Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Földmegfigyelés a világűrből 1. rész: A távérzékelés alapjai.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Földmegfigyelés a világűrből 1. rész: A távérzékelés alapjai."— Előadás másolata:

1 Földmegfigyelés a világűrből 1. rész: A távérzékelés alapjai

2 Az oktatási anyagot „A földmegfigyelési tudományos ismeret és technológia terjesztés Magyarországon” projekt keretében készítette a GeoAdat Kft. az ESA PECS támogatásával.

3 Elérhetőségek GeoAdat Szolgáltató és Informatikai Kft. Székhely: 1145 Budapest, Kolumbusz u Iroda: 1088 Budapest Szentkirályi u. 8. Tel.: Fax:

4 Általános tudnivalók  Lapozás: az oldalak jobb alsó sarkában elhelyezett nyilakkal lehet  előre:  vissza:  Visszatérés az az oktatási anyag elejére: bal felső sarokban található ikon:

5 Földmegfigyelés  A Föld tanulmányozására legalkalmasabb helyszín nem a földfelszínen található, nagyobb magasságból sokkal jobb rálátás nyílik bolygónkra.  A világűrben megfelelően elhelyezett megfigyelési eszközökkel, műholdakkal a földi környezet egésze tanulmányozható:  nemcsak a felszínen nehezen megközelíthető helyek,  hanem a légkör, a talaj, a kőzetburok, a víztestek és a bioszféra is vizsgálható.  A földmegfigyelés során az adatok gyűjtése általában távérzékeléses módszerekkel történik.

6 Távérzékelés  Remote sensing  Gibson, P. J. (2000): The acquisition and recording about and object without being in direct contact with that object.  Engler (2000): The science of gaining and processing data or information of objects, areas, features, processes remotely, indirectly from a special distance.  Távérzékelés  adatok gyűjtése, átalakítása és elemzése egy objektumról, objektumok halmazáról, egy területről a vele való közvetlen érintkezés nélkül

7 A távérzékelés folyamata 1. Adatgyűjtés: szenzoros megfigyelés 2. Adatátalakítás: raszter – vektor konverzió 3. Elsőfokú adatelemzés: adatbázis építés, attribútum adatok hozzárendelése Tovább az Adatgyűjtéshez Tovább az Adatátalakításhoz Tovább az Adatelemzéshez

8 A távérzékelés alapjai  Fizikai alapok  Megfigyelés magassága  Adatgyűjtés módja  Műholdpálya típusok  Űrfelvételek tulajdonságai  Radarfelvételek tulajdonságai Tovább a Fizikai alapokhoz Tovább a Megfigyelés magasságához Tovább az Adatgyűjtés módjához Tovább a Műholdpálya típusokhoz Tovább az Űrfelvételek tulajdonságaihoz Tovább a Radarfelvételek tulajdonságaihoz

9 Fizikai alapok  Távérzékelés során a szenzorok a megfigyelt objektum által kibocsátott vagy visszavert sugárzást mérik.  Az elektromágneses sugárzásnak két alapvető tulajdonsága van:  hullámhossz  frekvencia  A különböző hullám- hosszú sugárzások alkotják az elektro- mágneses spektrumot. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

10 Az elektromágneses spektrum Vissza A távérzékelés alapjaihoz

11 Fizikai alapok  A távérzékeléshez használt sugárzás a légkörön áthaladva kölcsönhatásba kerül a atmoszférában található gázokkal és részecskékkel:  szóródás  abszorpció (elnyelődés)  Légköri ablak: ezekben a hullámhossz tartományokban a légkör sugárzást zavaró hatása mérsékeltebb, így ez alkalmas távérzékeléses megfigyelésekre. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

12 Légköri ablakok Vissza A távérzékelés alapjaihoz

13 Reflektancia  A légkörön átjutó sugárzás a földfelszínnel kölcsönhatásba kerül:  elnyelődik  áthalad  visszaverődik (reflektál)  A távérzékelés szempontjából a visszaverődő sugárzás a legfontosabb, ugyanis a különböző hullámhosszokban mért reflektancia (visszaverődés) függ a felszín tulajdonságaitól. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

14 Reflektancia Vissza A távérzékelés alapjaihoz

15 A megfigyelés magassága  A távérzékelő eszközök a felszíntől különböző magasságokban helyezhetők el.  Leggyakoribb típusok:  földi megfigyelés  légi megfigyelés  műholdas megfigyelés Vissza A távérzékelés alapjaihoz

