Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska Sprawozdanie z badań statutowych realizowanych w roku 2010



Pobieranie 107.43 Kb.
Data01.05.2016
Rozmiar107.43 Kb.


Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska

Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska

Sprawozdanie z badań statutowych

realizowanych w roku 2010
Nr tematu: 11.11.150.949
Tytuł:

Innowacyjne technologie w zakresie pozyskiwania, przetwarzania, udostepniania informacji o środowisku i wykorzystanie biotechnologii środowiskowej dla zrównoważonego rozwoju

Zadania badawcze

1. Wykorzystanie fotogrametrii, teledetekcji i GIS w wieloskalowym
i wieloczasowym monitoringu środowiska

2. Innowacyjne metody monitoringu biologicznego in situ oraz bioremediacji wybranych zanieczyszczeń środowiska przyrodniczego.




Kierownik tematu: dr hab. inż. Krystian Pyka prof. AGH

Kraków, styczeń 2011



Zawartość:
Zespół wykonawców

Sprawozdanie z zadania 1

Sprawozdanie z zadania 2

Załącznik 1a – wykaz publikacji opracowanych w ramach zadania 1

Załącznik 1b – wykaz publikacji opracowanych w ramach zadania 2

Załącznik 2a – publikacje z zadania 1

Załącznik 2b – publikacje z zadania 2

Zespół Wykonawców
Kierownik

dr hab. inż. Krystian Pyka - prof. n. AGH



Zadanie 1
Pracownicy naukowo-dydaktyczni

dr hab. inż. Krystian Pyka – prof. n. AGH

dr hab. inż. Regina Tokarczyk – adiunkt

dr inż. Adam Boroń – adiunkt

dr inż. Andrzej Wróbel – adiunkt

dr inż. Wojciech Drzewiecki – adiunkt

dr inż. Sławomir Mikrut – adiunkt

dr inż. Tomasz Pirowski – adiunkt

dr inż. Urszula Marmol – adiunkt

dr inż. Natalia Borowiec

dr inż. Mariusz Twardowski

mgr inż. Barbara Zabrzeska-Gąsiorek – asystent

mgr inż. Michał Majewski – asystent
Pracownicy techniczni

mgr inż. Marta Borowiec – st. specj. nauk.-techn.

inż. Stefan Radziszewski –- specjalista
Doktoranci

mgr inż Monika Badurska

mgr inż Urszula Cisło

mgr inż. Jakub Kolecki

mgr inż. Łukasz Kulesza

mgr inż. Martyna Poręba

mgr inż. Małgorzata Słota

dr inż. Krystyna Michałowska

mgr inż. Ewa Głowienka-Mikrut

Zadanie 2
Pracownicy naukowo-dydaktyczni

prof. dr hab. Jan Dobrowolski – profesor

dr Aleksandra Wagner – adiunkt

dr Robert Mazur – adiunkt

dr inż. Małgorzata Śliwka – adiunkt
Pracownicy techniczni

mgr inż. Barbara Patuła – specj. nauk.-techn.


Doktoranci

dr inż. Mateusz Jakubiak



Sprawozdanie z zadania badawczego nr 1
Wykorzystanie fotogrametrii, teledetekcji i GIS w wieloskalowym
i wieloczasowym monitoringu środowiska



Zakres badań i uzyskane wyniki

W roku 2010 Katedra zaprezentowała swoje prace naukowe głównie na XVII Ogólnopolskim Sympozjum Naukowym pt. „Nowoczesne metody pozyskiwania i modelowania danych w fotogrametrii i teledetekcji”, które odbyło się we Wrocławiu, we wrześniu 2010 r. Sympozjum miało charakter jubileuszowy, gdyż zorganizowane zostało w 80 rocznicę pierwszego zebrania Polskiego Towarzystwa Fotogrametrycznego, które odbyło się w 1930 roku na Politechnice Warszawskiej. Na Sympozjum pracownicy Katedry przedstawili kilkanaście referatów i posterów opracowanych w ramach badań statutowych, z których większość (10 pozycji) została zakwalifikowana do publikacji w Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i GIS.

W 2010r. odbyło się VI Sympozjum z cyklu „Krakowskie Spotkania z INSPIRE” na temat „Polska infrastruktura informacji przestrzennej jako komponent INSPIRE”. W sympozjum wziął udział dr hab. Krystian Pyka, prowadząc sesje oraz uczestnicząc w dyskusji plenarnej.

W V Konferencji Wojskowej Akademii Technicznej poświęconej teletetekcji i fotogrametrii wziął udział dr hab. K. Pyka, przedstawiając referat pt.: „Wykorzystanie transformacji falkowej do oceny spadku jakości radiometrycznej w procesie mozaikowania ortofotomapy”.

W ramach Konferencji TUO AGH dr hab.B.Hejmanowska i dr hab. K.Pyka przedstawili referat nt.: „Teledetekcyjny monitoring środowiska na rzecz zrównoważonego rozwoju”.

W 2010 roku nastąpiła kontynuacja i rozwinięcie prac związanych z problematyką będącą w obrębie zainteresowań zespołu badawczego Katedry w latach poprzednich, dotyczącą skaningu laserowego. Obszerne miejsce zajęły też nowe tematy związane z monitoringiem środowiska z pułapu satelitarnego oraz pojawiła się problematyka modelowania 3D na bazie informacji pozyskanych metodami fotogrametrycznymi.

W zakresie wieloczasowego monitoringu środowiska zaprezentowano dwie prace dotyczące zmian pokrycia terenu, bazujące na analizie informacji ze zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych. W pracy badawczej (Michałowska, Głowienka-Mikrut, 2010) wykorzystano wieloczasowe zobrazowania wielospektralne misji Landsat, z lat 1979, 2000 i 2007 dla badań obszaru Słowińskiego Parku Narodowego, charakteryzującego się dużą dynamiką zmian krajobrazu.

Bazując na wynikach klasyfikacji nadzorowanej dla trzech roczników zdjęć satelitarnych obszaru Parku przeprowadzono badanie zmian pokrycia terenu i określono wielkość oraz kierunek przekształceń dla poszczególnych klas. Na podstawie map pokrycia terenu wykonano analizę korelacji krzyżowej w programie IDRISI. Wykonano również ilościową analizę zmian powierzchni poszczególnych klas pokrycia terenu w danym przedziale czasowym. Obliczone wielkości (pikselowe) zmian w zakresie poszczególnych form pokrycia dla obszarów w granicach Parku pozwoliły na utworzenie map przedstawiających tereny, które w okresie 1979÷2000 oraz 1979÷2007 uległy przekształceniu oraz map terenów „stałych”.

W rezultacie określono procentowy poziom zmian dla danych form pokrycia terenu SPN z uwzględnieniem przejścia jednej kategorii w inną.

Badania Maryniak i Drzewieckiego (2010), dotyczące terenu Pustyni Błędowskiej, obejmują szerszy czasowo zakres monitoringu zmian (1926-2005). W związku z tym niezbędne było wykorzystanie nie tylko archiwalnych danych satelitarnych (jak w przypadku wcześniej opisanej publikacji), ale również lotniczych. Analizy przeprowadzono w oparciu o: zdjęcia lotnicze, wykonane w roku 1926, zdjęcia satelitarne systemu CORONA z roku 1968 oraz ortofotomapy lotnicze, wykonane na potrzeby projektu LPIS i wysokorozdzielczą ortofotomapę satelitarną, powstałą z obrazów zarejestrowanych przez satelitę IKONOS w roku 2005.

Ocenę rozmiaru zmian oparto na analizie fotointerpretacyjnej obrazów z okresu 1926-2005 oraz przeprowadzonej w środowisku GIS ilościowej analizie przekształceń form użytkowania, jakie zaszły na badanym obszarze od roku 1968. Przeprowadzenie analiz ilościowych wymagało wykonania korekcji geometrycznej archiwalnych zdjęć satelitarnych. W pracy zawarto porównanie wyników korekcji otrzymanych z wykorzystaniem metod wielomianowych: wielomianu stopnia pierwszego i drugiego oraz ilorazowego modelu wielomianowego. Zastosowanie ostatniej z metod pozwoliło na uzyskanie dokładności geometrycznej na poziomie dokładności mapy topograficznej w skali 1:25 000.

