Zdjęcia satelitarne -Satellite imagery
Zdjęcia satelitarne (również obrazy obserwacyjne Ziemi , zdjęcia kosmiczne lub po prostu zdjęcie satelitarne ) to obrazy Ziemi zebrane przez satelity obrazowe obsługiwane przez rządy i firmy na całym świecie. Firmy zajmujące się obrazowaniem satelitarnym sprzedają obrazy, udzielając na nie licencji rządom i firmom, takim jak Apple Maps i Google Maps . Nie należy go mylić z obrazami astronomicznymi zebranymi przez teleskop kosmiczny .
Historia
Pierwsze zdjęcia z kosmosu zostały wykonane podczas lotów suborbitalnych . Uruchomiony przez USA lot V-2 24 października 1946 r. wykonywał jedno zdjęcie co 1,5 sekundy. Z apogeum 65 mil (105 km), zdjęcia te były pięciokrotnie wyższe niż poprzedni rekord, 13,7 mil (22 km) z misji balonowej Explorer II w 1935 r. Wykonano pierwsze zdjęcia satelitarne (orbitalne) Ziemi 14 sierpnia 1959 przez US Explorer 6 . Pierwsze zdjęcia satelitarne Księżyca mogły zostać wykonane 6 października 1959 r. przez radzieckiego satelitę Luna 3 , z misją sfotografowania odległej 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 uruchomiły program Landsat , największy program pozyskiwania obrazów Ziemi z kosmosu. W 1977 roku amerykański system satelitarny KH-11 pozyskał pierwsze zdjęcia satelitarne w czasie rzeczywistym . Najnowszy satelita Landsat, Landsat 9 , został wystrzelony 27 września 2021 r.
Wszystkie zdjęcia satelitarne wyprodukowane przez NASA są publikowane przez NASA Earth Observatory i są swobodnie dostępne dla publiczności. Kilka innych krajów posiada programy obrazowania satelitarnego, a wspólny europejski wysiłek wystrzelił satelity ERS i Envisat wyposażone w różne czujniki. Istnieją również firmy prywatne, które dostarczają komercyjne zdjęcia satelitarne. Na początku XXI wieku zdjęcia satelitarne stały się powszechnie dostępne, gdy kilka firm i organizacji zaoferowało niedrogie, łatwe w użyciu oprogramowanie z dostępem do baz danych zdjęć satelitarnych.
Zastosowania
Zdjęcia satelitarne mają wiele zastosowań w meteorologii , oceanografii , rybołówstwie , rolnictwie , ochronie bioróżnorodności , leśnictwie , krajobrazie , geologii , kartografii , planowaniu regionalnym , edukacji , wywiadzie i działaniach wojennych. Mniej popularne zastosowania obejmują polowanie na anomalie , krytykowaną technikę dochodzeniową polegającą na wyszukiwaniu zdjęć satelitarnych pod kątem niewyjaśnionych zjawisk. Obrazy mogą być w widocznych kolorach iw innych widmach . Istnieją również mapy wysokościowe , zwykle wykonane za pomocą zdjęć radarowych. Interpretacja i analiza obrazów satelitarnych prowadzona jest przy użyciu specjalistycznego oprogramowania do teledetekcji .
Charakterystyka danych
W przypadku obrazowania satelitarnego w teledetekcji istnieje pięć rodzajów rozdzielczości: przestrzenna, spektralna, czasowa, radiometryczna i geometryczna. Campbell (2002) definiuje je następująco:
- rozdzielczość przestrzenna jest zdefiniowana jako rozmiar piksela obrazu reprezentującego wielkość pola powierzchni (tj. m2 ) mierzonego na ziemi, określony przez chwilowe pole widzenia czujników (IFOV);
- rozdzielczość widmowa jest zdefiniowana przez wielkość interwału długości fali (odcinek dyskretny Widma Elektromagnetycznego) i liczbę interwałów mierzonych przez czujnik;
- rozdzielczość czasowa jest definiowana przez ilość czasu (np. dni), która upływa między okresami gromadzenia zdjęć dla danej lokalizacji 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 8-bitowa (0–255 ), 11-bitowy (0-2047), 12-bitowy (0-4095) lub 16-bitowy (0-65535).
