Definicja teledetekcji
Teledetekcja to nauka polegająca na pozyskiwaniu informacji o obiekcie lub zjawisku poprzez pomiar promieniowania emitowanego i odbitego. Istnieją dwa podstawowe typy instrumentów teledetekcyjnych – aktywne i pasywne.
Często zadawane pytania
Co to jest teledetekcja?
Teledetekcja to rodzaj technologii geoprzestrzennej, w ramach której próbki emitują i odbijają promieniowanie elektromagnetyczne (EM) z ziemskich, atmosferycznych i wodnych ekosystemów w celu wykrywania i monitorowania fizycznych cech danego obszaru bez fizycznego kontaktu. Ta metoda gromadzenia danych zwykle obejmuje technologie czujników pokładowych i satelitarnych, które są klasyfikowane jako czujniki pasywne lub czujniki aktywne.
Czujniki pasywne reagują na bodźce zewnętrzne, zbierając promieniowanie, które jest odbijane lub emitowane przez obiekt lub otaczająca przestrzeń. Najczęstszym źródłem promieniowania mierzonego za pomocą pasywnej teledetekcji jest odbite światło słoneczne. Popularne przykłady pasywnych czujników zdalnych obejmują urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym, fotografię filmową, radiometry i podczerwień.
Aktywne czujniki wykorzystują bodźce wewnętrzne do zbierania danych, emitując energię w celu skanowania obiektów i obszarów, po których czujnik mierzy energia odbita od celu. RADAR i LiDAR to typowe aktywne narzędzia teledetekcyjne, które mierzą opóźnienie między emisją a powrotem w celu ustalenia lokalizacji, kierunku i prędkości obiektu. Zebrane dane teledetekcji są następnie przetwarzane i analizowane za pomocą sprzętu do teledetekcji i oprogramowania komputerowego, które jest dostępne w różnych zastrzeżonych i otwartych aplikacjach.
Co to jest Teledetekcja używana?
Technologia teledetekcji jest wykorzystywana w wielu różnych dyscyplinach w tysiącach różnych przypadków użycia, w tym w większości nauk o Ziemi, takich jak meteorologia, geologia, hydrologia, ekologia, oceanografia, glacjologia, geografia oraz w geodezji, a także w zastosowaniach wojskowych, wywiadowczych, handlowych, ekonomicznych, planistycznych i humanitarnych. Niektóre typowe przykłady teledetekcji obejmują:
- Teledetekcja GIS: System informacji geograficznej (GIS) to system przeznaczony do przechwytywania, przechowywania, zarządzania, analizowania, manipulowania i prezentowania danych geograficznych lub przestrzennych – teledetekcja satelitarna stanowi ważne źródło danych przestrzennych. Teledetekcja i GIS współpracują ze sobą, aby gromadzić, przechowywać, analizować i wizualizować dane z praktycznie dowolnego położenia geograficznego na Ziemi.
- Nawadnianie i monitorowanie i zarządzanie wilgotnością gleby to główne elementy teledetekcji w rolnictwie.
- Radar dopplerowski mierzy zdarzenia meteorologiczne, takie jak prędkość i kierunek wiatru w systemach pogodowych, a także intensywność i lokalizację opadów. Innym zastosowaniem jest kontrola ruchu lotniczego.
- Satelity AVHRR i MODIS wykorzystują czujniki termiczne i czujniki średniej podczerwieni do monitorowania aktywnych wulkanów.
- INSAR (interferometryczny radar z syntetyczną aperturą) wykorzystuje interferometryczną technikę teledetekcji do przewidywania i wczesnego ostrzegania o potencjalnych osuwiskach.
- Głównym zastosowaniem wykrywania światła i określania odległości (LiDAR) jest monitorowanie roślinności Jednak jest również stosowany w przypadku celowania broni i naprowadzania pocisków oświetlonych laserem. LiDAR może być również używany do wykrywania i pomiaru stężenia różnych substancji chemicznych w atmosferze.
