Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ

Transcript

1 ΑΣΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΩΝ-ΣΜΗΜΑ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΣΟ & ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Δπηκέιεηα-Απφδνζε ζηα ειιεληθά Γξ. Κσλζηαληίλνο Πντξαδίδεο Βνχιγαξεο Μ. Γ. Κεθαιάο Γ. Λνξίιηα Ρ Ε Ρ Γ Α Σ Η Ρ Ι Ο Δ Ι Α Χ Ε Ι Ρ Ι Η Π Ε Ρ Ι Β Α Λ Λ Ο Ν Σ Ο & Ο Ι Κ Ο Λ Ο Γ Ι Α

2 2 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Πίλαθαο πεξηερνκέλσλ 1 ΔΗΑΓΧΓΖ ΣΗ ΒΑΗΚΔ ΑΡΥΔ Ση είλαη ε ηειεπηζθφπεζε; Ζιεθηξνκαγλεηηθή Αθηηλνβνιία Σν Ζιεθηξνκαγλεηηθφ Φάζκα Αιιειεπηδξάζεηο κε ηελ Αηκφζθαηξα Αθηηλνβνιία ηφρνο αιιειεπηδξάζεσλ Παζεηηθή vs. Δλεξγεηηθή Σειεπηζθφπεζε Υαξαθηεξηζηηθά ησλ Δηθφλσλ ΓΟΡΤΦΟΡΟΗ ΚΑΗ ΑΗΘΖΣΖΡΔ ην Έδαθνο, ζηνλ Αέξα, ζην Γηάζηεκα Υαξαθηεξηζηηθά Γνξπθφξσλ: Σξνρηέο θαη Ίρλε Υσξηθή Αλάιπζε, Μέγεζνο Δηθνλνζηνηρείνπ (Pixel) θαη Κιίκαθα Φαζκαηηθή Αλάιπζε Ραδηνκεηξηθή Αλάιπζε Υξνληθή Αλάιπζε Κάκεξεο θαη Δλαέξηα Φσηνγξάθεζε Πνιπθαζκαηηθή άξσζε Θεξκηθή Απεηθφληζε Γεσκεηξηθή Παξακφξθσζε ζηελ Απεηθφληζε Γνξπθφξνη/Αηζζεηήξεο Καηξνχ Γνξπθφξνη/Αηζζεηήξεο παξαηήξεζεο γεο Θαιάζζηνη Γνξπθφξνη /Αηζζεηήξεο Παξαηήξεζεο Άιινη Αηζζεηήξεο Γεδνκέλα Λήςεο, Μεηάδνζε θαη Δπεμεξγαζίαο ΑΝΑΛΤΖ ΔΗΚΟΝΑ Δηζαγσγή ηνηρεία ηεο Οπηηθήο Δξκελείαο Φεθηαθή Δπεμεξγαζία Δηθφλαο Πξνεπεμεξγαζία Δλίζρπζε Δηθφλαο Μεηαζρεκαηηζκνί Δηθφλαο Σαμηλφκεζε θαη Αλάιπζε Δηθφλαο Οινθιήξσζε Γεδνκέλσλ θαη Αλάιπζε... 52

