From Wikipedia, the free encyclopedia
A földmegfigyelés a Föld világűrből való megfigyelése különböző (aktív vagy passzív) érzékelő eszközök (műholdak) segítségével. A földmegfigyelés objektív lefedettséget nyújt térben és időben. Az űrbeli érzékelők adatokat gyűjtenek a Földről, olyan területeket is beleértve, amelyek túl távoliak vagy másképpen elérhetetlenek földi felderítéssel.
A földmegfigyelő rendszer (EOS) Föld körüli pályájú és alacsony inklinációjú műholdak összehangolt rendszere, melynek célja a földfelszín, a bioszféra, az atmoszféra, a Föld szilárd rétegének és az óceánok hosszútávú megfigyelése. A földmegfigyelés folyamata nemcsak a kibocsátott vagy visszavert energia érzékelését, hanem a mért adatok feldolgozását, elemzését és alkalmazását is magába foglalja.
Az elektromágneses sugárzásnak alapvető tulajdonsága a frekvencia. A rövid hullámhosszú (gamma- és röntgen) sugárzástól a hosszú hullámhosszú (mikrohullámú és rádióhullámú) sugárzások összessége alkotja az elektromágneses spektrumot vagy színképet.
![]() |
![]() |
![]() |
Mielőtt a távérzékeléshez használt sugárzás eléri a földfelszínt, keresztülhalad a légkörön, és az atmoszférában található gázokkal és részecskékkel kölcsönhatásba kerül a beérkező fény és sugárzás, melynek két típusa lehet: szóródás és elnyelődés.
Az űrbeli megfigyeléshez és adatgyűjtéshez az elektromágneses spektrumnak csak azok a részei használhatók, melyeket nem befolyásolnak az említett hatások. Ezeket légköri ablakoknak nevezzük. Az a sugárzás, ami nem abszorbeálódik és nem szóródik szét, eléri a földfelszínt és három lehetséges formában kölcsönhatásba kerül vele: a sugárzást elnyeli, áthalad rajta vagy visszaverődik róla. Ezek egymáshoz viszonyított aránya a hullámhossztól és a felszín anyagától függ. A földmegfigyelés során a legfontosabb a visszavert sugárzás érzékelése, mérése. A reflektancia két szélsőséges forma között változhat: tökéletes és diffúz visszaverődés.[1]
A visszaverődés mértéke és formája szintén a felszín vagy a megfigyelt tárgy anyagától, tulajdonságaitól függ.
Távérzékelt fényképes adatok úgy készülnek, hogy a tárgyról visszaverődő közvetlen sugárzást veszik filmre. A hullámhosszok tartománya, amelyet a fényképező eszközök érzékelnek, korlátozottak a kamerában található film és a szűrő érzékenysége által. A film spektrális érzékenységének tartománya az ultraibolyától (UV) az infravörösig terjedhet. Szűrőket is használnak a különböző filmtípusokkal közösen, azért, hogy leszűkítsék a felvételre kerülő hullámhossztartományt, vagy hogy csökkentsék a légköri háttérsugárzást. A többsávos kamerákat, amelyek egyidejűleg rögzítenek több felvételt ugyanazon tárgyról, többsávos (multi-spectral) képek előállítására használják. Az ilyen kamerák különböző film és szűrő kombinációkat használnak a különböző hullámhossztartományok rögzítésére. A film lehet egy spektrális sávra érzékeny (mint az egyrétegű fekete-fehér filmek) vagy többre (mint a három rétegű színes filmek). A négy filmtípus, amelyeket űrfelvételeknél használhatnak, a következők:
![]() |
![]() |
Az adatoknak digitális vagy numerikus formátumban kell lenniük ahhoz, hogy egy számítógép feldolgozhassa. A digitális képen a színek számok formájában vannak jelen. A grid (vagy valamelyik másik leképezési) mintát használják arra, hogy rögzítsék a kép színeit, minden egyes cella egy vagy több színkódból áll.A digitális érzékelők közvetlenül szám formátumban rögzítik a sugárzást. A legtöbb esetben a nulla a semmilyen (vagy a legkisebb érzékelhető) sugárzást rögzíti, és a legnagyobb rögzíthető szám a legnagyobb sugárzási szintet jelenti. A legtöbb távérzékelt képnél ez a legmagasabb sugárzási szint a 255-ös számhoz van rendelve. Ezzel a felbontással 256 különböző fényintenzitású színt lehet rögzíteni a digitális képen.[3]
A szenzorok az érzékelés módja szerint 2 csoportba sorolhatók:
Megméri a célterület összes pontján a sugárzást, feldolgozza, és jelenti az eredményt egy elektromos jelerősség vagy valamely más mennyiségi érték formájában. Ilyen érzékelők lehetnek:
A felszabaduló elektronok ionizálnak egy anyagot, mint pl. ezüst (Ag) a filmen, és mivel a cél minden egyes pontjához köthető sugárzás, az eredmény egy kép lesz. A kamerák típusai a fény tartományai alapján a következők lehetnek:
A felszabaduló elektronok egy képalkotó eszközre hatnak, mint pl. TV vagy számítógép-monitor, oszcilloszkóp vagy elektromos érzékelők
A többsávos letapogatórendszer, ahogy a neve is mutatja, egy olyan távérzékelő eszköz, amely a sugárzást több különböző hullámhosszon méri, ezek a látható, közel-infravörös, közép-infravörös, és termális-infravörös tartományai az elektromágneses spektrumnak. Mivel a hullámhosszakat ezekben a tartományokban jelentősen befolyásolják a légköri zajok, ezeknek az eszközöknek a hasznossága a földmegfigyelésben korlátozottak lehetnek a légköri viszonyok által. Az MSS eszközök digitálisan rögzítik az észlelt sugárzást több meghatározott hullámhossz ’csatornában’ vagy ’sávban’. Az elve ennek a rögzítési módszernek ugyanaz, mint a kameráknál a szűrők használata a korlátozott hullámhossztartomány felvétele érdekében. Például, ha megfelelő szűrőt használunk, hogy a kék fényt rögzíthessük, egy teljesen piros tárgy feketén jelenik meg, mert csak a kék fény megy át a szűrőn a film felvételekor.
Ezek a passzív érzékelők rövidebb hullámhossztartományban dolgoznak, legfeljebb 300 mm-ig, a mikrohullámú tartomány termál sugárzását mérik. A hullámhosszok azon tartománya, amelyet a mikrohullámú radiométer érzékel, a Föld energiaspektrumának alacsonyabb energia-tartományú részével egyezik meg. A passzív sugárzás intenzitása függ a tárgy hőmérsékletétől, a beeső sugárzástól, a kisugárzástól, visszaverődéstől és a törésmutatótól. Mivel ezek az érzékelők viszonylag alacsony energiaszinten dolgoznak, a képek zajosak, így rosszabb felbontásúak is és összetettebb feldolgozást igényelnek.
A passzív mikrohullámú radiométert általában a tengerjég, valamint egyéb tengeri tulajdonságok, mint pl. felszíni szél, jégkiterjedés és esőviszonyok térképezésére használják. Napjainkban több új érzékelőt is fejlesztenek speciálisan erre a fontos területre.
A mikrohullámú érzékelőrendszereknek, mindegy hogy aktívak vagy passzívak, fontos szerepük van a globális klíma és időjárás rendszer tanulmányokban. Ezeknek az adatait máris felhasználták a meteorológia és az óceánkutatás számos területén, valamint az újabb kutatások a szárazföldi alkalmazásokra is kiterjednek.
A radar térbeli helyzet és távolság meghatározására alkalmas műszer. A kisugárzott, majd visszavert mikrohullámú jel visszaérkezési idejét mérve meghatározható az objektum távolsága a műszertől. A mikrohullámú tartomány több sávra osztható, amelyek különböző jelenségek vizsgálatára alkalmasak.[4]
hullámsáv neve | hullámhossz (cm) | alkalmazás |
---|---|---|
Ka | 0,75–1,10 | térképezés |
K | 1,10–1,67 | felhőmegfigyelés |
Ku | 1,67–2,40 | műholdas kommunikáció, traffipax |
X | 2,40–3,75 | térképezés, megfigyelés |
C | 3,75–7,50 | meteorológiai megfigyelések |
S | 7,50–15 | meteorológiai megfigyelések, csapadékmennyiség mérése |
L | 15–30 | |
P | 30–100 | lombos növényzet, talajviszonyok megfigyelése, gleccserek és tengeri jég vizsgálata |
A mikrohullám egyenes vonalban terjed, a légköri hatások – mint a pára, felhőzet vagy a csapadék – csillapítják.
Az aktív mikrohullámú mérőműszerek radar műszereken alapulnak.
A radaros magasságmérés egy technika, amely a felszín feletti magasságot tudja mérni, a rádió-magasságmérő segítségével. A működési elve az, hogy a radar kibocsát egy hullámot, majd ez a hullám visszaverődik a felszínről, és ezt a visszaérkező hullámot értékeli ki. A radaros magasságmérés a földfelszín magasságára vonatkozó mérési adatokat szolgáltat, amelyek segítségével meg lehet határozni a tengeri jégtakaró kiterjedését, az óceán kisléptékű felszíni különbségeit, valamint a szélsebességet. A fontosabb műholdakon található magasságmérők:
![]() |
![]() |
A ismeret-orientált föld megfigyelési rendszer (KEO – Knowledge-centric Earth Observation) jelenleg a világ legnagyobb nyilvános távérzékelési adatfeldolgozó rendszere.
