Prace
magisterskie w Zakładzie może prowadzić: prof. dr hab.
inż. J. Cierniewski . Istnieje możliwość
prowadzenia prac magisterskich przez pracowników z tytułem dra, jednak za zgodą
Rady Wydziału i Dziekana ds. studenckich, tzw. szczególnych okolicznościach.
Propozycje tematów nie są zamknięte i mogą być zmienione i modyfikowane w
zależności od okoliczności w trakcie wykonywania prac i dyskusji tematu z
promotorem. Preferencje realizacji określonych tematów są związane z aktualnie
realizowanymi pracami badawczymi (projekty badawcze finansowane przez MNiSW).
Sprzęt i materiały dostępne dla
magistrantów, które mogą być wykorzystane w pracach magisterskich
Do wykonywania badań w
teledetekcji o charakterze podstawowym:
- spektrometr hiperspektralny
ASD FieldSpec 3 Pro do pomiarów krzywych spektralnych z szerokim wachlarzem
akcesoriów do pomiarów kontaktowych i polowych (próbki glebowe, liście); wzorce
bieli i szarości - niezbędne do kalibracji pomiarów;
- trójzakresowa kamera
obrazowa ADC 2 (fotografowanie w trzech zakresach spektralnych - zielonym,
czerwonym podczerwonym)
- goniometr do
laboratoryjnych pomiarów kierunkowych odbicia spektralnego (określanie rozkładu
kierunkowego promieniowania odbitego BRDF)
- 6 albedometrów z logerami
do automatycznych pomiarów albeda od różnych powierzchni (gleb, roślin uprawnych
i naturalnych, materiałów antropogenicznych itp.),
- aparat fotograficzny z
obiektywem typu rybie-oko do rejestracji ruchu chmur czy obrazu nieba w trakcie
pomiarów albeda, czy też pomiarów spektralnych
- laboratoryjny skaner
laserowy do pomiarów kształtu 3D analizowanych powierzchni w laboratorium;
Do wykonywania badań
gleboznawczych o charakterze podstawowym:
- dobrze wyposażone
laboratorium gleboznawcze w którym oznaczane są:
- właściwości
fizyko-chemiczne gleb (zawartość węgla organicznego, azotu, fosforu, różnych
form żelaza i glinu, kwasowość wymienna, wymienne kationy zasadowe i
pojemność sorpcyjna, zawartość węglanów i soli rozpuszczalnych, potencjał
oksydacyjno-redukcyjny),
- właściwości fizyczne
(uziarnienie, gęstość stałej fazy i gęstość gleby suchej, porowatość),
- właściwości hydrauliczne
(współczynnik filtracji, krzywa wodnej retencyjności)
Wyposażenie laboratorium:
wagi, suszarka, dejonizator, wytrząsarka obrotową, wytrząsarka łaźniową,
cieplarka, mineraklizator, pH-metry, wirówka, Sprzęt do badań terenowych:
szpadle, świdry, cylinderki do pobierania prób o nienaruszonej strukturze,
tabele Munsella, mikromanometry, tensjometry, sonda FDR do pomiaru wilgotności w
terenie, infiltrometr podciśnieniowy, elektrody platynowe do pomiaru
potencjału redox, miernik oporu mechanicznego Geotester)
Dane glebowe i teledetekcyjne
gromadzone i wykorzystywane do badań naukowych i prac dydaktycznych. Dane tak
gromadzone mogą być wykorzystywane do dalszych badań, prowadzonych np. w ramach
prac magisterskich.
- baza krzywych spektralnych
gleb z całej Polski (wraz z opisami profili, dokumentacja badań
laboratoryjnych),
- baza profili podstawowych z
opisami lokalizacją (wraz z dokumentacją badań laboratoryjnych),
- wyselekcjonowaną baza
obrazów satelitarnych dla obszaru Polski,
- cyfrowe mapy
glebowo-rolnicze (przygotowane w ramach prac magisterskich),
- udokumentowane od strony
gleboznawczej powierzchnie badawcze (na takich powierzchniach prowadzone są
badania nad korelowaniem obrazów satelitarnych i cech gleb pokrytych i
niepokrytych roślinnością).
