Δορυφορική απεικόνιση: Πώς λειτουργεί και σε τι χρησιμοποιείται;

Οι πρώτες εικόνες που ελήφθησαν από το διάστημα προέρχονταν από πτήσεις υπογειακής το 1940 και η πρώτη δορυφορική εικόνα τραβήχτηκε το 1959 από τον Explorer 6. Η δορυφορική απεικόνιση είναι η χρήση δορυφόρων για τη συλλογή δεδομένων για τη Γη μέσω δορυφόρων σε τροχιά ή αεροσκαφών πολύ μεγάλου υψομέτρου.

Η δορυφορική απεικόνιση έχει προχωρήσει πολύ από τότε. Υπάρχουν πλέον πάνω από 2.000 δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη και πολλά διαφορετικά είδη με διαφορετικές δυνατότητες. Η δορυφορική απεικόνιση έχει χρήσεις στη μετεωρολογία, τη διατήρηση, τη γεωλογία, τη γεωργία, τη χαρτογραφία, την εκπαίδευση, τη νοημοσύνη, τον πόλεμο και άλλα.

Αυτό το άρθρο θα καλύψει μερικές από τις τεχνολογίες πίσω από τη δορυφορική απεικόνιση, τον τρόπο λειτουργίας της και τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Πώς λειτουργεί η δορυφορική απεικόνιση;

Η δορυφορική απεικόνιση είναι ένα ευρύ θέμα. Υπάρχουν διαφορετικά είδη αισθητήρων και διαφορετικές μέθοδοι λήψης δορυφορικών εικόνων. Εδώ είναι μερικοί από τους τρόπους με τους οποίους οι δορυφόροι και οι αισθητήρες τους μπορούν να διαφέρουν.

Παθητική εναντίον Ενεργή ανίχνευση

Υπάρχουν δύο ευρείες κατηγορίες αισθητήρων δορυφόρων απεικόνισης. Αυτοί είναι ενεργοί αισθητήρες και παθητικοί αισθητήρες. Οι δορυφόροι παθητικών αισθητήρων συλλέγουν δεδομένα για τη Γη μέσω ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τον ήλιο και αντανακλά από τη Γη. Από την άλλη πλευρά, οι ενεργοί δορυφόροι αισθητήρων εκπέμπουν τη δική τους ακτινοβολία και την αναλύουν καθώς αντανακλά πίσω στον δορυφόρο.

Ανάλυση αισθητήρα

Όπως μια κανονική κάμερα, διαφορετικός δορυφόρος οι αισθητήρες έχουν διαφορετικές δυνατότητες. Κάθε αισθητήρας θα έχει συγκεκριμένη χωρική ανάλυση. Αυτό είναι βασικά πόση περιοχή μπορεί να καταγραφεί από τον αισθητήρα κάθε φορά, ή πόσα και πόσο μικρά είναι τα pixel του. Ορισμένοι αισθητήρες είναι σε θέση να καταγράψουν ανάλυση έως 0,31 μέτρα τετραγωνικά ανά εικονοστοιχείο, αν και οι περισσότεροι δεν θα έχουν τόσο καλή ανάλυση.

Λάβετε υπόψη ότι οι δορυφόροι κινούνται συνεχώς. Αυτό σημαίνει ότι για τη λήψη εικόνων μιας ευρείας περιοχής, είτε ο αισθητήρας πρέπει να μπορεί να κινείται είτε πρέπει να υπάρχει μια σειρά αισθητήρων. Για παράδειγμα, εάν ο δορυφόρος περιστρέφεται από βορρά προς νότο, μπορεί να έχει έναν αισθητήρα ή καθρέφτη που κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση για να «σαρώσει» μια ευρύτερη περιοχή καθώς κινείται.

Η φασματική ανάλυση, από την άλλη πλευρά, είναι τι είδους φως μπορεί να συλλάβει ο αισθητήρας. Διαφορετικές δομές στη Γη αντανακλούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαφορετικά, κάτι που επιτρέπει στους δορυφόρους να είναι τόσο χρήσιμοι. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιλαμβάνει ορατό φως (όπως βλέπουμε μέσα από τα μάτια μας), υπέρυθρο και υπεριώδες φως. Για παράδειγμα, το χιόνι αντανακλά όλη την ακτινοβολία αρκετά έντονα, ενώ η πυκνή βλάστηση απορροφά πολύ κόκκινο φως αλλά εκπέμπει υπέρυθρο φως.

