Nowoczesne technologie w tworzeniu map i ich interpretacji
Dawno temu kartografowie umieszczali na mapach tylko to, co sami zobaczyli. W późniejszych czasach pomagały im przyrządy pomiarowe i fotografia. Krótko potem sporządzanie map bardzo ułatwiły zdjęcia lotnicze. Dzisiaj kompletną powierzchnię Ziemi z bardzo dużą dokładnością prezentują fotografie wykonane z przestrzeni kosmicznej, a każdy z nas może korzystać z nawigacji satelitarnej.
jak powstawały i z czego się składają tradycyjne mapy;
jak odczytywać i interpretować treść map;
jak odczytać współrzędne geograficzne, odległości i wysokość n.p.m. dowolnego obiektu znajdującego się na mapie.
przedstawiać historię i współczesne znaczenie zdjęć satelitarnych dla kartografii;
interpretować zdjęcia lotnicze;
wyjaśniać, jakie znaczenie we współczesnej geografii ma GPS.
1. Po co wykonuje się zdjęcia lotnicze i satelitarne?
Zdjęcia lotniczeZdjęcia lotnicze to fotografie powierzchni Ziemi wykonywane z balonów, samolotów, helikopterów, szybowców, lotni, motolotni, latawców oraz dronówdronów. Na podstawie profesjonalnych zdjęć lotniczych oraz pomiarów dokonanych przez geodetów kartografowie opracowują mapy topograficzne.
Pierwsze w historii zdjęcia powierzchni Ziemi z powietrza zostały wykonane przez francuskiego fotografa Nadara (prawdziwe nazwisko Gaspard‑Félix Tournachon) podczas lotu balonem nad Paryżem w październiku 1858 roku. Trzy lata wcześniej ten sam fotograf wykonał zdjęcia z balonu na uwięzi.
Historia zdjęć satelitarnychzdjęć satelitarnych jest dużo krótsza od historii zdjęć lotniczych. W 1946 roku uzyskano pierwsze w historii zdjęcie powierzchni Ziemi zrobione z kosmosu. Kamera umieszczona na rakiecie V‑2 sfotografowała pustynię Nowego Meksyku. W 1960 roku na orbitę okołoziemską został wystrzelony amerykański satelita meteorologiczny TIROS‑1, który wykonał pierwsze niedokładne zdjęcia satelitarne niewielkiego fragmentu Ziemi. Dwanaście lat później, w 1972 roku, rozpoczął pracę pierwszy sztuczny satelita przeznaczony specjalnie do badań Ziemi. Nazwano go Landsat 1. Od lutego 2013 roku pracuje kolejny już z tej serii – Landsat 8. Urządzenia zamontowane na tych satelitach zrobiły miliony zdjęć, które znalazły zastosowanie w kartografii, rolnictwie, geologii, leśnictwie, administracji, transporcie, edukacji i wojskowości oraz w wielu innych dziedzinach. Obecnie dziesiątki satelitów naukowych, komercyjnych, meteorologicznych, wojskowych i szpiegowskich wykonują zdjęcia satelitarne każdego zakątka Ziemi w coraz lepszej rozdzielczości.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Film obrazujący sposób funkcjonowania satelitów z serii Landsat. Film pokazuje jak satelita lata wokół Ziemi i fotografuje – skanuje poszczególne pasy jej powierzchni.
Po przetworzeniu uzyskanych zdjęć satelitarnych bądź lotniczych powstaje ortofotomapaortofotomapa, czyli mapa fotograficzna powiązana z układem współrzędnych w odpowiednim odwzorowaniu kartograficznym. Charakteryzuje się ona brakiem zniekształceń terenu i jednakową skalą dla całego obszaru przedstawionego na obrazie.
