Zdjęcia satelitarne

Pierwsze zdjęcia z kosmosu zostały wykonane podczas suborbitalnego lotu rakiety V-2 wystrzelonej przez Stany Zjednoczone 24 października 1946 r.
Zdjęcie satelitarne Fortalezy .

Obrazy satelitarne (również zdjęcia z obserwacji Ziemi , zdjęcia z kosmosu lub po prostu zdjęcia satelitarne ) to obrazy Ziemi zebrane przez satelity obrazujące obsługiwane przez rządy i firmy na całym świecie. Firmy zajmujące się obrazowaniem satelitarnym sprzedają obrazy, udzielając na nie licencji rządom i firmom, takim jak Mapy Apple i Mapy Google .

Historia

Dalsze informacje: Pierwsze zdjęcia Ziemi z kosmosu
Pierwsze surowe zdjęcie wykonane przez satelitę Explorer 6 pokazuje nasłoneczniony obszar środkowego Pacyfiku i jego zachmurzenie. Zdjęcie zostało zrobione, gdy satelita znajdował się około 17 000 mil (27 000 km) nad powierzchnią ziemi 14 sierpnia 1959 r. W tym czasie satelita przelatywał nad Meksykiem.

Pierwsze zdjęcia z kosmosu wykonano podczas lotów suborbitalnych . Wystrzelony przez USA V-2 24 października 1946 r. Wykonał jedno zdjęcie co 1,5 sekundy. Z apogeum 65 mil (105 km), te zdjęcia były pięciokrotnie wyższe niż poprzedni rekord, 13,7 mil (22 km) z misji balonowej Explorer II w 1935 r. Pierwsze satelitarne (orbitalne) zdjęcia Ziemi zostały wykonane 14 sierpnia 1959 roku przez US Explorer 6 . Pierwsze zdjęcia satelitarne Księżyca mogły zostać wykonane 6 października 1959 roku przez radzieckiego satelitę Luna 3 , z misją sfotografowania niewidocznej strony Księżyca. Zdjęcie Blue Marble zostało zrobione z kosmosu w 1972 roku i stało się bardzo popularne w mediach i wśród opinii publicznej. Również w 1972 roku Stany Zjednoczone rozpoczęły program Landsat , największy program pozyskiwania zdjęć Ziemi z kosmosu. W 1977 roku amerykański KH-11 wykonał pierwsze zdjęcia satelitarne w czasie rzeczywistym . Najnowszy satelita Landsat, Landsat 9 , został wystrzelony 27 września 2021 r.

Pierwszy telewizyjny obraz Ziemi z kosmosu przesłany przez satelitę pogodowego TIROS-1 w 1960 roku.

Wszystkie zdjęcia satelitarne wykonane przez NASA są publikowane przez NASA Earth Observatory i są ogólnodostępne. Kilka innych krajów prowadzi programy obrazowania satelitarnego, aw ramach wspólnych wysiłków europejskich wystrzelono ERS i Envisat z różnymi czujnikami. Istnieją również prywatne firmy, które dostarczają komercyjne zdjęcia satelitarne. Na początku XXI wieku zdjęcia satelitarne stały się powszechnie dostępne, kiedy kilka firm i organizacji zaoferowało niedrogie, łatwe w obsłudze oprogramowanie z dostępem do baz danych zdjęć satelitarnych.

Używa

Fotografię satelitarną można wykorzystać do tworzenia złożonych obrazów całej półkuli
...lub do mapowania małego obszaru Ziemi, takiego jak to zdjęcie krajobrazu hrabstwa Haskell w stanie Kansas w Stanach Zjednoczonych.

Obrazy satelitarne mają wiele zastosowań w meteorologii , oceanografii , rybołówstwie , rolnictwie , ochronie różnorodności biologicznej , leśnictwie , krajobrazie , geologii , kartografii , planowaniu regionalnym , edukacji , wywiadach i działaniach wojennych. Mniej popularne zastosowania obejmują polowanie na anomalie , krytykowanej techniki badawczej polegającej na wyszukiwaniu niewyjaśnionych zjawisk na zdjęciach satelitarnych. Obrazy mogą być w widocznych kolorach oraz w innych widmach . Istnieją również mapy wysokościowe , zwykle wykonane na podstawie zdjęć radarowych. Interpretacja obrazu i analiza zdjęć satelitarnych odbywa się za pomocą specjalistycznego oprogramowania teledetekcyjnego .