Oprogramowanie i sprzęt
komputerowy
Studenci piszący prace
magisterskie mają do dyspozycji oprogramowanie i komputery dostępne zdalnie. Do
dyspozycji, poza bezlatnym oprgramowaniem, posiadają dostęp do
PCI Geometica 10.2 with OrthoEngine;
TNTmips (5 licence); Ecogntion (8.0); ViewSpecPro 6.0, Unscrambler 10.1,
Microsoft Office 2007.
Propozycje tematów prac magisterskich
-
Pomiary
krzywych spektralnych (laboratoryjne i polowe) i korelacja z
właściwościami gleb i roślin
Temat obejmuje wykonanie pomiarów odbicia
promieniowania elektromagnetycznego w zakresie widzialnym i bliskiej
podczerwieni od powierzchni glebowych radiometrem hiperspektralnym FieldSpec 3
Pro amerykańskiej firmy ASD. Wynikiem pomiaru jest krzywa spektralna, czyli
wykres zależności odbicia w funkcji długości fali. Poznawanie cech odbiciowych
obiektów, poprzez pomiary krzywych spektralnych, należy do podstawowych zadań
teledetekcji. Wiedza o cechach odbiciowych obiektów jest niezbędna do
poprawnej interpretacji obrazowych danych teledetekcyjnych. Pomiary mogą też
być wykonywane techniką DSR (Diffuse Spectral Reflectance). Cechy spektralne
materiału glebowego albo roślin (np. liści) mogą być korelowane z
właściwościami fizyczno-chemicznymi gleb w stanie powietrznie suchym
określonymi w laboratorium. Cechy materiału glebowego są określane w dobrze
wyposażonym laboratorium. Pozwala to ustalić wpływ danej cechy gleby na
odbicie spektralne od jej powierzchni, bez wpływu warunków oświetlenia i
obserwacji, jak również wilgotności. Praca może też obejmować zaawansowane
modelowanie statyczne zależności pomiędzy odbiciem spektralnym a cechami
fizyczno-chemicznymi z wykorzystaniem oprogramowania Unscrabler 10 z
zaimplementowanymi metodami analizy wieloczynnikowej - analizy głównych
składowych (PCA), wieloczynnikowej regresji liniowej (MLR) czy metoda
częściowych najmniejszych kwadratów (PLS).
-
Kierunkowe pomiary spektralne od powierzchni glebowych i roślinnych
Pomiary spektralne mogą mieć charakter
kierunkowy, pozwalając określić kierunkowy rozkład odbitego promieniowania (BRDF).
W laboratorium do tego celu wykorzystywany jest goniometr, czyli urządzenie
pozwalające symulować wszystkie możliwe pozycje kątowe oświetlenia i
obserwacji badanej powierzchni.
-
Internetowa
baza danych profili glebowych.
Zgromadzone w archiwum zakładu opisy
profili glebowych mogą być przekształcone do postaci bazodanowej i
zaprezentowane w Internecie. Każdy profil zbadany w terenie posiada kartę
opisu i zdjęcia dokumentujące miejsce odkrywki oraz lokalizację we
współrzędnych geograficznych, wykonaną urządzeniem GPS. W bazie danych
znajdą się również zdjęcia odkrywek glebowych. Poprzez przygotowane
narzędzie internetowe profile będzie można przeglądać na tle map
udostępnianych przez Google i Microsoft. Tak przygotowana strona w
Internecie będzie miała przede wszystkim walor dydaktyczny, ponieważ łączyć
będzie lokalizację profilu z obrazem lotniczym lub satelitarnym
terenu.
