Forested areas in Cracow ( ) evaluation of changes based on satellite images 1 / 31 O

Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images Obszary leśne w Krakowie (1985-2017) szacowanie zmian na podstawie zobrazowań satelitarnych Cracow University of Technology QGIS Poland / Open Source Geospatial Foundation International conference Forest and water Supraśl 12-14.09.2017 Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 1 / 31 O

Introduction Wprowadzenie Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 2 / 31 O

Cracow in 1870 Kraków w 1870 source: krakow.fotopolska.eu Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 3 / 31 O

Problem Vegetation plays an important role in interception and transpiration processes in urbanized areas. Available datasets with forest classes, like Corine Land Cover or Urban Atlas, are excellent source of continuous maps, but for some purposes are too generalized temporaly and spatialy. Roślinność odgrywa istotną rolę w procesie intercepcji i transpiracji w obszarach miejskich. Bazy danych zawierające lasy, takie jak Corine Land Cover lub Urban Atlas, są znakomitym źródłem ciągłych map, lecz dla niektórych zastosowań są zbyt zgeneralizowane czasowo i przestrzennie. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 8 / 31 O

Main goals Główne cele Creation of spatio-temporal database for hydrological modelling. Long-term datasets with high spatial resolution. Stworzenie czasowo-przestrzennej bazy danych dla potrzeb modelowania hydrologicznego. Wieloletnie dane z dużą rozdzielczością przestrzenną. Use od free and open data and tools. Evaluation of QGIS as main tool and Landsat images as data sources. Wykorzystanie wolnych danych oraz wolnych i otwartych narzędzi. Sprawdzenie programu QGIS jako bazowego narzędzia oraz zobrazowań Landsat jako źródła danych. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 9 / 31 O

Main goals Główne cele Automatic landcover changes detection for evapotranspiration estimation. Automatyzacja detekcji zmian pokrycia terenu dla potrzeb szacowania ewapotranspiracji. Long-term analysis of forested areas change in Cracow (Poland) Analiza wieloletnich zmian obszarów leśnych w Krakowie (Polska) Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 10 / 31 O

Materials and methods Materiały i metody Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 11 / 31 O

Materials Materiały Data from Central Statistical Office of Poland Dane Głównego Urzędu Statystycznego Landsat 5 and 7 images. One image per year from spring-summer (clouds coverage below 30%). Data for 25 from 33 years (1985-2017). Zobrazowania Landsat 5 i 7. Jeden obraz rocznie z okresu wiosna-lato (pokrycie chmur poniżej 30%). Dane dla 25 z 33 lat (1985-2017). Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 12 / 31 O

Methods Metody QGIS + Semi-Automatic Classification Plugin (main tool) QGIS + wtyczka SCP (główne narzędzie) Satellite images download and preprocessing (i.a. clouds masking) Pobranie zobrazowań satelitarnych i wstępna obróbka (m.in. maskowanie chmur) Supervised classification of satellite images Klasyfikacja nadzorowana zobrazowań satelitarnych Spatial and temporal analysis of forest cover changes Analiza czasowa i przestrzenna zmian obszarów leśnych Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 13 / 31 O

Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 14 / 31 O

Cloud mask Maska chmur Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 15 / 31 O

False color image, Landsat 7, year 2013 Zobrazowanie w barwach fałszywych, Landsat 7, rok 2013 Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 16 / 31 O

Cloud shadow mask Maska cieni chmur Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 17 / 31 O

Final mask Maska końcowa Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 18 / 31 O

Results Wyniki Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 19 / 31 O

Reference data Dane referencyjne Forestation in Cracow in years 2002-2016 was in the order of 4.0-4.3% (after Central Statistical Office of Poland). Według Głównego Urzędu Statystycznego, lesistość w Krakowie w latach 2002-2016 szacowana jest na 4.0-4.3%. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 20 / 31 O

Forested areas in Cracow (1985-2017) Obszary leśne w Krakowie (1985-2017) Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 26 / 31 O

Summary Podsumowanie Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 27 / 31 O

Developed procedures Opracowane procedury Simple, single band model of cloud and cloud shadow detection for Landsat images. Prosty model detekcji chmur i cieni chmur dla zobrazowań Landsat, bazujący na pojedynczym kanale. Complete workflow of long-term (30 years) forested areas monitoring with spatial resolution of 30 m. Kompletna procedura wieloletniego (30 lat) monitoringu obszarów leśnych z przestrzenną rodzdzielczością 30 m. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 28 / 31 O

Conclusions Wnioski Not for all years in the period 1985-2017 for Cracow area, cloudless Landsat images are available. Nie dla wszystkich lat z okresu 1985-2017 dla obszaru Krakowa, dostępne są zobrazowania Landsat pozbawione chmur. Urban development is not causing deforestation in Cracow. In years 2000-2017, slow (about 2%) but continuous increase in areas covered by trees is observed. Urbanizacja nie powoduje wylesiania Krakowa. W latach 2000-2017 obserwuje się powolny (około 2%), lecz systematyczny wzrost obszarów zadrzewionych. The most expensive areas in Cracow (Wola Justowska, Bielany) were and still are covered by the forest. Najdroższe obszary w Krakowie (Wola Justowska, Bielany) były i nadal są pokryte lasami. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 29 / 31 O

Conclusions Wnioski Presented method enables monitoring of changes in the forest cover and small group of trees using public data with free and open source software. The only limitation is the availability of cloud-free satellite images. Zaprezentowana metoda umożliwia monitoring zmian pokrycia lasami i małymi grupami drzew z wykorzystaniem wolnych danych oraz wolnego i otwartego oprogramowania. Jedynym ograniczeniem jest dostępność zobrazowań satelitarnych pozbawionych chmur. Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 30 / 31 O

robert@szczepanek.pl Forested areas in Cracow (1985-2017) evaluation of changes based on satellite images 31 / 31 O