Oddělení dálkového průzkumu Země

Motto:

Věda z nadhledu, aneb pomáháme pochopit změny v krajině pomocí dat dálkového průzkumu Země.

Naše oddělení využívá moderní a rychle se rozvíjející se metody dálkového průzkumu Země ke sledování aktuálního stavu a změn ekosystémů. Cílem bádání je vytvářet inovativní postupy kombinací různých metod dálkového průzkumu, které slouží jak ke kvalitativnímu tak i kvantitativnímu hodnocení aktuálního stavu, ke studiu časoprostorových změn a reakcí ekosystémů na různé vlivy, a odhalovat nové souvislosti mezi složkami ekosystémů. Náš výzkum se primárně zaměřuje na studium lesních, zemědělských a městských systémů a je často propojen s dalšími týmy ÚVGZ a jinými výzkumnými institucemi, protože integruje širokou škálu dat z různých úrovní ekosystémů (např. list – jeden strom – porost – celá krajina) v lokálním a regionálním měřítku.

K našemu bádání využíváme unikátní výzkumnou infrastrukturu – leteckou laboratoř zobrazujících systémů (FLIS z angl. Flying Laboratory of Imaging Systems), kterou provozuje ÚVGZ jako jedinou svého druhu v  ČR a jednu z mála v Evropě. Letecká laboratoř je vybavena špičkovými snímači, které umožňují synchronní sběr obrazových spektroskopických dat, termálních dat a dat laserové skenování, jejichž syntézou dostáváme komplexní informaci o stavu krajiny. Kromě leteckých dat analyzujeme i širokou škálu pozemních spektroskopických a laserových dat a družicových snímků (např. Sentinel, Landsat, Modis).

Hlavní činnosti oddělení:

• Studium spektrálních a biochemických charakteristik na úrovni listu a vztažením těchto veličin na úroveň celého porostu či krajiny pomocí 3D modelů přenosu elektromagnetického záření.
• Kvantitativní odhady parametrů vegetace (např. obsah pigmentů a vody v listoví, index listové plochy) z různých typů dat DPZ.
• Modelování 3D struktury lesa z dat pozemního a leteckého laserového skenování, 3D rekonstrukce porostů a modelování radiačního režimu a signálu chlorofylové fluorescence.
• Kvantifikace a popis struktury lesa a inventarizačních parametrů (např. detekce jednotlivých stromů, druhové složení, výška stromu, šířka koruny) a odhadu produktivity (např. nadzemní biomasa, listová plocha) z různých typů leteckých a satelitních DPZ dat.
• Studium teplotních charakteristik povrchů a teplotního režimu měst pro efektivnější  plánování a zlepšení podmínek pro život ve městech.
• Studium antropogenních objektů, jako jsou skládky odpadu a využití obrazové spektroskopie k detekci metanu.

Aktuálně řešené projekty:

• Vodohospodářská analýza obnovy přirozených rozlivů a zvýšení transformačního účinku údolních niv (2024 – 2026; TAČR SS07010401)
• Aqua Research Infrastructure Services for the health and protection of our unique, oceans, seas and freshwater ecosystems (2024 – 2028; Horizon Europe; web)
• Krok k pokročilé inventarizaci lesních porostů pomocí laserového skenování a 3D modelování. Lze omezit náročná pozemní šetření? (2023 – 2025; MŠMT Inter-Cost LUC23023-8)
• Copernicus Hyperspectral Imaging Mission for the Environment (CHIME) L2 Algorithm and Processor Prototyping and Development (2023 – 2029; ESA SA/AO/1-11446/22/I-AG)
• Odhady výnosů zemědělský plodin z dat dálkového průzkumu Země (2023 – 2025; ESA ESA/AO/1-11144/22/I-EF)
• Nové metody hodnocení objemu a povrchu aktivních a rekultivovaných skládek (2023 – 2025; TAČR SS06020164)
• BENCHMARKS: Building a European Network for the Characterisation and Harmonisation of Monitoring Approaches for Research and Knowledge on Soils (2023 – 2027; Horizon Europe 101091010; web)
• Hodnocení vlivu změn krajinného pokryvu na lokální hydrologii a klima v Krkonošském národním parku s využitím dálkového průzkumu Země a hydrologického modelování (2022 – 2025; TAČR SS05010124; web)

