Dálkový průzkum Země

• Radary se používají hlavně v řízení letového provozu, včasném varování, monitorování lesního porostu, zemědělství a ve velkých meteorologických datech. Dopplerův radar používají orgány činné v trestním řízení ke kontrole rychlosti vozidel a také k získávání meteorologických údajů o rychlosti a směru větru, poloze a intenzitě srážek. Mezi další typy přijatých informací patří údaje o ionizovaném plynu v ionosféře. Interferometrický radar s umělou aperturou se používá k získání přesných digitálních výškových modelů velkých oblastí terénu (viz RADARSAT , TerraSAR-X , Magellan ).
• Laserové a radarové výškoměry na satelitech poskytují širokou škálu dat. Měřením změn hladiny oceánu způsobených gravitací tyto přístroje zobrazují rysy mořského dna s rozlišením asi jedné míle. Měřením výšky a vlnové délky oceánských vln pomocí výškoměrů můžete zjistit rychlost a směr větru a také rychlost a směr povrchových mořských proudů.
• Ultrazvukové (akustické) a radarové senzory se používají k měření hladiny moře, přílivu a odlivu, určování směru vln v pobřežních mořských oblastech.
• Technologie Light Detection and Ranging ( LIDAR ) je dobře známá pro své vojenské aplikace, zejména v navigaci laserových projektilů. LIDAR se také používá k detekci a měření koncentrace různých chemikálií v atmosféře, zatímco LIDAR na palubě letadla lze použít k měření výšky objektů a jevů na zemi s větší přesností, než jaká je dosažena pomocí radarové technologie. Dálkový průzkum vegetace je také jednou z hlavních aplikací LIDARu .
• Nejběžněji používanými přístroji jsou radiometry a fotometry . Zachycují odražené a emitované záření v širokém frekvenčním rozsahu. Nejběžnější jsou viditelné a infračervené senzory , dále mikrovlnné , gama záření a méně často ultrafialové senzory . Tyto přístroje lze také použít k detekci emisního spektra různých chemikálií, které poskytují údaje o jejich koncentraci v atmosféře.
• Stereo snímky získané z leteckého snímkování se často používají při sondování vegetace na zemském povrchu, stejně jako pro konstrukci topografických map při vývoji potenciálních tras pomocí analýzy snímků terénu, v kombinaci s modelováním environmentálních prvků získaných zemským povrchem. založené metody.
• Multispektrální platformy jako Landsat se aktivně používají od 70. let 20. století. Tyto přístroje byly použity ke generování tematických map pořizováním snímků ve více vlnových délkách elektromagnetického spektra (multispektrum) a obvykle se používají na družicích pro pozorování Země. Příklady takových misí zahrnují program Landsat nebo satelit IKONOS . Mapy krajinného pokryvu a využití půdy vytvořené tematickým mapováním lze použít pro průzkum nerostů, detekci a monitorování využívání půdy, odlesňování a studium zdraví rostlin a plodin, včetně rozsáhlých ploch zemědělské půdy nebo zalesněných oblastí. Snímky vesmíru z programu Landsat používají regulační orgány ke sledování parametrů kvality vody, včetně hloubky Secchiho , hustoty chlorofylu a celkového fosforu . Meteorologické družice se používají v meteorologii a klimatologii .
• Metoda spektrálního zobrazování vytváří obrazy, ve kterých každý pixel obsahuje úplnou spektrální informaci, zobrazující úzké spektrální rozsahy v rámci spojitého spektra. Spektrální zobrazovací zařízení se používají k řešení různých problémů, včetně těch, které se používají v mineralogii , biologii , vojenských záležitostech a měření environmentálních parametrů.
• V rámci boje proti desertifikaci umožňuje dálkový průzkum země pozorovat dlouhodobě ohrožené oblasti, určovat faktory desertifikace , posuzovat hloubku jejich dopadu a poskytovat potřebné informace osobám odpovědným za rozhodování o přijetí vhodných opatření na ochranu životního prostředí.

Zpracování dat

U dálkového průzkumu Země se zpravidla používá zpracování digitálních dat, protože právě v tomto formátu jsou aktuálně přijímána data dálkového průzkumu Země. V digitálním formátu je jednodušší zpracovávat a ukládat informace. Dvourozměrný obraz v jednom spektrálním rozsahu lze znázornit jako matici (dvourozměrné pole) čísel I (i, j) , z nichž každé představuje intenzitu záření přijatého senzorem z prvku zemského povrchu, což odpovídá jednomu pixelu obrázku.

