Nowoczesne technologie w tworzeniu map i ich interpretacji

R12LzTSapRQSu

Ilustracja przedstawia zdjęcie satelitarne i zdjęcie lotnicze. Po lewej stronie jest zdjęcie satelitarne Półwyspu Iberyjskiego. Ląd na zachodzie półwyspu ma kolor zielony. Im bardziej na wschód tym kolor jaśnieje, do beżowego. Półwysep otoczony ciemnoniebieskim morzem. Po prawej stronie zdjęcie lotnicze osiedla domków jednorodzinnych. Domki mają czerwone dachy. W prawym dolnym rogu fotografii jest park, a między domami widać siatkę ulic.

1. Po co wykonuje się zdjęcia lotnicze i satelitarne?

Zdjęcia lotniczezdjęcia lotniczeZdjęcia lotnicze to fotografie powierzchni Ziemi wykonywane z balonów, samolotów, helikopterów, szybowców, lotni, motolotni, latawców oraz dronówdrondronów. Na podstawie profesjonalnych zdjęć lotniczych oraz pomiarów dokonanych przez geodetów kartografowie opracowują mapy topograficzne.

Historia zdjęć satelitarnychzdjęcia satelitarnezdjęć 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 – a we wrześniu 2021 r. został umieszczony na orbicie Landsat 9. 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.

R155j1fE2kPpa

Film animowany obrazujący sposób funkcjonowania satelitów z serii Landsat. Film pokazuje latającego satelitę wokół Ziemi z północy na południe, który fotografuje poszczególne pasy powierzchni planety, aż do jej całkowitego pokrycia. W lewym górnym rogu widoczny jest aktualny numer dnia wykonywania operacji.

Film animowany obrazujący sposób funkcjonowania satelitów z serii Landsat. Film pokazuje latającego satelitę wokół Ziemi z północy na południe, który fotografuje poszczególne pasy powierzchni planety, aż do jej całkowitego pokrycia. W lewym górnym rogu widoczny jest aktualny numer dnia wykonywania operacji.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R155j1fE2kPpa

Film animowany obrazujący sposób funkcjonowania satelitów z serii Landsat. Film pokazuje latającego satelitę wokół Ziemi z północy na południe, który fotografuje poszczególne pasy powierzchni planety, aż do jej całkowitego pokrycia. W lewym górnym rogu widoczny jest aktualny numer dnia wykonywania operacji.

Po przetworzeniu uzyskanych zdjęć satelitarnych bądź lotniczych powstaje ortofotomapaortofotomapaortofotomapa, 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.

Na podstawie zdjęć satelitarnych i lotniczych tworzy się ortofotomapy, które służą do konstruowania map.

R1RuLLYOTS2TO

Fotografia przedstawia satelitarny obraz Wrocławia i okolic z aplikacji Google Maps. Dominuje barwa zielona, która oznacza tereny porośnięte roślinnością. Ciemnozielone obszary to parki i lasy. Widoczna w centralnej części zabudowa miasta Wrocławia ma kolor szary lub biały.

RJfASmmUAPXVZ

Fotografia druga przedstawia lotnicze zdjęcie centrum Wrocławia w Google Maps. Dobrze widoczny układ ulic i zabudowy. Widać czerwone i szare dachy. Z prawego dolnego rogu do lewego górnego rogu wije się rzeka Odra. Można dostrzec również mosty i drzewa.

RrpdM0LC9nbE2

Ilustracja trzecia przedstawia plan centrum Wrocławia. Tło jest szare, ulice są białe, ulice przelotowe żółte. Na mapie są nazwy placów, wysp na rzece i ulic. Z prawego dolnego rogu do lewego górnego rogu wije się oznaczona jasnoniebieskim kolorem Odra. Tereny, które są porośnięte roślinnością, zostały naniesione w kolorze zielonym.

1

Polecenie 1

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:

Korzystając z dostępnych źródeł, wyszukaj zdjęcia i mapy satelitarne następujących miejsc:

• Wielki Kanion (Grand Canyon), Arizona, USA;

• Uluru, Terytorium Północne, Australia;

• Półwysep Hel, Polska;

• Rysy, Polska;

• Cancun, Meksyk.

RAh6hEHvHFpzB

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Google Maps udostępnia zarówno mapy, jak i zdjęcia satelitarne wybranego obszaru.

