Distanca sondado

Bildo de Death Valley farita per radaro kun sinteza malfermaĵo

En la moderna kosmoesploro, distanca sondado estas la atingo de informoj pri la surfaco de la tero aŭ alia astro sen fizika kontakto kun ĝi. Tio estas farita perceptante kaj registrante reflektitan aŭ elradiitan energion kaj per transformado, analizado kaj uzado de la gajnitaj informoj. Ofte ĉi tiu procezo inkluzivas interagadojn inter alvenanta radiado kaj la celobjektoj. Tamen rimarku, ke distanca sondado ankaŭ inkludas la percepton de elradiita radiado kaj uzadon de ne-bildigaj sensoroj. Ĝenerale, oni povas realigi la procezon tiel:

Generado de energio aŭ iluminado: la unua antaŭkondiĉo por distanca sondado estas havi fonton de energio, kiu iluminas la celoobjekton aŭ provizas elektromagnetan energion al ĝi.
Radiado kaj la atmosfero: kiam energio moviĝas de sia ekirejo al la celo, ĝi kontaktiĝas kaj interagas kun la trapasata atmosfero. Ĉi tiu interagado povas okazi duan fojon dum la energi-reiro de la celo al la sensoro.
Interagado kun la celo: post kiam la energio trapasas la atmosferon, ĝi interagas kun la celo depende de la kvalitoj de ambaŭ la celo kaj la radiado.
Registrado de energio per la sensoro: post kiam la energio estis refkeltita aŭ elradiita de la celo, oni bezonas sensilon (distancan – sen kontakto kun la celo) por kolekti kaj stori la elektromagnetajn ondojn.
Sendo, ricevo kaj procezado: la sensile storita energio estas transsendenda, ofte en cifereca maniero, al ricevanta kaj procezada stacio, kie la datenoj estas transformitaj al bildoj (dura kopio kaj/aŭ cifereca).
Interpretado kaj analizo: la procezitaj bildoj estas interpretitaj per okuloj kaj/aŭ cifere aŭ elektronike, por ekstrakti informojn pri la iluminita celo.
Aplikado: la fina elemento de distanca sondado estas atingita, se oni aplikas la informojn, kiujn oni povis gajni per la bildaro pri la celo, por pli bone kompreni ĝin, malkovri iun ajn novan informon aŭ asisti en solvado de certaj problemoj.

Tiuj sep elementoj reprezentas la distancan sondadon kiel procedon de komenco al fino.

Geometriaj efikoj

Hazardaj kaj ne-hazardaj (sistemaj) eraroj okazas dum la ricevado de radiitaj datenoj. Kelkaj kialoj kaŭzas erarojn, kiel suna angulo, angulo de sensilo, alteco de sensilo, padlongeco kaj dekliveca malĝustaĵo de la tera rotacio. Malfunkciaĵoj en la sensilo dum la datenkolektado kaj la movado de la platformo estas ceteraj fontoj de eraroj. Rotacio ĉirkaŭ ĉiuj aksoj povas krei erarojn de kelkmil metroj, depende de la alteco kaj la distingivo de la sensilo. Geometriaj korektadoj plejofte estas farataj per reskanado de bildo. Tio estas procedo kiu ŝovas kaj rekalkulas la datenojn. La plej ordinaraj metodoj inkluzivas la utiligon de surfacaj kontrolpunktoj, la aplikadon de matematika modelo aŭ reskanadon laŭ la plejproksim-najbara aŭ la kubokonvolvaĵo-metodo.

