Palydovinis vaizdas: kaip jis veikia ir kam jis naudojamas?

Pirmieji vaizdai, paimti iš kosmoso, buvo iš suborbitinių skrydžių 1940 m., O pirmąjį palydovo vaizdą 1959 m. Padarė „Explorer 6“. Palydovo vaizdavimas yra palydovų naudojimas duomenims apie Žemę rinkti per orbitinius palydovus ar labai aukšto lygio orlaivius.

Palydovo vaizdas nuo to laiko nuėjo ilgą kelią. Dabar orbitoje aplink Žemę yra daugiau nei 2000 palydovų ir daugybė skirtingų rūšių, turinčių įvairias galimybes. Palydovo vaizdavimas yra naudojamas meteorologijoje, išsaugojime, geologijoje, žemės ūkyje, kartografijoje, švietime, žvalgyboje, kare ir kt.

Šiame straipsnyje bus aptarta kai kuri palydovinio vaizdo technologija, kaip ji veikia ir kam ji gali būti naudojama.

Kaip veikia palydovinis vaizdas?

Palydovo vaizdas yra plati tema. Yra įvairių rūšių jutikliai ir skirtingi palydovinių vaizdų gavimo būdai. Štai keletas būdų, kaip palydovai ir jų jutikliai gali skirtis.

Pasyvus vs. Aktyvus jutimas

Yra dvi plačios vaizdo palydovų jutiklių kategorijos. Tai yra aktyvūs jutikliai ir pasyvūs jutikliai. Pasyviųjų jutiklių palydovai renka duomenis apie Žemę per elektromagnetinę spinduliuotę, kurią skleidžia saulė ir kuri atspindi Žemę. Kita vertus, aktyviųjų jutiklių palydovai skleidžia savo spinduliuotę ir ją analizuoja, kai ji atsispindi atgal į palydovą.

Jutiklio skiriamoji geba

Kaip įprasta kamera, kitas palydovas jutikliai turi skirtingas galimybes. Kiekvienas jutiklis turės tam tikrą erdvinę skiriamąją gebą. Iš esmės tai yra tai, kiek ploto vienu metu gali užfiksuoti jutiklis, arba kiek ir kokie maži jo pikseliai. Kai kurie jutikliai gali užfiksuoti iki 0,31 metrų kvadrato, skirto pikseliui, skiriamąją gebą, nors daugumos skiriamoji geba nebus tokia gera.

Atminkite, kad palydovai nuolat juda. Tai reiškia, kad norint užfiksuoti plačios srities vaizdus, ​​jutiklis turi galėti judėti arba jutiklių masyvas. Pavyzdžiui, jei palydovas skrieja iš šiaurės į pietus, jis gali turėti jutiklį ar veidrodį, kuris juda priešinga kryptimi, kad judėdamas „nuskaitytų“ platesnę sritį.

Kita vertus, spektro skiriamoji geba yra tai, kokią šviesą jutiklis gali užfiksuoti. Skirtingos Žemės struktūros skirtingai atspindi elektromagnetinę spinduliuotę, o tai leidžia palydovams būti tokiems naudingiems. Elektromagnetinė spinduliuotė apima matomą šviesą (kaip matome per akis), infraraudonąją ir ultravioletinę šviesą. Pavyzdžiui, sniegas gana stipriai atspindi visą radiaciją, o tanki augmenija sugers daug raudonos šviesos, bet skleis infraraudonąją šviesą.

Tokiu būdu palydovas su jutikliais, kurie gali užfiksuoti regimąją ir infraraudonąją šviesą, galės atskirti skirtingas aplinkas planetos paviršiuje. Bet tai dar ne visi palydovai.

Skirtingai nuo įprastų kamerų, palydovai taip pat turi laiko skiriamąją gebą. Tai reiškia laiko tarpą tarp vaizdų tam tikroje vietoje. Jei tam tikros srities stebėjimui naudojamas palydovas, praeis tam tikras valandų skaičius, kol palydovas vėl pasieks tą vietą virš Žemės.

Taigi, matote, kad palydovai yra labai specializuota įranga. Kiekvienas palydovas bus sukurtas atsižvelgiant į konkrečią užduotį (arba kelias užduotis).

Vaizdo apdorojimas

Dėl Žemės dydžio, vaizdo jutiklių pobūdžio ir gryno vaizdų, kuriuos reikia nufotografuoti, tūrio, norint sukurti naudingus vaizdus, ​​reikia apdoroti vaizdus.

Vienas pavyzdžių yra vaizdų susiuvimas. Nepriklausomai nuo jutiklio dydžio, norint, kad didelės raiškos vaizdai būtų daromi dideliuose plotuose, reikės padaryti kelis vaizdus. Tada juos reikės „susiūti“ (laimei, programinė įranga tai daro beveik sklandžiai dabar), kad būtų sukurtas vienas didesnis vaizdas.