Analiza fotointerpretacyjna oraz otrzymane w jej wyniku mapy pokrycia terenu „pustyni” i uzyskane na drodze ich analiz zestawienia tabelaryczne pozwoliły ocenić rodzaj i tempo zmian w przeciągu badanych 80 lat. Umożliwiły też ilościowe, szczegółowe oszacowanie ich rozmiaru w ostatnich czterdziestu latach. Ocena rozmiaru zmian, jakie zaszły na przełomie ostatnich 80 lat potwierdza, że Pustynia Błędowska zarasta. Obecnie bardziej przypomina las niż teren, którego fizjonomia jeszcze 40 lat temu była wyjątkowa w skali europejskiej. Roślinność w sposób naturalny pojawiła się na tym obszarze już przed wojną i pod koniec lat 60-tych XX w. zwiększyła obszar swojego występowania. Jednak tempo jej sukcesji w ostatnich czterdziestu latach znacznie wzrosło, w dużej mierze na skutek ingerencji człowieka.

Autorzy obu prac z zakresu monitoringu zmian raportują problemy z uzyskaniem wiarygodnej wizualnej interpretacji informacji ograniczone m.in. wielkością piksela obrazowego. Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie danych obrazowych o wyższej rozdzielczości i/lub integracja danych wielospektralnych (niezbędnych dla realizacji procedur klasyfikacyjnych, ułatwiających fotointerpretację) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości. Zabiegi takie prowadzą do uzyskania syntetycznego zestawu danych, na którym może być prowadzona ekstrakcja informacji o większej dokładności i wiarygodności. Problematykę taką przedstawia praca Pirowskiego (2010), omawiająca wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS).

Obszarem testowym był prostokąt 20x10km obejmujący aglomerację krakowską. W ramach badań przetestowano 30 podejść (rozumianych jako metody i ich warianty lub kombinacje kilku metod na raz) integrujących optyczne dane satelitarne, m.in. rozwiązania wykorzystujące zastąpienie kanałów (ZK), operacje algebraiczne (IM), w tym ilorazowe (NVSR, WMK), oparte o właściwości teksturalne obrazów (PRAD, PRICE), tablicę kolorów (LUT), transformacje liniowe (IHS, PCA, RVS), filtracje (HPF), lokalne operacje na obrazach (LMM, LMVM, LCM), analizy obrazów w różnych rozdzielczościach (PL, DWT) i kombinacje powyższych rozwiązań (IHS-HPF, IHS-LMVM, PCA-PRAD). Oceniono uzyskane syntetyczne obrazy pod kątem ich jakości wizualnej.

Dla zobiektywizowania oceny zaproponowano analizę cząstkowych walorów fotointerpretacyjnych, jak stopień uczytelnienia przestrzennego (widoczność konturów obiektów) oraz zniekształcenie spektralne (zmiana barw całej sceny i/lub wybranych obiektów o szczególnej charakterystyce spektralnej). Te dwa czynniki, rozbite dodatkowo na kilka szczegółowych podczynników, stanowiły podstawę do pogrupowania wszystkich 30 testowanych metod na dziewięć grup, o określonych cechach fotointerpretacyjnych. W ramach dokonanego podziału wskazano na cztery grupy jako przydatne, w tym jedną wiodącą, o najlepszych walorach fotointerpretacyjnych. Testy przeprowadzono na 6-ciu kompozycjach barwnych.

W grupie o najlepszych parametrach najczęściej występowały metody HPF, IHS-HPF, PL, LCM. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniom, które uzyskały niskie noty w tak zaproponowanej metodyce rankingowej, ale które charakteryzowały się specyficznymi walorami wizualnymi (m.in. metoda LUT), lub dużymi zniekształceniami spektralnymi nie przeszkadzającymi w fotointerpretacji (np. IHS).

Tematyka integracji danych jest bardzo szerokim zagadnieniem, obejmującym nie tylko problematykę obrazowania z pułapu satelitarnego. W przypadku fotogrametrycznego opracowania wnętrz katedry sandomierskiej (Boroń, et al., 2010) wykorzystano również ideę integracji danych o różnej rozdzielczości geometrycznej. Prace fotogrametryczne wykonano dla celów dokumentacyjnych – dla stanu sprzed prac konserwatorskich oraz po ich zakończeniu. Można więc nazwać tego typu prace monitoringiem teledetekcyjnym bliskiego zasięgu, rejestrującym wielkoskalowe zmiany wybranych elementów obiektu.

W artykule przedstawiono fotogrametryczną metodę opracowania fotoplanów rozwinięć polichromii bizantyńskich usytuowanych na trzech ścianach absydy katedry sandomierskiej, które to malowidła były albo całkowicie niedostępne (przykryte ścianą ceglaną), albo trudnodostępne (przysłonięte przez kolumny i duży gzyms zwieńczający ołtarz). Ekstremalnie trudne warunki pomiarowe spowodowały, że specjalnie dla tego obiektu opracowano metodę pomiaru fotogrametrycznego umożliwiającą wykonanie dokumentacji w postaci wysokorozdzielczych fotoplanów rozwinięcia polichromii. Wykorzystano aparat cyfrowy Sony A900, który z obiektywem o ogniskowej 20 mm zapewnił największy kąt widzenia. Stereogramy pomiarowe wykonano skalibrowanym aparatem cyfrowym Minolta Dynax 5D (f=20 mm) ze specjalnie skonstruowanej pionowej bazy. Właściwe oświetlenie zapewniła pierścieniowa lampa błyskowa Sigma EM 140 DG. Pomierzona niezależnie na czterech poziomach rusztowania osnowa fotogrametryczna przetransformowana została do wspólnego układu z wykorzystaniem pośrednich punktów sytuacyjnych widocznych przynajmniej z dwóch stanowisk instrumentu. Pomiary geodezyjne wykonano metodą biegunową z wykorzystaniem tachimetru bezlustrowego TCR 407 Leica. Fotoplany rozwinięć trudnodostępnych fragmentów malowideł wykonano metodą dwuetapową.

W pierwszym etapie na podstawie wykonanych stereogramów pomiarowych utworzono fotoplany bazowe charakteryzujące się poprawną geometrią, ale niską czytelnością spowodowaną bardzo niekorzystną orientacją osi zdjęć w stosunku do płaszczyzny ściany. W drugim etapie na fotoplany bazowe nałożono zdjęcia pomiarowe wykonane prostopadle do powierzchni malowideł. Opracowanie kameralne wysokorozdzielczych fotoplanów rozwinięć wykonano z wykorzystaniem autografu cyfrowego VSD, oprogramowania PI-Calib, Microstation oraz ImageAnalyst. Korektę radiometryczną fotomozaik wykonano w programie Adobe Photoshop CS2.

Istotnym problemem w przypadku łączenia tak dużej ilości zdjęć w jedną mozaikę były rozbieżności radiometryczne (kolorystyczne i tonalne) wymagające manualnego, iteracyjnego dopracowania poszczególnych fragmentów obrazu na bazie różnych procedur graficznych. W efekcie uzyskano jednolity barwnie, bez widocznych miejsc mozaikowania, fotoplan wynikowy o rozdzielczości obiektowej 1mm, posiadający szacowaną dokładność wewnętrzną na poziomie ±3mm.

Trudności kolorystyczne przy łączeniu dużej ilości zdjęć do postaci jednego obrazu raportuje również Pyka (2010), badający tę problematykę w zakresie ortoobrazów lotniczych i satelitarnych, a więc danych mających szczególnie istotne znaczenie dla wielkoskalowego i wieloczasowego monitoringu środowiska. W pracy „Dopasowanie radiometryczne ortoobrazów z wykorzystaniem modelu barw Lab” przeprowadzono analizę możliwości dopasowania radiometrycznego ortobrazów w oparciu o model barw LAB zamiast modelu RGB, który do tej pory jest powszechnie stosowany. W pracy podkreślono aktualność problemu dopasowania radiometrycznego w kontekście wykonywania projektów fotogrametrycznych na podstawie kilkuset a nawet tysięcy zdjęć. Ponieważ z rozważań teoretycznych wysnuto wniosek o zaletach aplikowania modelu LAB w dopasowaniu radiometrycznym obrazów, w kolejnej części sformułowano zarys koncepcji mozaikowania ortoobrazów na bazie modelu LAB. Następnie omówiono eksperyment badawczy, w którym wykorzystano ortoobrazy pochodzące z dwóch różnych projektów fotogrametrycznych, charakteryzując się ponadprzeciętnie dużym zróżnicowaniem radiometrycznym. Ortoobrazy zmozaikowano osobno w modelu RGB i w modelu LAB. Wyniki eksperymentu uznano za potwierdzenie przydatności przestrzeni LAB w dopasowaniu radiometrycznym ortoobrazów. Istotna zaleta przekształceń radiometrycznych w LAB polega na lepszym dopasowaniu działań do percepcji ludzkiego systemu wzrokowego.

