Satelitné zobrazovanie: Ako to funguje a na čo sa používa?

Prvé snímky nasnímané z vesmíru pochádzali zo suborbitálnych letov v 40. rokoch 20. storočia a prvá satelitná snímka bola urobená v roku 1959 programom Explorer 6. Satelitné zobrazovanie je použitie satelitov na zhromažďovanie údajov o Zemi prostredníctvom obiehajúcich satelitov alebo lietadiel veľmi vysokých nadmorských výšok.

Odvtedy prešla satelitná snímka dlhú cestu. Teraz je na obežnej dráhe okolo Zeme viac ako 2 000 satelitov a mnoho rôznych druhov s rôznymi schopnosťami. Satelitné snímanie má využitie v meteorológii, ochrane prírody, geológii, poľnohospodárstve, kartografii, vzdelávaní, spravodajských službách, vojnách a ďalších.

Tento článok sa bude venovať niektorým technológiám, ktoré sú základom satelitného zobrazovania, ako funguje a na čo sa môže použiť.

Ako funguje satelitné snímanie?

Satelitné snímanie je široký predmet. Existujú rôzne druhy senzorov a rôzne spôsoby získavania satelitných snímok. Tu je niekoľko spôsobov, ako sa môžu satelity a ich snímače líšiť.

Pasívny vs. Aktívne snímanie

Existujú dve široké kategórie snímacích satelitných snímačov. Jedná sa o aktívne snímače a pasívne snímače. Pasívne družice senzorov zhromažďujú údaje o Zemi prostredníctvom elektromagnetického žiarenia, ktoré vyžaruje slnko a odráža sa od Zeme. Na druhej strane aktívne satelity snímačov vysielajú svoje vlastné žiarenie a analyzujú ho, keď sa odráža späť na satelit.

Rozlíšenie snímača

Ako bežná kamera, iný satelit snímače majú rôzne schopnosti. Každý snímač bude mať určité priestorové rozlíšenie. V zásade ide o to, koľko oblasti dokáže snímač zachytiť naraz, alebo koľko a aké malé sú jeho pixely. Niektoré snímače dokážu zachytiť rozlíšenie až 0,31 metra na druhú na pixel, hoci väčšina nebude mať také jemné rozlíšenie.

Majte na pamäti, že satelity sú neustále v pohybe. To znamená, že aby bolo možné snímať obrazy širokej oblasti, musí byť snímač schopný pohybu alebo musí existovať skupina snímačov. Napríklad, ak satelit obieha zo severu na juh, môže mať senzor alebo zrkadlo, ktoré sa pohybujú v opačnom smere, aby pri skenovaní „skenovali“ širšiu oblasť.

Spektrálne rozlíšenie je na druhej strane to, aké druhy svetla dokáže snímač zachytiť. Rôzne štruktúry na Zemi odrážajú elektromagnetické žiarenie odlišne, čo umožňuje satelitom byť tak užitočnými. Elektromagnetické žiarenie zahŕňa viditeľné svetlo (ako vidíme našimi očami), infračervené a ultrafialové svetlo. Napríklad sneh odráža všetko žiarenie pomerne silno, zatiaľ čo hustá vegetácia absorbuje veľa červeného svetla, ale vyžaruje infračervené svetlo.

Takto bude satelit so senzormi, ktorý dokáže zachytiť viditeľné a infračervené svetlo, schopný rozlišovať medzi rôznymi prostrediami na povrchu planéty. To však nie sú všetky satelity schopné.

Na rozdiel od bežných kamier majú satelity aj dočasné rozlíšenie. Týka sa to času medzi obrázkami pre konkrétne miesto. Ak sa na sledovanie určitej oblasti používa satelit, bude trvať určitý počet hodín, kým sa satelit znova dostane na dané miesto nad Zemou.

Vidíte teda, že satelity sú vysoko špecializované zariadenia. Každý satelit bude vyrobený s ohľadom na konkrétnu úlohu (alebo viac úloh).

Spracovanie obrazu

Vzhľadom na veľkosť Zeme, povahu zobrazovacích senzorov a čistý objem snímok, ktoré je potrebné nasnímať, je na vytvorenie užitočných snímok potrebné spracovanie obrazu.

Jedným z príkladov je šitie obrázkov. Bez ohľadu na veľkosť snímača bude na snímanie veľkých plôch s vysokým rozlíšením potrebné nasnímať niekoľko snímok. Tieto potom bude potrebné „spojiť“ dohromady (softvér ich teraz našťastie robí takmer bez problémov), aby vytvorili jeden väčší obrázok.

