Satellitbilleder: Hvordan fungerer det, og hvad bruges det til?

De første billeder taget fra rummet var fra suborbitale flyvninger i 1940'erne, og det første satellitbillede blev taget i 1959 af Explorer 6. Satellitbilleddannelse er brugen af ​​satellitter til at indsamle data om Jorden via kredsløbssatellitter eller fly i meget høj højde.

Satellitbilleddannelse er kommet langt siden da. Der er nu over 2.000 satellitter i kredsløb omkring Jorden og mange forskellige slags med forskellige muligheder. Satellitbilleddannelse har anvendelser i meteorologi, bevarelse, geologi, landbrug, kartografi, uddannelse, efterretning, krigsførelse og mere.

Denne artikel vil dække noget af teknologien bag satellitbilleder, hvordan den fungerer, og hvad den kan bruges til.

Hvordan fungerer satellitbilleder?

Satellitbilleder er et bredt emne. Der er forskellige slags sensorer og forskellige metoder til at erhverve satellitbilleder. Her er nogle af måderne, hvorpå satellitter og deres sensorer kan variere.

Passiv vs. Aktiv sensing

Der er to brede kategorier af billedsatellitters sensorer. Disse er aktive og passive sensorer. Passive sensorsatellitter indsamler data om Jorden via elektromagnetisk stråling, der udsendes af solen og reflekteres fra jorden. På den anden side udsender aktive sensorsatellitter deres egen stråling og analyserer den, når den reflekteres tilbage til satellitten.

Sensoropløsning

Ligesom et normalt kamera, anden satellit sensorer har forskellige muligheder. Hver sensor har en bestemt rumlig opløsning. Dette er grundlæggende, hvor meget område der kan fanges af sensoren ad gangen, eller hvor mange og hvor små dens pixels er. Nogle sensorer er i stand til at fange en opløsning på op til 0,31 meter i kvadrat pr. Pixel, selvom de fleste ikke har en opløsning, der er så fin.

Husk, at satellitter konstant er i bevægelse. Det betyder, at for at tage billeder af et bredt område, skal sensoren enten være i stand til at bevæge sig, eller der skal være en række sensorer. For eksempel, hvis satellitten kredser nord-mod syd, kan den have en sensor eller et spejl, der bevæger sig i den modsatte retning for at "scanne" et bredere område, når den bevæger sig.

Den spektrale opløsning er derimod, hvilke slags lys sensoren kan fange. Forskellige strukturer på Jorden afspejler elektromagnetisk stråling forskelligt, hvilket er det, der gør det muligt for satellitter at være så nyttige. Elektromagnetisk stråling inkluderer synligt lys (som vi ser gennem vores øjne), infrarødt og ultraviolet lys. For eksempel reflekterer sne al stråling ganske stærkt, hvorimod tæt vegetation absorberer meget rødt lys, men udsender infrarødt lys.

På denne måde vil en satellit med sensorer, der kan fange synligt og infrarødt lys, være i stand til at skelne mellem forskellige miljøer på planetens overflade. Men det er ikke alle satellitter, der er i stand til at gøre.

I modsætning til normale kameraer har satellitter også tidsmæssig opløsning. Dette refererer til mængden af ​​tid mellem billederne for en bestemt placering. Hvis en satellit bruges til at overvåge et bestemt område, vil det tage et bestemt antal timer for satellitten at nå den placering over Jorden igen.

Så du kan se, at satellitter er højt specialiserede udstyr. Hver satellit produceres med en bestemt opgave i tankerne (eller flere opgaver).

Billedbehandling

På grund af jordens størrelse, billeddannelsessensorernes karakter og det rene volumen af ​​billeder, der skal tages, kræves billedbehandling for at lave nyttige billeder.

Et eksempel er billedsømme. Uanset sensorstørrelse skal der tages flere billeder for at tage højopløsningsbilleder af store områder. Disse skal derefter "sys" sammen (heldigvis gør software det næsten problemfrit nu) for at skabe et enkelt, større billede.