Korzystając z poniższej przykładowej instrukcji oraz z aplikacji Google Maps, Bing Maps lub innych, wyszukaj w Internecie zdjęcia satelitarne i mapy (zrób czytelne i wyraźne zbliżenia) następujących miejsc:
Wielki Kanion (Grand Canyon), Arizona, USA;
Uluru, Terytorium Północne, Australia;
Półwysep Hel, Polska;
Rysy, Polska;
Cancun, Meksyk.
Przeglądarka szczegółowych zdjęć satelitarnych oraz mapa znajduje się pod adresem:
https://maps.google.pl/
Przeglądarka ogólnych zdjęć satelitarnych, lotniczych oraz mapa znajduje się pod adresem:
http://www.bing.com/maps/
Korzystając z serwisu http://mapy.geoportal.gov.pl/ (instrukcja korzystania poniżej), porównaj obszar górski pokazany na zamieszczonych tam mapach topograficznych, na mapie ogólnogeograficznej oraz na zdjęciach satelitarnych i lotniczych przekształconych w ortofotomapę. Wymień najważniejsze różnice między tymi formami prezentacji powierzchni terenu górskiego.
Wykorzystując znane z poprzednich ćwiczeń źródła wiedzy geograficznej, wskaż ten sam obiekt przedstawiony na zwykłej fotografii, na zdjęciu lotniczym lub na zdjęciu satelitarnym oraz na mapie topograficznej. Przykładowe obiekty: Zamek Królewski na Wawelu, Pałac Kultury w Warszawie, Muzeum Morskie w Gdańsku.
Przeglądarka zwykłych fotografii różnych miejsc na Ziemi znajduje się pod adresem:
http://www.panoramio.com/
Zapoznaj się z tematycznymi atlasami internetowymi. Naucz się z nich korzystać, wyszukując różnych informacji na mapach cyfrowych.
Dowiedz się więcej o najstarszych zabytkach. Znajdź na przykład najstarszą kopalnię w Europie – neolityczna kopalnia sprzed 3900 lat w Krzemionkach Opatowskich (Góry Świętokrzyskie): http://www.megalithic.co.uk
Sprawdź, jakie trasy rowerowe istnieją w twojej okolicy: http://www.opencyclemap.org
Zaplanuj wycieczkę w góry i sprawdź szlaki turystyczne: http://www.osmapa.pl
Odkrywaj cuda natury i zwiedzaj wirtualnie zabytki dzięki aplikacji Google Street View: https://www.google.com/maps/views/home?gl=pl&hl=pl
Każdy, kto posiada dostęp do Internetu, może w dowolnej chwili zobaczyć na zdjęciach satelitarnych swoją szkołę albo dom. Ogólnodostępne strony internetowe, jak Google Maps albo Google Earth, pozwalają znaleźć na zdjęciach satelitarnych niemal każde miejsce na Ziemi. Jeżeli oglądasz obszar określonej miejscowości na mapie Google, przeciągając na nią żółtego ludzika znajdującego się w prawym dolnym rogu, przełączysz się automatycznie na aplikację umożliwiającą wirtualny spacer ulicami tej miejscowości – Google Street View.
Coraz popularniejsze jest wykonywanie amatorskich zdjęć lotniczych kamerami zainstalowanymi w koszach balonów albo kamerami unoszonymi przez dronydrony.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Krótki film przedstawiający, jak wygląda i działa dron uzbrojony w kamerę wideo, oraz w jaki sposób jest sterowany.
2. Satelitarne systemy nawigacyjne – jak działają i do czego służą?
Obecnie funkcjonuje kilka systemów nawigacji satelitarnej. Najstarszy i najpopularniejszy z nich to Global Positioning System (GPS), który swoim zasięgiem obejmuje całą kulę ziemską. Zadaniem GPS jest dostarczenie użytkownikowi informacji o jego położeniu. Działanie systemu opiera się na pracy 31 satelitów orbitujących wokół Ziemi, z czego przynajmniej 28 jest ciągle aktywnych, a co najmniej 4 są zawsze widoczne z dowolnego punktu na planecie. Satelity te krążą po orbitach na wysokości 20 183 km. Działanie GPS polega na pomiarze czasu dotarcia sygnału radiowego do odbiornika z czterech najbliższych satelitów. System GPS stworzył, utrzymuje i zarządza nim Departament Obrony USA. Jest on ogólnodostępny i darmowy.