Charakterystyka danych

Podczas omawiania zdjęć satelitarnych w teledetekcji istnieje pięć rodzajów rozdzielczości: przestrzenna, widmowa, czasowa, radiometryczna i geometryczna. Campbell (2002) definiuje je w następujący sposób:

  • rozdzielczość przestrzenna jest zdefiniowana jako rozmiar piksela obrazu reprezentujący rozmiar pola powierzchni (tj. m 2 ) mierzonego na ziemi, określony przez chwilowe pole widzenia czujników (IFOV);
  • rozdzielczość widmowa jest definiowana przez rozmiar przedziału długości fali (dyskretny segment widma elektromagnetycznego) i liczbę przedziałów mierzonych przez czujnik;
  • rozdzielczość czasowa jest definiowana przez czas (np. dni), jaki upływa między okresami zbierania zdjęć dla danej lokalizacji na powierzchni
  • Rozdzielczość radiometryczna jest definiowana jako zdolność systemu obrazowania do rejestrowania wielu poziomów jasności (na przykład kontrastu) oraz efektywnej głębi bitowej czujnika (liczba poziomów skali szarości) i jest zwykle wyrażana jako ), 11-bitowy (0–2047), 12-bitowy (0–4095) lub 16-bitowy (0–65 535).
  • Rozdzielczość geometryczna odnosi się do zdolności czujnika satelitarnego do skutecznego obrazowania części powierzchni Ziemi w pojedynczym pikselu i jest zwykle wyrażana jako odległość próbki gruntu lub GSD. GSD to termin obejmujący ogólne optyczne i systemowe źródła szumu i jest przydatny do porównywania tego, jak dobrze jeden czujnik może „zobaczyć” obiekt na ziemi w obrębie pojedynczego piksela. Na przykład GSD Landsata wynosi ≈30m, co oznacza, że ​​najmniejsza jednostka, która odwzorowuje pojedynczy piksel na obrazie, to ≈30m x 30m. Najnowszy komercyjny satelita (GeoEye 1) ma GSD 0,41 m. Można to porównać do rozdzielczości 0,3 m uzyskanej przez niektóre satelity rozpoznawcze oparte na wczesnych filmach wojskowych , takie jak Corona . [ potrzebne źródło ]

Rozdzielczość zdjęć satelitarnych różni się w zależności od używanego instrumentu i wysokości orbity satelity. Na przykład Landsat oferuje powtarzające się zdjęcia planety w rozdzielczości 30 metrów, ale większość z nich nie została przetworzona z surowych danych. Landsat 7 ma średni okres zwrotu wynoszący 16 dni. W przypadku wielu mniejszych obszarów dostępne mogą być obrazy o rozdzielczości nawet 41 cm.

Zdjęcia satelitarne są czasami uzupełniane zdjęciami lotniczymi , które mają wyższą rozdzielczość, ale są droższe w przeliczeniu na metr kwadratowy. Zdjęcia satelitarne można łączyć z danymi wektorowymi lub rastrowymi w GIS , pod warunkiem, że zdjęcia zostały przestrzennie skorygowane, tak aby były odpowiednio dopasowane do innych zestawów danych.

Obrazowanie satelitów

Dalsze informacje: Satelity obserwujące Ziemię

Domena publiczna

Obrazowanie satelitarne powierzchni Ziemi jest na tyle użyteczne dla społeczeństwa, że ​​wiele krajów prowadzi programy obrazowania satelitarnego. Stany Zjednoczone przodują w udostępnianiu tych danych do użytku naukowego. Poniżej wymieniono niektóre z bardziej popularnych programów, a ostatnio konstelację Sentinel Unii Europejskiej.

KORONA

Program CORONA był serią amerykańskich satelitów rozpoznania strategicznego wyprodukowanych i obsługiwanych przez Dyrekcję ds. Nauki i Technologii Centralnej Agencji Wywiadowczej (CIA) przy znacznej pomocy Sił Powietrznych USA . Typ zdjęć to panoramiczny film mokry i wykorzystano dwie kamery (AFT i FWD) do przechwytywania obrazów stereograficznych.

Landsat

Landsat to najstarszy program do ciągłej obserwacji Ziemi za pomocą satelity. Obrazy z satelity optycznego Landsat są zbierane w rozdzielczości 30 m od wczesnych lat 80-tych. Począwszy od Landsat 5 , zbierano również obrazy termowizyjne w podczerwieni (z grubszą rozdzielczością przestrzenną niż dane optyczne). Satelity Landsat 7 , Landsat 8 i Landsat 9 znajdują się obecnie na orbicie.

MODIS

MODIS zbiera niemal codziennie zdjęcia satelitarne Ziemi w 36 pasmach widmowych. MODIS znajduje się na pokładzie satelitów NASA Terra i Aqua.

Posterunek

ESA opracowuje obecnie konstelację satelitów Sentinel . Obecnie planowanych jest 7 misji, każda dla innego zastosowania. Sentinel-1 (obrazowanie SAR), Sentinel-2 (dekametrowe obrazowanie optyczne powierzchni lądowych) i Sentinel-3 (hektometrowe obrazowanie optyczne i termiczne lądu i wody) zostały już wystrzelone.

ASTER

ASTER jest instrumentem do obrazowania na pokładzie Terra, flagowego satelity należącego do NASA Earth Observing System (EOS) wystrzelonego w grudniu 1999 roku . systemy przestrzeni J). Dane ASTER są wykorzystywane do tworzenia szczegółowych map temperatury powierzchni ziemi, współczynnika odbicia i wysokości. Skoordynowany system satelitów EOS, w tym Terra, jest głównym elementem Dyrekcji Misji Naukowych NASA i Wydziału Nauk o Ziemi. Celem NASA Earth Science jest rozwinięcie naukowego zrozumienia Ziemi jako zintegrowanego systemu, jej reakcji na zmiany oraz lepsze przewidywanie zmienności i trendów w klimacie, pogodzie i zagrożeniach naturalnych.

  • Klimatologia powierzchni lądu - badanie parametrów powierzchni lądu, temperatury powierzchni itp. W celu zrozumienia interakcji między lądem a powierzchnią oraz strumieni energii i wilgoci
  • Dynamika roślinności i ekosystemów — badania rozmieszczenia roślinności i gleby oraz ich zmian w celu oszacowania produktywności biologicznej, zrozumienia interakcji między lądem a atmosferą oraz wykrycia zmian w ekosystemie
  • Monitorowanie wulkanów - monitorowanie erupcji i zdarzeń poprzedzających, takich jak emisje gazów, pióropusze erupcji, rozwój jezior lawy, historia erupcji i potencjał erupcyjny
  • Monitorowanie zagrożeń — obserwacja zasięgu i skutków pożarów lasów, powodzi, erozji wybrzeża , szkód spowodowanych trzęsieniami ziemi i tsunami
  • Hydrologia — zrozumienie globalnych procesów energetycznych i hydrologicznych oraz ich związku z globalnymi zmianami; obejmuje ewapotranspirację z roślin
  • Geologia i gleby - szczegółowy skład i mapowanie geomorfologiczne gleb powierzchniowych i skał macierzystych w celu badania procesów powierzchniowych i historii Ziemi
  • Zmiany powierzchni i pokrycia terenu — monitorowanie pustynnienia, wylesiania i urbanizacji; dostarczanie danych kierownikom ds. ochrony przyrody w celu monitorowania obszarów chronionych, parków narodowych i obszarów dzikiej przyrody

Meteosat

Model satelity geostacjonarnego Meteosat pierwszej generacji.

Meteosat -2 zaczął dostarczać dane obrazowe 16 sierpnia 1981 r. Eumetsat obsługuje Meteosaty od 1987 r.

  • Kamera widzialna i podczerwona Meteosat (MVIRI) , trójkanałowa kamera: widzialna, podczerwona i pary wodnej; Działa na pierwszej generacji Meteosat , Meteosat-7 jest nadal aktywny.
  • 12-kanałowy Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) obejmuje kanały podobne do tych używanych przez MVIRI, zapewniając ciągłość danych klimatycznych przez trzy dekady; Meteosat drugiej generacji (MSG).
  • Flexible Combined Imager (FCI) na Meteosacie trzeciej generacji (MTG) będzie również zawierał podobne kanały, co oznacza, że ​​wszystkie trzy generacje będą dostarczać dane klimatyczne z ponad 60 lat.

Domena prywatna

Kilka satelitów jest budowanych i utrzymywanych przez prywatne firmy, jak następuje.

GeoOko

GeoEye GeoEye-1 został wystrzelony 6 września 2008 r. Satelita GeoEye-1 ma system obrazowania o wysokiej rozdzielczości i jest w stanie zbierać obrazy o rozdzielczości gruntowej 0,41 metra (16 cali) w trybie panchromatycznym lub czarno-białym. Gromadzi obrazy wielospektralne lub kolorowe w rozdzielczości 1,65 metra lub około 64 cali.

WorldView-2 image of Weston-super-Mare
WorldView-2 obraz Weston-super-Mare .

Maxar

WorldView-2 firmy Maxar zapewnia komercyjny obraz satelitarny o wysokiej rozdzielczości z rozdzielczością przestrzenną 0,46 m (tylko panchromatyczny). Rozdzielczość 0,46 metra panchromatycznych obrazów WorldView-2 pozwala satelitie rozróżnić obiekty na ziemi, które są oddalone od siebie o co najmniej 46 cm. Podobnie satelita QuickBird firmy Maxar dostarcza obrazy panchromatyczne o rozdzielczości 0,6 metra (w nadir ).

WorldView-3 firmy Maxar dostarcza komercyjne zdjęcia satelitarne o wysokiej rozdzielczości z rozdzielczością przestrzenną 0,31 m. WVIII posiada również krótkofalowy czujnik podczerwieni i czujnik atmosferyczny

Wywiad Airbusa

Pleiades image of the central park-New York city.
Plejady obraz centralnego parku w Nowym Jorku.

Konstelacja Pléiades składa się z dwóch satelitów optycznych do obrazowania Ziemi o bardzo wysokiej rozdzielczości (50 centymetrów panoramy i 2,1 metra widma) . Pléiades-HR 1A i Pléiades-HR 1B zapewniają pokrycie powierzchni Ziemi w powtarzalnym cyklu 26 dni. Zaprojektowany jako podwójny system cywilno-wojskowy, Pléiades będzie spełniał wymagania europejskiej obrony w zakresie obrazów kosmicznych, a także potrzeby cywilne i komercyjne. Pléiades Neo [ fr ] to zaawansowana konstelacja optyczna z czterema identycznymi 30-centymetrowymi satelitami o szybkiej reaktywności.

Obraz punktowy

Zdjęcie SPOT Bratysławy

3 satelity SPOT na orbicie (punkt 5, 6, 7) dostarczają obrazy o bardzo wysokiej rozdzielczości – 1,5 m dla kanału panchromatycznego, 6 m dla multispektralnego (R, G, B, NIR). Spot Image dystrybuuje również dane wielorozdzielcze z innych satelitów optycznych, w szczególności z Formosat-2 (Tajwan) i Kompsat-2 (Korea Południowa) oraz z satelitów radarowych (TerraSar-X, ERS, Envisat, Radarsat). Spot Image jest również wyłącznym dystrybutorem danych z wysokiej rozdzielczości satelitów Pleiades z rozdzielczością 0,50 metra lub około 20 cali. Premiery miały miejsce odpowiednio w 2011 i 2012 roku. Firma oferuje również infrastrukturę do odbioru i przetwarzania, a także opcje wartości dodanej.

RapidEye Planety

W 2015 roku firma Planet nabyła firmę BlackBridge i jej konstelację pięciu satelitów RapidEye , wystrzeloną w sierpniu 2008 roku. Konstelacja RapidEye zawiera identyczne czujniki wielospektralne , które są jednakowo skalibrowane. Dlatego zdjęcie z jednego satelity będzie równoważne z obrazem z dowolnego z pozostałych czterech, co pozwoli na zebranie dużej ilości zdjęć (4 miliony km 2 dziennie) i codzienne ponowne odwiedzanie danego obszaru. Każdy podróżuje po tej samej płaszczyźnie orbity na odległość 630 km i dostarcza obrazy w pikselach o wielkości 5 metrów. Szybkie oko zdjęcia satelitarne są szczególnie przydatne w zastosowaniach związanych z rolnictwem, ochroną środowiska, kartografią i zarządzaniem klęskami żywiołowymi. Firma nie tylko oferuje swoje zdjęcia, ale także konsultuje się z klientami w celu stworzenia usług i rozwiązań opartych na analizie tych zdjęć. Konstelacja RapidEye została wycofana przez Planet w kwietniu 2020 r.