Poprawne dopasowanie radiometryczne mozaiki obrazów zapewnia lepsze możliwości fotointerpretacyjne. Obrazy dopasowane radiometrycznie do siebie niosą poprawną informację o kolorystyce obiektów (lub szerzej – o jego cechach spektralnych). W przypadku procesu fotointerpretacyjnego równie istotnym źródłem informacji o obiektach są zarejestrowane na obrazach ich cechy strukturalno-teksturalne. Problematyką zautomatyzowania tego typu procesów zajmują się Marmol i Lenda (2010) w publikacji „Filtry teksturalne w procesie automatycznej klasyfikacji obiektów”. Automatyczna detekcja obiektów antropologicznych i pochodzenia naturalnego ma istotne znaczenie w monitoringu środowiska. W pracy przeprowadzono analizę możliwości wykorzystania cech teksturalnych w procesie automatycznego wyznaczania obiektów zabudowy i roślinności.

Tekstura stanowi lokalny wzorzec przestrzenny, trudny do zdefiniowania w sposób ścisły. Nie oznacza to jednak, że cecha ta, ze względu na swoją niejednoznaczność, może być ignorowana i pomijana w badaniach nad informacją pochodzącą z obrazów.

Tematem przeprowadzonych prac jest interpretacja ortofotomapy prawdziwej (ang. trueortho) w celu automatycznego wykrycia obiektów zabudowy i roślinności. Elementy te na obrazach charakteryzują się różnorodnym kształtem, kolorem i teksturą. W niniejszych badaniach podjęto próbę udowodnienia tezy, że tekstura może stanowić dobry wyznacznik wydzielenia obiektów takich jak drzewa od elementów zabudowy.

Procedury teksturalne można podzielić na trzy kategorie: strukturalne, statystyczne i bazujące na filtracji. W niniejszym artykule skupiono się na filtrach teksturalnych – filtrach Gabora, wzmocnionych z wykorzystaniem „energii teksturalnej” Lawsa. Energia teksturalna reprezentuje ilość zmian wewnątrz rozpatrywanego okna na obrazach poddanych określonemu wariantowi filtru. Filtr Gabora jest filtrem liniowym, wykorzystywanym do detekcji krawędzi. Stanowi on uogólnienie transformaty Fouriera, jego reprezentacja częstotliwościowa jest zbliżona do obrazowania systemu wizyjnego człowieka i może być przydatna w procesie opisywania i rozróżniania tekstur.

W badaniach wykorzystano dane pozyskane podczas nalotu nad miastem Espoonlahti w Finlandii: dane obrazowe o rozdzielczości terenowej 0.06 m, zarejestrowane kamerą cyfrową Rollei i dane laserowe z systemu TopEye MK II o gęstości 30 punktów/m2.

Detekcja obiektów stanowi etap wstępny do automatycznej rekonstrukcji obiektów.
W artykule „Polyhedral building model from airborne laser scanning data” (Borowiec, 2010a) zaprezentowano półautomatyczną metodę generowania modeli budynków, z uwzględnieniem kształtu dachu. Opracowany algorytm wykrywania i modelowania oparty jest tylko i wyłącznie na danych lidarowych. W celu uzyskania finalnego produktu, czyli modelu budynku, przeprowadzono kilka operacji pośrednich opartych na tesselacjach regularnych i nieregularnych, wśród których można wyróżnić trzy etapy. Pierwszy etap polega na zbudowaniu obrazu, czyli interpolacji punktów lidarowch do postaci regularnej siatki oraz wskazaniu miejsc, gdzie prawdopodobnie występują budynki. Obszary zainteresowania (budynki) wyszukiwane są dzięki przeprowadzeniu na obrazie prostych analiz tj. progowanie, zastosowanie filtrów morfologicznych. Kolejny etap prowadzi do wskazania krawędzi dachu budynku. Dokładne zdefiniowanie krawędzi jest możliwe dzięki powrotu do danych oryginalnych, z ograniczeniem do podobszarów wskazanych w pierwszym etapie. Proste, które określają krawędzie dachu wykrywane są w wyniku przeprowadzenia analizy trójkątów siatki TIN, zbudowanej na rozproszonych punktach lidarowych. Mając krawędzie budynku, z całej „chmury punktów” można wybrać tylko te punkty, które reprezentują dach i przystąpić do kolejnego etapu. Ostatni trzeci etap polega na wykryciu płaszczyzn z zastosowanie metody dziel - łącz, które określą kształt dachu budynku.

Powyższe badania były kontynuowane w pracy „Budowa modelu budynku na podstawie zintegrowanych danych z ewidencji oraz z lotniczego skaningu laserowego” (Borowiec, 2010b). Wykrycie budynków tylko na podstawie „chmury punktów” jest zadaniem skomplikowanym i złożonym, dlatego identyfikując punkty warto podpierać się dodatkowymi informacjami pochodzącymi z innych źródeł. W niniejszych badaniach zostały wykorzystane mapy ewidencyjne, które to umożliwiły z całego zbioru punktów wybrać te punkty, które zostały odbite od dachów budynków. Wektory pozyskane z ewidencji uznano za krawędzie dachów budynków, które równocześnie zostały wykorzystane jako granice, w oparciu o które wycięto punkty reprezentujące dach. Zatem połacie dachowe wykryto na podstawie danych lidarowych. Kształt dachu określono w sposób automatyczny wykorzystując w tym celu algorytm oparty na teselacji regularnej 3D, który to na chmurze punktów rozpościera siatkę złożoną z regularnych prostopadłościanów. Założeniem algorytmu jest przejście od szczegółu do ogółu, dzięki czemu możliwe jest wykrycie elementów dachu o wielkości, które odpowiadają rozmiarom zdefiniowanych na początku pracy algorytmu prostopadłościanom. Proces wyłonienia połaci dachowych przebiega iteracyjnie w oparciu o parametry opisujące wyaproksymowane płaszczyzny na podstawie punktów. Wektory pozyskane z ewidencji podnoszone są na wysokość dachu budynku i ograniczają zbudowane płaszczyzny określające kształt dachu. Model budynku pozyskany dzięki integracji danych wektorowych z ewidencji oraz danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego osadzony jest na Numerycznym Modelu Terenu. Model terenu budowany jest w sposób automatyczny dzięki przefiltrowaniu chmury punktów.

Z punktu widzenia monitoringu środowiska równie istotną kwestią jest wyodrębnienie dokładnego i wiarygodnego NMT. Technologia skaningu laserowego umożliwia pozyskanie informacji wysokościowej nie tylko o powierzchni topograficznej, ale także o obiektach pokrycia terenu. Istotnym problemem badawczym jest wyodrębnienie wyłącznie powierzchni topograficznej. W pracy „The two-stage filtering of airborne laser data in a frequency domain” (Marmol, 2010) zaprezentowano częstotliwościową metodę filtracji danych pochodzących z lotniczego skanowania laserowego. Przegląd literatury ujawnia, że zostało opracowanych wiele metod usuwania elementów pokrycia terenu (budynki, roślinność itp.) w celu otrzymania prawdziwej powierzchni topograficznej. Wszystkie metody oparte są na kryteriach geometrycznych, mówiąc dokładniej na określonym progu różnic wysokości pomiędzy dwoma sąsiadującymi punktami lub grupą punktów. Innymi słowy, powierzchnia topograficzna jest opisana w dziedzinie przestrzennej.