-
Digitalizacja
mapy glebowo-rolniczej dla wybranego obszaru.
Zeskanowana mapa glebowo-rolnicza jest
digitalizowana do postaci wektorowej. Digitalizacja może być prowadzona
ręcznie lub automatycznie, zależnie od jakości skanu mapy. Po procesie
wektoryzacji tworzona jest baza danych, zawierająca wszystkie informacje
dotyczące kompleksu rolniczej przydatności zawarte na mapie, takie jak
rodzaj kompleksu, typ i gatunek gleby. Postać wektorowa mapy pozwala
dołączyć do bazy danych informacje cechach geometrycznych kompleksów, takie
jak areał, współczynniki kształtu, położenie centroidu, cechy rozmyte.
Postać cyfrowa pozwala również dołączyć inne informacje: cechy rzeźby w
obrębie kompleksu wyliczone na podstawie cyfrowego modelu terenu, cechy
hydrograficzne z mapy hydrograficznej. Najczęściej wektoryzacji podlegają
mapy w skali 1:25000. Na podstawie mapy w wersji cyfrowej dokonywana jest
charakterystyka zróżnicowania glebowego obszaru wraz określeniem areału
poszczególnych kompleksów, typów i gatunków gleb. Praca może również objąć
weryfikację treści mapy na podstawie danych teledetekcyjnych - obrazów
satelitarnych lub zdjęć lotniczych. W wyniku tej weryfikacji granice
niektórych kompleksów mogą ulec zmianie. Wykorzystanie materiałów
teledetekcyjnych do weryfikacji treści map glebowo-rolniczych jest o tyle
ciekawe, iż w czasie gleboznawczej klasyfikacji gruntów (1956-1968) i prac
gleboznawczych wykonywanych w latach 70-tych XX w. nie wolno było
posługiwać się zdjęciami lotniczymi.
-
Digitalizacja
archiwalnych materiałów gleboznawczych.
Praca obejmuje kwerendę w archiwach
powiatowych ośrodków dokumentacji geodezyjno-kartograficznej, spisanie
danych i wykonanie niezbędnej dokumentacji fotograficznej materiałów
zebranych w trakcie gleboznawczej klasyfikacji gruntów (1956-1968) prac
terenowych wykonywanych w trakcie przygotowywania map glebowo-rolniczych.
Cała dokumentacja archiwalna jest ostatecznie zapisywana w postaci bazy
danych z dołączoną odpowiednią lokalizacją przestrzenną. Na podstawie map
klasyfikacyjnych odtwarzana jest lokalizacja punktów odkrywek.
Lokalizacja przestrzenna odtwarzania jest poprzez porównanie archiwalnych
map klasyfikacyjnych z danymi katastralnymi udostępnianymi poprzez Geoportal
w oparciu o granice działek. Praca obejmuje ocenę stanu zachowania
dokumentacji gleboznawczej, zróżnicowania danych o glebach na obszarze
badawczym, częściową weryfikację (jeśli istnieją niezależne badania
gleboznawcze) z wykorzystaniem materiałów teledetekcyjnych.
-
Teledetekcyjne
pomiary szorstkości powierzchni ziemi.
Praca obejmuje wykonanie pomiarów
szorstkości różnych powierzchni, w tym powierzchni glebowych, leśnych w
oparciu o różne metody: pomiar na podstawie bardzo szczegółowego modelu
uzyskanego poprzez fotogrametryczne przetwarzanie zdjęć lotniczych, poprzez
pomiary skanerem laserowym bliskiego i krótkiego zasięgu, na podstawie danych
LIDAR-owych. Następnie na podstawie uzyskanych modeli kształtu powierzchni
dokonuje się obliczeń wskaźników szorstkości powierzchni i ich wzajemnego
porównania (w czasie, zależnie od zabiegów agrotechnicznych, pomiędzy różnymi
typami pokrycia terenu).