3 3 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 1 ΔΙΑΓΧΓΗ ΣΙ ΒΑΙΚΔ ΑΡΥΔ 1.1 Ση είλαη ε ηειεπηζθόπεζε; Λνηπφλ, ηη αθξηβψο είλαη ε ηειεπηζθόπεζε; Γηα ηνπο ζθνπνχο ηνπ παξφληνο νδεγνχ-βνεζήκαηνο, ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηνλ αθφινπζν νξηζκφ: "Τηλεπισκόπηση είναι η επιστήμη (και σε κάποιο βαθμό, τέσνη) απόκτησηρ πληπουοπίαρ σσετικά με την επιυάνεια τηρ Γηρ, σωπίρ στην ππαγματικότητα να είναι σε επαυή με αςτή. Αςτό γίνεται με την ανίσνεςση και καταγπαυή, ανάκληση ή εκπομπή ενέπγειαρ και γίνεται επεξεπγασία, ανάλςση και ευαπμογή των εν λόγω πληπουοπιών." ε κεγάιν κέξνο ηεο ηειεπηζθφπεζεο, ε δηαδηθαζία πεξηιακβάλεη κηα αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο γηα ηνπο ζηφρνπο ηνπ ελδηαθέξνληνο. Απηφ δίδεηαη παξαδεηγκαηηθά κε ηε ρξήζε ησλ ζπζηεκάησλ απεηθφληζεο, φπνπ ζπκκεηέρνπλ ηα αθφινπζα επηά ζηνηρεία. εκεηψζηε, σζηφζν, φηη ε ηειεπηζθφπεζε πεξηιακβάλεη επίζεο ηελ αλίρλεπζεο ηεο εθπεκπφκελεο ελέξγεηαο θαη ηε ρξήζε ησλ κε-απεηθφληζεο αηζζεηήξσλ. 1. Πεγή Δλέξγεηαο ή Φσηηζκνύ (Α) ε πξψηε πξνυπφζεζε γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε είλαη λα έρνπκε κηα πεγή ελέξγεηαο πνπ θσηίδεη ή παξέρεη ειεθηξνκαγλεηηθή ελέξγεηα πξνο ην ζηφρν ηνπ ελδηαθέξνληνο. 2. Αθηηλνβνιία θαη Αηκόζθαηξα (Β) θαζψο ε ελέξγεηα ηαμηδεχεη απφ ηελ πεγή έσο ην ζηφρν ηεο, ζα έξζεη ζε επαθή θαη ζα αιιειεπηδξάζεη κε ηελ αηκφζθαηξα πνπ πεξλά. Απηή ε αιιειεπίδξαζε κπνξεί λα ιάβεη ρψξα θαη δεχηεξε θνξά σο ε ελέξγεηα πνπ ηαμηδεχεη απφ ηνλ ζηφρν γηα ηνλ αηζζεηήξα. 3. Αιιειεπίδξαζε κε ηνλ ηόρν (Γ) - φηαλ ε ελέξγεηα πεγαίλεη πξνο ην ζηφρν κέζσ ηεο αηκφζθαηξαο, αιιειεπηδξά κε ην ζηφρν, αλάινγα κε ηηο ηδηφηεηεο ηφζν ηνπ ζηφρνπ φζν θαη ηεο αθηηλνβνιίαο. 4. Καηαγξαθή ηεο Δλέξγεηαο από ηνλ Αηζζεηήξα (D) - αθνχ ε ελέξγεηα έρεη δηαζπαζηεί ή εθπεκθζεί απφ ην ζηφρν, ρξεηαδφκαζηε έλαλ αηζζεηήξα (απνκαθξπζκέλν λα κελ είλαη ζε επαθή κε ηνλ ζηφρν) γηα ηε ζπιινγή θαη θαηαγξαθή ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο. 5. Η Μεηάδνζε, Τπνδνρή, θαη Δπεμεξγαζία (Δ) - ε ελέξγεηα θαηαγεγξακκέλε απφ ηνλ αηζζεηήξα πξέπεη λα δηαβηβάδεηαη, ζπρλά ζε ειεθηξνληθή κνξθή, ζε έλαλ ζηαζκφ ιήςεο θαη επεμεξγαζίαο, φπνπ ηα δεδνκέλα επεμεξγάδνληαη ψζηε λα απνδίδνληαη σο εηθφλα (έληππε ή / θαη ςεθηαθή). 6. Δξκελεία θαη Αλάιπζε (F) - ε επεμεξγαζκέλε εηθφλα εξκελεχεηαη, νπηηθά θαη / ή ςεθηαθά ή ειεθηξνληθά, γηα ηελ εμαγσγή πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά κε ην ζηφρν πνπ είρε θσηηζηεί. 7. Δθαξκνγή (G) - ην ηειηθφ ζηνηρείν ηεο επεμεξγαζίαο ηεο ηειεπηζθφπεζεο επηηπγράλεηαη φηαλ εθαξκφδνληαη πιεξνθνξίεο ηηο νπνίεο έρνπκε ηε δπλαηφηεηα λα εμάγνπκε απφ ηηο εηθφλεο ζε ζρέζε κε ην ζηφρν γηα ηελ θαιχηεξε θαηαλφεζε ηνπ. Έηζη απνθαιχπηνληαη θάπνηεο λέεο πιεξνθνξίεο ή βνήζεηεο γηα επίιπζε ελφο ζπγθεθξηκέλνπ πξνβιήκαηνο. Απηά ηα επηά ζηνηρεία πεξηιακβάλνπλ ηε κεζνδνινγία ηεο ηειεπηζθφπεζεο απφ ηελ αξρή κέρξη ην ηέινο. Δκείο ζα θαιχςνπκε φια απηά κε δηαδνρηθή ζεηξά ζην ζχλνιν ησλ πέληε θεθαιαίσλ απηνχ ηνπ νδεγνχ, βαζηδφκελνη ζηηο πιεξνθνξίεο πνπ κάζακε. Απνιαχζηε ην ηαμίδη!