- Rozdzielczość geometryczna odnosi się do zdolności czujnika satelitarnego do skutecznego obrazowania części powierzchni Ziemi w pojedynczym pikselu i jest zwykle wyrażana w postaci odległości próbki gruntu lub GSD. GSD to termin zawierający ogólne optyczne i systemowe źródła szumów i jest przydatny do porównywania, jak dobrze jeden czujnik „widzi” obiekt na ziemi w obrębie jednego piksela. Na przykład GSD Landsata wynosi 30m, co oznacza, że najmniejsza jednostka odwzorowująca pojedynczy piksel w obrazie ma wymiary 30m x 30m. Najnowszy komercyjny satelita (GeoEye 1) ma GSD 0,41 m. Można to porównać z rozdzielczością 0,3 m uzyskaną przez niektórych wczesnych wojskowych satelitów rozpoznawczych, takich jak Corona .
Rozdzielczość obrazów satelitarnych różni się w zależności od użytego instrumentu i wysokości orbity satelity. Na przykład archiwum Landsat oferuje powtarzające się obrazy planety w rozdzielczości 30 metrów, ale większość z nich nie została przetworzona z nieprzetworzonych danych. Landsat 7 ma średni okres zwrotu 16 dni. W przypadku wielu mniejszych obszarów dostępne są obrazy o rozdzielczości do 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 systemie GIS pod warunkiem, że zdjęcia zostały skorygowane przestrzennie tak, aby były odpowiednio wyrównane z innymi zestawami danych.
Satelity obrazujące
Domena publiczna
Satelitarne obrazowanie powierzchni Ziemi ma wystarczającą użyteczność publiczną, 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 produkowanych i obsługiwanych przez Dyrektoriat Nauki i Technologii Centralnej Agencji Wywiadowczej (CIA) przy znacznej pomocy Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych . typ obrazu to mokry film Panoramiczny i używał dwóch kamer (AFT&FWD) Do przechwytywania obrazów stereograficznych.
Landsat
Landsat to najstarszy program do ciągłej obserwacji Ziemi z satelity. Obrazy optyczne Landsat są gromadzone w rozdzielczości 30 m od wczesnych lat 80-tych. Począwszy od Landsata 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
Od 2000 roku MODIS zbiera niemal codziennie obrazy satelitarne Ziemi w 36 pasmach spektralnych. MODIS znajduje się na pokładzie satelitów NASA Terra i Aqua.
posterunek
ESA pracuje obecnie nad konstelacją satelitów Sentinel . Obecnie planowanych jest 7 misji, każda dla innego zastosowania. Sentinel-1 (obrazowanie SAR), Sentinel-2 (dekametrowe obrazowanie optyczne dla powierzchni lądu) i Sentinel-3 (hektometr optyczny i obrazowanie termiczne dla lądu i wody) zostały już uruchomione.
ASTER
ASTER to instrument do obrazowania na pokładzie Terra, flagowego satelity NASA Earth Observing System (EOS) wystrzelonego w grudniu 1999 roku. ASTER to wspólne przedsięwzięcie NASA, japońskiego Ministerstwa Gospodarki, Handlu i Przemysłu (METI) oraz Japan Space Systems ( J-systemy kosmiczne). Dane ASTER służą do tworzenia szczegółowych map temperatury powierzchni ziemi, reflektancji 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 lepszego przewidywania zmienności i trendów w klimacie, pogodzie i zagrożeniach naturalnych.
- Klimatologia powierzchni ziemi — badanie parametrów powierzchni ziemi, temperatury powierzchni itp. w celu zrozumienia interakcji ziemi z powierzchnią oraz strumieni energii i wilgoci
- Roślinność i dynamika ekosystemu — badania rozmieszczenia roślinności i gleby oraz ich zmian w celu oszacowania produktywności biologicznej, zrozumienia interakcji ziemia-atmosfera i wykrywania zmian w ekosystemie
- Monitorowanie wulkanów — monitorowanie erupcji i zdarzeń poprzedzających, takich jak emisje gazów, pióropusze erupcyjne, rozwój jezior lawy, historia erupcji i potencjał erupcyjny
- Monitorowanie zagrożeń — obserwacja zasięgu i skutków pożarów, powodzi, erozji wybrzeży , szkód spowodowanych trzęsieniami ziemi i tsunami
- Hydrologia — rozumienie globalnych procesów energetycznych i hydrologicznych oraz ich związku z globalną zmianą; w tym ewapotranspiracja z roślin
- Geologia i gleby — szczegółowy skład i mapowanie geomorfologiczne gleb powierzchniowych i podłoża skalnego w celu zbadania procesów powierzchniowych i historii Ziemi
- Zmiana powierzchni i pokrycia terenu — monitorowanie pustynnienia, wylesiania i urbanizacji; dostarczanie danych dla kierowników ochrony w celu monitorowania obszarów chronionych, parków narodowych i obszarów dzikiej przyrody
Meteosat
Geostacjonarny satelita meteorologiczny Meteosat -2 zaczął dostarczać dane obrazowe 16 sierpnia 1981 roku. Eumetsat obsługuje Meteosaty od 1987 roku.
