Satelītattēls: kā tas darbojas un kam tas tiek izmantots?

Pirmie no kosmosa uzņemtie attēli bija no suborbitālajiem lidojumiem 1940. gados, un pirmo satelītattēlu 1959. gadā uzņēmis Explorer 6. Satelītu attēlveidošana ir satelītu izmantošana, lai vāktu datus par Zemi, izmantojot orbītā esošos satelītus vai ļoti liela augstuma lidmašīnas.

Kopš tā laika satelīta attēlveidošana ir gājusi garu ceļu. Tagad ap Zemi orbītā ir vairāk nekā 2000 satelītu, un daudz dažādu veidu ar dažādām iespējām. Satelītattēlu izmanto meteoroloģijā, saglabāšanā, ģeoloģijā, lauksaimniecībā, kartogrāfijā, izglītībā, izlūkošanā, karadarbībā un citur.

Šajā rakstā tiks aplūkotas dažas satelītattēlu veidošanas tehnoloģijas, kā tā darbojas un kam to var izmantot.

Kā darbojas satelīta attēlveidošana?

Satelīta attēlveidošana ir plaša tēma. Satelītattēlu iegūšanai ir dažādi sensori un dažādas metodes. Šeit ir daži veidi, kā satelīti un to sensori var mainīties.

Pasīvie vs. Aktīvā uztveršana

Ir divas plašas attēlveidošanas satelītu sensoru kategorijas. Tie ir aktīvi sensori un pasīvie sensori. Pasīvo sensoru satelīti apkopo datus par Zemi, izmantojot elektromagnētisko starojumu, ko izstaro saule un atstaro no Zemes. No otras puses, aktīvo sensoru satelīti izstaro paši savu starojumu un analizē to, kad tas atspoguļojas atpakaļ uz satelītu.

Sensora izšķirtspēja

Tāpat kā parasta kamera, cits satelīts sensoriem ir dažādas iespējas. Katram sensoram būs noteikta telpiskā izšķirtspēja. Būtībā tas ir tas, cik lielu platību vienlaikus var uztvert sensors, vai cik un cik mazi ir tā pikseļi. Daži sensori spēj uzņemt izšķirtspēju līdz 0,31 metram kvadrātā uz vienu pikseļu, lai gan lielākajai daļai izšķirtspēja nebūs tik laba.

Paturiet prātā, ka satelīti nepārtraukti pārvietojas. Tas nozīmē, ka, lai uzņemtu plaša apgabala attēlus, sensoram jāspēj pārvietoties, vai arī jābūt sensoru blokam. Piemēram, ja satelīts riņķo no ziemeļiem uz dienvidiem, tam var būt sensors vai spogulis, kas pārvietojas pretējā virzienā, lai pārvietojoties “skenētu” plašāku apgabalu.

Savukārt spektra izšķirtspēja ir tas, kāda veida gaismu sensors var uztvert. Dažādas struktūras uz Zemes atšķirīgi atspoguļo elektromagnētisko starojumu, kas ļauj satelītiem būt tik noderīgiem. Elektromagnētiskais starojums ietver redzamo gaismu (kā mēs redzam caur acīm), infrasarkano un ultravioleto gaismu. Piemēram, sniegs diezgan spēcīgi atspoguļo visu starojumu, turpretī blīva veģetācija absorbē daudz sarkanās gaismas, bet izstaro infrasarkano gaismu.

Tādā veidā satelīts ar sensoriem, kas var uztvert redzamo un infrasarkano gaismu, spēs atšķirt dažādas vides uz planētas virsmas. Bet tas nav viss satelīti, ko tas spēj.

Atšķirībā no parastajām kamerām, satelītiem ir arī laika izšķirtspēja. Tas attiecas uz laiku starp attēliem noteiktā vietā. Ja satelītu izmanto, lai uzraudzītu noteiktu apgabalu, paies noteikts stundu skaits, līdz satelīts atkal sasniegs šo vietu virs Zemes.

Tātad jūs varat redzēt, ka satelīti ir ļoti specializētas iekārtas. Katrs satelīts tiks veidots, domājot par konkrētu uzdevumu (vai vairākiem uzdevumiem).

Attēlu apstrāde

Sakarā ar Zemes lielumu, attēlveidošanas sensoru raksturu un tīro attēlu apjomu, kas jāuzņem, noderīgu attēlu izgatavošanai ir nepieciešama attēlu apstrāde.

Viens piemērs ir attēlu sašūšana. Neatkarīgi no sensora lieluma, lai augstas izšķirtspējas attēlus varētu uzņemt lielos apgabalos, būs jāuzņem vairāki attēli. Pēc tam tie būs jāsavieno kopā (par laimi programmatūra to tagad dara gandrīz nevainojami), lai izveidotu vienu lielāku attēlu.

Radiācijas dēļ satelītattēlos bieži ir artefakti, piemēram, svītras vai svītras. Attēlu noņemšana ir šo procesu noņemšana, lai izveidotu labākus attēlus.