 Vybrané publikace:

• Švik M, Lukeš P, Lhotáková Z, Neuwirthová E, Albrechtová J, Campbell PE, Homolová L (2023) Retrieving plant functional traits through time series analysis of satellite observations using machine learning methods. International Journal of Remote Sensing 44:3083–3105. 10.1080/01431161.2023.2216847
• Hanuš J, Slezák L, Fabiánek T, Fajmon L, Hanousek T, Janoutová R, Kopkáně D, Novotný J, Pavelka K, Pikl M, Zemek F, Homolová L (2023) Flying Laboratory of Imaging Systems: Fusion of Airborne Hyperspectral and Laser Scanning for Ecosystem Research. Remote Sensing 15:3130. 3390/rs15123130
• Hovi A, Schraik D, Kuusinen N, Fabiánek T, Hanuš J, Homolová L, Juola J, Lukeš P, Rautiainen M (2023) Synergistic use of multi- and hyperspectral remote sensing data and airborne LiDAR to retrieve forest floor reflectance. Remote Sensing of Environment 293:113610. 1016/j.rse.2023.113610
• Bárta V, Hanuš J, Dobrovolný L, Homolová L (2022) Comparison of field survey and remote sensing techniques for detection of bark beetle-infested trees. Forest Ecology and Management 506:119984. 1016/j.foreco.2021.119984
• Bárta V, Lukeš P, Homolová L (2021) Early detection of bark beetle infestation in Norway spruce forests of Central Europe using Sentinel-2. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 100:102335. 1016/j.jag.2021.102335
• Janoutová R, Homolová L, Novotný J, Navrátilová B, Pikl M, Malenovský Z (2021) Detailed reconstruction of trees from terrestrial laser scans for remote sensing and radiative transfer modelling applications. in silico Plants 3:diab026. 1093/insilicoplants/diab026
• Brovkina O, Navrátilová B, Novotný J, Albert J, Slezák L, Cienciala E (2022) Influences of vegetation, model, and data parameters on forest aboveground biomass assessment using an area-based approach. Ecological Informatics 70:101754.1016/j.ecoinf.2022.101754

Aplikované výstupy: 

• Hodnocení nadzemní biomasy dřevinného patra lesních ekosystémů plošným přístupem – ověřená technologie
• Mapa nadzemní biomasy lesních porostů
• Teplotní mapa města Brna
• Certifikovaná metodika – Lukeš a kol. Hodnocení zdravotního stavu lesních porostů v České republice pomocí satelitních dat Sentinel-2
• Certifikovaná metodika – Zemek a kol. Hodnocení ekosystémových služeb veřejné sídelní zeleně
• Certifikovaná metodika – Zemek a kol. Hodnocení plošné heterogenity vybraných půdních vlastností pozemků na základě obrazové spektroskopie a satelitních dat
• Certifikovaná metodika – Lukas a kol. Postupy tvorby aplikačních map se zohledněním variability agrochemických vlastností půdy a výnosové úrovně pozemků
• Certifikovaná metodika – Zemek a kol. Metody hodnocení potenciální zranitelnosti podzemních vod reaktivním dusíkem při pěstování polních plodin na orné půdě

 Stále málo?

• • • Podívejte se na video o leteckém snímkování a k čemu letecká data používáme
    • Pojďte na virtuální prohlídku naší letecké laboratoře
      
    • Podívejte se na náš mapový portál, které lokality snímkujeme.
    • Zajímají vás parametry leteckých snímačů, či podrobnosti o zpracovávání dat? Navštivte webové stránky našeho technického oddělení, které se stará o provoz letecké laboratoře.
    • Prolistujte si knihu o leteckém dálkovém průzkumu

    Sledujte nás  

  • Fotogalerie: