Review of quality assessment methods of image fusion results

The article presents an overview of different approaches and methods to evaluate spectral and spatial quality of image fusion results. This technique allows integrate the geometric detail of high-resolution panchromatic image and the spectral information of low-resolution multispectral image to produce high-resolution multispectral image. This new image can be used for more detailed analyses. However, in order to carry out a quantitative analysis, e.g. biomass estimation, it is necessary to preserve the spectral characteristics of the original multispectral image. This is among other the reason for the development of new algorithms for image fusion and methods for assessing the quality of their results

Przydatność zdjęć termalnych dla planowania przestrzennego w obszarach miejskich

Referat prezentuje problematykę planowania przestrzennego miast w aspekcie klimatologicznym. Zasadniczym celem referatu je s t przede wszystkim podkreślenie wagi postrzegania roli warunków klimatycznych ja k o istotnej przesłanki dla planowania rozwoju i modernizacji miast tak, aby poprawić jakość życia mieszkańców miast

Water quality monitoring of Vistula Lagoon using remote sensing

Badania nad możliwościami wykorzystania technik teledetekcyjnych do operacyjnego monitorowania stanu jakości wód Zalewu Wiślanego są prowadzone od roku 2006. Prace badawcze wykonywano w ramach trzech projektów międzynarodowych: SWANLAKE (projekt ESA Category-1 LBR), MONTRANSAT (projektu typu INTERREG dofinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Sąsiedztwa Litwa, Polska, Obwód Kaliningradzki Federacji Rosyjskiej) i VISLA (projekt dofinansowany ze środków Norweskiego Mechanizmu Finansowego). W prezentowanej pracy wykorzystano dane satelitarne rejestrowane przez skaner CHRIS/PROBA w trybie „Water”, pozyskującym dane w 18 kanałach spektralnych. Opracowaniu podlegało sześć bezchmurnych scen satelitarnych zarejestrowanych w latach 2007–2009. Obrazy satelitarne CHRIS/PROBA zostały poddane procesowi korekcji radiometrycznej, atmosferycznej i geometrycznej, a następnie dla tak przygotowanych danych przeprowadzono analizy statystyczne mające na celu otrzymanie formuł obliczeniowych umożliwiających uzyskanie rozkładów przestrzennych wybranych wskaźników jakości wody. Korekcję atmosferyczną wykonano przy zastosowaniu modelu ATCOR 2/3 w wersji 6.4.2. Dokonując analizy zależności między odbiciem spektralnym w punktach poboru wody a wartościami wskaźników jakości wody, określonymi metodami analitycznymi, otrzymano formuły empiryczne dla widzialności krążka Secchiego (R2=0.75), zawartości zawiesiny ogółem (R2=0.88) oraz zawartości chlorofilu-a (R2=0.73). Wyniki jakie uzyskano dla obszaru badawczego „Zalew Wiślany” wskazują na możliwość zastosowania danych CHRIS do operacyjnego określenia m.in. przezroczystości wód, zawartości zawiesiny ogółem oraz zawartości chlorofilu-a.The investigation possibilities of usage remote sensing techniques for water quality monitoring of Vistula Lagoon have been made since 2006. All research studies, presented in the article, have been done under three international projects: SWANLAKE (ESA Project Category-1 LBR), MONTRANSAT (INTERREG project co-financed from European Regional Development Fund within the framework Neighbourhood Programme Lithuania, Poland and Kaliningrad Region of Russian Federation) and VISLA (project co-financed within the frame Norway Grants). All presented in article analysis based on the six cloudless superspectral satellite images of CHRIS/PROBA (in “Water” mode, 18 spectral bands) acquired in 2007–2009. CHRIS/ PROBA images were processed according to successive steps: radiometric correction, atmospheric correction, geometric registration, water quality parameters extraction. CHRIS/PROBA satellite data was made using ATCOR 2/3 model – version 6.4.2. Water quality parameters were extracted using empirical and statistical relationships between CHRIS measured spectral reflectance and in situ measurements (regression based): Secchi disc depth (R2=0.75), suspended solids (R2=0.88), chlorophyll-a (R2=0.73). Results presented in article for Vistula Lagoon test site, shows the real possibilities of CHRIS satellite data usage for near real time determination of various water quality parameters like water transparency, total suspended solids, chlorophyll-a concentration