Proponowany algorytm bazuje na powierzchni topograficznej opisanej w dziedzinie częstotliwości. Wykorzystano dwa główne narzędzia, tj. szybką transformatę Fouriera (FFT) i filtry cyfrowe. Podstawowa zasada algorytmu bazuje na założeniu, że niskie częstotliwości odpowiadają za przebieg powierzchni topograficznej, natomiast wysokie częstotliwości są związane z elementami pokrycia terenu. Inny zakres częstotliwości jest charakterystyczny dla budynków, inny dla wegetacji. W związku z tym został opracowany dwuetapowy algorytm filtracji. W pierwszym etapie eliminowane są budynki, w kolejnym – roślinność.

Porównanie ilościowe wyników filtracji ze zbiorem danych referencyjnych wskazuje, że opracowany filtr generuje NMT o zadowalającej jakości. Dokładność DTM wygenerowanego przez algorytm częstotliwości osiąga średni poziom dokładności w porównaniu do ośmiu metod opisanych w teście ISPRS.

Modele 3D obiektów mogą być także pozyskane z wykorzystaniem zdjęć niemetrycznych. Opis takich prac można znaleźć w artykule „Ocena przydatności programu Photosynth do modelowania rzeźby terenu” (Kolecka, Kolecki, 2010). Naziemne zdjęcia cyfrowe, których pozyskanie jest szybkie, tanie i łatwe w realizacji, stanowią znakomite źródło danych do tworzenia modeli 3D. Istnieje wiele pakietów oprogramowania komercyjnego pozwalającego na tworzenie przestrzennych modeli obiektów. Rozwijające się równolegle programy darmowe, choć mniej funkcjonalne, mogą być przydatne podczas tworzenia określonego produktu. Reprezentantem tej grupy aplikacji komputerowych jest Microsoft Photosynth. Pozwala on na generowanie chmury punktów wykorzystując zbiór zdjęć niemetrycznych i nie wymaga od użytkownika wiedzy z zakresu fotogrametrii. W pracy poddano weryfikacji modele powierzchni utworzone na podstawie wygenerowanych przez Microsoft Photosynth chmur punktów. Do weryfikacji użyto modelu wygenerowanego w profesjonalnym oprogramowaniu fotogrametrycznym PhotoModeler Scanner. Weryfikacja polegała na obliczeniu odległości euklidesowych pomiędzy węzłami siatki modelu weryfikowanego a powierzchnią modelu wzorcowego, do czego posłużył program VRMesh. Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że modele terenu wygenerowane z wykorzystaniem programu Photosynth mogą znaleźć zastosowanie w pracach nie wymagających bardzo wysokiej dokładności. Możliwe jest zastosowanie programu Photosynth w monitorowaniu zmian ukształtowania terenu.

W przypadku kamer niemetrycznych istotnym problemem jest kalibracja aparatu. Został on poruszony w pracy „Kalibracja kamer z zastosowanym warunkiem Scheimpfluga” (Tokarczyk, Jędrzejek, 2010). Zastosowanie warunku Scheimpfluga w kamerach powoduje, że dystorsja obiektywu nie jest symetryczna wokół punktu głównego zdjęcia, a przyjęcie tego punktu jako początku promieni radialnych dla dystorsji powoduje znaczące obniżenie dokładności fotogrametrycznego pomiaru. Dodatkowo, zmienia się charakter dystorsji, jej zniekształcenie nie jest kołowe, a eliptyczne. Dotychczasowe rozwiązania problemu polegają na dodaniu do parametrów kalibracji kamery kąta nachylenia płaszczyzny rejestracji w stosunku do płaszczyzn głównych obiektywu kamery i wyznaczenie ich w procesie wyrównania sieci z samokalibracją. W przypadkach stosowania metod jednoobrazowych, wykorzystywanych na przykład w pomiarach z zastosowaniem profili świetlnych, znajomość parametrów kalibracji można ograniczyć tylko do błędów obrazu – przede wszystkim do wpływu dystorsji obiektywu. W pracy podano proste obliczeniowo metody wyznaczenia błędów obrazu dla zdjęć wykonanych kamerą z warunkiem Scheimpfluga. Pierwszy polega na wyznaczeniu wyinterpolowanych poprawek do pomierzonych współrzędnych w oparciu o „mapę” odchyłek otrzymaną na podstawie przekształcenia rzutowego płaskiego wielopunktowego pola testowego na zdjęcie. Druga metoda wymaga obliczenia oprócz parametrów dystorsji również punktu najlepszej symetrii dystorsji wykorzystując odchyłki po transformacji rzutowej. Badania wykonano w oparciu o dane rzeczywiste, jak i symulacyjne. Rezultaty usunięcia wpływu dystorsji pierwszą z metod okazały się znacznie lepsze od drugiej metody, pozwoliły na zmniejszenie wpływu błędu dystorsji do poziomu błędów przypadkowych pomiaru.

Problematyka wykorzystanie fotogrametrii, teledetekcji i GIS w wieloskalowym i wieloczasowym monitoringu środowiska, zaprezentowana w powyższych publikacjach, wpisuje się w unijną dyrektywę INSPIRE o budowie i udostepnianiu informacji przestrzennej. Podjęte działania w jej wdrażaniu opisują w publikacji Bujakowski i Pyka (2010). Autorzy dokonali podsumowania sześciu ogólnopolskich sympozjów odbywających się pod wspólnym tytułem „Krakowskie Spotkania z INSPIRE”. W artykule przedstawiono tematykę kolejnych „Spotkań” podkreślając interdyscyplinarny charakter prezentacji i dyskusji sprzyjający przełamywaniu podziałów sektorowych. Uzasadniono znaczenie metadanych dla rozwoju infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce.

W podsumowaniu stwierdzono, że dzięki INSPIRE infrastruktura informacji przestrzennej powstaje w jednorodny sposób w skali całej Unii Europejskiej. Pozwoli to na udostępnianie danych innym państwom europejskim. Pierwszym zakresem tematycznym podlegającym tej zasadzie są dane dotyczące oddziaływania na środowisko, mające zasięg transgraniczny. Zauważono, że rozwiązywanie problemów przestrzennych wymaga dostępu do danych znajdujących się w różnych jednostkach i prowadzonych w różnorodny sposób. Postęp w tym zakresie będzie możliwy wtedy kiedy osiągnięta zostanie interoperacyjność zbiorów i usług danych przestrzennych – rozumiana jako możliwość łączenia zbiorów danych przestrzennych oraz współdziałania usług danych przestrzennych, bez powtarzalnej interwencji manualnej, w taki sposób, aby wynik był spójny.

Zbudowanie ram prawnych, udostępnienie spójnej i szerokiej informacji przestrzennej oraz wygodnych - dla przeciętnego użytkownika - narzędzi stanowi połowę sukcesu. Istotne jest przekonanie społeczeństwa do potrzeby korzystania z tego typu informacji. Jedną z dróg jest ustawiczna edukacja w tym kierunku. W zakresie dydaktyki, szczególnie akademickiej, istotnym czynnikiem ograniczającym jest bariera płatnego oprogramowania. Równolegle do klasycznego oprogramowania rozwija się dynamicznie oprogramowanie wolno dostępne, które nie tylko jest darmowe, ale daje możliwość włączenia się w jego współtworzenie. Dostarcza ono często wystarczających narzędzi, nawet z zakresu wydawałoby się tak specjalistycznych dziedzin jak GIS, teledetekcja czy fotogrametria. Właśnie tej ostatniej dziedzinie poświęcony jest przegląd oprogramowania zaprezentowany w pracy „Przegląd i charakterystyka wybranego darmowego oprogramowania fotogrametrycznego do celów dydaktycznych (Tokarczyk et al., 2010).