A három kulcsszó: a „nyilvános”, a „távérzékelési” és az „adatfeldolgozó” kifejezések érzékeltetik, hogy egy komplex és integrativitásra törekvő rendszerbe nyerhetnek betekintést az alkalmazók. Az adatok hozzáférhetőségének megkönnyítésével, feldolgozásuk és interpretációjuk automatizálásával a KEO úttörő lehetőségeket nyújt a tudományos kutatások és az alkalmazói fejlesztések számára egyaránt.[5]
Az egészen egyszerű elemzések elvégzése mellett a folyamattervezés eszközével komplex döntéstámogatói rendszerek alakíthatók ki a KEO rendszer segítségével.[6]
A légi fényképezés célja a földfelszín levegőből történő fényképezése.[7] Ezek a fotók általában repülőgépre vagy helikopterre szerelt kamerával készülnek.
![]() |
![]() |
A kamera tengelyállása többféle lehet: fekvő, erősen ferde, ferde, függőleges. A függőleges tengelyállású kamerával készült képeket ortofotó-nak is nevezik.
Az egymás után készülő légifotók között legalább 60%-os átfedés szükséges, illetve a felette lévő sávból kb. 20–30%. A repülés pontos adatait és körülményeit minden fényképen keretjelek rögzítik:
Torzulások a légi fényképen:
A légifényképek felhasználása
Az érzékelő és a felszín meghatározza, hogy a mekkora területről történhet az adatgyűjtés, illetve a gyűjtött adatok mennyire részletesek. Az űrfelvételeken felismerhető legkisebb részletek az érzékelő térbeli felbontásától függenek. Minden műholdkép alapegysége a pixel, a térbeli felbontás tehát attól függ, hogy egy pixel mekkora területnek felel meg.
A műholdak érzékelőberendezései egy-egy hullámhossz-tartományban készítenek felvételeket, ezeket sávoknak nevezik. A spektrális felbontás azt jelenti, hogy egyidejűleg hány képsávban készülnek felvételek: pankromatikus: 1 sáv, multispektrális: 3–20 sáv, hiperspektrális: 20–300 sáv.
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Az érzékelők radiometriai felbontásától függ, hogy a visszavert sugárzás változásait mekkora mértékben tudja megkülönböztetni, ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a képet alkotó pixelek hányféle színárnyalatot vehetnek fel.
Egy adott földrajzi hely két egymást követő megfigyelése között eltelt idő, vagyis a visszatérési idő.
Amerikai földmegfigyelő és erőforrás-kutató műholdcsalád. Napjainkra a Landsat-program 7 műholdat számlál.[10][11]
kép | név | fellövés | üzemelés vége | műszerek és sávkiosztás | felbontás (m) | keringési magasság (km) | visszatérési idő (nap) | adattovábbítás sebessége (Mbps) | működés |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() |
Landsat 1 | 1972.07.23. | 1978.01.06. | TV kamera (1–3), MSS (4–7) | 80 | 917 | 18 | 15 | ![]() |
Landsat 2 | 1975.01.22. | 1982.02.25. | TV kamera (1–3), MSS (4–7) | 80 | 917 | 18 | 15 | ||
Landsat 3 | 1978.03.05. | 1983.03.31. | TV kamera (1–3), MSS (4–7) | 30 | 917 | 18 | 15 | ||
Landsat 4 | 1982.07.16. | 2001 | MSS (1–4), TM (1–7) | 30 | 705 | 16 | 85 | ||
Landsat 5 | 1984.03.01. | aktív | MSS (1–4), TM (1–7) | 30 | 705 | 16 | 85 | ||
Landsat 6 | 1993.10.05. | 1993.10.05. | ETM (1–8) | 30/120 | 705 | 16 | 85 | ||
Landsat 7 | 1999.04.12. | aktív | ETM+ (1–8) | 15/30/60 | 705 | 16 | 150 |
A Landsat TM szenzor sávjainak alkalmazási területei:
Francia erőforrás-kutató műholdsorozat.[12]
Indiai erőforrás-kutató műholdcsalád.