- imager Meteosat w zakresie widzialnym i podczerwonym (MVIRI) , trzykanałowy imager: widzialny, podczerwony i pary wodnej; Działa na Meteosacie pierwszej generacji , przy czym 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).
- Elastyczna kamera kombinowana (FCI) na platformie Meteosat trzeciej generacji (MTG) będzie również zawierać podobne kanały, co oznacza, że wszystkie trzy generacje będą dostarczać dane klimatyczne z ponad 60 lat.
Domena prywatna
Kilka satelitów jest zbudowanych i utrzymywanych przez prywatne firmy, jak następuje.
GeoEye
Satelita GeoEye GeoEye-1 został wystrzelony 6 września 2008 roku. Satelita GeoEye-1 posiada system obrazowania o wysokiej rozdzielczości i jest w stanie zbierać obrazy o rozdzielczości gruntu 0,41 metra (16 cali) w trybie panchromatycznym lub czarno-białym. Zbiera obrazy wielospektralne lub kolorowe w rozdzielczości 1,65 metra lub około 64 cali.
Maxar
Satelita Maxar WorldView-2 zapewnia komercyjne zdjęcia satelitarne wysokiej rozdzielczości z rozdzielczością przestrzenną 0,46 m (tylko panchromatyczne). Rozdzielczość 0,46 metra obrazów panchromatycznych z WorldView-2 pozwala satelitowi rozróżniać obiekty na ziemi oddalone od siebie o co najmniej 46 cm. Podobnie satelita QuickBird firmy Maxar dostarcza obrazy panchromatyczne o rozdzielczości 0,6 metra (przy nadir ).
Satelita WorldView-3 firmy Maxar zapewnia komercyjne zdjęcia satelitarne wysokiej rozdzielczości z rozdzielczością przestrzenną 0,31 m. WVIII zawiera również czujnik podczerwieni o krótkiej fali i czujnik atmosferyczny
Inteligencja Airbusa
Konstelacja Pléiades składa się z dwóch optycznych satelitów obrazujących Ziemię o bardzo wysokiej rozdzielczości (50 centymetrów w panoramie i 2,1 metra w widmie). Pléiades-HR 1A i Pléiades-HR 1B zapewniają pokrycie powierzchni Ziemi w powtarzalnym cyklu 26 dni. Zaprojektowany jako dualny system cywilno-wojskowy, Pléiades spełni wymagania związane z obrazowaniem kosmicznym europejskiej obronności, a także potrzeby cywilne i komercyjne. Pléiades Neo to zaawansowana konstelacja optyczna z czterema identycznymi satelitami o rozdzielczości 30 cm i dużej reaktywności.
Obraz punktowy
3 satelity SPOT na orbicie (Spot 5, 6, 7) zapewniają obrazy o bardzo wysokiej rozdzielczości – 1,5 m dla kanału Panchromatycznego, 6 m dla Multi-spectral (R,G,B,NIR). Spot Image dystrybuuje również dane w wielu rozdzielczościach 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 satelitów Pleiades wysokiej rozdzielczości o rozdzielczości 0,50 metra czyli 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 Planet nabył BlackBridge i jego konstelację pięciu satelitów RapidEye , wystrzelonych w sierpniu 2008 roku. Konstelacja RapidEye zawiera identyczne czujniki multispektralne , które są jednakowo skalibrowane. W związku z tym obraz z jednego satelity będzie równoważny obrazowi z dowolnego z pozostałych czterech, co pozwoli na zebranie dużej ilości zdjęć (4 mln km 2 dziennie) i codzienną wizytę w danym obszarze. Każdy z nich podróżuje po tej samej płaszczyźnie orbitalnej na odległość 630 km i dostarcza obrazy w pikselach o wielkości 5 metrów. Obrazy satelitarne RapidEye są szczególnie przydatne w zastosowaniach rolniczych, środowiskowych, kartograficznych i zarządzania katastrofami. Firma nie tylko oferuje swoje zdjęcia, ale także konsultuje się z klientami w celu tworzenia usług i rozwiązań opartych na analizie tych zdjęć. Konstelacja RapidEye została wycofana przez Planet w kwietniu 2020 roku.