Turklāt atkarībā no attēlu izmantošanas atsevišķi reģioni var būt jāpārveido atkarībā no mākoņu seguma vai citiem šāviena šķēršļiem. Tieši šeit rodas laika izšķirtspēja, un tāpēc, lai izveidotu ideālu apgabala karti, tas var prasīt tūkstošiem stundu, lai izsijātu attēlus.

Kam tiek izmantots satelītattēls?

Kā jau minējām, satelītattēliem ir plašs izmantošanas klāsts. Tie ietver kartogrāfiju un navigāciju, pilsētas plānošanu, laika apstākļu prognozēšanu, ekoloģisko novērošanu un militāro uzraudzību. Trīs no visbiežāk izmantotajiem satelītattēlu veidiem ir sīkāk paskaidroti turpmāk.

Attēli un kartes

Vispazīstamākais satelītattēlu piemērs, iespējams, ir Google Earth. Jūs varat viegli izmantot šo rīku redzēt savas mājas. Ir izveidojušās arī daudzas citas organizācijas satelītattēlu datu bāzes kas ir apkopoti izmantojamās kartēs. Tā rezultātā var tuvināties noteiktam detalizācijas līmenim jebkurā planētas vietā.

Lai izveidotu kartes, katrai vietai ir jāņem augstas izšķirtspējas attēli daudzos augstumos. Tas ietver gan satelīta, gan gaisa fotografēšanu. Lai tuvinātu karti, tiek izmantota sarežģīta programmatūra, lai “sajauktu” augstumus savā starpā.

Izmaiņu noteikšana

Satelīti spēj izsekot izmaiņām noteiktā Zemes virsmas apgabalā. Spilgts piemērs ir polārie reģioni. Satelīti ne tikai spēj izsekot, cik daudz ledus ir konkrētā brīdī (izmantojot redzamo un infrasarkano gaismu atstarošana), bet arī spēj sagatavot zemes topoloģiskās kartes, lai izmērītu augstuma izmaiņas polārā ledus.

Laika prognoze

Kdreiz skatjies laika prognozi vai izmantoja laika apstākļu lietotni? Par to jūs varat pateikties satelītiem.

Satelītos ir sensori, kas spēj uztvert noteiktus infrasarkanās gaismas viļņu garumus un var iegūt informāciju par siltuma līmeni.

Kopā ar redzamās gaismas attēlveidošanu satelīti var uzņemt gandrīz pilnu laika apstākļu sistēmu attēlu. Tas ir tāpēc, ka redzamā gaisma sniedz informāciju, kas, iespējams, nav pieejama, izmantojot infrasarkano staru, piemēram, miglu (kas ir ļoti tuvu zem tās esošās zemes temperatūrai).

Termiskā attēlveidošana ir pieejama arī naktī (kad redzamā gaisma nav pieejama). Tas ir svarīgi laika apstākļu prognozēšanai, jo dažāda veida laika apstākļu sistēmām ir atšķirīgi siltuma paraksti (piemēram, mākoņu tipi).

Ģeostacionārie satelīti spēj uzraudzīt vienu konkrētu reģionu no ļoti liela augstuma. Viņi to dara, riņķojot ap Zemi tādā pašā ātrumā, kā Zeme griežas. Tie sniedz lielāko daļu informācijas, ko redzat laika prognozēs. Otrs meteoroloģisko satelītu veids ir polārs, kas riņķo apkārt un var attēlot apgabalu tikai divas reizes dienā, taču nodrošina daudz lielāku izšķirtspēju.

Informācijas par siltumu un atstaroto gaismu apvienošana ļauj analizēt mākoņu sistēmas, piesārņojumu, ugunsgrēkus, vētras, virsmas temperatūru un daudz ko citu.

Satelītattēli: jauna zinātnes ēra

Līdz ar satelītattēlu parādīšanos zinātnieki varēja novērot Zemi jaunā detalizācijas pakāpē, kas iepriekš nebija iedomājama. Ar vieglu piekļuvi pasaules mēroga attēliem visā gaismas spektrā laika apstākļu un ekoloģisko modeļu izpēte kļuva daudz sarežģītāka.

Bet visām jaunajām tehnoloģijām ir arī bīstama puse. Satelīta attēlveidošana ir neaizstājama mūsdienu militārajiem centieniem, tostarp ārvalstu apsekošanai vai plānošanas stratēģijām.

Mēs ceram, ka šis raksts ir iemācījis kaut ko tādu, ko jūs nezināt par to, kā attēlu satelīti savāc attēlus!

Kā atšķiras dažādu veidu digitālās kameras sensori?

Digitālo kameru sensori ievērojami atšķiras. Lūk, kā tie atšķiras un kā dažādi sensoru izmēri ietekmē fotoattēlu kvalitāti.

Lasiet Tālāk

Par autoru