- Stereograficzne pary zdjęć lotniczych są używane do modelowania cech siedlisk lądowych i tworzenia map topograficznych przez analityków obrazowych i terenowych w wydziałach ruchu i autostrad dla potencjalnych tras.
- Obrazowanie spektropolarymetryczne jest wykorzystywane przez naukowców w Laboratorium Badawczym Armii Stanów Zjednoczonych w celu śledzenia celów poprzez identyfikację przedmiotów wykonanych przez człowieka na podstawie ich podpisów polarymetrycznych, których nie ma w obiektach naturalnych.
- Satelity teledetekcyjne zapewniają obrazy przed i po teledetekcji w celu ilościowego określenia szkód po trzęsieniu ziemi, co dostarcza ważnych danych dla ratowników.
- Dane z wysokościomierzy laserowych i radarowych na satelity, sonary i pomiary ultradźwiękowe mogą być wykorzystywane do mapowania wybrzeża i zapobiegania erozji, aby lepiej zrozumieć, jak zarządzać zasobami oceanicznymi, ocenić skutki klęski żywiołowej i stworzyć strategie reagowania na katastrofy do wykorzystania przed i po niebezpiecznym zdarzeniu, oraz zminimalizować szkody, jakie rozwój miast powoduje dla środowiska i pomóc zdecydować, jak najlepiej chronić zasoby naturalne.
- Teledetekcja ropy i gazu jest integralnym narzędziem dla operacji związanych z gazem i ropą w górę i w dół poprzez ocenę infrastruktury do dobrego planowania terenu. Analiza widmowa jest niezbędna do oceny wychodni powierzchniowych i powierzchniowego przesiąkania węglowodorów.
Znaczenie teledetekcji
Teledetekcja umożliwia zbieranie danych z niebezpiecznych lub niedostępnych obszarów, co ma coraz większe znaczenie w nowoczesnym społeczeństwie . Zastępuje wolniejsze, kosztowne gromadzenie danych w terenie, zapewniając szybkie i powtarzalne pokrycie ekstremalnie dużych obszarów do codziennych zastosowań, od prognoz pogody po raporty dotyczące katastrof naturalnych lub zmian klimatycznych.
Teledetekcja jest również metodą bez przeszkód, umożliwiającą użytkownikom zbieranie danych i wykonywanie ich przetwarzania oraz analiz GIS poza siedzibą firmy bez zakłócania docelowego obszaru lub obiektu. Monitorowanie powodzi i pożarów lasów, wylesiania, niedźwiedzi polarnych, stężeń substancji chemicznych i trzęsień ziemi to tylko kilka przypadków, w których teledetekcja geoprzestrzenna zapewnia globalną perspektywę i przydatne informacje, które w innym przypadku byłyby nieosiągalne.
Zalety teledetekcji mikrofalowej
Teledetekcja mikrofalowa obejmuje zarówno pasywną, jak i aktywną teledetekcję, obejmującą długości fal od jednego centymetra do jednego metra – dłuższa długość fali mikrofal jest ważną cechą teledetekcji, ponieważ może przenikać przez mgłę, deszcz, kurz i zachmurzenie skuteczniej niż światło widzialne i podczerwień.
Teledetekcja środowiska za pomocą teledetekcji mikrofalowej pozostaje zatem niezmieniona, ponieważ dłuższe fale nie są podatne na rozpraszanie atmosferyczne. W większości warunków środowiskowych można wykryć energię mikrofal i gromadzić dane. Zastosowania obejmują monitorowanie lodu morskiego i globalne mapowanie wilgotności gleby.