På grund af stråling indeholder satellitbilleder ofte artefakter som striber eller striber. Afrimning af billeder er processen med at fjerne disse for at skabe bedre billeder.

Afhængig af brugen af ​​billederne kan det desuden være nødvendigt at gentage individuelle regioner afhængigt af skydække eller andre forhindringer for skuddet. Det er her, tidsmæssig opløsning kommer ind, og hvorfor det kan kræve tusinder af timers sigtning gennem billeder for at skabe et ideelt kort over et område.

Hvad bruges satellitbilleder til?

Som vi nævnte, har satellitbilleder en bred vifte af anvendelser. Disse inkluderer kartografi og navigation, byplanlægning, vejrudsigter, økologisk overvågning og militær overvågning. Tre af de mest almindelige anvendelser af satellitbilleder forklares nedenfor mere detaljeret.

Billeder og kort

Det mest kendte eksempel på satellitbilleder er sandsynligvis Google Earth. Du kan nemt bruge dette værktøj til se dit eget hjem. Mange andre organisationer har også udviklet sig satellitbilleddatabaser der er samlet i brugbare kort. Dette kan resultere i evnen til at zoome ind til et bestemt detaljeringsniveau hvor som helst på planeten.

For at oprette kort skal der tages billeder i høj opløsning i mange højder for hvert sted. Dette inkluderer både satellit- og luftfotografering. Sofistikeret software bruges til at "blande" højderne ind i hinanden, når du zoomer ind på kortet.

Skift detektion

Satellitter er i stand til at spore ændringer i et givet område af jordens overflade. Et godt eksempel er polarområderne. Satellitter er ikke kun i stand til at spore, hvor meget is der er til stede på et givet tidspunkt (via synligt og infrarødt lys refleksion), men er også i stand til at producere topologiske kort over jorden for at måle højdeforandringer i polar is.

Vejrudsigter

Nogensinde set vejrudsigten eller brugte en vejr-app? Du kan takke satellitter for det.

Satellitter har sensorer, der er i stand til at fange bestemte bølgelængder af infrarødt lys og kan få oplysninger om varmeniveauer.

Kombineret med billeddannelse med synligt lys kan satellitter fange et næsten fuldt billede af vejrsystemer. Dette skyldes, at synligt lys giver information, der muligvis ikke er tilgængelig via infrarød som tåge (som er meget tæt på temperaturen i landet under den).

Termisk billeddannelse er også tilgængelig om natten (når synligt lys ikke er tilgængeligt). Dette er vigtigt for vejrudsigten, fordi forskellige slags vejrsystemer har forskellige varmesignaturer (for eksempel skytyper).

Geostationære satellitter er i stand til at holde øje med en bestemt region fra meget høj højde. De gør dette ved at kredse om Jorden med den samme hastighed, som Jorden drejer. Disse giver det meste af den information, du ser på vejrudsigten. Den anden slags vejrsatellit kredser polar og kan kun afbilde et område to gange om dagen, men giver meget højere opløsning.

Kombination af information om varme og reflekteret lys giver mulighed for analyse af skysystemer, forurening, brande, storme, overfladetemperaturer og mere.

Satellitbilleddannelse: En ny videnskabstid

Med fremkomsten af ​​satellitbilleder var forskere i stand til at observere Jorden på et nyt detaljeringsniveau, der tidligere var utænkeligt. Med let adgang til verdensomspændende billeder på tværs af lysspektret blev studiet af vejrmønstre og økologiske mønstre meget mere sofistikeret.

Men al ny teknologi kommer også med en farlig side. Satellitbilleddannelse er uundværlig for moderne militaristiske bestræbelser, herunder overvågning af udenlandske stater eller planlægningsstrategier.

Vi håber, at denne artikel har lært dig noget, du ikke vidste om, hvordan billedsatellitter samler billeder!

Hvordan adskiller forskellige typer digitale kamerasensorer sig?

Digitalkamerasensorer varierer betydeligt. Sådan adskiller de sig, og hvordan forskellige sensorstørrelser påvirker fotokvaliteten.

Læs Næste

Om forfatteren