Pokaż odpowiedź

Przykładowa odpowiedź:

Półwysep Hel

R11SMoLjwVDLA

Ilustracja przedstawia fragment mapy Polski, na którym widoczny jest półwysep Hel. Na górze, w dolnych rogach ilustracji elementy portalu mapowego.

RTZ81ScvLlB46

Ilustracja przedstawia fragment mapy Polski, którego treścią jest obraz ze zdjęcia satelitarnego. Na mapie widoczny jest półwysep Hel. Na górze, w dolnych rogach ilustracji elementy portalu mapowego.

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/

1

Polecenie 2

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.

Korzystając z dostępnych źródeł, wskaż najważniejsze różnice między mapami topograficznymi, ogólnogeograficznymi oraz zdjęciami satelitarnymi i lotniczymi przekształconymi w ortofotomapę. Odpowiedzi zapisz w zeszycie.

R17bwEqAZ2Blq

(Uzupełnij).

Jak korzystać z geoportalu

RUuDMDUlMQOT8

Galeria składa się z trzech ilustracji. Pierwsza ilustracja przedstawia sposób korzystania z aplikacji internetowej Geoportal. Widoczna jest na niej mapa Polski wyświetlana w aplikacji. Jest nieco zaciemniona, dla większej czytelności opisu tylko aktualnie omawiane elementy interfejsu są w pełnych kolorach. W tym przypadku po lewej stronie jest to narzędzie do zmiany skali mapy, pod którym znajduje się napis: „Suwak do powiększania i pomniejszania skali mapy”. Po prawej stronie przycisk do ustawienia maksymalnego zakresu mapy w polu widoku z podpisem: „Przycisk ustawiania widoczności na pełny zakres. Kliknij w niego, aby w lewym górnym rogu ekranu pojawiły się opcje: PLIK, WIDOK, POMIARY, WYSZUKIWARKA”.

RLJc3aT63NLsO

Druga z trzech ilustracji pokazująca sposób korzystania z aplikacji internetowej Geoportal. Tło aplikacji wyszarzone podobnie jak poprzednio. W lewy górnym rogu umieszczony wycinek ekranu z fragmentem menu „Widok”, w prawym dolnym rogu wycinek ekranu z dostępnymi opcjami dostosowania zawartości wyświetlanej mapy. Po lewej stronie ilustracji znajduje się jej opis: „Kliknij napis WIDOK, następnie Zawartość mapy. Po prawej stronie ekranu pojawi się panel, gdzie będzie można wybrać interesujący nas typ mapy, oraz zapoznać się z legendą”.

RvPjDgjWe7cuu

Ostatnia z trzech ilustracji pokazująca sposób korzystania z aplikacji internetowej Geoportal. Tło aplikacji przedstawione w taki sam sposób jak na wcześniejszych ilustracjach. W lewym górnym rogu instrukcja dotycząca wyboru odpowiednich poleceń: „Aby wykonać zadanie z polecenia drugiego, należy skorzystać z następujących warstw: - wizualizacja BDOO (mapa ogólnogeograficzna), - ortofotomapa (obrazy lotnicze i satelitarne), - skany map topograficznych”. W prawym dolnym rogu okno z zaznaczonymi wymienionymi wyżej polami wyboru.

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obszary górskie to np. łańcuch Tatr lub Sudetów.

Pokaż odpowiedź

Przykład zobrazowań – Bieszczady

Mapa topograficzna

R1WshJqXVLQEk

Mapa pochodząca z geoportalu. Przedstawia obszar Bieszczad. Jest to mapa hipsometryczna, na której dominuje kolor zielony, zaznaczone są rzeki i drogi oraz granice form ochrony przyrody.

Ortofotomapa

Rt73oLsETybBH

Mapa pochodząca z geoportalu. Przedstawia obszar Bieszczad. Jest to ortofotomapa, na której dominuje kolor ciemnozielony, widoczna jest rzeźba terenu tego obszaru.

Rzeźba terenu

R1UKZYExvzVZ4

Mapa pochodząca z geoportalu. Przedstawia obszar Bieszczad. Jest to mapa przedstawiająca rzeźbę terenu za pomocą cieniowania.

Różnice w opracowaniach:

-Mapa topograficzna jest opracowaniem, zdjęcia pokazują rzeczywiste wykorzystanie terenu, a mapa z rzeźbą terenu ukazuje jego ukształtowanie bez wierzchniej warstwy biosfery

1

Polecenie 3

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 i Nauki w Warszawie, Muzeum Morskie w Gdańsku.
Przeglądarka zwykłych fotografii różnych miejsc na Ziemi znajduje się pod adresem:
http://www.panoramio.com/

RieEBfLKPvRZW

(Uzupełnij).