Rosjanie stworzyli alternatywny system nawigacyjny dla GPS zwany GLONASS. Dostarcza on dwa rodzaje sygnału: wojskowy oraz cywilny. W skład systemu wchodzą 24 satelity oraz naziemna stacja kontroli.
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) pracuje obecnie nad systemem nawigacji Galileo, który będzie się składać z 30 satelitów.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Krótki film przedstawiający zasady działania systemu GPS, oraz w jaki sposób jest on wykorzystywany w nawigacji samochodowej.
Wyszukaj dowolną mapę turystyczną. Wybierz dwie miejscowości. Wykorzystując zamieszczoną na mapie skalę, oblicz odległość między przybliżonymi środkami wybranych miejscowości. Odszukaj te same miejsca także w atlasie samochodowym. Odczytaj odległość między nimi opisaną na mapie samochodowej. Wpisz nazwy obu miejscowości na stronie internetowej Google Maps i zaznacz opcję „wybierz trasę”. System pokaże ci odległość i trasę, jaką należy pokonać. Jeżeli masz dostęp do nawigacji GPS, wykonaj w niej podobne działania i odczytaj odległość. Porównaj uzyskane wyniki. Zastanów się, dlaczego funkcjonują tak różnorodne źródła informacji o przestrzeni i dlaczego każde z nich znajduje swoich odbiorców.
Chiński system nawigacji nazywa się Compass (znany jest także pod nazwą Beidou‑2) i obejmuje na razie znaczną część Azji, Australię oraz część Oceanu Indyjskiego i Spokojnego, choć w przyszłości ma objąć całą Ziemię. System tworzony przez Indie to IRNSS, ma obejmować tylko Indie i obszary leżące w odległości 1000–2000 km od ich granic.
Odbiorniki GPS wyposażono między innymi w takie funkcje, jak:
określenie współrzędnych geograficznych,
nawigacja,
wariantowe wyznaczanie trasy,
powrót do miejsca startu tą samą trasą,
pomiar odległości,
wyznaczenie powierzchni,
wyświetlanie map i nawigacja na nich.
R8byfu65LJOeL1 
Odbiornik GPS z autonawigacją to bardzo przydatne narzędzie podczas podróży samochodem. Powoli wypiera z użycia papierowe atlasy i mapy samochodowe
3. GIS – systemy informacji geograficznej
Systemy Informacji Geograficznej (GIS) to systemy informacyjne pozwalające na interaktywne, wielopoziomowe, bardzo szczegółowe przedstawienie obrazu powierzchni Ziemi i danych z nim powiązanych. W tworzeniu tych systemów wykorzystywane są zaawansowane technologie informatyczne.
Za ich pomocą gromadzi się, przetwarza i obrazuje (wizualizuje) różnorodne dane przestrzenne. Systemy te m.in. ułatwiają podejmowanie ważnych decyzji przez administrację lokalną czy państwową, a także różnego rodzaju służby (straż pożarną, policję, służbę leśną, meteorologiczną itp.). Ponadto znajdują zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki oraz w pracy naukowców.
Jednym z przykładów takiego systemu jest System Informacji Przestrzennej Wrocławia, dzięki któremu na podstawie zebranych danych stworzono bardzo użyteczne mapy.
Podsumowanie
Zdjęcia lotnicze i satelitarne są podstawą współczesnej kartografii. O ich popularności decyduje wysoka jakość i powszechna dostępność.
Zdjęcia lotnicze stanowią bazę dla wielu geograficznych analiz dotyczących meteorologii, rolnictwa, zagospodarowania terenu i innych dziedzin życia.
