Satelitsko slikanje: kako deluje in za kaj se uporablja?

Prve slike, posnete iz vesolja, so bile s podorbitalnih letov v 40. letih, prvo satelitsko sliko pa je leta 1959 posnel Explorer 6. Satelitsko slikanje je uporaba satelitov za zbiranje podatkov o Zemlji prek satelitov v orbiti ali zelo visokih letal.

Satelitsko slikanje je od takrat zelo napredovalo. Zdaj je v orbiti okoli Zemlje več kot 2000 satelitov in veliko različnih vrst z različnimi zmožnostmi. Satelitsko slikanje uporablja v meteorologiji, ohranjanju, geologiji, kmetijstvu, kartografiji, izobraževanju, obveščevalnih informacijah, vojskovanju in še več.

Ta članek bo zajemal nekaj tehnologije, ki stoji za satelitskim slikanjem, kako deluje in za kaj se lahko uporablja.

Kako deluje satelitsko slikanje?

Satelitsko slikanje je široka tema. Obstajajo različne vrste senzorjev in različne metode za pridobivanje satelitskih posnetkov. Tu je nekaj načinov, kako se lahko sateliti in njihovi senzorji razlikujejo.

Pasivno vs. Aktivno zaznavanje

Obstajata dve široki kategoriji senzorjev slikovnih satelitov. To so aktivni senzorji in pasivni senzorji. Pasivni senzorski sateliti zbirajo podatke o Zemlji z elektromagnetnim sevanjem, ki ga oddaja sonce in se odbija od Zemlje. Po drugi strani pa aktivni senzorski sateliti oddajajo lastno sevanje in ga analizirajo, ko se odbije nazaj na satelit.

Ločljivost senzorja

Kot običajna kamera, drugačen satelit senzorji imajo različne zmogljivosti. Vsak senzor bo imel določeno prostorsko ločljivost. To je v bistvu, koliko površine lahko senzor zajame naenkrat oziroma koliko in kako majhne so njegove slikovne pike. Nekateri senzorji lahko zajamejo ločljivost do 0,31 metra na kvadrat na slikovno piko, čeprav večina ne bo imela take ločljivosti.

Upoštevajte, da so sateliti ves čas v gibanju. To pomeni, da mora biti za zajemanje slik širokega območja senzor sposoben premikanja ali pa mora biti vrsta senzorjev. Če na primer satelit kroži od severa proti jugu, ima lahko senzor ali ogledalo, ki se premika v nasprotno smer, da med premikanjem "skenira" širše območje.

Spektralna ločljivost pa je tista vrsta svetlobe, ki jo senzor lahko zajame. Različne strukture na Zemlji različno odražajo elektromagnetno sevanje, kar omogoča, da so sateliti tako koristni. Elektromagnetno sevanje vključuje vidno svetlobo (kakršno vidimo skozi oči), infrardečo in ultravijolično svetlobo. Sneg na primer precej močno odbija vsa sevanja, medtem ko bo gosto rastlinstvo absorbiralo veliko rdeče svetlobe, oddajalo pa bo infrardečo svetlobo.

Na ta način bo satelit s senzorji, ki lahko zajamejo vidno in infrardečo svetlobo, lahko razlikoval med različnimi okolji na površini planeta. To pa še niso vsi sateliti.

Za razliko od običajnih kamer imajo sateliti tudi časovno ločljivost. To se nanaša na čas med slikami za določeno lokacijo. Če se satelit uporablja za spremljanje določenega območja, bo trajalo določeno število ur, da satelit spet doseže to lokacijo nad Zemljo.

Tako lahko vidite, da so sateliti zelo specializirani deli opreme. Vsak satelit bo izdelan z določeno nalogo v mislih (ali več nalog).

Obdelava slik

Zaradi velikosti Zemlje, narave slikovnih senzorjev in čistega obsega slik, ki jih je treba posneti, je za izdelavo uporabnih slik potrebna obdelava slik.

En primer je šivanje slik. Ne glede na velikost senzorja bo treba za posnetke z visoko ločljivostjo na velikih površinah posneti več slik. Nato jih bo treba "povezati" (na srečo programska oprema to zdaj počne skoraj brez težav), da ustvarite eno samo, večjo sliko.

Zaradi sevanja so na satelitskih slikah pogosto artefakti, kot so proge ali proge. Odstranjevanje slik je postopek odstranjevanja, da se ustvarijo boljše slike.

Nadalje, odvisno od uporabe slik, bo morda treba ponovno posneti posamezne regije, odvisno od oblačnosti ali drugih ovir za posnetek. Tu nastopi časovna ločljivost in zakaj lahko zahteva tisoče ur prebiranja slik, da se ustvari idealen zemljevid območja.

Za kaj se uporablja satelitsko slikanje?

Kot smo že omenili, ima satelitsko slikanje širok spekter uporabe. Sem spadajo kartografija in navigacija, načrtovanje mesta, napovedovanje vremena, ekološki nadzor in vojaški nadzor. Tri najpogostejše uporabe satelitskega slikanja so podrobneje razložene spodaj.

Slike in Zemljevidi

Najbolj znan primer satelitskega slikanja je verjetno Google Earth. To orodje lahko enostavno uporabite za si oglejte svoj dom. Razvile so se tudi številne druge organizacije podatkovne baze satelitskih slik ki so zbrani v uporabne zemljevide. To lahko privede do možnosti povečave do določene stopnje podrobnosti na katerem koli mestu na planetu.

Za ustvarjanje zemljevidov je treba posnetke visoke ločljivosti posneti na vseh višinah za vsako lokacijo. To vključuje satelitsko in zračno fotografijo. Prefinjena programska oprema se uporablja za "mešanje" nadmorske višine med povečevanjem zemljevida.

Odkrivanje sprememb

Sateliti lahko spremljajo spremembe na določenem območju zemeljskega površja. Vrhunski primer so polarna območja. Sateliti ne morejo le slediti, koliko ledu je v določenem trenutku (prek vidne in infrardeče svetlobe odsev), lahko pa tudi izdelajo topološke zemljevide za merjenje višinskih sprememb v polarnih led.

Vremenska napoved

Si kdaj gledal vremensko napoved oz uporabljal vremensko aplikacijo? Za to se lahko zahvalite satelitom.

Sateliti imajo senzorje, ki lahko zajamejo določene valovne dolžine infrardeče svetlobe in dobijo informacije o stopnjah toplote.

V kombinaciji s posnetki vidne svetlobe lahko sateliti zajamejo skoraj popolno sliko vremenskih sistemov. To je zato, ker vidna svetloba daje informacije, ki morda niso na voljo prek infrardeče kot megla (ki je zelo blizu temperature zemlje pod njo).

Toplotno slikanje je na voljo tudi ponoči (kadar vidna svetloba ni na voljo). To je pomembno za napovedovanje vremena, ker imajo različne vrste vremenskih sistemov različne toplotne značilnosti (na primer vrste oblakov).

Geostacionarni sateliti lahko nadzirajo določeno regijo z zelo velike nadmorske višine. To storijo tako, da se vrtijo okoli Zemlje z enako hitrostjo, kot jo vrti Zemlja. Ti zagotavljajo večino informacij, ki jih vidite v vremenski napovedi. Druga vrsta vremenskega satelita je polarna orbita in lahko območje posname le dvakrat na dan, vendar zagotavlja veliko večjo ločljivost.

Združevanje informacij o toploti in odbiti svetlobi omogoča analizo oblačnih sistemov, onesnaževanja, požarov, neviht, površinskih temperatur in še več.

Satelitsko slikanje: novo obdobje znanosti

S pojavom satelitskih posnetkov so znanstveniki lahko opazovali Zemljo na novi ravni podrobnosti, ki si je bila prej nepredstavljiva. Z enostavnim dostopom do svetovnih slik skozi svetlobni spekter je preučevanje vremenskih vzorcev in ekoloških vzorcev postalo veliko bolj dodelano.

Toda vsa nova tehnologija ima tudi nevarno plat. Satelitsko slikanje je nepogrešljivo za sodobna militaristična prizadevanja, vključno z nadzorom tujih držav ali strategijami načrtovanja.

Upamo, da vas je ta članek naučil nekaj, česar niste vedeli o tem, kako satelitski sateliti zbirajo slike!

Kako se razlikujejo različne vrste senzorjev digitalnega fotoaparata?

Senzorji digitalnih kamer se precej razlikujejo. Tukaj je, kako se razlikujejo in kako različne velikosti senzorjev vplivajo na kakovost fotografij.

Preberite Naprej

O avtorju