Wykorzystując dostępne źródła wiedzy geograficznej, opisz różnice między przedstawieniami tego samego obiektu na fotografiach, zdjęciach lotniczych, zdjęciach satelitarnych i na mapie topograficznej. Przykładowe obiekty: Zamek Królewski na Wawelu, Pałac Kultury i Nauki w Warszawie, Muzeum Morskie w Gdańsku.

RARH374d1JBMz

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Ortofotomapa przedstawia obraz aerofotograficzny, czyli opracowane zdjęcia lotnicze lub satelitarne.

Pokaż odpowiedź

Przykładowa odpowiedź

Obiekt: Ratusz Staromiejski w Toruniu

Fotografia ratusza

RT6JEPNk9midz

Na zdjęciu południowa ściana Ratusza Staromiejskiego w Toruniu. Ratusz wybudowany jest z czerwonej cegły. Na jego froncie znajdują się okna, na rogach budynku wieże. Na środku ściany znajduje się ozdobne wejście do wnętrza budowli, zakończone dwuspadowym dachem. Przed ratuszem spacerujący ludzie, kawiarniane parasole. W tle widać inne historyczne zabudowania Starego Miasta.

Ratusz Staromiejski w Toruniu na zdjęciu satelitarnym (ortofotomapa)

RVACIqWWteuhe

Zdjęcie satelitarne ukazujące widok na Ratusz Staromiejski w Toruniu od góry. Ratusz ma kształt kwadratu. Widoczny jest czerwony dach budynku. Dookoła znajduje się wybrukowana powierzchnia.

Ratusz Staromiejski w Toruniu na mapie topograficznej (budynek oznaczono czerwoną strzałką)

RKcolEjQw8azS

Mapa pochodząca z geoportalu ukazujące położenie Ratusza Staromiejskiego w Toruniu.

Ciekawostka

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.

Jak korzystać z Google Street View

R9EYeDnTwj1eL

Ilustracja przedstawia sposób korzystania z aplikacji internetowej Google Street View. Tło planszy stanowi widok na duże skrzyżowanie dróg w mieście. W lewym górnym rogu widać pole wyszukiwania, a pod nim napis „Żeby odbyć wirtualny spacer w jakimś miejscu otwórz w przeglądarce aplikację Google Maps i w okno wyszukiwarki wpisz nazwę interesującej cię lokalizacji”. Na środku ilustracji widać żółtego ludzika, który umieszczony jest na jednej z dróg, a pod spodem widoczna jest informacja o treści „Następnie w interesujące cię miejsce przeciągnij i upuść „ludzika””. Obok tekstu po prawej stronie jest strzałka pokazująca kierunek przeciągania postaci w celu rozpoczęcia wirtualnego spaceru.

RmYuePzsAsKYP

Ilustracja przedstawia widok ulicy w Google Maps w trybie wirtualnego spaceru. Na środku szerokiej asfaltowej drogi jest umieszczona strzałka, po kliknięciu na którą można się przemieszczać w wybranym kierunku. Obok niej znajduje się napis „Teraz możesz odbyć wirtualny spacer klikając w strzałkę”.

Ciekawostka

Coraz popularniejsze jest wykonywanie amatorskich zdjęć lotniczych kamerami zainstalowanymi w koszach balonów albo kamerami unoszonymi przez dronydrondrony.

Rd0TG8TV3X67H

Film prezentujący krótkie ujęcia latających dronów wyposażonych w kamery. Pomiędzy ujęciami filmowymi w niektórych miejscach dodano również pokazy fotografii, na których znajdują się drony. Ostatnie ujęcie prezentuje obniżanie lotu drona w kierunku operatora, który na koniec chwyta dłonią urządzenie.

Film prezentujący krótkie ujęcia latających dronów wyposażonych w kamery. Pomiędzy ujęciami filmowymi w niektórych miejscach dodano również pokazy fotografii, na których znajdują się drony. Ostatnie ujęcie prezentuje obniżanie lotu drona w kierunku operatora, który na koniec chwyta dłonią urządzenie.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/Rd0TG8TV3X67H

Film prezentujący krótkie ujęcia latających dronów wyposażonych w kamery. Pomiędzy ujęciami filmowymi w niektórych miejscach dodano również pokazy fotografii, na których znajdują się drony. Ostatnie ujęcie prezentuje obniżanie lotu drona w kierunku operatora, który na koniec chwyta dłonią urządzenie.

