Műholdképalkotás: Hogyan működik és mire használható?

Az első képek az űrből készültek a szuborbitális repülésekről az 1940-es években, az első műholdas képet pedig 1959-ben készítette az Explorer 6. A műholdas képalkotás műholdak felhasználása a Föld körüli adatok gyűjtésére keringő műholdak vagy nagyon nagy magasságú repülőgépek útján.

A műholdas képalkotás azóta hosszú utat tett meg. Most már több mint 2000 műhold kering a Föld körül, és sokféle, változó képességű. A műholdas képalkotás a meteorológiában, a természetvédelemben, a geológiában, a mezőgazdaságban, a térképészetben, az oktatásban, az intelligenciában, a hadviselésben és egyebekben felhasználható.

Ez a cikk a műholdas képalkotás néhány technológiájával, annak működésével és mire használható.

Hogyan működik a műholdas képalkotás?

A műholdas képalkotás széles körű téma. Különböző típusú érzékelők és különböző módszerek vannak a műholdképek megszerzésére. Íme néhány mód, amellyel a műholdak és érzékelőik változhatnak.

Passzív vs. Aktív érzékelés

A képalkotó műholdak érzékelőinek két tág kategóriája van. Ezek aktív érzékelők és passzív érzékelők. A passzív szenzoros műholdak elektromágneses sugárzás útján gyűjtenek adatokat a Földről, amelyet a nap bocsát ki, és visszaverődik a Földről. Másrészt az aktív szenzoros műholdak saját sugárzást bocsátanak ki és elemzik, amikor visszatükröződik a műhold felé.

Érzékelő felbontása

Mint egy normál kamera, más műhold az érzékelők különböző képességekkel rendelkeznek. Minden érzékelőnek bizonyos térbeli felbontása lesz. Alapvetően ez az, hogy mekkora területet képes egyszerre rögzíteni az érzékelő, vagy hány és milyen kicsi a képpontja. Egyes érzékelők képesek pixelenként négyzetenként legfeljebb 0,31 méteres felbontást rögzíteni, bár a legtöbbjüknek nem lesz ilyen jó felbontása.

Ne feledje, hogy a műholdak folyamatosan mozognak. Ez azt jelenti, hogy egy széles területről készült képek rögzítéséhez vagy az érzékelőnek képesnek kell lennie a mozgásra, vagy egy sor érzékelőre. Például, ha a műhold észak-déli irányban kering, akkor lehet, hogy van egy érzékelője vagy tükre, amely ellentétes irányban mozog, hogy mozgása közben egy szélesebb területet „beolvashasson”.

A spektrális felbontás viszont az, hogy az érzékelő milyen fényt képes megragadni. A Föld különböző struktúrái eltérően tükrözik az elektromágneses sugárzást, ami lehetővé teszi a műholdak számára, hogy ilyen hasznosak legyenek. Az elektromágneses sugárzás magában foglalja a látható fényt (amint a szemünkön keresztül látjuk), az infravörös és az ultraibolya fényt. Például a hó elég erősen visszatükrözi az összes sugárzást, míg a sűrű növényzet sok vörös fényt elnyel, de infravörös fényt bocsát ki.

Ily módon a látható és infravörös fényt befogni képes szenzorokkal rendelkező műhold képes lesz megkülönböztetni a bolygó felszínének különböző környezeteit. De ez nem minden műhold képes.

A normál kamerákkal ellentétben a műholdak időbeli felbontással is rendelkeznek. Ez a képek közötti időtartamra vonatkozik egy adott helyen. Ha egy műholdat egy adott terület megfigyelésére használnak, akkor bizonyos órákba telik, mire a műhold újra eléri ezt a helyet a Föld felett.

Tehát láthatja, hogy a műholdak nagyon speciális berendezések. Minden műholdat egy adott feladat (vagy több feladat) szem előtt tartásával állítanak elő.

Képfeldolgozás

A Föld mérete, a képérzékelők jellege és a készítendő képek tiszta mennyisége miatt a hasznos képek elkészítéséhez képfeldolgozás szükséges.

Az egyik példa a képek varrása. Az érzékelő méretétől függetlenül, nagy területeken történő nagyfelbontású képek készítéséhez több képet kell készíteni. Ezeket aztán össze kell „varrni” (szerencsére a szoftver ezt most szinte zökkenőmentesen teszi), hogy egyetlen, nagyobb képet alkossanak.

A sugárzás miatt a műholdas képek gyakran tartalmaznak tárgyakat, például csíkokat vagy csíkokat. A képcsíkozás eltávolítása az a folyamat, amelynek segítségével jobb képeket lehet létrehozni.

