Laserové skenovanie sa v súčasnosti považuje za najmodernejšiu metódu diaľkového prieskumu Zeme. O tejto technológii sme sa rozprávali s Michalom Gallayom z Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach.
Moderná technika vstúpila do všetkých odvetví ľudského života. Čím obohatila geovedy, konkrétne geografiu?
Modernizácia súčasnej geografie súvisí predovšetkým s využívaním globálnych navigačných satelitných systémov (napr. GPS, Galileo, GLONASS), diaľkového prieskumu Zeme, internetu a bezdrôtovej komunikácie. Tieto technológie stoja na neustále prebiehajúcom zmenšovaní elektroniky a zároveň rastúcom výpočtovom výkone počítačov. Všetky spolu umožňujú rýchly zber údajov o krajine, aj ich rýchle spracovanie, zobrazovanie a šírenie. Pre moderného geografa to znamená neustály prísun potrebných informácií, ktorých vyhodnotenie vedie k lepšiemu vysvetleniu usporiadania a fungovania prírodnej krajiny, ale aj ľudskej spoločnosti v nej. Pre obraznosť si predstavte, že Slovensko zasiahli na nížinách povodne a máte za úlohu identifikovať zaplavené polia, domy a iné majetky za účelom stanovenia vzniknutých škôd. Keby ste mohli použiť iba kompas, meracie pásmo a osobnú obchôdzku, pokým by ste skončili, voda by opadla a skutkový stav by ostal bez záznamu. V porovnaní s tým v súčasnosti pomocou obrazových skenerov na družiciach z vesmíru získame podrobné snímky veľkých území už za niekoľko hodín. V minútach možno počítať automatickú identifikáciu zaplavených oblastí a ich porovnanie s údajmi z katastrálneho mapového portálu. Iným príkladom je úloha zistiť rozmiestnenie obyvateľov rôznych vekových skupín vo veľkom meste vo vybranom čase dňa. V období sociálnych sietí, smartfónov s GPS a mobilného internetu je možné pozrieť sa na vek a polohu odosielateľov tvítov v istom čase a zobraziť ich v geografickom informačnom systéme. Takto možno odhaliť a riešiť prípadnú segregáciu obyvateľov, cielene zriadiť škôlky pre deti alebo zlepšiť starostlivosť o seniorov, či umiestniť služby pre ekonomicky produktívne obyvateľstvo.
V poslednom čase sa často hovorí o geografickom informačnom systéme (GIS). O čo ide?
GIS je kľúčovým pojmom modernej geografie, ale aj kartografie, geológie, ekonómie, klimatológie a všetkých oblastí, v ktorých je dôležité vyhodnocovať a zobrazovať priestorové informácie o území. GIS možno vnímať ako súbor digitálnych geografických dát (geodatabázu), ako softvér na analýzu takýchto dát alebo ako objekt výskumu. Cieľom je digitálne vyjadriť skutočné územie a získavať odpovede na otázky alebo riešenia vzniknutých problémov v krajine. Dá sa to jedine tak, že informácie sú navzájom prepojené formou databázy, čo zodpovedá informačnému systému. V skratke GIS je podstatné slovo geografický. Informačný systém sa stane geografickým až vtedy, keď pozná aj skutočnú polohu informácií vzhľadom na Zem či územie a dokáže ich zohľadniť v našich dopytoch či modelovaní krajiny. GIS teda vie odpovedať aj na otázku: Kde? Predstavte si, že ste sa v škole ulievali a dostanete do rúk mapu s polohou pokladu na neznámom ostrove, iba s geografickou sieťou súradníc (zemepisná šírka a dĺžka). No nikto vám nevysvetlil, čo sú to geografické súradnice, a tak neviete, kde na Zemi sa ostrov nachádza. Navyše sa nedokážete na mape zorientovať, pretože nepoznáte, kde je sever a kde juh. Aj preto nebudete schopní určiť rozlohu a rozmery ostrova alebo dĺžku trasy k pokladu. Netušíte, že farby na mape vyjadrujú zmenu nadmorskej výšky, a tak neurčíte, či bude cesta k pokladu namáhavá alebo pôjdete po rovine. Neviete, že modré čiary sú rieky brániace prechodu suchou nohou. Takto negramotne sa cíti grafický softvér, ktorý nepočíta s tým, že obrázok na oskenovanom papieri je mapa, teda zmenšený obraz skutočného územia nakreslený v známom súradnicovom systéme.