16 Az adatgyűjtés módja  Passzív távérzékelés: a szenzorok a megfigyelt objektum által visszavert vagy a saját maga által kisugárzott sugárzást mérik, tehát az érzékeléshez szükséges energia valamilyen külső forrásból származik, például a Napból, így passzív megfigyelésre csak nappal van lehetőség.  Aktív távérzékelés: az eszközök a saját energiájukat sugározzák a megfigyelt objektumra és a kibocsátott sugárzás visszaverődését mérik. Az aktív szenzorok előnye, hogy bármilyen napszakban, bármilyen időjárási körülmények között alkalmazhatók. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

17 Passzív távérzékelés  Példák passzív szenzorokra:  MSS: többsávos letapogató rendszer  mikrohullámú radiométer  TV kamera  gravitációmérő  mágneses érzékelők Vissza A távérzékelés alapjaihoz

18 Aktív távérzékelés  Példák aktív szenzorokra:  RADAR  LiDAR  mikrohullámú magasságmérő  lézeres távolságmérő Vissza A távérzékelés alapjaihoz

19 Radartípusok  Doppler-radar:  meteorológiai megfigyelések (csapadékzóna követése)  Oldalranéző radar:  Side-Looking Radar  Side-Looking Airborne Radar: repülőgépre szerelt oldalranéző radar  egy sáv mentén készít képeket  a ferde felvételezés miatt utólagos korrekció szükséges  Szintetikus apertúrájú radar:  Synthetic Aperture Radar  Az érzékelő haladás közben minden megfigyelt pontot lát elölről, felülről és visszatekintve.  A jel kibocsátásának és visszaérkezésének ideje alapján rajzolható ki a megfigyelt pont képe. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

20 Radartípusok  LiDAR: Light Detection and Ranging  Hasonló a radarhoz, de mikrohullám helyett lézerfényt bocsátanak ki és annak visszaverődését mérik.  Leggyakrabban digitális domborzatmodellekhez gyűjtenek felszíni adatokat. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

21 Műholdpálya típusok  A műholdak különféle pályákon keringenek a Föld körül.  Osztályozás:  pálya alakja: kör vagy ellipszis  keringési idő: a Föld egyszeri megkerüléséhez szükséges idő  pályasík ás az Egyenlítő síkja által bezárt szög Vissza A távérzékelés alapjaihoz

22 Kvázipoláris  Pályasíkjuk és az Egyenlítő síkja közel 90°- os szöget zár be.  A Föld felszínének minden pontja megfigyelhető.  Speciális esetben a műhold minden földi pont felett, minden nap, azonos helyi időben halad át, ez a napszinkron pálya.  Keringési magasságuk 700–900 km.  Ilyen pályán keringenek a meteorológiai műholdak. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

23 Geostacionárius  Kör alakú pálya, síkja megegyezik az Egyenlítő síkjával.  A műholdak keringési magassága km.  A műholdak keringési ideje megegyezik a Föld forgási idejével, így a műhold mindig ugyanazon földi pont felett látszik, ezt használják ki a telekommunikációs műholdak.  1 ilyen műhold a földfelszín 44%-át látja, 3, egymástól 120°-ra lévő műholddal a sarki területek kivételével az egész felszín megfigyelhető. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

24 Műholdpálya típusok Vissza A távérzékelés alapjaihoz

25 Űrfelvételek tulajdonságai  Térbeli felbontás  Spektrális felbontás  Radiometriai felbontás  Időbeli felbontás  Összefüggések Tovább a Térbeli felbontáshoz Tovább a Spektrális felbontáshoz Tovább a Radiometriai felbontáshoz Tovább az Időbeli felbontáshoz Tovább az Összefüggésekhez Vissza A távérzékelés alapjaihoz

26 Térbeli felbontás  A térbeli felbontást a képen még megkülönböztethető, legkisebb objektum méretével fejezhetjük ki.  Minden műholdkép alapegysége a pixel, a térbeli felbontás tehát attól függ, hogy egy pixel a valóságban mekkora területnek felel meg. Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

27 Térbeli felbontás  Kis felbontásúak azok a felvételek, amelyeken csak a nagyméretű objektumok látszanak.  Nagy felbontásúak (HR= high resolution) azok a képek, amelyeken a kisebb tárgyak is felismerhetők (ez általában 1–10 méteres felbontást jelent).  Szuper nagy felbontású (VHR=very high resolution) felvételeket is készítenek egyes műholdak, ezek felbontása 1 méternél kisebb. Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

28 Térbeli felbontás London 2,5 méteres felbontású SPOT felvételen London 0,5 méteres felbontású GeoEye felvételen Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

