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

  1. 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).

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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).

  1. 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.

  1. 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).

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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

  1. 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/

  1. 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 6808 razy od 2011-11-07. Frames are not supported by your program<br> You should install, for example, Interent Explorer 4.0.<br> <tr> <td width="800" valign="top" align="center" height="0"> &nbsp;</td> </tr> &nbsp;</table>