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.

R1TVNQEy5lIXo

Krótki film przedstawiający zasady działania systemu GPS, oraz w jaki sposób jest on wykorzystywany w nawigacji samochodowej.

Krótki film przedstawiający zasady działania systemu GPS, oraz w jaki sposób jest on wykorzystywany w nawigacji samochodowej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1TVNQEy5lIXo

Krótki film przedstawiający zasady działania systemu GPS, oraz w jaki sposób jest on wykorzystywany w nawigacji samochodowej.

1

Polecenie 5

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.

Wybierz dwie miejscowości i na podstawie dostępnych ci źródeł informacji geograficznej sprawdź odległość między przybliżonymi środkami tych miejscowości. Jeśli jest to możliwe, za pomocą dostępnych narzędzi wyznacz trasę między wybranymi punktami na mapie i porównaj wyliczoną odległość ze swoimi obliczeniami. Odpowiedzi zapisz w zeszycie. Zastanów się, dlaczego funkcjonują tak różnorodne źródła informacji o przestrzeni i dlaczego każde z nich znajduje swoich odbiorców.

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obliczając odległość pomiędzy wybranymi miejscowościami na mapie, sprawdzasz ją w linii prostej. Aplikacja Google Maps wskazuje taką odległość, jaką musisz pokonać na trasie.

Pokaż odpowiedź

Przykładowa odpowiedź:

Wybrane miejscowości: Tczew i Stegna

Na mapie turystycznej odległość od Tczewa do Stegny w linii prostej wynosi ok. 35 km. W aplikacji Google Maps ta odległość wynosi około lub ponad 50 km (w zależności od wybranej trasy).

R16d7enharkLy

Wycinek obrazu aplikacji pokazującej trasę ze Stegny do Tczewa. Na ilustracji ukazane są różne warianty trasy wraz z prognozowanym czasem ich trwania.

Tak różnorodne źródła informacji o przestrzeni są wynikiem postępu technologicznego. Obecność aplikacji nawigacyjnych dostępnych z poziomu smartfonu wypycha z użycia mapy papierowe i dedykowane dla podróżujących nawigacyjne odbiorniki GPS. Kierowcy w obecnych czasach coraz częściej korzystają z mobilnych map. Samochodowe mapy papierowe znajdują swoich użytkowników pod postacią osób nie znających się i nie korzystających z nowinek technologicznych lub turystów udających się w odległe tereny, na których mobilne mapy nie mają możliwości działania (brak zasięgu lub ryzyko rozładowania się baterii urządzenia).

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.

R13vsDJ1yUYtu

Ilustracja przedstawia stronę internetową Systemu Informacji Przestrzennej Wrocławia. U góry strony pozioma czerwona belka z napisem System Informacji Przestrzennej Wrocławia i logiem po lewej stronie. Część strony poniżej podzielona jest na dwie części. Po lewej znajduje się belka menu, na którym wybrano pierwszą kategorię o nazwie Mapy. Poniżej sześć innych kategorii, są to: Nowości; Miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego; Studium; Ewidencja miejscowości, ulic i adresów; Dane usługi i narzędzia; O wrocławskim SIP. Większą część strony, na prawo, zajmuje siatka z miniaturami dostępnych w serwisie map miasta. Nad każdym rodzajem mapy widnieje jej prostokątna miniaturka, mapy ułożone są na stronie w układzie trzykolumnowym. Są to odpowiednio: mapa podstawowa; plany miejscowe; Studium 2018; Studium archiwalne; Mapa własności; Giełda nieruchomości; Decyzje architektoniczne; Ortofotomapy; Fotoplany ukośne 2015; Demografia; Osiedla kompletne; Osiedla Wrocławia; Edukacja; Gminna Ewidencja Zabytków; Obszar zdegradowany i rewitalizacji; Mapa przyrodnicza; Decyzje o środowiskowych uwarunkowaniach; Sprawy WSR dotyczące usuwania drzew i krzewów; Mapa potencjału solarnego; Udokumentowane odwierty geologiczne; Mapa wysokościowa; Profile wysokościowe; Model 3D miasta; Strategiczna mapa hałasu 2022; Mapa rowerowa; Ruch ciężarowy; Komunikacja i transport; Wypadki i kolizje drogowe; Mapa branżowa MPWiK; Inwestycje miejskie; Program mieszkaniowy.

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.

Słownik

Ćwiczenia