GPS jest powszechnie dostępnym, darmowym i skutecznym systemem określania położenia geograficznego oraz bazą danych dla nawigacji.
GIS – systemy informacji geograficznej są nowoczesnym, opartym na najnowszych technologiach narzędziem wspomagającym proces decyzyjny na przykład służb ratowniczych i administracji publicznej.
Zastanów się i odpowiedz:
W jaki sposób wykorzystujemy zdjęcia i mapy satelitarne?
Jak oceniasz swój własny dostęp do map i zdjęć satelitarnych całej kuli ziemskiej? Czy potrafisz z nich skorzystać?
Wybierz się w wirtualną podróż swoich marzeń, korzystając ze strony Google Maps lub z programu Google Earth oraz z technologii Google Street View. Czy można w ten sposób sprawdzić, jak przygotować się do rzeczywistej wyprawy?
Zobacz także
Zapoznaj się z następującymi hasłami ze słowniczka:
drondron
ortofotomapaortofotomapa
zdjęcia lotniczezdjęcia lotnicze
zdjęcia satelitarnezdjęcia satelitarne
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Mapa – po co ją tworzymy i do czego wykorzystujemy skalę?Mapa – po co ją tworzymy i do czego wykorzystujemy skalę?
W jaki sposób przedstawić na mapie zjawiska i obiekty geograficzne?W jaki sposób przedstawić na mapie zjawiska i obiekty geograficzne?
Słowniczek
statek powietrzny, który nie ma możliwości zabrania na pokład załogi ani pasażerów; jest pilotowany zdalnie lub wykonuje lot autonomicznie; małe, tanie wersje dronów coraz chętniej wykorzystuje się do fotografowania powierzchni Ziemi
mapa, której treść przedstawiono za pomocą zdjęć satelitarnych; powiązana jest z układem współrzędnych w odpowiednim odwzorowaniu kartograficznym; charakteryzuje się brakiem zniekształceń terenu i jednakową skalą dla całego obszaru przedstawionego na obrazie
fotografie powierzchni Ziemi wykonywane z dużych wysokości przy wykorzystaniu statków powietrznych (balonów, samolotów, szybowców, latawców, dronówdronów)
fotografie powierzchni Ziemi wykonywane z pokładu statków kosmicznych lub przez sztuczne satelity
Zadania
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
Marsa, Miliony, satelitarne, Wenus, Księżyca, Tysiące, Dziesiątki, Ziemi, Setki, lotnicze, kosmiczne, czarno-białe
Pierwszy sztuczny satelita zbudowany specjalnie do badania .......................... został nazwany Landsat 1. .......................... zdjęć z satelitów Landsat, wykonane w ciągu minionych 40 lat, znalazły zastosowanie w kartografii i w wielu innych dziedzinach. Obecnie dziesiątki satelitów wykonuje zdjęcia .......................... każdego zakątka Ziemi w coraz lepszej rozdzielczości.
Zdjęcia lotnicze służą do tworzenia map i mogą być wykonywane z…
- satelitów.
- samolotów.
- rakiet.
GPS pozwala na uzyskanie pewnych danych, które możemy odczytać dzięki odbiornikowi GPS umieszczonemu w pojeździe. Jakie to informacje?
- ilość paliwa w zbiorniku
- wysokość względna, na jakiej znajduje się pojazd
- położenie geograficzne pojazdu
- stan techniczny pojazdu
Powszechnie stosowane nawigacje samochodowe działają we współpracy z GPS, który pozwala określić pozycję odbiornika na…
- mapie topograficznej.
- powierzchni Ziemi.
- mapie turystycznej.
Oceń prawdziwość wymienionych poniżej stwierdzeń.
| Prawda | Fałsz | |
| GPS pozwala określić położenie każdego miejsca w Polsce. | □ | □ |
| GPS działa tylko w USA. | □ | □ |
| Dostęp do GPS jest bezpłatny. | □ | □ |
| GPS może być wykorzystywany tylko dla celów wojskowych. | □ | □ |