Satelliittikuvaus: miten se toimii ja mihin sitä käytetään?

Ensimmäiset avaruudesta otetut kuvat olivat suborbitaalilennoista 1940-luvulla, ja ensimmäisen satelliittikuvan otti vuonna 1959 Explorer 6. Satelliittikuvaus on satelliittien käyttö maapallon tietojen keräämiseksi kiertävien satelliittien tai erittäin korkeiden lentokoneiden kautta.

Satelliittikuvaus on edennyt pitkälle. Maapallon ympäri kiertoradalla on nyt yli 2000 satelliittia ja monia erilaisia, vaihtelevilla ominaisuuksilla. Satelliittikuvantamisella on käyttökohteita meteorologiassa, luonnonsuojelussa, geologiassa, maataloudessa, kartografiassa, koulutuksessa, tiedustelussa, sodankäynnissä ja muussa.

Tämä artikkeli kattaa osan satelliittikuvantamisen takana olevasta tekniikasta, miten se toimii ja mihin sitä voidaan käyttää.

Kuinka satelliittikuvaus toimii?

Satelliittikuvaus on laaja aihe. Satelliittikuvien hankkimiseen on olemassa erilaisia ​​antureita ja erilaisia ​​menetelmiä. Tässä on joitain tapoja, joilla satelliitit ja niiden anturit voivat vaihdella.

Passiivinen vs. Aktiivinen tunnistus

Kuvasatelliittien antureita on kaksi laajaa luokkaa. Nämä ovat aktiivisia antureita ja passiivisia antureita. Passiivisensorisatelliitit keräävät tietoa maapallosta sähkömagneettisen säteilyn kautta, jonka aurinko lähettää ja heijastaa maasta. Toisaalta aktiiviset anturisatelliitit lähettävät omaa säteilyään ja analysoivat sitä, kun se heijastuu takaisin satelliittiin.

Anturin tarkkuus

Kuten normaali kamera, erilainen satelliitti antureilla on erilaiset ominaisuudet. Jokaisella anturilla on tietty alueellinen tarkkuus. Tämä on pohjimmiltaan kuinka paljon aluetta voidaan kaapata anturilla kerrallaan, tai kuinka monta ja kuinka pieni sen pikseli on. Jotkut anturit pystyvät sieppaamaan jopa 0,31 metriä tarkkuuden neliöksi pikseliä kohti, vaikka useimmilla ei ole niin hienoa tarkkuutta.

Muista, että satelliitit ovat jatkuvasti liikkeessä. Tämä tarkoittaa, että laajaan alueeseen liittyvien kuvien ottamiseksi joko anturin on voitava liikkua tai antureilla on oltava joukko. Esimerkiksi, jos satelliitti kiertää pohjoisesta etelään, sillä voi olla anturi tai peili, joka liikkuu vastakkaiseen suuntaan "skannattaakseen" laajemman alueen liikkuessaan.

Spektrin resoluutio on toisaalta millaisia ​​valoja anturi voi kaapata. Maapallon eri rakenteet heijastavat sähkömagneettista säteilyä eri tavoin, minkä ansiosta satelliitit voivat olla niin hyödyllisiä. Sähkömagneettinen säteily sisältää näkyvän valon (kuten näemme silmiemme kautta), infrapuna- ja ultraviolettivalon. Esimerkiksi lumi heijastaa kaiken säteilyn melko voimakkaasti, kun taas tiheä kasvillisuus absorboi paljon punaista valoa, mutta lähettää infrapunavaloa.

Tällä tavalla satelliitti, jossa on antureita, jotka voivat siepata näkyvän ja infrapunavalon, pystyy erottamaan planeetan pinnan erilaiset ympäristöt. Mutta tämä ei ole kaikki satelliitit.

Toisin kuin tavalliset kamerat, satelliiteilla on myös ajallinen tarkkuus. Tämä viittaa kuvien väliseen aikaan tietyssä paikassa. Jos satelliittia käytetään tietyn alueen tarkkailuun, kestää tietyn määrän tunteja, ennen kuin satelliitti saavuttaa kyseisen sijainnin uudelleen maan päällä.

Joten voit nähdä, että satelliitit ovat pitkälle erikoistuneita laitteita. Jokainen satelliitti tuotetaan tietty tehtävä ajatellen (tai useita tehtäviä).

Kuvankäsittely

Maapallon koon, kuvantamisanturien luonteen ja otettavien kuvien puhtaan määrän vuoksi hyödyllistä kuvaa varten tarvitaan kuvankäsittely.

Yksi esimerkki on kuvan ompeleminen. Anturin koosta riippumatta, jotta suuriresoluutioisia kuvia voidaan ottaa suurista alueista, on otettava useita kuvia. Nämä on sitten "ommeltava" yhteen (onneksi ohjelmisto tekee tämän melkein saumattomasti nyt), jotta voidaan luoda yksi, suurempi kuva.

Säteilyn vuoksi satelliittikuvissa on usein esineitä, kuten raitoja tai raitoja. Kuvan strippaus on prosessi näiden poistamiseksi parempien kuvien luomiseksi.

Lisäksi kuvien käytöstä riippuen yksittäisiä alueita voidaan joutua kuvittelemaan uudelleen pilvipeitteen tai muiden laukauksen esteiden mukaan. Tässä tulee ajallinen tarkkuus ja miksi se voi vaatia tuhansia tunteja kuvien seulomista ihanteellisen alueen kartan luomiseksi.

Mihin satelliittikuvaa käytetään?

Kuten mainitsimme, satelliittikuvantamisella on laaja käyttötarkoitus. Näitä ovat kartografia ja navigointi, kaupunkisuunnittelu, sääennuste, ekologinen valvonta ja sotilaallinen valvonta. Kolme yleisintä satelliittikuvan käyttöä on selitetty jäljempänä yksityiskohtaisemmin.

Kuvat ja kartat

Tunnetuin esimerkki satelliittikuvista on todennäköisesti Google Earth. Voit käyttää tätä työkalua helposti nähdä oma koti. Myös monet muut organisaatiot ovat kehittyneet satelliittikuvien tietokannat jotka kootaan käyttökelpoisiksi karttoiksi. Tämä voi johtaa kykyyn zoomata tiettyyn yksityiskohtiin missä tahansa planeetan kohdassa.

Karttojen luominen edellyttää, että tarkkoja kuvia otetaan monista korkeuksista jokaiseen paikkaan. Tämä sisältää sekä satelliitti- että ilmakuvia. Hienostunutta ohjelmistoa käytetään "sekoittamaan" korkeudet toisiinsa, kun lähennät karttaa.

Muutosten tunnistus

Satelliitit pystyvät seuraamaan muutoksia tietyllä maapallon alueella. Hyvä esimerkki on napa-alueet. Satelliitit eivät vain pysty seuraamaan, kuinka paljon jäätä on kulloinkin (näkyvän ja infrapunavalon kautta heijastus), mutta pystyvät tuottamaan myös topologisia karttoja maasta korkeusmuutosten mittaamiseksi napa-alueella jäätä.

Sääennuste

Oletko koskaan katsellut sääennustetta tai käyttää sääsovellusta? Voit kiittää satelliitteja siitä.

Satelliiteissa on antureita, jotka pystyvät sieppaamaan tietyt infrapunavalon aallonpituudet ja voivat saada tietoa lämpötasoista.

Yhdistettynä näkyvän valon kuvantamiseen satelliitit voivat kaapata melkein täydellisen kuvan sääjärjestelmistä. Tämä johtuu siitä, että näkyvä valo antaa tietoa, jota ei ehkä ole saatavana infrapunayhteyden kautta, kuten sumu (joka on hyvin lähellä sen alapuolella olevan maan lämpötilaa).

Lämpökuva on käytettävissä myös yöllä (kun näkyvää valoa ei ole saatavilla). Tämä on tärkeää sääennusteiden kannalta, koska erityyppisillä sääjärjestelmillä on erilaiset lämpöallekirjoitukset (esimerkiksi pilvityypit).

Geostationaariset satelliitit pystyvät valvomaan tiettyä aluetta erittäin korkealta. He tekevät tämän kiertämällä maata samalla nopeudella kuin maapallo pyörii. Nämä tarjoavat suurimman osan sääennusteessa näkyvistä tiedoista. Toinen sääsatelliitti on napa kiertävä ja voi kuvata aluetta vain kahdesti päivässä, mutta tarjoaa paljon paremman tarkkuuden.

Lämpöä ja heijastunutta valoa koskevien tietojen yhdistäminen antaa mahdollisuuden analysoida pilvijärjestelmiä, pilaantumista, tulipaloja, myrskyjä, pintalämpötiloja ja muuta.

Satelliittikuvaus: Uusi tieteen aikakausi

Satelliittikuvantamisen myötä tutkijat pystyivät havaitsemaan maapallon uudella yksityiskohdilla, joita ei aiemmin ollut kuviteltavissa. Säänmuotojen ja ekologisten kuvioiden tutkiminen muuttui paljon kehittyneemmäksi, kun maailmanlaajuisten kuvien saatavuus oli helppoa valonspektrissä.

Mutta kaikella uudella tekniikalla on myös vaarallinen puoli. Satelliittikuvaus on välttämätöntä nykyaikaisille militaristisille pyrkimyksille, mukaan lukien ulkomaiden kartoitus tai suunnittelustrategiat.

Toivomme, että tämä artikkeli on opettanut sinulle jotain, jota et tiennyt siitä, kuinka kuvasatelliitit keräävät kuvia!

Kuinka erilaiset digitaalikameratunnistimet eroavat toisistaan?

Digitaalikameran anturit vaihtelevat huomattavasti. Näin ne eroavat toisistaan ​​ja kuinka erilaiset anturikoot vaikuttavat valokuvien laatuun.

Lue seuraava

Kirjailijasta