-
Areał gleb
niepokrytych roślinnością w Polsce na podstawie interpretacji obrazów
satelitarnych
Praca dotyczy określenia sezonowej
zmienności areału gleb niepokrytych roślinnością na obszarze Polski na
podstawie zdjęć satelitarnych o średniej rozdzielczości przestrzennej - 30m
(ASTER, LANDSAT). W ramach pracy obrazy satelitarne podlegają kalibracji
radiometrycznej do współczynnika odbicia oraz korekcji atmosferycznej. Na
podstawie znanych charakterystyk spektralnych gruntów niepokrytych
roślinnością dokonuje się ich wyodrębnienia i określa się powierzchnię przez
nie zajmowaną. Korzystając z obrazów wykonanych w różnych terminach będzie
można określić zmienność tego areału w ciągu roku.
-
Analiza
zmian użytkowania Ziemi na podstawie wieloczasowych danych teledetekcyjnych.
Praca dotyczy określenia wielkości zmian
pokrycia terenu na wybranych obszarze na podstawie wieloczasowych danych
teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości przestrzennej, a więc wykorzystane
mogą być zarówno zdjęcia satelitarne jak i lotnicze. W ramach pracy wszystkie
obrazy podlegają kalibracji geometrycznej do wspólnego układu współrzędnych.
Następnie stosując różne techniki klasyfikacji obrazów (manualne,
semi-automatyczne, automatyczne) dokonuje się klasyfikacji treści obrazów
zgodnie z przyjętą klasyfikacją kategorii pokrycia terenu. Korzystając z
obrazów wykonanych w różnych terminach można wyznaczyć tendencje zmian
użytkowania. Opracowanie średnioskalowe na podstawie bazy obrazów Landsat.
Baza obejmuje około 2000 obrazów z całej Polski. Nowe obrazy pochodzić będą z
nowego satelity Landsat 8, z którego obrazy, podobnie jak archiwalne, są
bezpłatne. Analizę prowadzić można w oparciu o obrazy skalibrowane
radiometrycznie z bazy CDR (Climate Data Resources).
-
Właściwości
odbiciowe gleb Polski na podstawie obrazów hiperspektralnych HYPERION
Praca dotyczy możliwości określenia
właściwości spektralnych gleb Polski na podstawie obrazów HYPERION o
rozdzielczości przestrzennej 30m oraz rozdzielczości spektralnej 228 kanałów.
Obrazy są dostępne dla wybranych obszarów Polski w różnych terminach. Po
wyborze obszaru i kilku obrazów trzeba obrazy odpowiednio przetworzyć
(kalibracja radiometryczna, wyłączenie niektórych, zaszumionych kanałów
spektralnych z analizy, wyznaczenie powierzchni pozbawionych roślinności,
zbudowanie bazy krzywych spektralnych). Następnie należy porównać uzyskane
krzywe spektralne z mapą glebową, w celu skorelowania krzywych spektralnych
z typami gleb. W dalszej kolejności można porównać krzywe uzyskane z obrazów z
krzywymi spektralnymi uzyskiwanymi w pomiarach naziemnych i laboratoryjnych.
-
Geostatystyczna analiza właściwości i cech budowy morfologicznej gleb w
różnych skalach
Parametryczny opis zmienności przestrzennej
wybranych charakterystyk glebowych (np. uziarnienia czy zawartości węgla
organicznego) i cech budowy morfologicznej gleb (np. miąższości poziomów
glebowych czy głębokości zalegania stropu glin itp.) z zastosowaniem technik i
narzędzi geostatystycznych. Opis zmienności gleb w skali pola, regionu i kraju
dla potrzeb poznania czynników determinujących zmienność oraz modelowania
zmienności pokrywy glebowej oraz cyfrowej kartografii gleb w różnych skalach.
W pracy wykorzystywane są elementy technik bazodanowych, geostatystyki,
gleboznawstwa i geomatyki. Wyniki tych analiz poszerzą możliwości
interpretacji wyników badań terenowych i laboratoryjnych.
-
Kalibracja
radiometryczna obrazów satelitarnych z wykorzystaniem modeli rzeźby terenu
Praca obejmuje porównanie wybranych metod
kalibracji radiometrycznej danych obrazowych w wybranych dostępnych w
oprogramowaniu do przetwarzania danych teledetekcyjnych, w tym wybranych
systemach GIS. Wśród metod kalibracji wyróżnia takie, które operują we
względnej przestrzeni obrazowej (DN) albo przestrzeni bezwzględnej (radiancja
TOA, współczynnik odbicia). Kalibracja radiometryczna obejmuje korekcję wpływu
atmosfery na rejestrowane promieniowanie elektromagnetyczne i ewentualne
przeliczenie wielkości odbitego promieniowania z przestrzeni względnej do
bezwzględnej. Jednym z najbardziej znanych i wykorzystywanych w kalibracji
radiometrycznej jest algorytm ATCOR2 i ATCOR3 zaimplementowany miedzy innymi w
oprogramowaniu PCI Geomatica (również dostępny jest w ERDAS-ie). To
właśnie oprogramowanie proponowane jest do wykorzystania w zakresie realizacji
proponowanego tematu pracy magisterskiej.
http://www.geosystems.de/atcor/examples/index.html
http://www.geosystems.de/atcor/sensor-calibration/index.html
-
Analiza zmienności NDVI na obszarze Polski
na podstawie danych z satelity SPOT
Praca obejmuje analizę zmienności
współczynnika NDVI na obszarze Polski na podstawie danych obrazowych
uzyskiwanych z satelity francuskiego SPOT w okresie 2000-2011. Na podstawie
danych obrazowych w zakresie czerwonym i podczerwonym uzyskiwanych z
rozdzielczością 1km obliczane są wartości NDVI (Normalize Difference
Vegetation Index) w odstępach 10-dniowych (pentadowych). Analiza dotyczyłaby
zmienności NDVI w obszarze 1km w czasie (ustalenie postaci funkcji w
wieloleciu), wyznaczenie regionów w oparciu o obrazy NDVI, ustalenie
terminów kluczowych dla wyznaczonych regionów, korelację wartości NDVI z
plonami uzyskiwanymi w poszczególnych regionach itp. Osiągniecie proponowanych
celów możliwe będzie poprzez zastosowanie różnych metod i podejść klasyfikacji
obrazów rastrowych (pixel to pixel, object oriented, hiperspectral
clasification, podział obrazów według terminu wykonania względem początku
sezonu wegetacyjnego).
http://free.vgt.vito.be/
-
Materiały dydaktyczne z gleboznawstwa i
teledetekcji w nauczaniu elektronicznym
Praca obejmowałaby przygotowanie w
określonym zakresie materiałów dydaktycznych do nauczania teledetekcji albo
gleboznawstwa na poziomie akademickim. Materiały tak przygotowane, z
zachowaniem praw autorskich wykorzystywane byłyby w normalnym nauczaniu
elektronicznym, poprzez platformę dydaktyczną Moodle. W ramach pracy student
zapoznałby się z platformą i jej możliwościami na poziomie zaawansowanym - co
umożliwiłoby przygotowanie materiałów dydaktycznych o charakterze projektowym
czy interaktywnym. Praca mogłaby być prowadzona na zasadzie współpromotorstwa
ze strony pracowników Zakładu Gleboznawstwa i Teledetekcji Gleb i Zakładu
Dydaktyki Geografii.
Lista tematów prac magisterskich zrealizowanych w Zakładzie Gleboznawstwa i
Teledetekcji Gleb
Strona odwiedzona
razy od 2011-11-07.
Frames are not supported by your program
You should install, for example, Interent Explorer 4.0.
|
|