Az ESA (Európai Űrügynökség) első földmegfigyelő műholdjai.[13]
Az ESA (Európai Űrügynökség) földmegfigyelő műholdja, 2002.03.01-én állították pályára. Számos földmegfigyelő érzékelő-berendezéssel szerelték fel.[14] Öt évvel a tervezett élettartama után, 2012. április 8-án megszakadt vele a kapcsolat.[15]
műhold neve | kép | fellövés | szenzorok és alkalmazás | eredmények |
---|---|---|---|---|
Geosat | 1985.03.12. | Radar Altimeter: 5 cm-es pontosság, tengeri gravitációs mező mérése, vízszintváltozást okozó tényezők megfigyelése (cunami, hurrikán, áramlások, ár-apály) | ![]() | |
Seasat | ![]() |
1978.06.26. | Radar Altimeter: magasságmérés, Microwave Scatterometer: szélsebesség, szélirány mérése, Microwave Radiometer: vízfelszín hőmérsékletének mérése, Visible and Infrared Radiometer: felhőzet, szárazföld, vízfelületek megkülönböztetése, Synthetic Aperture Radar: tengeri jég megfigyelése | ![]() |
Terra | ![]() |
1999.12.18. | ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System), MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer), MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer), MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere): környezeti monitoring, klímaváltozás kutatása[16] | ![]() |
Aqua | ![]() |
2002.05.04. | AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS): felhőzet tulajdonságainak megfigyelése, tengerfelszíni vízhőmérséklet, szélsebesség mérése, hó és jég felületek detektálása, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer): felhőmegfigyelés, légköri aeroszolok mérése, felszínborítás, tűz és vulkánok figyelése, AMSU-A (Advanced Microwave Sounding Unit): légköri hőmérséklet, páratartalom mérése, AIRS (Atmospheric Infrared Sounder): légköri hőmérséklet, páratartalom, felszíni és vízhőmérséklet mérése, HSB (Humidity Sounder for Brazil): légköri páratartalom, CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System)[17] | ![]() |
műhold | fellövés | pankromatikus felbontás (m) | multispektrális felbontás (m) | egyéb szenzorok | felvétel |
---|---|---|---|---|---|
IKONOS[18] | 1999.09.24. | 0,80 | 4,00 | ||
OrbView-2 | 1997 | SeaWiFS | ![]() | ||
OrbView-3[19] | 2003 | 1,00 | 4,00 | ||
GeoEye-1[20] | 2008.09.06. | 0,41 | 1,65 | ||
GeoEye-2 | terv: 2011 vagy 2012 | 0,25 | |||
QuickBird[21] | 2001.10.18. | 0,60 | 2,40 | ||
WorldView-1[22] | 2007.09.18. | 0,50 | – | ||
WorldView-2[23] | 2009.10.08. | 0,46 | 1,84 | ||
EROS A | 2000.12.05. | 1,80 | |||
EROS B | 2006.04.25. | 0,70 | |||
Kompsat-2[24] | 2006.07.28. | 1,00 | 4,00 |
A radaros távérzékelési eszközök az általuk kibocsátott hullámok visszaverődését mérik. A visszaverődés intenzitása alapján általában szürkeárnyalatos skálát használva ábrázolják a radarképet.
A fémből készült objektumok is fényesen jelennek meg a radarfelvételeken, mivel nagy a dielektromos állandójuk. A talaj vagy a vegetáció nedvességtartalma is felerősíti a visszaverődés mértékét. A radarhullámok fontos tulajdonsága a polarizáció: mely síkban rezegnek a kibocsátott hullámok.
műhold | kép | sáv | hullámhossz (cm) | alkalmazás | kép |
---|---|---|---|---|---|
AIRSAR[25] | ![]() |
P | ~65 | erdők megfigyelése | |
JERS–1[26] | L | 23,5 | geológia, mocsarak, gleccserek megfigyelése | ![]() | |
Almaz–1[27] | ![]() |
S | ~10 | légköri mozgások, csapadék megfigyelése | |
ERS–1[28] | ![]() |
C | 5,66 | kisebb tárgyak, növényzet megfigyelése, adatgyűjtés domborzati modellekhez | ![]() |
RADARSAT–1,2[29][30][31] | ![]() |
C | 5,66 | kisebb tárgyak, növényzet megfigyelése, adatgyűjtés domborzati modellekhez | ![]() |
ENVISAT | C | 5,66 | kisebb tárgyak, növényzet megfigyelése, adatgyűjtés domborzati modellekhez | ![]() | |
RISAT–1 | C | 5,66 | kisebb tárgyak, növényzet megfigyelése, adatgyűjtés domborzati modellekhez | ||
TerraSAR-X[32] | X | ~3 | térképezés, földhasználat-változás, tengerek és tengeri jég, gleccserek és hótakaró megfigyelése[33] | ![]() | |
TanDEM-X[34] | X | ~3 | adatgyűjtés domborzati modellekhez | ||
CosmoSkyMed[35] | X | ~3 | óceáni mozgások megfigyelése, adatgyűjtés domborzati modellekhez | ||
katonai műholdak | K | ~1,2 | hólefedettség |
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.