Obrázek se skládá z nxm pixelů, každý pixel má souřadnice (i, j)  — číslo řádku a číslo sloupce. Číslo I (i, j)  je celé číslo a nazývá se úroveň šedé (nebo spektrální jas) pixelu (i, j) . Pokud je obraz získán v několika rozsazích elektromagnetického spektra, pak je reprezentován trojrozměrnou mřížkou sestávající z čísel I (i, j, k) , kde k  je číslo spektrálního kanálu. Z matematického hlediska není obtížné digitální data získaná touto formou zpracovat.

Aby bylo možné správně reprodukovat obraz z digitálních záznamů dodávaných body přijímajícími informace, je nutné znát formát záznamu (datovou strukturu) a také počet řádků a sloupců. Používají se čtyři formáty, které uspořádají data takto:

• zónová sekvence ( Band Sequental, BSQ );
• zóny prokládané řádky ( Band Interleaved by Line, BIL );
• zóny prokládané pixely ( Band Interleaved by Pixel, BIP );
• sekvence zón s informacemi komprimovanými do souboru pomocí metody skupinového kódování (například ve formátu jpg ).

Ve formátu BSQ je každý obrázek oblasti obsažen v samostatném souboru. To je výhodné, když není potřeba pracovat se všemi zónami najednou. Jedna zóna je snadno čitelná a vizualizovaná, obrázky zóny lze načíst v libovolném pořadí.

Ve formátu BIL se data zóny zapisují do jednoho souboru řádek po řádku, přičemž zóny se střídají v řádcích: 1. řádek 1. zóny, 1. řádek 2. zóny, ..., 2. řádek 1. zóny, 2. řádek 2. zóny atd. Tato položka je vhodná, když jsou všechny zóny analyzovány současně.

Ve formátu BIP se zónové hodnoty spektrálního jasu každého pixelu ukládají postupně: nejprve hodnoty prvního pixelu v každé zóně, poté hodnoty druhého pixelu v každé zóně atd. Tento formát se nazývá kombinovaný. Je to výhodné při provádění zpracování pixel po pixelu vícezónového obrazu, například v klasifikačních algoritmech.

Skupinové kódování se používá ke snížení množství rastrových informací. Takové formáty jsou vhodné pro ukládání velkých snímků, pro práci s nimi potřebujete nástroj na rozbalení dat.

Obrazové soubory obvykle obsahují následující dodatečné informace související s obrázky:

• popis datového souboru (formát, počet řádků a sloupců, rozlišení atd.);
• statistická data (charakteristiky rozložení jasu - minimální, maximální a průměrná hodnota, rozptyl);
• data promítání mapy.

Další informace jsou obsaženy buď v záhlaví souboru obrázku nebo v samostatném textovém souboru se stejným názvem jako soubor obrázku.

Podle stupně složitosti se rozlišují následující úrovně zpracování CS poskytovaných uživatelům:

• 1A - radiometrická korekce zkreslení způsobených rozdílem citlivosti jednotlivých snímačů.
• 1B - radiometrická korekce na úrovni zpracování 1A a geometrická korekce systematických zkreslení senzoru, včetně panoramatických zkreslení, zkreslení způsobených rotací a zakřivením Země, kolísání výšky oběžné dráhy družice.
• 2A - korekce obrazu na úrovni 1B a korekce v souladu s danou geometrickou projekcí bez použití bodů pozemní kontroly. Pro geometrickou korekci se používá globální digitální výškový model ( DEM, DEM ) s krokem na zemi 1 km. Použitá geometrická korekce eliminuje systematické zkreslení snímače a promítá obraz do standardní projekce ( UTM WGS-84 ), využívající známé parametry (data efemerid satelitů, prostorová poloha atd.).
• 2B - korekce obrazu na úrovni 1B a korekce v souladu s danou geometrickou projekcí pomocí kontrolních pozemních bodů;
• 3 - korekce obrazu na úrovni 2B plus korekce pomocí terénní DTM (ortorektifikace).
• S je korekce obrazu pomocí referenčního obrazu.

Kvalita dat získaných z dálkového průzkumu Země závisí na jejich prostorovém, spektrálním, radiometrickém a časovém rozlišení.

Prostorové rozlišení

Spektrální rozlišení

Radiometrické rozlišení

Dočasné povolení

K vytvoření přesných map založených na datech dálkového průzkumu Země je zapotřebí transformace, která eliminuje geometrické zkreslení. Snímek zemského povrchu přístrojem namířeným přesně dolů obsahuje nezkreslený obraz pouze ve středu snímku. Jak se pohybujete směrem k okrajům, vzdálenosti mezi body na obrázku a odpovídající vzdálenosti na Zemi se stále více liší. Korekce takových zkreslení se provádí v procesu fotogrammetrie . Od počátku 90. let se většina komerčních satelitních snímků prodávala již opravená.