29 Spektrális felbontás  A műholdak szenzorai egy-egy hullámhossz- tartományban készítenek felvételeket, ezeket sávoknak nevezik.  A spektrális felbontás azt jelenti, hogy egyidejűleg hány képsávban készülnek felvételek:  pankromatikus: 1 sáv  multispektrális: 3–20 sáv  hiperspektrális: 20–300 sáv Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

30 Spektrális felbontás pankromatikus felvétel multispektrális felvétel hiperspektrális kocka Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

31 Spektrális felbontás  A spektrális sávokat általában úgy választják meg, hogy alkalmasak legyenek különböző felszínek megfigyelésére és elkülönítésére:  kék: víztestek, parti területek térképezése, talaj és vegetáció elkülönítése  zöld és vörös: vegetációtípusok elkülönítése, építmények azonosítása  közeli infravörös: biomassza mérés, talajnedvesség kimutatása  közép infravörös: hó és felhőzet elkülönítése  termális infravörös: növényegészség vizsgálatok Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

32 Spektrális felbontás  Egyes felszíntípusok különböző sávkombinációkban vizsgálhatók a legegyszerűbben.  Lombhullató és tűlevelű erdők elkülönítése:  R: közeli infravörös  G: közép infravörös  B: vörös valódi színes felvétel Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

33 Radiometriai felbontás  Az érzékelők radiometriai felbontásától függ, hogy a visszavert sugárzás változásait mekkora mértékben tudja megkülönböztetni a szenzor.  Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a digitális képet alkotó pixelek hány féle színárnyalatot vehetnek fel (hány bites színmélységű felvétel készül). Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

34 Időbeli felbontás  Az időbeli felbontást a visszatérési idő határozza meg, vagyis egy adott földrajzi hely két egymást követő megfigyelése között mennyi idő telik el, ez általában néhány nap vagy pár hét időtartamot jelent.  Vannak azonban olyan műholdak is, melyek érzékelői elfordíthatók, így ahhoz, hogy ugyanarról a területről készüljön felvétel, nem feltétlenül kell a megfigyelt terület felett ugyanúgy elhaladnia, így lecsökkenthető a visszatérési idő. Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

35 Összefüggések  Ahhoz, hogy minél jobb legyen a felvétel térbeli felbontása, keskeny felvételezési sáv szükséges.  A keskeny sáv csökkenti a szenzorba érkező energia mennyiségét, ezáltal csökken a radiometriai felbontás.  Ahhoz, hogy jobb legyen a radiometriai felbontás és ne csökkenjen a térbeli felbontás, a sávok szélességét kell növelni, ez pedig csökkenti a spektrális felbontást. térbeli spektrálisradiometriai FELBONTÁS Vissza Az űrfelvételek tulajdonságaihoz

36 Radarfelvételek tulajdonságai  A radaros távérzékelési eszközök az általuk kibocsátott hullámok visszaverődését mérik. A visszaverődés intenzitása alapján általában szürkeárnyalatos skálát használva ábrázolják a radarképet.  A radarképen fekete felületek: sima felszínek, nyugodt vizű régiók, mert ezek gyakorlatilag tükörként viselkednek (tökéletes a visszaverődés), a beeső sugárzás nem az érzékelő antenna irányába verődik vissza. Vissza A távérzékelés alapjaihoz

37 Radarfelvételek tulajdonságai  A radarképen világos felületek: durva, érdes felszínek, ez esetben diffúz visszaverődés történik, sok jel jut vissza a szenzorhoz:  olyan felszíni változások, melyek mérete hasonló a radar által kibocsátott hullámhosszhoz  szögletes objektumok (a sarokhatás miatt dupla visszaverődés)  fémből készült objektumok is fényesen jelennek meg a radarfelvételeken, mivel nagy a dielektromos állandójuk  a talaj vagy a vegetáció nedvességtartalma is felerősíti a visszaverődés mértékét Vissza A távérzékelés alapjaihoz

38 Visszaverődés típusok Vissza A távérzékelés alapjaihoz

39 Radaros felvétel szürkeárnyalatos radarképszínezett radarkép

40 Polarizáció  A radarhullámok fontos tulajdonsága a polarizáció, hogy milyen síkban rezegnek a kibocsátott hullámok:  vízszintes (HH)  függőleges (VV)  keresztpolarizált (HV, VH) Vissza A távérzékelés alapjaihoz