Zastosowanie teledetekcji w zmianach klimatu
Zastosowanie teledetekcji w badaniach nad zmianami klimatu dostarczył znacznych postępów w zrozumieniu systemu klimatycznego i jego zmian poprzez ilościowe określanie czasoprzestrzennych stanów i procesów w atmosferze, oceanach i lądach. Czujniki satelitarne pomogły w wykrywaniu i mierzeniu skutków chłodzenia zwiększonych aerozoli w stratosferze oraz przestrzennego wzorca podnoszenia się poziomu morza, które w przeciwnym razie nie byłyby obserwowane przez obserwacje konwencjonalnych modeli klimatycznych.
Globalne badania zmian klimatycznych wykorzystują duże zbiory danych z platform obserwacyjnych Ziemi, w których wdrażane są metody danych z wielu satelitów, wielu czujników i długoterminowych szeregów czasowych. Ułatwiło to wykrywanie czynników wrażliwości klimatycznej, posunęło naprzód w badaniach zmienności przestrzennej ekosystemów lądowych i pomogło w opracowaniu globalnych strategii reagowania na zmiany klimatu.
Ograniczenia Dane teledetekcyjne
Teledetekcja jest ostatecznie zarządzana przez ludzi, którzy podejmują kluczowe decyzje dotyczące tego, które czujniki powinny być używane do gromadzenia danych i kiedy, specyfikacje rozdzielczości dla zebranych danych i kalibracji czujnika oraz wybór platformy który będzie przenosił czujnik, z których wszystkie narażają tę metodę na pewien stopień błędu ludzkiego.
Niedokładność może być również wprowadzona przez promieniowanie widma elektromagnetycznego emitowane przez potężne aktywne systemy teledetekcji, które mogą być uciążliwe i wpływać na badane zjawisko docelowe. Instrumenty teledetekcyjne mogą dostarczać niedokładne, nieskalibrowane dane, jeśli system sprzętowy przestanie być skalibrowany. Mogą również występować ograniczenia związane z kosztami. Jest to droga metoda, która wymaga obszernego, specjalnego szkolenia w zakresie analizy obrazu.
Historia teledetekcji
Najwcześniejsze praktyki współczesnej teledetekcji obejmowały prymitywne zdjęcia powierzchni ziemi zrobione z balonów na uwięzi dla celów map topograficznych w latach czterdziestych XIX wieku. Systematyczne zdjęcia lotnicze z wykorzystaniem zmodyfikowanych statków powietrznych zostały opracowane do celów wojskowego nadzoru i rozpoznania podczas pierwszej wojny światowej i podczas zimnej wojny.
Wraz z pojawieniem się programu kosmicznego w latach sześćdziesiątych XX wieku przyrządy na satelitach obserwacyjnych i pogodowych Ziemi, takie jak Nimbus i Landsat, zapewniały globalne pomiary różnych danych do celów wojskowych, cywilnych i badawczych. IKONOS, pierwszy komercyjny satelita zbudowany do zbierania obrazów o bardzo wysokiej rozdzielczości, został zamówiony przez Lockheed Martin, wystrzelony w 1999 roku i wycofany z eksploatacji w 2015 roku.
Czy OmniSci dostarcza rozwiązania z zakresu teledetekcji ?
Dane teledetekcyjne są głównym źródłem danych przestrzennych wykorzystywanych w systemach informacji geograficznej (GIS). Procesy specyficzne dla geoprzestrzeni w narzędziach GIS stają się zbyt wolne dla ogromnych ilości danych dostarczanych przez nowoczesne technologie teledetekcji.
OmniSci niweluje ten podział, dostarczając przyspieszoną platformę analityczną, która umożliwia analitykom geoprzestrzennym filtrowanie krzyżowe miliardów rekordów danych lokalizacji i wielokątów wraz z innymi funkcjami w ciągu milisekund. Silnik SQL OmniSciDB natywnie przechowuje geograficzne i geometryczne typy danych, umożliwiając użytkownikom wykonywanie obliczeń geograficznych z ogromną mocą równoległego przetwarzania procesorów i procesorów graficznych.