Kde všade sa s GIS môžeme stretnúť?
GIS dokáže informáciu o polohe objektov a javov na Zemi pochopiť a plne zužitkovať v prospech používateľa. Navyše, ak sa k tomu pridružia aj údaje o vlastnostiach objektu, GIS softvér umožní pýtať sa a vyhľadať najmenej namáhavú alebo najkratšiu trasu k pokladu. Možno si to ani neuvedomujeme, ale GIS využívame dennodenne. Každý isto pozná GPS navigácie do auta alebo Google Maps v smartfóne. Pozeráme si mapy predpovede počasia na stránkach Slovenského hydrometeorologického ústavu alebo potrebujeme zistiť mená vlastníkov pozemkov susediacich s našou záhradou na katastrálnom portáli. Všetky tieto aplikácie využívajú koncept GIS, v ktorom sú údaje o polohe a vlastnostiach objektov zaznamenané digitálne a dá sa s nimi ľahko narábať. Spôsoby práce s geografickými informáciami v GIS aj mimo neho hľadá a skúma geoinformatika.
Ako často treba krajinu mapovať, aby bol GIS aktuálny?
Ak je účelom tvorby GIS modelovanie zmeny krajiny, prispôsobuje sa tomu periodicita zberu priestorových dát o nej. Dynamika krajiny sa však nevyjadruje iba časovými radmi, efektívnejšie je zmenu modelovať. Moderné geoinformatické metódy umožňujú napríklad vypočítať množstvo pôdy, ktorú erózia pri silnej búrke odnesie z poľa preč, alebo sa dá presne určiť, aké množstvo slnečného žiarenia dopadne v daný deň na vinohrad či fotovoltaický panel.
V rámci získavania údajov je v súčasnosti hitom laserové skenovanie – lidar. V čom spočíva táto metóda?
Lidar je skratkou z angličtiny pre light detection and ranging. Podobne ako radar vznikol zo spojenia radio detection and ranging. Pri obidvoch technológiách ide o rovnaký základný princíp, ktorým je vyslanie pulzu elektromagnetického žiarenia (energie) a počítanie času, ktorý uplynie od vyslania až po prijatie odrazenej časti tohto pulzu. Rýchlosť šírenia sa elektromagnetického pulzu je známa a konštantná. Jej vynásobením dobou trvania letu pulzu a vydelením dvomi získame vzdialenosť k povrchu, od ktorého sa pulz odrazil, ku skeneru, ktorý ho vyslal. Keďže polohu radaru alebo lidaru v lietadle či na družici monitoruje GPS prijímač, prepočtami možno určiť súradnice miesta, od ktorého sa vyslaný pulz odrazil. Súčasný radar aj lidar využívajú na mapovanie koherentné žiarenie, teda všetky lúče kmitajú takmer paralelne s rovnakou frekvenciou. Zatiaľ čo radar využíva vlnové dĺžky na úrovni milimetrov až centimetrov (mikrovlny), lidar je založený na oveľa kratších vlnových dĺžkach. Spravidla ide o viditeľné zelené svetlo (okolo 500 nm) alebo infračervené žiarenie (1 000 nm). Vlny s touto dĺžkou vyrába v lidare laser. Odtiaľ názov laserové skenovanie, čo je v diaľkovom prieskume Zeme ekvivalent pomenovania lidar.
Za rozhovor ďakuje redakcia Quark
Foto M. Gallay