Továbbá, a képek használatától függően előfordulhat, hogy az egyes régiókat újrafotózni kell a felhőtakarótól vagy a lövés egyéb akadályaitól függően. Itt jön be az időbeli felbontás, és miért igényelhet több ezer órányi képet, hogy ideális térképet készítsen egy területről.

Mire használják a műholdas képalkotást?

Mint említettük, a műholdas képalkotásnak sokféle felhasználási területe van. Ide tartoznak a térképészet és navigáció, a várostervezés, az időjárás-előrejelzés, az ökológiai megfigyelés és a katonai felügyelet. A műholdas képalkotás három leggyakoribb felhasználási módját az alábbiakban részletezzük.

Képek és Térképek

A műholdas képalkotás legismertebb példája valószínűleg a Google Earth. Könnyedén használhatja ezt az eszközt nézze meg a saját otthonát. Sok más szervezet is fejlődött műholdas kép adatbázisok amelyeket felhasználható térképekre gyűjtenek. Ez azt eredményezheti, hogy a bolygó bármely pontján nagyíthat egy bizonyos részletességi szintet.

Térképek készítéséhez nagyfelbontású képeket kell készíteni minden magasságból, minden helyre. Ez magában foglalja a műholdas és a légi fényképezést is. Kifinomult szoftvert használnak a magasságok egymásba „keverésére”, amikor a térképen nagyítanak.

Változásészlelés

A műholdak képesek nyomon követni a Föld felszínének egy adott területén bekövetkezett változásokat. Kiváló példa a sarki területek. A műholdak nemcsak a látható és az infravörös fényen keresztül képesek nyomon követni, hogy egy adott pillanatban mennyi jég van jelen visszaverődés), de képesek a talaj topológiai térképeinek elkészítésére is a sarki magasságváltozások mérésére jég.

Időjárás előrejelzés

Figyelte már az időjárás-előrejelzést ill időjárás-alkalmazást használt? Köszönetet mondhat a műholdaknak ezért.

A műholdak olyan érzékelőkkel rendelkeznek, amelyek képesek megragadni az infravörös fény bizonyos hullámhosszait, és információkat kaphatnak a hőszintről.

A látható fény képalkotásával kombinálva a műholdak szinte teljes képet képesek rögzíteni az időjárási rendszerekről. A látható fény ugyanis olyan információkat szolgáltat, amelyek esetleg nem érhetők el infrán, például ködön keresztül (ami nagyon közel van az alatta lévő föld hőmérsékletéhez).

A hőképalkotás éjszaka is elérhető (amikor a látható fény nem áll rendelkezésre). Ez azért fontos az időjárás-előrejelzés szempontjából, mert a különböző típusú időjárási rendszerek hő-aláírása eltérő (például felhőtípusok).

A geostacionárius műholdak nagyon nagy magasságból képesek figyelni egy adott régiót. Ezt úgy teszik, hogy ugyanolyan sebességgel keringenek a Föld körül, mint a Föld. Ezek adják az időjárás-előrejelzésen látható legtöbb információt. A másik fajta időjárási műhold polárisan kering, és naponta csak kétszer képes képet adni egy területről, de sokkal nagyobb felbontást biztosít.

A hőre és a visszavert fényre vonatkozó információk egyesítése lehetővé teszi a felhőrendszerek, a szennyezés, a tűzesetek, a viharok, a felszíni hőmérséklet stb. Elemzését.

Műholdképalkotás: A tudomány új korszaka

A műholdas képalkotás megjelenésével a tudósok új, korábban elképzelhetetlen részletességi szinten figyelhették meg a Földet. Az egész világra kiterjedő képek könnyű hozzáférése révén az időjárási minták és az ökológiai minták tanulmányozása sokkal kifinomultabbá vált.

De minden új technológia veszélyes oldallal is jár. A műholdas képalkotás elengedhetetlen a modern militarista törekvésekhez, ideértve a külföldi államok felmérését vagy a tervezési stratégiákat.

Reméljük, hogy ez a cikk megtanított neked valamit, amit nem tudtál arról, hogy a képalkotó műholdak hogyan gyűjtenek képeket!

Hogyan különböznek a különféle típusú digitális fényképezőgép-érzékelők?

A digitális fényképezőgép-érzékelők jelentősen eltérnek. Így különböznek egymástól, és hogy a különböző érzékelőméretek hogyan befolyásolják a fénykép minőségét.

Olvassa el a következőt

A szerzőről