Με αυτόν τον τρόπο, ένας δορυφόρος με αισθητήρες που μπορούν να συλλάβουν ορατό και υπέρυθρο φως θα είναι σε θέση να διακρίνουν μεταξύ διαφορετικών περιβαλλόντων στην επιφάνεια του πλανήτη. Αλλά αυτό δεν μπορούν να κάνουν όλοι οι δορυφόροι.

Σε αντίθεση με τις κανονικές κάμερες, οι δορυφόροι έχουν επίσης χρονική ανάλυση. Αυτό αναφέρεται στο χρονικό διάστημα μεταξύ των εικόνων για μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Εάν ένας δορυφόρος χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση μιας συγκεκριμένης περιοχής, θα χρειαστεί ορισμένος αριθμός ωρών για να φτάσει ξανά ο δορυφόρος σε αυτήν τη θέση πάνω από τη Γη.

Έτσι, μπορείτε να δείτε ότι οι δορυφόροι είναι πολύ εξειδικευμένα κομμάτια εξοπλισμού. Κάθε δορυφόρος θα παράγεται έχοντας κατά νου μια συγκεκριμένη εργασία (ή πολλαπλές εργασίες).

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ

Λόγω του μεγέθους της Γης, της φύσης των αισθητήρων απεικόνισης και του καθαρού όγκου των εικόνων που πρέπει να ληφθούν, απαιτείται επεξεργασία εικόνας για τη δημιουργία χρήσιμων εικόνων.

Ένα παράδειγμα είναι η συρραφή εικόνας. Ανεξάρτητα από το μέγεθος του αισθητήρα, για τη λήψη εικόνων υψηλής ανάλυσης από μεγάλες περιοχές, θα πρέπει να ληφθούν πολλές εικόνες. Αυτά θα πρέπει στη συνέχεια να «ραμθούν» μαζί (ευτυχώς το λογισμικό το κάνει σχεδόν απρόσκοπτα τώρα) για να δημιουργήσει μια ενιαία, μεγαλύτερη εικόνα.

Λόγω της ακτινοβολίας, οι δορυφορικές εικόνες συχνά διαθέτουν αντικείμενα όπως ρίγες ή ραβδώσεις. Η απομάκρυνση εικόνας είναι η διαδικασία αφαίρεσης αυτών για τη δημιουργία καλύτερων εικόνων.

Περαιτέρω, ανάλογα με τη χρήση των εικόνων, μεμονωμένες περιοχές μπορεί να χρειαστεί να ξανα-απεικονιστούν ανάλογα με το κάλυμμα σύννεφων ή άλλα εμπόδια στη λήψη. Εδώ έρχεται η χρονική ανάλυση και γιατί μπορεί να απαιτήσει χιλιάδες ώρες κοσκίνισμα των εικόνων για τη δημιουργία ενός ιδανικού χάρτη μιας περιοχής.

Σε τι χρησιμοποιείται η δορυφορική απεικόνιση;

Όπως αναφέραμε, η δορυφορική απεικόνιση έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων. Αυτές περιλαμβάνουν χαρτογραφία και πλοήγηση, πολεοδομία, πρόγνωση καιρού, οικολογική επιτήρηση και στρατιωτική παρακολούθηση. Τρεις από τις πιο κοινές χρήσεις της δορυφορικής απεικόνισης εξηγούνται παρακάτω με περισσότερες λεπτομέρειες.

Εικόνες και Χάρτες

Το πιο γνωστό παράδειγμα δορυφορικής απεικόνισης είναι πιθανώς το Google Earth. Μπορείτε εύκολα να χρησιμοποιήσετε αυτό το εργαλείο δείτε το δικό σας σπίτι. Πολλοί άλλοι οργανισμοί έχουν επίσης αναπτυχθεί βάσεις δεδομένων δορυφορικών εικόνων που ταξινομούνται σε χρησιμοποιήσιμους χάρτες. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στη δυνατότητα μεγέθυνσης σε συγκεκριμένο επίπεδο λεπτομέρειας σε οποιαδήποτε τοποθεσία στον πλανήτη.

Για τη δημιουργία χαρτών, οι εικόνες υψηλής ανάλυσης πρέπει να λαμβάνονται σε πολλά υψόμετρα για κάθε τοποθεσία. Αυτό περιλαμβάνει δορυφορική και αεροφωτογράφηση. Το εξελιγμένο λογισμικό χρησιμοποιείται για να «συνδυάζει» τα υψόμετρα μεταξύ τους καθώς μεγεθύνετε τον χάρτη.

Αλλαγή ανίχνευσης

Οι δορυφόροι μπορούν να παρακολουθούν τις αλλαγές σε μια δεδομένη περιοχή της επιφάνειας της Γης. Ένα πρωταρχικό παράδειγμα είναι οι πολικές περιοχές. Οι δορυφόροι δεν μπορούν μόνο να παρακολουθούν πόση ποσότητα πάγου υπάρχει ανά πάσα στιγμή (μέσω ορατού και υπέρυθρου φωτός αντανάκλαση) αλλά είναι επίσης σε θέση να παράγουν τοπολογικούς χάρτες του εδάφους για τη μέτρηση των αλλαγών της ανύψωσης στην πολική πάγος.

Πρόβλεψη καιρού

Παρακολουθήσατε ποτέ την πρόγνωση καιρού ή χρησιμοποίησε μια εφαρμογή καιρού? Μπορείτε να ευχαριστήσετε τους δορυφόρους για αυτό.

Οι δορυφόροι διαθέτουν αισθητήρες που μπορούν να συλλάβουν ορισμένα μήκη κύματος υπέρυθρου φωτός και μπορούν να λάβουν πληροφορίες σχετικά με τα επίπεδα θερμότητας.

Σε συνδυασμό με την απεικόνιση ορατού φωτός, οι δορυφόροι μπορούν να τραβήξουν μια σχεδόν πλήρη εικόνα των καιρικών συστημάτων. Αυτό συμβαίνει επειδή το ορατό φως παρέχει πληροφορίες που ενδέχεται να μην είναι διαθέσιμες μέσω υπέρυθρων όπως ομίχλη (που είναι πολύ κοντά στη θερμοκρασία της γης κάτω από αυτήν).

Η θερμική απεικόνιση διατίθεται επίσης τη νύχτα (όταν δεν υπάρχει διαθέσιμο ορατό φως). Αυτό είναι σημαντικό για την πρόβλεψη καιρού, επειδή διαφορετικά είδη συστημάτων καιρού έχουν διαφορετικές υπογραφές θερμότητας (για παράδειγμα, τύποι σύννεφων).

Οι γεωστατικοί δορυφόροι είναι σε θέση να παρακολουθούν μια συγκεκριμένη περιοχή από πολύ μεγάλο υψόμετρο. Το κάνουν αυτό σε τροχιά γύρω από τη Γη με την ίδια ταχύτητα που περιστρέφεται η Γη. Αυτά παρέχουν τις περισσότερες από τις πληροφορίες που βλέπετε σχετικά με την πρόγνωση καιρού. Ο άλλος τύπος δορυφορικού καιρού είναι πολικός σε τροχιά και μπορεί να απεικονίσει μια περιοχή μόνο δύο φορές την ημέρα, αλλά παρέχει πολύ υψηλότερη ανάλυση.

Ο συνδυασμός πληροφοριών σχετικά με τη θερμότητα και το ανακλώμενο φως επιτρέπει την ανάλυση συστημάτων νέφους, ρύπανσης, πυρκαγιών, καταιγίδων, επιφανειακών θερμοκρασιών και άλλων.

Δορυφορική απεικόνιση: Μια νέα εποχή της επιστήμης

Με την έλευση της δορυφορικής απεικόνισης, οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουν τη Γη σε ένα νέο επίπεδο λεπτομέρειας που προηγουμένως ήταν αδιανόητο. Με εύκολη πρόσβαση σε παγκόσμιες εικόνες σε όλο το φάσμα του φωτός, η μελέτη μοτίβων καιρού και οικολογικών μοτίβων έγινε πολύ πιο περίπλοκη.

Όμως, όλη η νέα τεχνολογία έρχεται με μια επικίνδυνη πλευρά επίσης. Η δορυφορική απεικόνιση είναι απαραίτητη για τις σύγχρονες στρατιωτικές προσπάθειες, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης ξένων κρατών ή των στρατηγικών σχεδιασμού.

Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο σας έχει διδάξει κάτι που δεν γνωρίζετε για το πώς συλλέγουν εικόνες οι δορυφόροι απεικόνισης!

Πώς διαφέρουν διάφοροι τύποι αισθητήρων ψηφιακής κάμερας;

Οι αισθητήρες ψηφιακής κάμερας ποικίλλουν σημαντικά. Δείτε πώς διαφέρουν και πώς τα διαφορετικά μεγέθη αισθητήρων επηρεάζουν την ποιότητα της φωτογραφίας.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα