Satelliidipilt: kuidas see töötab ja milleks seda kasutatakse?

Esimesed kosmosest tehtud pildid olid 1940. aastate suborbitaalsetest lendudest ning esimese satelliidipildi tegi 1959. aastal Explorer 6. Satelliidipildistamine on satelliitide kasutamine Maa kohta andmete kogumiseks orbiidil olevate satelliitide või väga kõrgete õhusõidukite kaudu.

Satelliidipilt on sellest ajast kaugele jõudnud. Maa ümber on praegu orbiidil üle 2000 satelliidi ja palju erinevaid, erineva võimekusega satelliite. Satelliidipiltidel on kasutusi meteoroloogias, konserveerimises, geoloogias, põllumajanduses, kartograafias, hariduses, luures, sõjategevuses ja mujal.

See artikkel käsitleb mõnda satelliidipildistamise tehnoloogiat, kuidas see töötab ja milleks seda saab kasutada.

Kuidas toimib satelliidipilt?

Satelliidipilt on lai teema. Satelliidipiltide saamiseks on erinevaid sensoreid ja erinevaid meetodeid. Siin on mõned viisid, kuidas satelliidid ja nende andurid võivad erineda.

Passiivne vs. Aktiivne tuvastamine

Pildisatelliitide andureid on kahte suurt kategooriat. Need on aktiivandurid ja passiivandurid. Passiivsensoriga satelliidid koguvad andmeid Maa kohta elektromagnetkiirguse kaudu, mis kiirgub päikesest ja peegeldub Maalt. Teiselt poolt kiirgavad aktiivsensoriga satelliidid ise oma kiirgust ja analüüsivad seda, kui see satelliidile tagasi peegeldub.

Anduri eraldusvõime

Nagu tavaline kaamera, erinev satelliit anduritel on erinevad võimalused. Igal anduril on kindel ruumiline lahutusvõime. Põhimõtteliselt on see, kui palju ala suudab sensor korraga haarata või kui palju ja kui väikeseid on selle pikslid. Mõned andurid suudavad eraldada eraldusvõimet kuni 0,31 meetrit ruutu piksli kohta, kuigi enamikul neist pole nii head eraldusvõimet.

Pidage meeles, et satelliidid on pidevalt liikumises. See tähendab, et laia ala piltide jäädvustamiseks peab andur olema võimeline liikuma või peab olema andurite massiiv. Näiteks kui satelliit tiirleb põhjast lõunasse, võib sellel olla andur või peegel, mis liigub vastupidises suunas, et liikumiseks laiemat ala "skannida".

Spektriline eraldusvõime on seevastu see, millist valgust sensor suudab tabada. Maa erinevad struktuurid peegeldavad elektromagnetkiirgust erinevalt, mis võimaldab satelliitidel olla nii kasulik. Elektromagnetkiirgus hõlmab nähtavat valgust (nagu näeme läbi silmade), infrapuna- ja ultraviolettvalgust. Näiteks peegeldab lumi kogu kiirgust üsna tugevalt, samas kui tihe taimestik neelab palju punast valgust, kuid kiirgab infrapunavalgust.

Sel viisil saab satelliit, millel on andurid, mis suudavad lüüa nähtavat ja infrapunavalgust, planeedi pinnal erinevatest keskkondadest. Kuid see pole kõik satelliidid võimelised.

Erinevalt tavalistest kaameratest on satelliitidel ka ajaline lahutusvõime. See viitab ajale, mis kulub piltide vahel kindlas asukohas. Kui satelliiti kasutatakse kindla piirkonna jälgimiseks, siis kulub teatud tundide arv, enne kui satelliit jõuab uuesti kohale üle Maa.

Niisiis näete, et satelliidid on väga spetsialiseeritud seadmed. Iga satelliit toodetakse konkreetset ülesannet (või mitut ülesannet) silmas pidades.

Pildi töötlemine

Maa suuruse, pildiandurite olemuse ja jäädvustatavate piltide puhta mahu tõttu on kasulike piltide tegemiseks vaja piltide töötlemist.

Üks näide on piltide õmblemine. Sõltumata sensori suurusest, tuleb suure eraldusvõimega piltide tegemiseks suurtest aladest teha mitu pilti. Seejärel tuleb need ühtseks kokku õmmelda (õnneks teeb tarkvara seda nüüd peaaegu sujuvalt), et luua üks suurem pilt.

Kiirguse tõttu on satelliidipiltidel sageli selliseid esemeid nagu triibud või triibud. Piltide ribade eemaldamine on nende eemaldamine paremate piltide loomiseks.

