Satellitbild: Hur fungerar det och vad används det till?

De första bilderna från rymden var från suborbitalflyg på 1940-talet, och den första satellitbilden togs 1959 av Explorer 6. Satellitavbildning är användningen av satelliter för att samla in data om jorden via satelliter eller mycket höga höjdplan.

Satellitbilder har kommit långt sedan dess. Det finns nu över 2000 satelliter i omloppsbana runt jorden och många olika typer med olika kapacitet. Satellitbilder har användning inom meteorologi, bevarande, geologi, jordbruk, kartografi, utbildning, intelligens, krigföring och mer.

Den här artikeln kommer att täcka en del av tekniken bakom satellitbilder, hur den fungerar och vad den kan användas till.

Hur fungerar satellitbilder?

Satellitbild är ett brett ämne. Det finns olika typer av sensorer och olika metoder för att hämta satellitbilder. Här är några av sätten att satelliter och deras sensorer kan variera.

Passiv vs. Aktiv avkänning

Det finns två breda kategorier av bildsatelliters sensorer. Dessa är aktiva sensorer och passiva sensorer. Passiva sensorsatelliter samlar in data om jorden via elektromagnetisk strålning som avges av solen och reflekterar från jorden. Å andra sidan avger aktiva sensorsatelliter sin egen strålning och analyserar den när den reflekteras tillbaka till satelliten.

Sensorupplösning

Som en vanlig kamera, annan satellit sensorer har olika funktioner. Varje sensor har en viss rumslig upplösning. Det här är i princip hur mycket område som kan fångas av sensorn åt gången, eller hur många och hur små pixlarna är. Vissa sensorer kan fånga en upplösning på upp till 0,31 meter i kvadrat per pixel, men de flesta kommer inte att ha en så bra upplösning.

Tänk på att satelliter ständigt är i rörelse. Det betyder att för att fånga bilder av ett brett område måste sensorn antingen kunna röra sig eller så måste det finnas en rad sensorer. Till exempel, om satelliten kretsar nord-syd, kan den ha en sensor eller spegel som rör sig i motsatt riktning för att "skanna" ett bredare område när den rör sig.

Spektralupplösningen är å andra sidan vilka typer av ljus sensorn kan fånga. Olika strukturer på jorden reflekterar elektromagnetisk strålning på olika sätt, vilket gör det möjligt för satelliter att vara så användbara. Elektromagnetisk strålning inkluderar synligt ljus (som vi ser genom våra ögon), infrarött och ultraviolett ljus. Till exempel reflekterar snö all strålning ganska starkt, medan tät vegetation absorberar mycket rött ljus men avger infrarött ljus.

På detta sätt kommer en satellit med sensorer som kan fånga synligt och infrarött ljus att kunna skilja mellan olika miljöer på planetens yta. Men det här är inte alla satelliter som kan göra.

Till skillnad från vanliga kameror har satelliter också tidsupplösning. Detta hänvisar till hur lång tid det går mellan bilder för en viss plats. Om en satellit används för att övervaka ett visst område tar det ett visst antal timmar för satelliten att nå den platsen över jorden igen.

Så du kan se att satelliter är högspecialiserad utrustning. Varje satellit kommer att produceras med en specifik uppgift i åtanke (eller flera uppgifter).

Bildbehandling

På grund av jordens storlek, karaktären hos bildsensorer och den rena volymen bilder som behöver tas, krävs bildbehandling för att göra användbara bilder.

Ett exempel är bildsöm. Oavsett sensorstorlek måste flera bilder tas för att högupplösta bilder ska kunna tas av stora områden. Dessa måste sedan "sys" ihop (lyckligtvis gör programvaran det nästan sömlöst nu) för att skapa en enda större bild.

På grund av strålning har satellitbilder ofta artefakter som ränder eller ränder. Avlägsnande av bilder är processen att ta bort dessa för att skapa bättre bilder.

Vidare, beroende på användningen av bilderna, kan enskilda regioner behöva avbildas på nytt beroende på molntäckning eller andra hinder för bilden. Det är här temporal upplösning kommer in, och varför det kan kräva tusentals timmar av siktning genom bilder för att skapa en perfekt karta över ett område.

Vad används satellitbilder för?

Som vi nämnde har satellitbilder ett brett spektrum av användningsområden. Dessa inkluderar kartografi och navigering, stadsplanering, väderprognos, ekologisk övervakning och militär övervakning. Tre av de vanligaste användningarna av satellitbilder förklaras nedan mer detaljerat.

Bilder och kartor

Det mest kända exemplet på satellitbilder är förmodligen Google Earth. Du kan enkelt använda detta verktyg för att se ditt eget hem. Många andra organisationer har också utvecklats satellitbilddatabaser som samlas i användbara kartor. Detta kan resultera i förmågan att zooma in till en viss detaljnivå var som helst på planeten.

För att skapa kartor måste högupplösta bilder tas på många höjder för varje plats. Detta inkluderar både satellit- och flygfotografering. Sofistikerad programvara används för att "blanda" höjderna i varandra när du zoomar in på kartan.

Ändra upptäckt

Satelliter kan spåra förändringar i ett givet område på jordytan. Ett utmärkt exempel är polarregionerna. Satelliter kan inte bara spåra hur mycket is som finns vid en given tidpunkt (via synligt och infrarött ljus reflektion) men kan också producera topologiska kartor över marken för att mäta höjdförändringar i polar is.

Väderprognos

Har någonsin sett väderprognosen eller använt en väderapp? Du kan tacka satelliter för det.

Satelliter har sensorer som kan fånga vissa våglängder för infrarött ljus och kan få information om värmenivåer.

I kombination med bildåtergivning med synligt ljus kan satelliter fånga en nästan fullständig bild av vädersystem. Detta beror på att synligt ljus ger information som kanske inte är tillgänglig via infraröd som dimma (som ligger mycket nära temperaturen i landet under den).

Värmekameror är också tillgängliga på natten (när synligt ljus inte är tillgängligt). Detta är viktigt för väderprognoser eftersom olika typer av vädersystem har olika värmesignaturer (till exempel molntyper).

Geostationära satelliter kan hålla vakt över en viss region från mycket hög höjd. De gör detta genom att kretsa kring jorden med samma hastighet som jorden snurrar. Dessa ger det mesta av den information du ser på väderprognosen. Den andra typen av vädersatellit kretsar kring polaritet och kan bara avbilda ett område två gånger om dagen, men ger mycket högre upplösning.

Genom att kombinera information om värme och reflekterat ljus kan analys av molnsystem, föroreningar, bränder, stormar, yttemperaturer och mer analyseras.

Satellite Imaging: A New Era of Science

Med tillkomsten av satellitbilder kunde forskare observera jorden på en ny detaljnivå som tidigare var otänkbar. Med enkel åtkomst till världsomspännande bilder över ljusspektret blev studier av vädermönster och ekologiska mönster mycket mer sofistikerade.

Men all ny teknik har också en farlig sida. Satellitbilder är oumbärliga för moderna militaristiska insatser, inklusive övervakning av utländska stater eller planeringsstrategier.

Vi hoppas att den här artikeln har lärt dig något du inte visste om hur bildsatelliter samlar in bilder!

Hur skiljer sig olika typer av digitalkamerasensorer till?

Sensorer för digitalkameror varierar kraftigt. Här är hur de skiljer sig åt och hur olika sensorstorlekar påverkar fotokvaliteten.

Läs Nästa

Om författaren