ImageSat International

Satelity do obserwacji zasobów Ziemi , lepiej znane jako satelity „EROS”, to lekkie satelity o wysokiej rozdzielczości, krążące wokół Ziemi, przeznaczone do szybkiego manewrowania między celami obrazowania. Na komercyjnym rynku satelitów o wysokiej rozdzielczości EROS jest najmniejszym satelitą o bardzo wysokiej rozdzielczości; jest bardzo zwinny, a tym samym umożliwia bardzo wysokie osiągi. Satelity są rozmieszczone na kołowej orbicie synchronicznej ze słońcem w pobliżu bieguna na wysokości 510 km (± 40 km). Zastosowania obrazowania satelitarnego EROS służą przede wszystkim do celów wywiadowczych, bezpieczeństwa wewnętrznego i rozwoju narodowego, ale są również wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań cywilnych, w tym: mapowaniu, kontroli granic, planowaniu infrastruktury, monitorowaniu rolnictwa, monitorowanie środowiska , reagowanie na katastrofy, szkolenia i symulacje itp.

EROS A – satelita wysokiej rozdzielczości o rozdzielczości panchromatycznej 1,9–1,2 m został wystrzelony 5 grudnia 2000 r.

EROS B – satelita drugiej generacji Very High Resolution z panchromatyczną rozdzielczością 70 cm, został wystrzelony 25 kwietnia 2006 roku.

Chiny Siwei

GaoJing-1 / SuperView-1 (01, 02, 03, 04) to komercyjna konstelacja chińskich satelitów teledetekcji kontrolowana przez China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd. Cztery satelity działają z wysokości 530 km i są fazowane 90° względem siebie na tej samej orbicie, zapewniając rozdzielczość panchromatyczną 0,5 m i rozdzielczość multispektralną 2 m na obszarze o długości 12 km.

Niedogodności

Złożony obraz Ziemi w nocy, ponieważ tylko połowa Ziemi jest w nocy w danym momencie.

Ponieważ całkowita powierzchnia lądu na Ziemi jest tak duża, a rozdzielczość jest stosunkowo wysoka, satelitarne bazy danych są ogromne, a przetwarzanie obrazu (tworzenie użytecznych obrazów z surowych danych) jest czasochłonne. [ Potrzebne źródło ] Często wymagane jest wstępne przetwarzanie, takie jak usuwanie pasków obrazu . W zależności od zastosowanego czujnika warunki pogodowe mogą wpływać na jakość obrazu: na przykład trudno jest uzyskać obrazy obszarów często zachmurzonych, takich jak szczyty gór. Z tych powodów publicznie dostępne zbiory danych obrazów satelitarnych są zazwyczaj przetwarzane przez osoby trzecie do celów wizualnych lub naukowych.

Komercyjne firmy satelitarne nie umieszczają swoich zdjęć w domenie publicznej ani nie sprzedają swoich zdjęć; zamiast tego należy uzyskać licencję na korzystanie z ich zdjęć. W ten sposób zmniejsza się możliwość legalnego tworzenia dzieł pochodnych na podstawie komercyjnych zdjęć satelitarnych.

Niektórzy, którzy nie chcą, aby ich własność była pokazywana z góry, zgłaszali obawy dotyczące prywatności . Mapy Google odpowiadają na takie obawy w swoich często zadawanych pytaniach następującym stwierdzeniem: „ Rozumiemy Twoje obawy dotyczące prywatności... Obrazy wyświetlane w Mapach Google nie różnią się od tego, co może zobaczyć każdy, kto przelatuje lub przejeżdża obok określonej lokalizacji geograficznej. "

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Satellite_imagery&oldid=1142730516 ”