W procesie dydaktycznym w ramach zajęć praktycznych niezbędne jest zaznajomienie studentów z podstawowymi procesami technologicznymi fotogrametrii, związanymi głównie z pracą na komputerach z odpowiednim oprogramowaniem, przy czym oprogramowanie to winno odróżniać od komercyjnego wyposażenie w rozbudowane helpy, tutoriale, analizy poszczególnych etapów i ich wyników. W nauczaniu fotogrametrii przydatne są również programy uczące, pozwalające na usprawnienie procesu przyswajania wiedzy, w tym na samokształcenie. Generalnie wśród oprogramowania dydaktycznego można wyróżnić dwie grupy: podstawowej uzupełniające. Podstawowe to programy tworzone specjalnie do celów dydaktycznych, na ogół bezpłatne i powstające w ramach większych projektów. Natomiast programy uzupełniające to programy darmowe, udostępniane na stronach internetowych uczelni lub też na stronach prywatnych, przez co są one łatwo dostępne i chętnie wykorzystywane do celów dydaktycznych. W pracy scharakteryzowano takie programy jak: DDPS, E-foto, AeroSys, Ilwis, DiMoTeP, Asrix oraz LDIP Inter. Programy te złożone są z „cegiełek” budujących operacje fotogrametryczne takie jak: transformacje 2D, 3D, wcięcie wstecz, wcięcie w przód, orientacja wzajemna, kalibracja kamery. Można z ich pomocą sporządzić podstawowe produkty fotogrametryczne takie jak: przestrzenny model
z możliwością jego stereodigitalizacji, ortofotomapę, NMT. Porównano dwa programy pełniące rolę ćwiczebnej stacji cyfrowej: DDPS i E-foto oraz sprecyzowano wymagania odnośnie programów do celów dydaktycznych.

Referaty i publikacje
W 2010 r. KGFiTS przedstawiła 15 referatów jako rezultatów badań statutowych – zadanie1, z czego 10 wystąpień miało miejsce w ramach XVII Ogólnopolskim Sympozjum Naukowym pt. „Nowoczesne metody pozyskiwania i modelowania danych w fotogrametrii i teledetekcji”, mającej miejsce we Wrocławiu, 23-25 września 2010.

W 2010r. w ramach sprawozdawanego zadania zostało przygotowanych 13 publikacji –wymienionych w wykazie zamieszczonym na końcu sprawozdania jako załącznik nr 1a (teksty tych publikacji stanowią załącznik nr 2a do sprawozdania).



Sprawozdanie z zadania badawczego nr 2
Innowacyjne metody monitoringu biologicznego in situ oraz bioremediacji wybranych zanieczyszczeń środowiska przyrodniczego
Zakres badań i uzyskane wyniki

Prace doświadczalne w zakresie bioremediacji dotyczyły poszukiwania optymalnych metod fotostymulacji laserami małych mocy oraz diodami laserowymi (w tym diodą nowego typu) wybranych gatunków rodzimych roślin wodnych. Stanowiły one kontynuację priorytetowej w skali międzynarodowej koncepcji prof. J. W. Dobrowolskiego zastosowań biotechnologii laserowej do bardziej skutecznej bioremediacji i biodegradacji zanieczyszczeń środowiska. (Dobrowolski 2010b), (Dobrowolski, manuskrypt a), (Macuda et al., manuskrypt). Celem tych badań jest zwiększenie skuteczności hydrofitowych oczyszczalni ścieków rekomendowanych szczególnie dla fitoremediacji zanieczyszczeń ze ścieków pochodzących z typowych gospodarstw wiejskich, oraz ośrodków turystycznych. Oczyszczalnie tego typu są bardzo potrzebne w Polsce ze względu na częsty brak oczyszczalni biologicznych w rejonach rolniczych i wyjątkowo wysoki stopień eutrofizacji wód powierzchniowych w naszym kraju. Oczyszczalnie te są łatwe w budowie i niedrogie. Ponadto są one najlepiej wkomponowane w krajobraz, oparte o zastosowanie wiedzy ekologicznej i z tego powodu są obecnie szybko rozwijającym się kierunkiem inżynierii ekologicznej (ecological engineering) w różnych krajach. Na wzór ekosystemów w nowoczesnych oczyszczalniach hydrobotanicznych nie stosuje się monokultury, ale wykorzystuje różne, odpowiednio dobrane gatunki roślin z miejscowych ekotonów dostosowanych do lokalnych warunków środowiska przyrodniczego, a szczególnie klimatu. Ze względu na zdeterminowaną genetycznie, zróżnicowaną wrażliwość na fotostymulację, dr M. Śliwka dobierała oddzielnie dla każdego z testowanych gatunków roślin wodnych na drodze doświadczalnej w warunkach laboratoryjnych najbardziej korzystne parametry biostymulacji laserowej testowanych roślin. Poddano je ekspozycji na światło lasera lub diod laserowych o różnych długościach fali i przez różny czas. Algorytmy stymulacji laserowej zoptymalizowała dr Śliwka (Śliwka, Jakubiak, 2010), (Jakubiak, Śliwka, 2010) dla następujących gatunków hydrofitów: rzęsy drobnej (Lemna minor L.), trzciny pospolitej (Phragmatis australis L.) i kosaćca żółtego (Iris pseudoacorus L.). Zawartość metali: cynku (Zn), niklu (Ni), kadmu (Cd), ołowiu (Pb),oraz pierwiastków biogennych: azotu (N) i fosforu (P) oznaczono w biomasie roślin kontrolnych i doświadczalnych metodą spektrometrii masowej ICP-MS oraz atomowej spektrometrii absorpcyjnej ASA. Porównanie wyników wskazuje że właściwie dobrany sposób stymulacji światłem spójnym zwiększa w sposób istotny skuteczność usuwania ze ścieków metali i związków stanowiących przyczynę zjawiska eutrofizacji i katastrof ekologicznych w zbiornikach wodnych. Wyniki te uzasadniają potrzebę kontynuacji tych prac badawczo-rozwojowych. Po ich zakończeniu celowe byłoby porównanie efektywności ekologicznej bioremediacji tych samych ksenonbiotyków w oczyszczalniach hydrobotanicznych przy pomocy dotychczasowych metod oraz po zastosowaniu optymalnej biostymulacji laserowej. Adekwatnymi metodami do tej oceny byłyby właśnie nowoczesne metody biomonitoringu rozwijane w naszym Zespole (z uwzględnieniem oddziaływania określonego stanu wód na przebieg rozwoju juwenilnego wrażliwych gatunków z zastosowaniem komputerowej analizy obrazu do badań porównawczych). Natomiast dr Jakubiak kontynuował problematykę swojej pracy doktorskiej poprzez wykonywane wraz z dr Śliwką terenowe prace doświadczalne nad wpływem fotostymulacji laserowej na wzrost różnych genomów wierzb w środowisku zasolonych gleb. Wyniki swoich badań przedstawili oni na IX Toruńskim Seminarium Ekologicznym, Konferencji Młodych Uczonych w AGH, oraz Konferencji dotyczącej europejskiej współpracy dla zrównoważonego rozwoju również w AGH.

Wielospecjalistyczny zespół kierowany przez prof. J.W.Dobrowolskiego przeprowadził pierwsze w świecie udane prace doświadczalne wykazujące możliwość bardzo znacznego zwiększenia szybkości rozkładu wielopierścieniowych węglowodorów zawartych w ropopochodnych zanieczyszczeniach gruntu i gleb w wyniku zastosowania odpowiedniego algorytmu fotostymulacji laserowej dermatofita natywnego Trichophyton mentagrophytes wyizolowanego z gruntu od dawna skażonego ropą naftową. Badania te dostarczają nowych przesłanek naukowych zarówno dla wyjaśnienia tego zjawiska jak też uzasadniają celowość ich kontynuacji pod kątem zastosowań praktycznych (Macuda et al., manuskrypt). Wyniki tych badań były przedstawiane zarówno na Konferencji w AGH (z udziałem specjalistów z 5 krajów), jak też na Konferencji IBS 2010 zorganizowanej przez najstarszy Uniwersytet Boloński (z udziałem specjalistów z 74 krajów). Kierownik Zespołu otrzymał propozycję współpracy w zakresie zastosowań innowacyjnej biotechnologii laserowej do bardziej skutecznej likwidacji skażeń ropopochodnych od specjalistów z Włoch (w tym przewodniczącego Komitetu Naukowego w/w Konferencji prof. Fabio) i Chin, a zastosowań do biologicznego oczyszczania ścieków i produkcji biomasy dla potrzeb zrównoważonego rozwoju od ekspertów z Indii, oraz Włoch, Francji i Słowenii (w tym laureata I nagrody w Europejskim Konkursie na Najlepszy Projekt z Ekoinżynierii prof. Vhroska).

Wyrazem zainteresowana szerokim zastosowaniem tych innowacyjnych badań jest zaproszenie prof. J.W.Dobrowolskiego z referatami na Światowy Kongres Biotechnologii w Indiach, Światowy Kongres Biotechnologii Przemysłowej, oraz Światowy Kongres Biotechnologii Środowiskowej w Chinach. Badania te zainteresowały też studentów z Koła Naukowego Ochrony Środowiska którzy włączyli się do prac doświadczalnych i stanowiły też przedmiot prac magisterskich z inżynierii środowiska zakończonych w 2010 r. Nowe wyniki badań były też wykorzystane w szkoleniach w ramach zarówno przedmiotów takich jak ekotoksykologia i biotechnologia Środowiska, oraz zajęć obieralnych w języku angielskim, a także na studiach podyplomowych i w Uniwersytecie Otwartym AGH. Poza innowacyjnymi pracami doświadczalnymi w zakresie monitoringu biologicznego i bioremediacji uwzględniono też inne prace terenowe. Dotyczyły one ekologicznych i edukacyjnych walorów wybranych zbiorników w rejonie Krakowa i ich wykorzystania dla promocji zrównoważonego rozwoju.

Wyniki przeprowadzonych badań zostały też wykorzystane w 2010 roku przez J.W. Dobrowolskiego w referatach naukowych, m. in. w Polskiej Akademii Umiejętności, na Seminarium nt. technologii proekologicznych i trwałego rozwoju dla przemysłu chemicznego w Krakowie, wykładach w Uniwersytecie Otwartym AGH, oraz w szkoleniach prowadzonych w ramach zajęć dla studentów inżynierii środowiska w przedmiocie: Biotechnologia środowiskowa, oraz w ramach przedmiotu obieralnego prowadzonego w j. angielskim: Biotechnology (na studiach podyplomowych), a także w ramach systematycznie prowadzonych szkoleń nieobowiązkowych i prac doświadczalnych w zakresie nowych metod monitoringu środowiska i innowacyjnych zastosowań biotechnologii laserowej z udziałem studentów z Koła Naukowego Ochrony Środowiska (Dobrowolski 2010a, c), (Dobrowolski 2010, manuskrypt b), (Dobrowolski et al. 2010), (Dobrowolski, Guha 2010, manuskrypt); (Tadeusiewicz, Dobrowolski, 2010, manuskrypt).

Ogólnie można stwierdzić że w kompleksowych pracach zespołu uwzględniono różne komplementarne kierunki związane z zastosowaniem nowych metod biotechnologicznych w ekoinżynierii i promocji zrównoważonego rozwoju dostosowanego do specyfiki różnych regionów, a szczególnie do potrzeb Małopolski.

W związku z problematyką tego zadania dr Robert Mazur wykonał następujące badania laboratoryjne oraz terenowe.

Prace  laboratoryjne dotyczyły:

1.     Badania nad nowymi metodami biomonitoringu opartymi na zastosowaniu form juwenilnych bioindykatorów stanu ekosystemów słodkowodnych z grupy bezkręgowców wodnych oraz roślin makrobentosu. Prace doświadczalne stanowiły twórczą kontynuacje szczególnie czułej metody oceny skutków zmian antropogenicznych wywołanych w środowisku wodnym. Są one oparte o  metodę oceny wpływu szkodliwych czynników chemicznych i fizycznych  na zjawiska morfofizjologiczne podczas embriogenezy i wczesnego rozwoju różnych gatunków, którą wprowadził w oparciu o własne doświadczenia do literatury światowej kierownik Zespołu Biotechnologii Środowiskowej i Ekologii prof. zw. J.W. Dobrowolski, a następnie rozwijał prof .K. Dąbrowski w laboratoriach we Francji, Japonii i USA. Prace te mają istotne znaczenie dla bardziej skutecznej ochrony odpowiedniego stanu środowiska przyrodniczego dla prawidłowej reprodukcji zasobów biologicznych i zagrożonych gatunków, oraz zapobiegania zmianom teratogennym. Dlatego obecnie są one zalecane w normach OECD i UE.

2.      Opracowanie modelu toksyczności detergentów w oparciu o mechanizm solubilizacji błony komórkowej. Są to oryginalne badania eksperymentalne dr R. Mazura, których duża przydatność dla inżynierii środowiska wynika z rosnącego skażenia detergentami wód w Polsce i na świecie. Stanowiły one kontynuacje badań wykonanych w ramach jego pracy doktorskiej z zakresu inżynierii środowiska pod opieką prof. J.W.Dobrowolskiego.

3.      Zastosowanie komputerowej analizy obrazu w rozwijaniu i modyfikacji metod tradycyjnych w ocenie jakości wód powierzchniowych. Prace te stanowią także twórczy wkład w nowatorskie badania związane ze zwiększeniem czułości i obiektywizmu metod wczesnego wykrywania zagrożeń dla prawidłowego rozwoju testowanych gatunków. Dostarczają one nowych przesłanek naukowych dla stosowania na tyle wydajnych metod oczyszczania ścieków aby zapobiec skutkom nieodwracalnym w tym katastrofom ekologicznym. Dr Mazur zainicjował i rozwinął nowe zastosowania metod komputerowej oceny zaburzeń w morfogenezie i kinetyce testowanych zwierząt wodnych w powiązaniu ze zwiększeniem czułości powszechnie stosowanych metod w monitoringu biologicznym jakości wód. Jeżeli dr Mazur miałby możliwość kontynuacji swoich badań dostarczyłyby one przesłanek dla wniosków wynalazczych a prawdopodobnie też patentów, których wdrożenie zwiększyłoby skuteczność ochrony wód i ekosystemów wodnych w Polsce zgodnie z zaleceniami UE (Lewicki, Mazur, 2010), (Mazur et al. 2010 b)

4.      Badanie toksyczności detergentów, zasolenia i zakwaszenia wód powierzchniowych. Prowadzone w tym zakresie doświadczenia laboratoryjne odpowiadały potrzebom praktycznym inżynierii ochrony środowiska przyrodniczego w Polsce, ponieważ nawiązywały one do wyników badań terenowych związanych z rosnącymi zagrożeniami wód powierzchniowych (na przykładzie wybranych cieków wodnych i zbiorników) ściekami zawierającymi detergenty i kwasy, oraz chlorkami pochodzącymi z wód dołowych zczerpywanych z kopalń szybowych. Prace te uwzględniały istotne zarówno ze względów naukowych jak tez praktycznych efekty synergistyczne skojarzonego występowania niektórych zanieczyszczeń wód powierzchniowych.


  1. Wyniki i doświadczenia uzyskane w ramach w/w prac Zespołu związanych z badaniami statutowymi były wykorzystane do twórczego udziału dr R. Mazura przez kilka miesięcy w 2010 r. w pracach Zespołu Biotechnologii Akwakultury prowadzonego przez prof. K. Dąbrowskiego w Ohio State University w Columbus, USA w zakresie następujących problemów badawczych: Preventing mercury toxicity by thiamine in perch.

Oznaczania tiaminy i rtęci w jajach i próbkach rybach Yellow perch z Jeziora Erie (ze względu na najwyższe skażenie rtęcią tego jeziora spośród Wielkich Jezior). Laboratoryjne badania doświadczalne ekspozycji ikry okonia na różne stężenia tiaminy oraz rtęci w celu zweryfikowania możliwości zastosowania witaminy B1 do detoksykacji rtęci dla zmniejszenia zagrożenia zdrowia licznej grupy konsumentów tych ryb.

Monitoring ryb okoniowatych w obszarze Jeziora Erie (prace terenowe – na traulerach z Wildlife Division, Ohio Department Of Natural Resources w powiązaniu z wynikami w/w prac laboratoryjnych w zakresie ekotoksykologii i monitoringu biologicznego skażeń wód).