ImageSat Międzynarodowy
Satelity obserwacyjne zasobów Ziemi , lepiej znane jako satelity „EROS”, to lekkie satelity o wysokiej rozdzielczości, krążące po niskiej orbicie okołoziemskiej, 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, dzięki czemu zapewnia bardzo wysokie osiągi. Satelity są rozmieszczone na kołowej orbicie synchronicznej ze słońcem w pobliżu orbity polarnej na wysokości 510 km (± 40 km). Aplikacje do obrazowania satelitów EROS służą przede wszystkim do celów wywiadu, bezpieczeństwa wewnętrznego i rozwoju kraju, ale są również wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań cywilnych, w tym: mapowanie, kontrola granic, planowanie infrastruktury, monitorowanie rolnictwa, monitorowanie środowiska , reagowanie na katastrofy, szkolenia i symulacje itp. .
EROS A – satelita wysokiej rozdzielczości z panchromatyczną rozdzielczością 1,9–1,2 m został wystrzelony 5 grudnia 2000 roku.
EROS B – druga generacja satelitów o bardzo wysokiej rozdzielczości z panchromatyczną rozdzielczością 70 cm, została wystrzelona 25 kwietnia 2006 roku.
Chiny Siwei
GaoJing-1 / SuperView-1 (01, 02, 03, 04) to komercyjna konstelacja chińskich satelitów teledetekcyjnych kontrolowanych przez China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd. Cztery satelity działają na wysokości 530 km i są podzielone na fazy 90° od siebie na tej samej orbicie, zapewniając rozdzielczość panchromatyczną 0,5 m i rozdzielczość multispektralną 2 m na pasie o długości 12 km.
Niedogodności
Ponieważ całkowita powierzchnia ziemi na Ziemi jest tak duża, a rozdzielczość stosunkowo wysoka, satelitarne bazy danych są ogromne, a przetwarzanie obrazów (tworzenie użytecznych obrazów z surowych danych) jest czasochłonne. Często wymagane jest wstępne przetwarzanie, takie jak usuwanie obrazu . W zależności od zastosowanego czujnika warunki pogodowe mogą wpływać na jakość obrazu: na przykład trudno jest uzyskać obrazy obszarów o częstym zachmurzeniu, takich jak szczyty górskie. Z takich powodów publicznie dostępne zbiory danych obrazów satelitarnych są zazwyczaj przetwarzane do celów wizualnych lub naukowych przez osoby trzecie.
Komercyjne firmy satelitarne nie umieszczają swoich zdjęć w domenie publicznej i nie sprzedają swoich zdjęć; zamiast tego należy nabyć licencję na wykorzystanie ich obrazów. Tym samym zmniejsza się możliwość legalnego tworzenia dzieł pochodnych na podstawie komercyjnych zdjęć satelitarnych.
Obawy dotyczące prywatności zgłaszali niektórzy, którzy nie życzą sobie, aby ich własność nie była pokazywana z góry. Mapy Google odpowiadają na takie obawy w swoich Najczęściej zadawanych pytaniach , wysyłając następujące oświadczenie: „ Rozumiemy Twoje obawy dotyczące prywatności... Obrazy wyświetlane w Mapach Google nie różnią się od tego, co może zobaczyć każdy, kto przelatuje lub przejeżdża przez określone położenie geograficzne. "
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- ESA Envisat Meris – 300m – jak dotąd najbardziej szczegółowy obraz całej Ziemi, wykonany przez Envisat Meris Europejskiej Agencji Kosmicznej.
- Blue Marble: Next Generation – szczegółowy obraz całej Ziemi w prawdziwych kolorach.
- World Wind – oprogramowanie do przeglądania Ziemi w 3D o otwartym kodzie źródłowym opracowane przez NASA , które uzyskuje dostęp do bazy danych NASA JPL