Z dôvodu žiarenia sú satelitné snímky často vybavené artefaktmi, ako sú pruhy alebo pruhy. Odstránenie obrazu je proces ich odstránenia, aby sa vytvorili lepšie obrázky.

Ďalej môže byť v závislosti od použitia snímok potrebné jednotlivé oblasti znova vykresliť v závislosti od oblačnosti alebo iných prekážok v zábere. To je miesto, kde prichádza dočasné rozlíšenie a prečo to môže vyžadovať tisíce hodín preosievania obrázkov, aby sa vytvorila ideálna mapa oblasti.

Na čo sa používa satelitné zobrazovanie?

Ako sme spomínali, satelitné snímanie má široké využitie. Patria sem kartografia a navigácia, plánovanie mesta, predpovede počasia, ekologický dohľad a vojenský dohľad. Tri z najbežnejších použití satelitného zobrazovania sú podrobnejšie vysvetlené nižšie.

Obrázky a mapy

Najznámejším príkladom satelitného snímania je pravdepodobne Google Earth. Tento nástroj môžete ľahko použiť na vidieť svoj vlastný domov. Taktiež sa vyvinulo veľa ďalších organizácií databázy satelitných snímok ktoré sa zhromažďujú do použiteľných máp. To môže mať za následok schopnosť priblížiť do určitej miery podrobností na akomkoľvek mieste na planéte.

Na vytvorenie máp je potrebné pre každé miesto nasnímať obrázky vo vysokom rozlíšení v mnohých nadmorských výškach. Patria sem satelitné aj letecké snímky. Pri priblížení mapy sa používa sofistikovaný softvér na „prelínanie“ výšok do seba.

Zmeňte detekciu

Satelity sú schopné sledovať zmeny v danej oblasti zemského povrchu. Prvým príkladom sú polárne oblasti. Satelity nielenže dokážu sledovať, koľko ľadu sa v danom okamihu nachádza (prostredníctvom viditeľného a infračerveného svetla) odraz), ale sú tiež schopní produkovať topologické mapy zeme na meranie výškových zmien v polárnych ľad.

Predpoveď počasia

Sledovali ste niekedy predpoveď počasia resp použil aplikáciu na počasie? Za to môžete poďakovať satelitom.

Družice majú senzory, ktoré sú schopné zachytiť určité vlnové dĺžky infračerveného svetla a môžu získať informácie o úrovniach tepla.

V kombinácii so zobrazením viditeľným svetlom môžu satelity zachytiť takmer úplný obraz meteorologických systémov. Je to tak preto, lebo viditeľné svetlo poskytuje informácie, ktoré nemusia byť dostupné prostredníctvom infračerveného žiarenia, ako je hmla (ktorá je veľmi blízka teplote krajiny pod ním).

Termálne snímanie je k dispozícii aj v noci (ak viditeľné svetlo nie je k dispozícii). To je dôležité pre predpoveď počasia, pretože rôzne druhy poveternostných systémov majú rôzne tepelné podpisy (napríklad typy mrakov).

Geostacionárne satelity sú schopné strážiť jeden konkrétny región z veľmi vysokej nadmorskej výšky. Robia to tak, že obiehajú okolo Zeme rovnakou rýchlosťou, akou sa Zem točí. Poskytujú väčšinu informácií, ktoré vidíte v predpovedi počasia. Druhý druh meteorologického satelitu obieha polárne dráhy a dokáže snímať oblasť iba dvakrát denne, poskytuje však oveľa vyššie rozlíšenie.

Kombinácia informácií o teple a odrazenom svetle umožňuje analýzu cloudových systémov, znečistenia, požiarov, búrok, povrchových teplôt a ďalších.

Satelitné zobrazovanie: Nová éra vedy

S príchodom satelitného zobrazovania mohli vedci pozorovať Zem na novej úrovni detailov, ktorá bola predtým nepredstaviteľná. Vďaka ľahkému prístupu k svetovým snímkam naprieč svetelným spektrom sa štúdium vzorov počasia a ekologických vzorov stalo oveľa sofistikovanejším.

Všetky nové technológie však prichádzajú aj s nebezpečnou stránkou. Satelitné zobrazovanie je nevyhnutné pre moderné militaristické úsilie, vrátane prieskumu cudzích štátov alebo plánovacích stratégií.

Dúfame, že vás tento článok naučil niečo, čo ste nevedeli o tom, ako zobrazovacie satelity zhromažďujú obrázky!

Ako sa líšia rôzne typy snímačov digitálnych fotoaparátov?

Senzory digitálnych fotoaparátov sa značne líšia. Tu je ukážka toho, ako sa líšia a ako rôzne veľkosti snímačov ovplyvňujú kvalitu fotografie.

Prečítajte si Ďalej

O autorovi