Assessment of different image fusion methods on example WorldView-2 images

W niniejszym opracowaniu zaprezentowano wyniki prac związanych z kompleksową oceną jakości ogólnodostępnych algorytmów integracji obrazów wielospektralnych i panchromatycznych w odniesieniu do obrazów rejestrowanych przez system WorldView-2. Jest to jedyny system o bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzennej umożliwiający rejestrację obrazów w 8 zakresach promieniowania. Zakresy te dają większe możliwości zastosowania niż ma to miejsce w przypadku danych 4-kanałowych, np. w szczegółowych analizach upraw i zasiewów, czy badaniach wód. Ponieważ na wyniki analiz ilościowych ma wpływ zastosowana metoda integracji danych panchromatycznych PAN i wielospektralnych MS cennym jest dokonanie oceny jakości algorytmów zaimplementowanych w różnych pakietach oprogramowania komercyjnego (ERDAS Imagine, PCI Geomatica, ENVI). Ocena jakości wyników integracji obrazów PAN i MS wykonana została pod względem jakości spektralnej, jak i jakości przestrzennej. Do określenia jakości spektralnej i przestrzennej obrazów przetworzonych wykorzystano m.in. analizę korelacji, RMSE, wskaźniki jakości Q, nQ%, ERGAS i DPP. Najlepsze wyniki - zarówno pod względem jakości spektralnej, jak i przestrzennej - uzyskano za pomocą trzech metod: Zhanga (PCI Geomatica), Grama-Schmidta (ENVI) i Ehlersa (ERDAS Imagine).This paper presents the results of complex evaluation of the quality of image fusion algorithms, which are implemented in different software. All analysis were made for WorldView-2 satellite image. It is the only a very high resolution satellite system, which acquires image in 8 spectral bands. These spectral bands give the larger possibility of applying application than is in the case of image with 4-bands data, such as the assessment of carbon stocks in forests and inland water investigation. However, the results of quantitative analyzes depend on the applied image fusion algorithm, it is important to assess the quality of the resultsed obtained using different algorithms implemented in various commercial software packages (ERDAS Imagine, PCI Geomatica, ENVI). Evaluation of quality of the image fusion results has been made in terms of spectral and spatial quality. To determine the spectral and spatial quality of the processed images, used in such the correlation coefficient, RMSE, quality index Q, new quality index nQ%, ERGAS, Deviation Index (DI) and Deviation Per Pixel (DPP) were used. The best results, both in terms of the spectral and spatial quality, were given by give three methods: Zhang algorithm (PCI Geomatica), Gram-Schmidt transformation (ENVI) and Ehlersalgorithm (ERDAS Imagine)

Possibilities of the monitoring of chlorophyll-a concentration in inland water using remote sensing techniques

The variety of satellite data accessible at present gives the wide possibilities for the surface waters quality monitoring in case of size of monitored area (the size of satellite scene), possibility of obtaining the different water quality parameters (different spectral bands) and the precision of spatial distribution those parameters (pixel size). The chlorophyll-a, basic hydrobiological parameter, is the main index of the phytoplankton content in water. Remote sensing monitoring of chlorophyll-a concentration in case of sea and oceanic waters has been made for many years. Many computational formulae in reference to inland waters was elaborated for individual lakes or the types of lakes, but there is no universal formula independent from kind of water basin. The article presents the part of results of study made from 2003 for two tested areas, the Mazurian lakes and the Vistula Lagoon. The elaboration of the processing methodology of the superspectral CHRIS satellite data for the inland waters quality assessment was the main aim of this study. at present gives the wide possibilities for the surface waters quality monitoring in case of size of monitored area (the size of satellite scene), possibility of obtaining the different water quality parameters (different spectral bands) and the precision of spatial distribution those parameters (pixel size). The chlorophyll-a, basic hydrobiological parameter, is the main index of the phytoplankton content in water. Remote sensing monitoring of chlorophyll-a concentration in case of sea and oceanic waters has been made for many years. Many computational formulae in reference to inland waters was elaborated for individual lakes or the types of lakes, but there is no universal formula independent from kind of water basin. The article presents the part of results of study made from 2003 for two tested areas, the Mazurian lakes and the Vistula Lagoon. The elaboration of the processing methodology of the superspectral CHRIS satellite data for the inland waters quality assessment was the main aim of this study

Use of remote sensing techniques to inventory cementary-asbestos roofs

Zgodnie z założeniami programu „Program Oczyszczania Kraju z Azbestu na lata 2009-2032" do końca roku 2032 azbestowo-cementowe pokrycia dachowe powinny być wymienione na wszystkich dachach w kraju. Od kilku lat samorządy gminne przygotowują plany usuwania azbestu i wyrobów zawierających azbest, który zawiera m.in. inwentaryzację wyrobów azbestowych na terenie gminy. Inwentaryzacja terenowa jest czasochłonna, stąd w artykule zaproponowano wykorzystanie do tego celu automatycznej ekstrakcji informacji z wykorzystaniem obrazów satelitarnych WorldView 2. Jako obszar testowy posłużył południowo-wschodni fragment dzielnicy Wilanów m.st. Warszawa, gdzie znajduje się różnorodna zabudowa pochodząca z różnych okresów, w tym wiele domów jednorodzinnych i budynków gospodarczych pokrytych płytami azbestowo-cementowymi w różnym stanie. Przetestowano klasyczne metody uzyskania informacji tematycznej, takie jak: klasyfikacja nienadzorowana i klasyfikacja nadzorowana wykonane w różnych podejściach. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość praktycznego zastosowania danych satelitarnych WorldView-2 w inwentaryzacji azbestowo-cementowych pokryć dachowych. Dokładność tego rodzaju inwentaryzacji osiąga 90%.According to the program "Programme for Asbestos Abatement in Poland 2009-2032" asbestos-cement roofing should be removed completely from any roofs in the country by the end of 2032. For several years, local authorities have been preparing plans for disposal of asbestos and asbestos-containing products, which includes, among others, inventory of asbestos in the .municipality. The article proposed less time-consuming inventory methods than traditional filed inventory, based on automatic extraction of information using satellite images WorldView 2. South-eastern portion of the Wilanów district of the City of Warsaw was used as the test field. This area is a diverse buildings dating from different periods, including many houses and farm buildings covered with sheets of asbestos-cement in a various state. Classical methods of thematic information, such as: unsupervised and supervised classifications, made in various approaches, were tested. Obtained results indicate the possibility of practical application of satellite data WorldView-2 in the inventory of asbestos-cement roofing. The accuracy of inventory based on this method reached 90%

The influence of atmosferic correction of satelity images on results

Na promieniowanie dochodzące do sensora satelitarnego wpływa przede wszystkim atmosfera, znajdująca się na drodze od obiektu do detektora. Korekcja atmosferyczna jest jednak na ogół pomijana w procesie przetwarzania zdjęć satelitarnych. Wynika to m.in. z faktu, iż aby wpływ atmosfery oszacować w sposób poprawny, wymagana jest duża liczba danych pomiarowych i skomplikowany model atmosfery. W przypadku analizy zdjęć archiwalnych uzyskanie tego rodzaju danych często jest utrudnione, a czasami wręcz niemożliwe. Stosuje się więc na ogół tzw. średnie atmosfery klimatyczne, które charakteryzują średnie warunki atmosferyczne panujące na danym terenie. Wymóg wykonywania korekcji atmosferycznej zdjęć satelitarnych nie zawsze występuje (np. analizy jakościowe, interpretacja wizualna), ale w przypadku przeprowadzania analiz ilościowych lub wieloczasowych uwzględnienie wpływu atmosfery jest czynnikiem istotnym dla uzyskania prawidłowych wyników. Niniejsze opracowanie prezentuje wyniki badań nad wpływem uwzględnienia korekcji atmosferycznej w procesie klasyfikacji wielospektralnej. Okazuje się, że klasyfikacja obrazów skorygowanych ze względu na wpływ atmosfery pozwala na uzyskanie lepszej delimitacji klas, niż to jest w przypadku klasyfikacji zdjęć źródłowych.Atmosphere between an object and a satellite detector is the most important element, which decided about the radiation registered by satellite sensor. However, atmospheric correction is mostly neglected during satellite image processing. It's implicated by fact that to estimate the influence of atmospheric conditions, a lot of different meteorological parameters and model of atmosphere are needed. In case of archived images gathering this kind of data is often difficult or even impossible. Therefore standard atmosphere models which described average atmospheric conditions on different areas are used. In some application atmospheric correction is not needed (i.e. qualitative analyses, visual interpretation) but for quantitative analyses or multitemporal analyses this correction is very important to obtain correct results. This article presents results of researches on influence of atmospheric correction on the process of multispectral classification. It was found that classification of atmospheric corrected images make better classes delimitation possible

Sustainable transport policies in Polish cities in the context of air quality and emissions from transport sector part II

Ograniczenie zanieczyszczenia środowiska naturalnego generowanego przez ludzką aktywność jest jednym z głównych wyzwań XXI wieku. Ze względu na wielkość emisji do atmosfery do najbardziej istotnych należy sektor transportu. Koszty i zagrożenia związane z tymi emisjami są szczególnie wysokie w miastach i na terenach cechujących się wysoką gęstością zaludnienia. W pierwszej części artykułu zostały zaprezentowane narzędzia polityki transportowej miast umożliwiające redukcję negatywnego wpływu transportu na środowisko naturalne. Przedstawiono także analizę rzeczywistych działań z zakresu polityki transportowej w latach 2000–2013 dla czterech wybranych miast w Polsce: Gdańska, Krakowa, Poznania oraz Warszawy. Druga część artykułu prezentuje zaobserwowane zmiany zachodzące w funkcjonowaniu systemów transportowych tych miast oraz przedstawia wyniki analizy jakości powietrza w tych miastach w analogicznym okresie wraz z próbą określenia wpływu sektora transportu na jakość powietrza atmosferycznego.Reduction of emissions polluting natural environment is one of the main challenges of the 21st century. Transport sector is one of the main contributors to the global pollution. External costs and threats caused by these emissions are particularly dangerous in cities and densely populated areas. In the first part of the article urban transport policy tools enabling reduction of negative transport impact on the natural environment are presented. Analyzis of real actions in the scope of transport policy between 2000 and 2013 in four selected Polish cities: Gdańsk, Kraków, Poznań and Warszawa is presented as well. The second part of the article describes observed transformations of transport systems functionning of above mentioned cities and results of the air quality analyzis in the cities in the corresponding period with an attempt to determine transport sector impact on the quality of atmospheric air