Prace w których z wielkim zaangażowaniem uczestniczył dr R. Mazur w USA stanowiły twórczą kontynuację badań rozpoczętych przez prof. J.W. Dobrowolskiego w Polsce zarówno w zakresie zastosowania kryteriów embriologicznych w monitoringu biologicznym różnych skażeń wód, jak też zainicjowanych przez niego w Japonii prac nad zastosowaniem biostymulacji laserowej dla zwiększenia podaży selenu w diecie populacji mieszkańców rejonu Minamata o podwyższonej zawartości rtęci w wyniku konsumpcji skażonych ryb. Mają one swój udział we wkładzie polskich naukowców we współpracę światową w tej ważnej dziedzinie badań a zarazem dostarczają nowych przesłanek dla inżynierii środowiska zarówno w zakresie oceny stanu środowiska jak też zmniejszenia zagrożenia ludzi związanego ze skażeniami wód.

6.      Prowadzone prace magisterskie o charakterze eksperymentalnym z inżynierii środowiska pod opieką dr R. Mazura (w związku z problematyką Zadania 2 Badań Statutowych )



  • Badania toksyczności detergentów z grupy środków czystości z wykorzystaniem biotestów toksyczności ostrej i chronicznej na Daphnia magna i Lemna minor.

  • Ekotoksykologiczna ocena toksyczności ścieków na różnych etapach procesu oczyszczania w oczyszczalniach miejskich.

  • Zastosowanie metody komputerowej analizy obrazu w monitoringu środowiska wodnego (Lewicki, Mazur 2010), (Mazur et al.2010 b)

Prace badawcze - terenowe:

    Monitoring wód Zalewu Dobczyckiego.



  • Badania parametrów fizykochemicznych

  • Badania biomonitoringowe

  • Próba określenia roli namuliska i formacji roślinnej w obszarze ujścia Raby do Zalewu Dobczyckiego w procesie samooczyszczania zanieczyszczeń z zlewni Raby oraz redukcji biogenów wnoszonych do jeziora z wodami Raby.

  • Zdjęcia fitosocjologiczne formacji roślinnej w obszarze namuliska.

  • Badanie toksyczności wody z kopalni węgla kamiennego „Janina” w Libiążu w ramach opieki nad pracą magisterską (prace terenowe oraz analityczne -laboratoryjne).

Badania dr Aleksandry Wagner koncentrowały się na uzupełnianiu rozprawy habilitacyjnej „Zastosowanie koncepcji zrównoważonego rozwoju w zagospodarowaniu zbiorników wodnych w rejonie Krakowa” o dane uzyskane na podstawie zdjęć lotniczych (z Centralnych Zasobów Geodezyjnych i Kartograficznych). Porównywano wielkości tych zbiorników obecnie i w latach wcześniejszych. Bardziej szczegółowe omówienie wyników poprzednio wykonanych prac znajdzie się w sprawozdaniu z Badań Własnych A. Wagner.

Podjęto również próbę waloryzacji badanych zbiorników wodnych przedstawionych w pracy oraz ocenę ich stopnia zagrożenia (Wagner et al., 2010a). W ocenie wzięto pod uwagę aspekty takie jak: warunki rekreacji, walory przyrodnicze (między innymi obecność gatunków objętych Dyrektywami Unii Europejskiej) oraz kulturowe. Wyniki tych badań dr A.Wagner przedstawiła na konferencji: XV ENVIRO 2010 - Współczesne Problemy Gospodarki Wodnej i Kształtowania Środowiska Obszarów Wiejskich.

Nowym projektem jest przeprowadzony przez dr A. Wagner, wspólnie z mgr Barbarą Patułą oraz dwójką studentów zagranicznych praktykantów IAESTE (Wagner et al., 2010,b), monitoring wpływu dróg w rejonach turystycznych na śmiertelność płazów i gadów. Prowadzono badania w Dolinie Będkowskiej oraz w OPN. Stwierdzono, iż najbardziej zagrożone w OPN były zaskrońce, natomiast w Dolinie Będkowskiej zagrożone były ropuchy. Wyniki przedstawiono na X Ogólnopolskiej Konferencji Herpetologicznej, organizowanej przez Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie. Tekst referatu został złożony do druku.

Zajmowano się też szeroko pojętą problematyką edukacji ekologicznej (Mazur et al.,2010a) i współpracy międzynarodowej w zakresie promocji zrównoważonego rozwoju. Dr A. Wagner przedstawiła referat podsumowujący dotychczasowy etap współpracy na Konferencji „Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój” zorganizowanej przez Uniwersytet Otwarty AGH, a także na wykładzie w tym Uniwersytecie.



Załącznik 1a
Wykaz publikacji opracowanych w ramach zadania 1a:
Boroń A., Borowiec M, Pirowski T, 2010. Fotoplan rozwinięcia trudnodostępnych polichromii bizantyńskich w absydzie katedry w Sandomierzu, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Borowiec N., 2010a. Polyhedral building model from airborne laser scanning data. Geomatics and Environmental Engineering 4/2010.
Borowiec N., 2010b. Budowa modelu budynku na podstawie zintegrowanych danych z ewidencji oraz z lotniczego skaningu laserowego, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku).
Bujakowski K., Pyka K., 2010. Sześć „Krakowskich Spotkań z INSPIRE” – próba podsumowania, Roczniki Geomatyki 2010, t.9;
Kolecka N., Kolecki J., 2010. Ocena przydatności programu Photosynth do

Modelowania rzeźby terenu, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Marmol U., 2010. The two-stage filtering of airborne laser data in a frequency domain, Geodesy and Cartography, Vol. 59 No 2.
Marmol U., Lenda G., 2010. Filtry teksturalne w procesie automatycznej klasyfikacji obiektów, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Maryniak D., Drzewiecki W., 2010. Zmiany pokrycia terenu Pustyni Błędowskiej w latach 1926-2005, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Michałowska K., Głowienka-Mikrut E., 2010. Wieloczasowe dane obrazowe w badaniu zmian pokrycia terenu, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Pirowski T., 2010. Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena walorów fotointerpretacyjnych scalenia danych Landsat TM i IRS-PAN, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Pyka K., 2010. Dopasowanie radiometryczne ortoobrazów z wykorzystaniem modelu barw Lab, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Tokarczyk R., Jędrzejek M., Kalibracja kamer z zastosowanym warunkiem Scheimpfluga, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku);
Tokarczyk R., Kwoczyńska B., Ujma M., 2010. Przegląd i charakterystyka wybranego darmowego oprogramowania fotogrametrycznego do celów dydaktycznych, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 21 (w druku).

Załącznik 1b

Wykaz publikacji opracowanych w ramach zadania 1b
Jan W. Dobrowolski, 2010a. 20-lecie działalności Uniwersytetu Otwartego AGH jako próba interdyscyplinarnej edukacji wszystkich grup wiekowych dorosłych słuchaczy.

W monografii pt. Edukacja dorosłych jako czynnik rozwoju społecznego, praca zbiorowa pod red. T. Aleksandra, tom 1, s. 207-218, Zespół Nauk Pedagogicznych PAN, Instytut Pedagogiki UJ, Uniwersytet Jagielloński, Kraków.