41 A radaros megfigyelés hullámhosszai névhullámhossz (cm)alkalmazás Ka0,75–1,10térképezés K1,10–1,67felhőmegfigyelés Ku1,67–2,40 műholdas kommunikáció, traffipax X2,40–3,75térképezés C3,75–7,50meteorológia S7,50–15 meteorológia, csapadékmérések L15–30 P30–100 növényzet, talaj, gleccser, tengeri jég Vissza A távérzékelés alapjaihoz

42 Adatátalakítás, adatelemzés  Műholdkép kezelő és elemző szoftverek  Raszter – vektor konverzió  Osztályozás Tovább a Szoftverekhez Tovább a Raszter – vektor átalakításhoz Tovább az Adatelemzési módszerekhez Vissza A távérzékelés alapjaihoz

43 Szoftverek  Műholdfelvételek kezelésére, megjelenítésére sokféle számítógépes program áll rendelkezésre.  Az internetről elérhető, jórészt.tif vagy.jpg kiterjesztésű felvételek:  bármilyen képnézegető programmal megnyithatók  a sávok valamilyen kombinációját már egy egyesített kép tartalmazza Vissza az Adatátalakításhoz

44 Szoftverek  Műholdfelvétel elemző programok:  ERDAS Imagine  ER Mapper  ENVI  IDRISI  Nyílt forráskódú, ingyenes szoftverek: −GRASS GIS −OSSIM Vissza az Adatátalakításhoz

45 Raszter – vektor átalakítás  A műholdfelvételek raszteres formátumban tartalmazzák az információkat, azonban a gyakorlati felhasználás szempontjából sokszor vektoros formátum szükséges.  A raszter-vektor közötti átalakítás többféleképpen történhet:  bizonyos folyamatok automatizálhatók  sokszor a manuális digitalizálás pontosabb Vissza az Adatátalakításhoz

46 Raszter – vektor átalakítás  Automatikus átalakítás: bizonyos algoritmusok alkalmazásával a program a raszteres képen felismerhető elemeket vektoros alakzatokká (pont, vonal, poligon) alakítja.  Digitalizálás: a képi információk alapján a vektoros alapegységek (pont, vonal, poligon) manuális megrajzolása. Vissza az Adatátalakításhoz

47 Adatelemzési módszerek  Osztályozás  Manuális osztályozás digitalizálással: a képi információk alapján az azonos osztályba tartózó egységek kézzel történő körülhatárolása.  Automatizált osztályozás: megadott kritériumok alapján a kép pixeleinek automatikus osztályba sorolása. −irányítatlan −irányított  Szűrés Vissza az Adatátalakításhoz

48 Adatelemzési módszerek  Irányítatlan osztályozás:  megadható hány darab osztály legyen  bizonyos függvények alapján ennyi csoportba sorolja a felvétel pixeleit  Irányított osztályozás:  tanulóterületek kijelölése  a tanulóterületek alapján sorolja osztályokba a műholdkép pixeleit Vissza az Adatátalakításhoz

49 Osztályozás eredeti műholdkép felszínborítás szerinti osztályzás Vissza az Adatátalakításhoz

50 Szűrés  A szűrők segítségével a kép különböző jellegzetességei kiemelhetők, illetve elsimíthatók.  A műholdkép elemző szoftverek általában sok beépített szűrőt tartalmaznak, de lehet saját szerkesztésű szűrőkkel is dolgozni. Vissza az Adatátalakításhoz

51 A távérzékelés előnyei  Nagy területről gyorsan elérhető, homogén adatokat szolgáltat.  Nagy területekre nézve a költségigénye relatív alacsony.  Radaros felvételezés bármilyen időjárási körülmények között, éjjel- nappal végezhető.

52 A távérzékelés hátrányai  A műholdfelvételek pillanatnyi állapotot rögzítenek, változások vizsgálatához monitoring jellegű megfigyelés szükséges: bizonyos időközönként további felvételezésre van szükség.  Az optikai megfigyelések napszak és időjárás függőek.

53 Gyakorlati alkalmazások  Térképészet, 3D-s modellezés  Meteorológiai megfigyelések  Felszínborítás, földhasználat vizsgálata  Növénytakaró, biomassza elemzése  Katasztrófa elhárítás (árvíz, belvíz, erdőtűz, földrengés, cunami...)  Környezetvédelem  Régészet

54 Vége az 1. résznek Az oktatási anyaggal kapcsolatos kérdéseiket várjuk elérhetőségeinken!


Letölteni ppt "Földmegfigyelés a világűrből 1. rész: A távérzékelés alapjai."

Hasonló előadás


Google Hirdetések