The importance of radiometric correction in satellite images processing

Korekcja radiometryczna jest wstępnym etapem przetwarzania danych satelitarnych, który ma na celu usuniecie błędów radiometrycznych oraz przede wszystkim przetworzenie obrazu satelitarnego na jednostki radiancji spektralnej, pochodzącej od powierzchni Ziemi lub odbicia spektralnego. Niestety ale w praktyce korekcja radiometryczna obrazów wielospektralnych rzadko kiedy wykonywana jest w pełnym zakresie. Wynika to z kilku różnych przyczyn o charakterze technicznym ale także historycznym, związanych z początkami powstawania technologii przetwarzania danych satelitarnych. I to właśnie te historyczne uwarunkowania wpłynęły na fakt, i_ pełen proces korekcji radiometrycznej rzadko jest stosowany przy przetwarzaniu danych wielospektralnych. A przecie_ wykonanie korekcji radiometrycznej lub jej zaniechanie ma wpływ praktycznie na każdy rodzaj dalszego przetwarzania danych satelitarnych. Artykuł przedstawia idee korekcji radiometrycznej, omawia jej etapy oraz prezentuje przykłady wpływu korekcji radiometrycznej na efekty różnych podstawowych, najczęściej wykonywanych przetworzeń obrazów satelitarnych.The radiometric correction is and initial stage in satellite data processing, intended to remove radiometric errors and, primarily, to convert the satellite image to a unit of spectral radiance from Earth surface or spectral reflection. However, in practice the radiometric correction of multispectral images is unfortunately rarely performed in the full scope. This is due to various reasons of technical and also historical nature, related to the very beginning of the satellite data processing technologies. It is such historical aspects that have caused the complete radiometric correction process to be rarely performed while processing multi-spectral data. Yet, the performance or failure to perform the radiometric correction affects virtually all further processing of satellite data. The present paper gives an overview of the radiometric correction, describes its stages and presents examples of the effects of radiometric correction on the results of various basic, most frequent processing of satellite images

Sustainable transport policies in Polish cities in the context of air quality and emissions from transport sector, part I

Ograniczenie zanieczyszczenia środowiska naturalnego generowanego przez ludzką aktywność jest jednym z głównych wyzwań XXI wieku. Ze względu na wielkość emisji do atmosfery, do najbardziej istotnych należy sektor transportu. Koszty i zagrożenia związane z tymi emisjami są szczególnie wysokie w miastach i na terenach cechujących się dużą gęstością zaludnienia. Celem poniższego artykułu jest analiza polityki transportowej wybranych miast w Polsce w latach 2000–2014 w kontekście redukcji emisji z sektora transportu i poprawy jakości powietrza. Artykuł prezentuje najważniejsze aspekty i możliwości działań na rzecz redukcji emisji z sektora transportu w ujęciu prowadzonej polityki transportowej oraz analizuje działania w tym zakresie prowadzone przez miasta objęte badaniem na tle zmian jakości powietrza. Przeprowadzone analizy pokazują, że jednoznaczna ocena polityki transportowej miast jest utrudniona, głównie ze względu na brak dostępu do szczegółowych danych. Opisane w artykule dokumenty strategiczne, przyjmowane przez poszczególne miasta, teoretycznie wspierają ideę transportu zrównoważonego, jednakże dostępne wskaźniki dotyczące systemów transportowych i jakości powietrza pokazują, iż pełna implementacja takich systemów jest ciągle daleka od oczekiwanych rezultatów.Reduction of emissions polluting natural environment is one of the main challenges of the 21st century. Transport sector is one of the main contributors to global pollution. External costs and threats caused by these emissions are particularly dangerous in cities and densely populated areas. The aim of this article is the analysis of transport policy of selected cities in Poland between 2000–2013 in the context of air quality and emissions from transport sector. The article presents main issues and activities to be undertaken to reduce negative impact of transport sector by transport policy instruments and describes measures in this area implemented by Polish cities covered by our analysis. The results of the study show that unambiguous appraisal of transport policy is difficult, mainly due to the lack of sufficient data. As the analysis revealed, strategic documents in transport sector, enacted by particular cities, in theory support the concept of sustainable transport. Nevertheless, available indicator regarding both transport sector and air quality in cities show that full implementation of sustainable transport systems is still far from expected and declared goals