Kromě toho může být vyžadována radiometrická nebo atmosférická korekce. Radiometrická korekce převádí diskrétní úrovně signálu, jako je 0 až 255, na jejich skutečné fyzikální hodnoty. Atmosférická korekce eliminuje spektrální zkreslení způsobené přítomností atmosféry.

V rámci programu NASA Earth Observing System byly formulovány úrovně zpracování dat dálkového průzkumu Země: [2] [3]

Úroveň	Popis
0	Data přicházející přímo ze zařízení, bez režie (synchronizace snímků, záhlaví, opakování).
1a	Rekonstruovaná data zařízení opatřená časovými značkami, radiometrickými koeficienty, efemeridami (orbitálními souřadnicemi) družice.
1b	Data úrovně 1a převedená na fyzické jednotky.
2	Odvozené geofyzikální proměnné (výška vlny oceánu, vlhkost půdy, koncentrace ledu) se stejným rozlišením jako data Tier 1.
3	Proměnné zobrazené v univerzálním časoprostorovém měřítku, případně doplněné interpolací.
čtyři	Data získaná jako výsledek výpočtů na základě předchozích úrovní.

Školení a vzdělávání

Na většině vysokých škol se dálkový průzkum Země vyučuje na katedrách geografie. Význam dálkového průzkumu Země v moderní informační společnosti neustále roste. Tato disciplína je jednou z klíčových technologií leteckého průmyslu a má velký ekonomický význam – neustále se vyvíjejí například nové senzory TerraSAR-X a RapidEye, neustále roste také poptávka po kvalifikované pracovní síle. Dálkový průzkum Země má navíc extrémně velký dopad na každodenní život, od hlášení počasí po klimatické změny a předpovědi přírodních katastrof. Například 80 % německých studentů používá Google Earth ; jen v roce 2006 byl program stažen 100 milionůkrát. Studie však ukazují, že jen malá část těchto uživatelů má základní znalosti o datech, se kterými pracuje. V současné době existuje obrovská znalostní propast mezi používáním a chápáním satelitních snímků. Výuka principů dálkového průzkumu Země je v naprosté většině vzdělávacích institucí velmi povrchní, a to i přes naléhavou potřebu zkvalitnit výuku tohoto předmětu. Řada počítačových softwarových produktů speciálně navržených pro studium dálkového průzkumu Země dosud nebyla zavedena do vzdělávacího systému, a to především z důvodu jejich složitosti. V mnoha případech tedy tato disciplína buď vůbec není zahrnuta do učebních osnov, nebo neobsahuje kurz vědecké analýzy analogových obrazů. V praxi předmět dálkového průzkumu Země vyžaduje upevnění fyziky a matematiky a také vysokou úroveň kompetence v používání jiných nástrojů a technik, než je jednoduchá vizuální interpretace satelitních snímků. 

Viz také

• vesmírné obrázky
• satelitní fotografie
• Landsat je nejdéle trvající projekt pořizování satelitních snímků Země
• Výsledky kosmických aktivit

Odkazy

• Odkud berou západní média obrázky ruské vojenské techniky? // Podívejte se, 10. února 2022

Literatura

• Grant Benjamin. Pohled shora. Ohromující satelitní snímky Země = Benjamin Grant. Přehled. — M .: Alpina Publisher , 2018. — 284 s. - ISBN 978-5-9614-6615-7 .

Poznámky

1. ↑ Objem a dynamika příjmů komerčních společností na ruském trhu dálkového průzkumu Země v letech 2015 až 2018. Archivováno 1. února 2020 na Wayback Machine . GISGeo 2020-01-31.
2. ↑ Referenční příručka vědy o Zemi. Průvodce programem NASA pro vědu o Zemi a družicovými misemi pro pozorování Země Archivováno 15. dubna 2010 na Wayback Machine // NASA, 2006. Strana 31, „Klíčová terminologie vědeckých dat EOSDIS “
3. ↑ Zdroje dat o systému Earth System Science Archived 3. března 2013 na Wayback Machine // NASA NP-2007-11-859-GSFC, strana 13 „Datová terminologie a formáty“

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Velký Rus okolo světa Universalis Moderní Ukrajina
V bibliografických katalozích BNF : 119336434 GND : 4016796-3 J9U : 987007291982005171 LCCN : sh00007607 NDL : 00561989 NKC : ph119671