Korektado de empiriaj modeloj

Mezuritaj aŭ empiriaj datenoj kolektitaj sur la surfaco, kiam la sensilo superpasas, permesas komparadon inter surfacaj kaj sensilaj reflekteco-mezuroj. Karakterizaj datenkolektoj inkluzivas aŭ spektrajn mezuradojn de elektitaj objektoj ene de la sceno aŭ la teston de la atmosferaj ecoj dum la sensil-uzado. Poste, la empiriaj datenoj estas komparataj kun la bilddatenoj por interpoli adekvatajn korektaĵojn. Empiriaj korektaĵoj havas kelkajn limigojn, inkluzive de kostoj, disponebleco de spektraj mezuriloj, videbleco de celoregio kaj ampleksa preparado. Estas krite, ke la kampa spektrodatenkolektado okazu samtage kaj sammomente kun la superpaso de la satelito, kiu kolektas radiadajn datenojn. Tio postulas konon de la pado de satelito kaj ĝia reviziita tabelo. Koncerne arkivitajn datojn, kolekti kampajn mezuraĵojn estas ekskluzivita. Tiuokaze, matematika modelo aŭ meteologaj arkivoj devas kompletigi la korektaĵon.

Matematikaj modelkorektoj

Alternative, matematikaj korektoj dependas de taksataj atmosferaj parametroj por la sceno. Tiuj inkluzivas videblecon, humidecon kaj la procentecon kaj tipon de iu ajn substanco en la atmosfero. Datenvaloroj estas uzataj por difini la atmosferparametrojn. Poste, tiun tipon de modelo eblas kompletigi per helpo de programoj, kiaj 6S, MODTRAN kaj ATREM^[1].

Interagoj de energio kun la tera surfaco

Elektromagneta energio atinganta la celon estas absorbata, tralasata kaj reflektata. La proporcioj dependas de kompozicio kaj teksturo de la cela surfaco. Distanca sondado ofte koncernas reflektitan energion.

Absorbado okazas, kiam radiado penetras ian surfacon, kaj estas ligita al la molekula strukturo de la objekto. Ĉiuj objektoj absorbas incidantan lumradian energion, sed ne sammulte. Absorbita energio povas esti radiita reen al la atmosfero. Emisiita radiado estas utiligata por varmeco-studadoj. ⇒ atmosfera absorbo kaj difuzo
Tralaso okazas, se radiado trapasas materialon kaj forlasas la objekton kontraŭflanke. Tralaso rolas bagatelan parton en la interagado de energio kun la celo. Tio estas kaŭzita per la tendenco de radiado por esti absorbita antaŭ kompleta tralaso. Tralaso estas funkcio de la ecoj de la objekto.
Reflektado okazas, kiam radiado ne estas absorbita nek tralasita. La reflektita energio dependas de la ecoj de la objekto kaj la surfaca malglateco kompare al la ondolongo de la incida radiado. Malsamoj inter surfacaj ecoj permesas distingi diversajn objektojn.

Historio

Distanca sondado devenas de armea rekognoskado. Ofte estas pravigite, observi movojn de batalantoj de alta vidpunkto kiel monto aŭ turo. Ekde la komenco de aviado, ŝanĝiĝis la perspektivo al vidpunkto de supre. Por tio komence ankoraŭ servis balonoj kaj homaj observantoj kun skizbloko, poste aeroplanoj kun aerbildaj fotiloj. La aerbildojn relative rapide eblis interpreti, sed ja la rezulto ofte dependis de la observanto. Nuntempe, kun satelitplatformoj kaj diversaj bildigiloj kaj spektrometroj, la datenojn oni povas procezi per komputiloj.

Ekzemplaj utiloj

geodezio kaj kartografio
- altecreliefoj
- akvavojoj
- geologio
terenuzo
- urbanizado (vastigado de urboj)
- agrikulturaj areoj (inspektado de subvenciitaj nekultivitaj areoj)
- arbaruzo (faligado de praarbaro)
katastrofa protekto
- incendio de arbaro (amplekso de damaĝo)
- vulkanoj (prognozo kaj kontrolo)
- tertremoj (altecŝanĝoj)
- naturpolucio (enkonduko de oleo en la oceanoj)
arkeologio
veterprognozo
klimatobservado
ktp.

Distancsondaj satelitoj

kvazaŭŝtataj
- Landsat (Usono)
- SPOT (Francio)
- IRS (Barato)
komercaj
- IKONOS (Space Imaging Inc., Usono)
- Quickbird (rapida birdo)
- Orbview (globa vido)