Dėl radiacijos palydoviniuose vaizduose dažnai yra artefaktų, tokių kaip juostos ar dryžiai. Vaizdų nuėmimas yra jų pašalinimo procesas, siekiant sukurti geresnius vaizdus.

Be to, atsižvelgiant į vaizdų naudojimą, gali tekti iš naujo pavaizduoti atskirus regionus, atsižvelgiant į debesuotumą ar kitas kliūtis šūviui. Čia atsiranda laiko skiriamoji geba ir kodėl norint sukurti idealų vietovės žemėlapį gali prireikti tūkstančių valandų persijoti vaizdus.

Kam naudojamas palydovinis vaizdas?

Kaip jau minėjome, palydovinis vaizdas yra plačiai naudojamas. Tai apima kartografiją ir navigaciją, miesto planavimą, orų prognozavimą, ekologinę priežiūrą ir karinę priežiūrą. Trys iš labiausiai paplitusių palydovinių vaizdų naudojimo būdų paaiškinti toliau.

Vaizdai ir žemėlapiai

Labiausiai žinomas palydovinio vaizdo pavyzdys yra „Google Earth“. Galite lengvai naudoti šį įrankį pamatyti savo namus. Taip pat sukūrė daug kitų organizacijų palydovinių vaizdų duomenų bazės kurie sugretinti į tinkamus žemėlapius. Tai gali lemti galimybę priartinti iki tam tikro lygio bet kurioje planetos vietoje.

Norėdami sukurti žemėlapius, kiekvienoje vietoje turi būti daromi didelės raiškos vaizdai daugybėje aukščių. Tai apima ir palydovinę, ir oro fotografiją. Priartinus žemėlapį, aukščio „susiliejimui“ naudojama pažangi programinė įranga.

Pokyčių aptikimas

Palydovai gali stebėti pokyčius tam tikroje Žemės paviršiaus srityje. Puikus pavyzdys yra poliariniai regionai. Palydovai ne tik gali stebėti, kiek ledo yra tam tikru metu (per matomą ir infraraudonąją šviesą atspindys), bet taip pat sugeba parengti žemės topologinius žemėlapius, kad būtų galima išmatuoti aukščio pokyčius poliariniuose ledas.

Orų prognozė

Kada nors stebėjote orų prognozes ar naudojo orų programą? Už tai galite padėkoti palydovams.

Palydovai turi jutiklius, kurie sugeba užfiksuoti tam tikrus infraraudonųjų spindulių bangos ilgius ir gali gauti informacijos apie šilumos lygį.

Kartu su matomos šviesos vaizdais palydovai gali užfiksuoti beveik visą oro sistemų vaizdą. Taip yra todėl, kad matoma šviesa teikia informaciją, kurios gali nebūti per infraraudonųjų spindulių ryšį, pvz., Rūką (kuris yra labai artimas žemiau jo esančiai žemei).

Terminis vaizdavimas galimas ir naktį (kai matomos šviesos nėra). Tai svarbu prognozuojant orus, nes skirtingų tipų oro sistemose yra skirtingi šilumos parašai (pavyzdžiui, debesų tipai).

Geostacionarūs palydovai gali stebėti vieną konkretų regioną iš labai didelio aukščio. Jie tai daro orbitoje aplink Žemę tokiu pačiu greičiu, kokiu sukasi Žemė. Tai teikia didžiąją dalį informacijos, kurią matote orų prognozėse. Kita orų palydovo rūšis yra poliarinė, kuri gali skrieti tik du kartus per dieną, tačiau skiria daug didesnę skiriamąją gebą.

Sujungus informaciją apie šilumą ir atspindėtą šviesą galima analizuoti debesų sistemas, taršą, gaisrus, audras, paviršiaus temperatūrą ir kt.

Palydovinis vaizdas: nauja mokslo era

Atsiradus palydoviniam vaizdavimui, mokslininkai galėjo stebėti Žemę nauju detalumo lygiu, kurio anksčiau neįsivaizdavo. Lengvai pasiekiant pasaulinius vaizdus per šviesos spektrą, oro sąlygų ir ekologinių modelių studijavimas tapo daug sudėtingesnis.

Tačiau visos naujos technologijos taip pat yra pavojingos. Palydovo vaizdas yra būtinas šiuolaikinėms militaristinėms pastangoms, įskaitant užsienio valstybių tyrimą ar planavimo strategijas.

Tikimės, kad šis straipsnis išmokė tai, ko nežinojote apie tai, kaip vaizdo palydovai renka vaizdus!

Kuo skiriasi įvairių tipų skaitmeninės kameros jutikliai?

Skaitmeninių fotoaparatų jutikliai labai skiriasi. Štai kaip jie skiriasi ir kaip skirtingi jutiklių dydžiai daro įtaką nuotraukų kokybei.

Skaitykite toliau

Apie autorių