidencyjny Pracze; woj. dolnośląskie). W roku 2007 przeprowadzono dla tego obszaru lotniczy skaning laserowy (ALS) oraz wygenerowano ortofotografię w oparciu o zdjęcia cyfrowe VEXCEL. Pole testowe objęło 68 działek ewidencyjnych (EGiB) o łącznej powierzchni 68.57 ha, składającej się łącznie z 13 klas użytków gruntowych. Według danych EGiB z 2009 roku, użytek Ls zajmował 5.77 ha (14.10%) obszaru testowego. W oparciu o ortofotografię lotniczą (kompozycja RGB; piksel 15 cm) oraz wektor działek EGiB, operator wektoryzował obszary podlegające sukcesji leśnej, które nie podlegają dopłatom bezpośrednim. Wyniki prac wskazują, iż użytek Ls zajmuje w rzeczywistości obszar 19.04 ha, czyli ponad 3 razy więcej niż wykazał EGiB. Równolegle wykonano analizy przestrzenne GIS bazujące na znormalizowanym Numerycznym Modelu Powierzchni Terenu (zNMPT) wygenerowanym w oparciu o chmurę punktów lotniczego skaningu laserowego. Testowano 3 warianty zNMPT, tj. powyżej progu: 1 m, 2 m oraz 3 m nad gruntem, reprezentującego wysokości roślinności. Automatyczne przetwarzanie było możliwe dzięki przygotowaniu odpowiedniego modelu w aplikacji ArcGIS (ESRI). Wyniki wskazują, iż obszary pokryte roślinnością o wysokości powyżej 1 m zajmują 19.84 ha (48.5%). Niewielka różnica powierzchni lasu (0.8 ha) dla modelu zNMPT >1 m, w stosunku do metody „Foto”, wynika z problemów generowania ortoobrazów w oparciu o NMT. Automatyczna kontrola bazująca na klasyfikacji obrazów lotniczych czy satelitarnych wsparta informacją o wysokości obiektów (zNMPT), wydaje się być wręcz koniecznością w kontekście cyklicznego procesu monitoringu i kontroli obszarów rolniczych w Polsce.Every year about 1.5 mln Polish farmers submit applications for direct subsidies from EU money. The mechanism of management and control of these subsidies is very often based on geoinformation technologies being a part of an IACS system. The verification of the applications submitted is done by field measurements (RFV) or by using the so called „Photo” method. Both of these are based on the LPIS (Land Parcel Identification System) data. During 2008 about 107,000 farms in Poland were checked using the „Photo” method, based on satellite or aerial images. The number of anomalies was highest in the Dolnośląskie voivodeship (19%). The paper presents results from a test site located in Milicz. In 2007 airborne laser scanning was performed and orthophotos were created based on aerial images (VEXCEL camera). The test site consisted of 68 parcels (68.57 ha), divided in 13 classes of land-use type. According to the cadastral system (EGiB), the class forest occupies 5.77 ha (14.1%) of test area. Using orthophoto and vector layer of parcels, the operator vectorized areas with forest succession which are not eligible for subsidies. The results show that the forest class occupies an area over 3 times larger (19.04 ha) than in the EGiB data base. The GIS analyses were also performed based on nDSM generated from the ALS point cloud. Three approaches were used with different heights of vegetation (1, 2 and 3 m). The analysis was done automatically using ArcGIS (ESRI). The results indicate that there is only a small difference between the “Photo” method and the automatic method based on ALS (19.84 ha). Automatic verification based on classification of aerial or satellite images, supported by information about the height of objects, is recommended for periodic monitoring and control of agricultural areas in Poland

The analysis of spatial and temporal changes of land cover and land use in the reclaimed areas with the application of airborne orthophotomaps and LANDSAT images

The aim of this study was to investigate the possible use of geoinformatics tools and generally available geodata for mapping land cover/use on the reclaimed areas. The choice of subject was dictated by the growing number of such areas and the related problem of their restoration. Modern technology, including GIS, photogrammetry and remote sensing are relevant in assessing the reclamation effects and monitoring of changes taking place on such sites. The LULC classes mapping, supported with thorough knowledge of the operator, is useful tool for the proper reclamation process evaluation. The study was performed for two post-mine sites: reclaimed external spoil heap of the sulfur mine Machów and areas after exploitation of sulfur mine Jeziórko, which are located in the Tarnobrzeski district. The research materials consisted of aerial orthophotos, which were the basis of on-screen vectorization; LANDSAT satellite images, which were used in the pixel and object based classification; and the CORINE Land Cover database as a general reference to the global maps of land cover and land use