Jan W. Dobrowolski, 2010b. Laser biotechnology for more efficient bioremediation and sustainable development, E-proceedings of Biotechnology for the Sustainability of Human Society,IBS2010, University of Bologna, 8 str.
Jan W. Dobrowolski, 2010c. Interdisciplinary case studies and problem-solving training for promotion of sustainable development of the regions of historical cities, based on innovative environmental biotechnology, Webpage of 9th International Students Workshop “Interdisciplinary Study on Sustainable development of Regions of Historical Cities-Sound-Tourism-Education: the Renaissance Inspiration and Good Practice for the Future”, Fondazione Del Bianco, Florence, 18 str.
R. Tadeusiewicz J.W. Dobrowolski, 2010. Use e – learning technology and cybernetic methodology for modern education in the area of prevention of environmental health based on sustainable development, W: Trace Elements and Electrolites,(praca przyjęta do druku 10 stron.).
Jan W. Dobrowolski, Ananya S. Guha, 2010. Open University and modern distance learning for sustainable development in India and Poland – przyjęte do druku w Geomatics and Environmental Engineering.
Lewicki P. Mazur R., 2010. Application Of The Computer Image Analyses In The Lymnaea stagnalis L. Acute Toxicity, Ecological Chemistry And Engineering A, Vol. 17, No. 4-5, s. 31 – 38, Opole.
Mazur R., Kramarz P. Wagner A. 2010a. Studium możliwości ekoturystycznego wykorzystania Zbiornika Dobczyckiego i rzeki Raby w świetle badań ankietowych. „Procesy transformacji przemysłu i usług w regionalnych i krajowych układach przestrzennych”, Wyd: AP, s. 279-285, Kraków.
Mazur R., Lewicki P., Kasztalski K.; 2010b. The application of the computer image analysis methods in environmental biomonitoring; Czasopismo Techniczne, 2–M/2010, Zeszyt 8/107, s. 167–174, Wyd. PK.
Wagner A., Hruševar D., Ljubobratović U., 2010a. The Attempt to Evaluate the Water Bodies in Selected Rural Regions in the Vicinity of Cracow (Kraków), Poland – Praca przyjęta do druku w Zeszytach Problemowych Postępów Nauk Roniczych.
Wagner A., Srećković I., Parađiković I., Patuła B., 2010b. Zagrożenia herpetofauny spowodowane motoryzacją oraz turystyką rowerową w terenach rekreacyjnych na wybranych przykładach z okolic Krakowa poza sezonem rozrodczym płazów. W: Biologia płazów i gadów – ochrona herpetofauny (Red. W. Zamachowski). UP. Kraków, s. 166-167.

Uwaga: Obszerniejsza publikacja pod tym samym tytułem złożona także do druku w specjalnej monografii.


Śliwka M. Jakubiak M., 2010: Wykorzystanie technologii bioremediacji w

inżynierii środowiska. W: Materiały konferencyjne Krakowskiej Konferencji Młodych Uczonych „Pro futuro” Kraków, 23-25. 09., s. 387-392

Jakubiak M., Śliwka M. Kuźniar T., 2010: Możliwości zastosowania biotechnologii



laserowej w inżynierii i ochronie środowiska. W: Materiały konferencyjne Krakowskiej Konferencji Młodych Uczonych „Pro futuro” Kraków, 23-25. 09.2010, s. 265-271

Manuskrypty:
Jan W. Dobrowolski, 2010a. Innowacyjne zastosowanie biotechnologii laserowej a profilaktyka zmian klimatu i powodzi oraz promocja trwałego rozwoju na przykładach różnych regionów. Referat na Konferencji „Europejska wspólnota środowiska i kultury a zrównoważony rozwój”, Uniwersytet Otwarty AGH, 30.09. i 1.10.2010-przewidzane do publikacji w międzynarodowej monografii „Interdisciplinary cooperation for Sustainable Society”.
Jan W. Dobrowolski, 2010b. 44 letnie doświadczenia w zakresie interdyscyplinarnych badań i edukacji a aktualne trendy promocji proekologicznych technologii dla zrównoważonego rozwoju - ibidem.
J. Macuda, L. Zawisza, J.W. Dobrowolski, M. Rymarczyk, A. Budak, D. Trojanowska, P.Lewicki, L. Wojnar, 2010. Próby zwiększenia skuteczności biodegradacji skażeń ropopochodnych a aktualne zadania inżynierii środowiska w rejonach eksploatacji ropy naftowej - ibidem.

Czynny udział w Konferencjach;
Jan W. Dobrowolski - Międzynarodowe Warsztaty nt. " Interdisciplinary Study on Sustainable Development of Regions of Historical Cities-Sound-Tourism-Education: the Renaissance Inspiration and Good Practice for the Future" których był opiekunem naukowym we Florencji od 7 do 14 lutego 2010 r.(-vide program Warsztatów, oraz załączone opracowania).
Jan W. Dobrowolski - Międzynarodowa Konferencja IBS 2010 "Biotechnology for Sustainable of Human Society" zorganizowanej we Włoszech w Rimini 14-18 września 2010 przez Uniwersytet Boloński. Wygłoszony referat: "Laser biotechnology for more efficient bioremediation and sustainable development"(odnośne materiały konferencyjne upowszechnione zostały w formie elektronicznej wśród ekspertów z 74 krajów).
Jan W. Dobrowolski – Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: "44 letnie doświadczenia w zakresie interdyscyplinarnych badań i edukacji a aktualne trendy proekologicznych technologii dla zrównoważonego rozwoju"
J.W. Dobrowolski, M. Śliwka, M. Jakubiak, R. Mazur, A. Wagner, W. Knast – Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: "Innowacyjne zastosowania biotechnologii laserowej a profilaktyka zmian klimatu i powodzi oraz promocja trwałego rozwoju na przykładach różnych regionów" (odnośne materiały konferencyjne zostały przekazane specjalistom z 5 krajów w tym z Polonii z Francji, Niemiec i Szwajcarii).
J. Macuda, L. Zawisza, J.W. Dobrowolski, M. Rymarczyk, A. Budak, D. Trojanowska, P. Lewicki, L. Wojnar,- Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: Próby zwiększenia skuteczności biodegradacji skażeń ropopochodnych a aktualne zadania inżynierii środowiska w rejonach eksploatacji ropy naftowej.
Jan W. Dobrowolski, Ananya S. Guha, – Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony wykład: Open University and modern distance learning for sustainable development in India and Poland.
Aleksandra Wagner – Międzynarodowa Konferencja Naukowa - XV ENVIRO 2010. Współczesne Problemy Gospodarki Wodnej i Kształtowania Środowiska Obszarów Wiejskich. Wygłoszony referat: „The Attempt to Evaluate the Water Bodies in Selected Rural Regions in the Vicinity of Cracow (Kraków), Poland”
Aleksandra Wagner, Barbara Patuła – X Ogólnopolska Konferencja Herpetologiczna. Uniwersytet Pedagogiczny, Kraków 27-28.09. 2010. Wygłoszony referat: „Zagrożenia herpetofauny spowodowane motoryzacją oraz turystyką rowerową w terenach rekreacyjnych na wybranych przykładach z okolic Krakowa poza sezonem rozrodczym płazów”.
Aleksandra Wagner – Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: Education for sustainable development, focus on urban and suburban regions of great historical values in Southern Poland and other European regions (the Czech Republic, Germany, the Netherlands, Belgium, Spain, Portugal, Italy).
M. Jakubiak - Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: "Proekologiczne możliwości wykorzystania fotostymulacji laserowej w biologicznej rekultywacji gruntów"
Robert Mazur, Dąbrowski K. - Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat: Interakcje chemiczno-środowiskowe związane z niedoborem witaminy B1 (tiaminy) u ryb z Wielkich Jezior Amerykańskich a zagrożenia dla zdrowia konsumentów, 29 – 30. 09. 2010, AGH Kraków
Małgorzata Śliwka. - IX Toruńskie Seminarium Ekologiczne - "Ekologia a zrównoważony rozwój" Toruń, 18-19 czerwiec 2010 r. Wygłoszony referat: Zastosowanie stymulacji laserowej w roślinnych oczyszczalniach ścieków."
Małgorzata Śliwka. - Konferencja: Europejska Wspólnota Środowiska i Kultury a Zrównoważony Rozwój, Uniwersytet Otwarty AGH, Kraków, 30.09 - 1.10. 2010. Wygłoszony referat pt. "Zastosowanie stymulacji laserowej do poprawy zdolności fitoremediacyjnych hydrofitów"
Wygłoszone wykłady:

23.10, 2010. Uniwersytet Otwarty AGH (Postęp nauki i techniki a problemy XX wieku) - Prof. dr hab. Jan W. Dobrowolski – Nauki biologiczne jako siła napędowa gospodarki europejskiej i światowej (w świetle Konferencji Bolońskiej 14-18.09.2010.



27. 11. 2010. Uniwersytet Otwarty AGH (Postęp nauki i techniki a problemy XX wieku) - Dr Aleksandra Wagner – Edukacja dla zrównoważonego rozwoju na wybranych przykładach miast i rejonów podmiejskich o dużych walorach kulturowych w Polsce Południowej oraz innych rejonach Europy.

Załącznik 2a – publikacje z zadania 1


Załącznik 2b – publikacje z zadania 2




Pobieranie 107.43 Kb.





©absta.pl 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna