Imagistica prin satelit: Cum funcționează și la ce se folosește?

Primele imagini luate din spațiu au fost din zboruri suborbitale din anii 1940, iar prima imagine prin satelit a fost făcută în 1959 de Explorer 6. Imaginea prin satelit este utilizarea sateliților pentru a colecta date despre Pământ prin intermediul sateliților care orbitează sau a aeronavelor de mare altitudine.

Imaginea prin satelit a parcurs un drum lung de atunci. Acum există peste 2.000 de sateliți pe orbită în jurul Pământului și multe tipuri diferite, cu capacități diferite. Imaginea prin satelit are utilizări în meteorologie, conservare, geologie, agricultură, cartografie, educație, informații, război și multe altele.

Acest articol va acoperi o parte din tehnologia din spatele imaginii prin satelit, cum funcționează și pentru ce poate fi utilizată.

Cum funcționează imagistica prin satelit?

Imaginea prin satelit este un subiect larg. Există diferite tipuri de senzori și diferite metode de achiziție a imaginilor din satelit. Iată câteva dintre modalitățile prin care sateliții și senzorii lor pot varia.

Pasiv vs. Detecție activă

Există două mari categorii de senzori de imagini ai sateliților. Acestea sunt senzori activi și senzori pasivi. Sateliții senzori pasivi colectează date despre Pământ prin radiații electromagnetice emise de soare și care se reflectă de pe Pământ. Pe de altă parte, sateliții senzori activi emit propria radiație și o analizează pe măsură ce se reflectă înapoi la satelit.

Rezoluția senzorului

Ca o cameră normală, un satelit diferit senzorii au capacități diferite. Fiecare senzor va avea o anumită rezoluție spațială. Aceasta este practic câtă suprafață poate fi capturată de senzor la un moment dat, sau cât și cât de mici sunt pixelii săi. Unii senzori sunt capabili să capteze o rezoluție de până la 0,31 metri pătrat pe pixel, deși majoritatea nu vor avea o rezoluție atât de bună.

Rețineți că sateliții sunt în mișcare constantă. Asta înseamnă că, pentru a capta imagini ale unei zone largi, fie senzorul trebuie să se poată mișca, fie trebuie să existe o serie de senzori. De exemplu, dacă satelitul orbitează de la nord la sud, poate avea un senzor sau o oglindă care se deplasează în direcția opusă pentru a „scana” o zonă mai largă pe măsură ce se mișcă.

Rezoluția spectrală, pe de altă parte, este tipul de lumină pe care senzorul îl poate capta. Diferite structuri de pe Pământ reflectă diferit radiația electromagnetică, ceea ce permite sateliților să fie atât de utili. Radiația electromagnetică include lumină vizibilă (așa cum vedem prin ochii noștri), infraroșu și lumină ultravioletă. De exemplu, zăpada reflectă toată radiația destul de puternic, în timp ce vegetația densă va absorbi multă lumină roșie, dar va emite lumină în infraroșu.

În acest fel, un satelit cu senzori care pot capta lumină vizibilă și infraroșie va putea face diferența între diferite medii de pe suprafața planetei. Dar nu toți sateliții sunt capabili să facă acest lucru.

Spre deosebire de camerele normale, sateliții au și rezoluție temporală. Aceasta se referă la cantitatea de timp dintre imagini pentru o anumită locație. Dacă un satelit este utilizat pentru a monitoriza o anumită zonă, va dura un anumit număr de ore pentru ca satelitul să ajungă din nou în acea locație peste Pământ.

Deci, puteți vedea că sateliții sunt echipamente extrem de specializate. Fiecare satelit va fi produs având în vedere o sarcină specifică (sau sarcini multiple).

Procesarea imaginii

Datorită dimensiunii Pământului, a naturii senzorilor de imagistică și a volumului pur de imagini care trebuie realizate, procesarea imaginilor este necesară pentru a face imagini utile.

Un exemplu este cusătura de imagine. Indiferent de dimensiunea senzorului, pentru ca imaginile de înaltă rezoluție să fie realizate pe suprafețe mari, va trebui să fie realizate mai multe imagini. Acestea vor trebui apoi „îmbinate” (din fericire software-ul face acest lucru aproape perfect acum) pentru a crea o singură imagine mai mare.

Din cauza radiațiilor, imaginile din satelit prezintă adesea artefacte precum dungi sau dungi. Decodarea imaginilor este procesul de eliminare a acestora pentru a crea imagini mai bune.

Mai mult, în funcție de utilizarea imaginilor, este posibil ca regiunile individuale să fie reimaginate în funcție de acoperirea norilor sau de alte obstacole în calea fotografierii. Aici intervine rezoluția temporală și de ce poate necesita mii de ore de trecere prin imagini pentru a crea o hartă ideală a unei zone.

Pentru ce se utilizează imagistica prin satelit?

După cum am menționat, imagistica prin satelit are o gamă largă de utilizări. Acestea includ cartografia și navigația, planificarea orașului, predicția vremii, supravegherea ecologică și supravegherea militară. Trei dintre cele mai frecvente utilizări ale imaginii prin satelit sunt explicate mai jos mai detaliat.

Imagini și Hărți

Cel mai cunoscut exemplu de imagistică prin satelit este probabil Google Earth. Puteți utiliza cu ușurință acest instrument pentru vezi-ți propria casă. De asemenea, s-au dezvoltat multe alte organizații baze de date cu imagini din satelit care sunt colectate în hărți utilizabile. Acest lucru poate duce la posibilitatea de a mări la un anumit nivel de detaliu în orice locație de pe planetă.

Pentru a crea hărți, imaginile de înaltă rezoluție trebuie luate la multe altitudini pentru fiecare locație. Aceasta include atât fotografia prin satelit, cât și fotografia aeriană. Software-ul sofisticat este folosit pentru a „amesteca” altitudinile unul în celălalt în timp ce măriți harta.

Detectarea modificărilor

Sateliții sunt capabili să urmărească modificările dintr-o anumită zonă a suprafeței Pământului. Un prim exemplu este regiunile polare. Sateliții nu sunt capabili doar să urmărească câtă gheață este prezentă la un moment dat (prin lumină vizibilă și infraroșie reflecție), dar sunt, de asemenea, capabile să producă hărți topologice ale solului pentru a măsura schimbările de înălțime în polar gheaţă.

Prognoză meteo

Ai urmărit vreodată prognoza meteo sau a folosit o aplicație meteo? Puteți mulțumi sateliților pentru asta.

Sateliții au senzori care sunt capabili să capteze anumite lungimi de undă ale luminii în infraroșu și pot obține informații despre nivelurile de căldură.

Combinat cu imagini cu lumină vizibilă, sateliții pot surprinde o imagine aproape completă a sistemelor meteorologice. Acest lucru se datorează faptului că lumina vizibilă oferă informații care ar putea să nu fie disponibile prin infraroșu, cum ar fi ceața (care este foarte aproape de temperatura terenului de sub el).

Imaginea termică este disponibilă și noaptea (atunci când lumina vizibilă nu este disponibilă). Acest lucru este important pentru predicția vremii, deoarece diferite tipuri de sisteme meteo au semnături de căldură diferite (de exemplu, tipuri de nori).

Sateliții geostaționari sunt capabili să supravegheze o anumită regiune de la o altitudine foarte mare. Acestea fac acest lucru orbitând Pământul cu aceeași viteză pe care o învârte Pământul. Acestea oferă majoritatea informațiilor pe care le vedeți despre prognoza meteo. Celălalt tip de satelit meteo este orbitant polar și poate imagina o zonă doar de două ori pe zi, dar oferă o rezoluție mult mai mare.

Combinarea informațiilor despre căldură și lumină reflectată permite analiza sistemelor de nori, a poluării, a incendiilor, a furtunilor, a temperaturii suprafeței și multe altele.

Imagistica prin satelit: o nouă eră a științei

Odată cu apariția imaginii prin satelit, oamenii de știință au putut observa Pământul la un nou nivel de detalii inimaginabil până acum. Cu acces ușor la imagini din întreaga lume din spectrul luminii, studierea modelelor meteorologice și a modelelor ecologice a devenit mult mai sofisticată.

Dar toate noile tehnologii au și o parte periculoasă. Imaginea prin satelit este indispensabilă eforturilor militare moderne, inclusiv supravegherea statelor străine sau strategii de planificare.

Sperăm că acest articol v-a învățat ceva ce nu știați despre cum colectează imagini sateliții!

În ce diferă diferitele tipuri de senzori pentru camere digitale?

Senzorii camerei digitale variază considerabil. Iată cum diferă și cât de diferite dimensiuni ale senzorilor afectează calitatea fotografiei.

Citiți în continuare

Despre autor