Lisaks võib piltide kasutamisest sõltuvalt pilvekattest või muudest takistustest pildistamisel olla vaja üksikuid piirkondi uuesti pildistada. Siit tuleb ajaline eraldusvõime ja miks võib piirkonna ideaalse kaardi loomiseks kuluda tuhandeid tunde piltide sõelumist.

Milleks kasutatakse satelliidipilte?

Nagu me mainisime, on satelliidipiltidel palju kasutusvõimalusi. Need hõlmavad kartograafiat ja navigeerimist, linnaplaneerimist, ilmaennustust, ökoloogilist järelevalvet ja sõjalist järelevalvet. Kolm kõige levinumat satelliidipiltide kasutamist on allpool üksikasjalikumalt selgitatud.

Pildid ja kaardid

Tuntum näide satelliidipiltidest on tõenäoliselt Google Earth. Seda tööriista saate hõlpsalt kasutada vaata oma kodu. Samuti on arenenud paljud teised organisatsioonid satelliidipiltide andmebaasid mis on koondatud kasutatavateks kaartideks. Selle tulemuseks on võime suumida teatud detailideni planeedi mis tahes kohas.

Kaartide loomiseks tuleb igas asukohas teha kõrglahutusega pilte mitmel kõrgusel. See hõlmab nii satelliidi- kui ka aerofotot. Kaardil suumimisel kasutatakse kõrgtehnoloogiaga keerukat tarkvara.

Muudatuste tuvastamine

Satelliidid on võimelised jälgima Maa pinna teatud piirkonnas toimunud muutusi. Suurim näide on polaarpiirkonnad. Satelliidid suudavad jälgida mitte ainult seda, kui palju jääd igal ajahetkel on (nähtava ja infrapunase valguse kaudu) peegeldus), kuid on võimelised koostama ka maapinna topoloogilisi kaarte, et mõõta kõrguse muutusi polaarsetes oludes jää.

Ilmaprognoos

Olete kunagi vaadanud ilmaennustust või kasutas ilmarakendust? Selle eest saate satelliite tänada.

Satelliitidel on andurid, mis on võimelised püüdma teatud lainepikkusi infrapunavalgust ja saavad teavet kuumuse taseme kohta.

Koos nähtava valguse pildistamisega suudavad satelliidid pildistada peaaegu täielikku pilti ilmastiku süsteemidest. Seda seetõttu, et nähtav valgus annab teavet, mis ei pruugi olla kättesaadav infrapuna kaudu nagu udu (mis on väga lähedal selle all oleva maa temperatuurile).

Termopildistamine on saadaval ka öösel (kui nähtavat valgust pole saadaval). See on ilmaprognoosi jaoks oluline, kuna erinevat tüüpi ilmastikusüsteemidel on erinevad soojaallkirjad (näiteks pilvetüübid).

Geostatsionaarsed satelliidid on võimelised jälgima ühte konkreetset piirkonda väga suurelt kõrguselt. Nad teevad seda orbiidil Maa sama kiirusega, mis Maa pöörleb. Need annavad suurema osa infost, mida näete ilmaennustuse kohta. Teist tüüpi satelliit on orbiidil tiirlev ja suudab piirkonda kujutada vaid kaks korda päevas, kuid pakub palju suuremat eraldusvõimet.

Soojuse ja peegeldunud valguse kohta teabe ühendamine võimaldab analüüsida pilvesüsteeme, reostust, tulekahjusid, torme, pinnatemperatuuri ja palju muud.

Satelliidipilt: uus teaduse ajastu

Satelliidipiltide tulekuga suutsid teadlased jälgida Maad uuel detailsusel, mida varem ei osatud ette kujutada. Ilmastikumustrite ja ökoloogiliste mustrite uurimine muutus kogu valgusspektris hõlpsalt juurdepääsuks ülemaailmsetele piltidele.

Kuid kogu uue tehnoloogiaga kaasneb ka ohtlik külg. Satelliidipilt on tänapäevaste militaristlike ettevõtmiste jaoks hädavajalik, sealhulgas välisriikide uurimine või planeerimisstrateegiad.

Loodame, et see artikkel on teile õpetanud midagi, mida te ei teadnud, kuidas pildisatelliidid pilte koguvad!

Kuidas erinevad digikaamera anduri tüübid erinevad?

Digitaalkaamera andurid erinevad märkimisväärselt. Siit saate teada, kuidas need erinevad ja kuidas sensori erinevad suurused mõjutavad foto kvaliteeti.

Loe edasi

Autori kohta