4 4 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 1.2 Ηιεθηξνκαγλεηηθή Αθηηλνβνιία Όπσο αλαθέξζεθε ζηελ πξνεγνχκελε παξάγξαθν, ε πξψηε απαίηεζε γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε είλαη λα έρνπκε κηα ελεξγεηαθή πεγή γηα λα θσηίδεη ην ζηόρν (εθηφο εάλ ε αληρλεπφκελε ελέξγεηα εθπέκπεηαη απφ ην ζηφρν). Απηή ε ελέξγεηα έρεη ηε κνξθή ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο. Όιε ε ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία έρεη ζεκειηψδεηο ηδηφηεηεο θαη ζπκπεξηθέξεηαη κε πξνβιέςηκν ηξφπν ζχκθσλα κε ηηο βαζηθέο αξρέο ηεο ζεσξίαο ησλ θπκάησλ. Ζ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία απνηειείηαη απφ έλα ειεθηξηθφ πεδίν (Δ) πνπ πνηθίιιεη ζε κέγεζνο, ζε κία δηεχζπλζε, θάζεηε πξνο ηελ θαηεχζπλζε ζηελ νπνία ε αθηηλνβνιία ηαμηδεχεη, θαη έλα καγλεηηθφ πεδίν (Μ) πξνζαλαηνιηζκέλν ζε νξζέο γσλίεο πξνο ην ειεθηξηθφ πεδίν. Καη ηα δχν απηά πεδία ηαμηδεχνπλ κε ηε ηαρχηεηα ηνπ θσηφο (C). Γχν είλαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο πνπ είλαη ηδηαηηέξσο ζεκαληηθά γηα ηελ θαηαλφεζε ηεο ηειεπηζθφπεζεο, ηα νπνία είλαη ην κήθνο θύκαηνο θαη ε ζπρλόηεηα. Σν κήθνο θχκαηνο είλαη ην κήθνο κίαο πεξηφδνπ θχκαηνο, ην νπνίν κπνξεί λα κεηξεζεί σο ε απφζηαζε κεηαμχ ησλ δηαδνρηθψλ θνξπθψλ ησλ θπκάησλ, ζπλήζσο ζπκβνιίδεηαη απφ ην ειιεληθφ γξάκκα ιάκδα (ι). Δπηπξνζζέησο ην κήθνο θχκαηνο κεηξάηαη ζε κέηξα (m) ή ζε θάπνην παξάγσγν ηνπ κέηξνπ, φπσο λαλόκεηξα (nm, 10-9 κέηξα), κηθξόκεηξα (κm, 10-6 κέηξα) ή εθαηνζηά (cm, 10-2 κέηξα). Ζ ζπρλφηεηα αλαθέξεηαη ζηνλ αξηζκφ ησλ πεξηφδσλ ελφο θχκαηνο πνπ δηέξρεηαη απφ ζηαζεξφ ζεκείν αλά κνλάδα ρξφλνπ. Ζ ζπρλφηεηα ζπλήζσο κεηξηέηαη ζε hertz (Hz), πνπ είλαη ηζνδχλακν κε κία πεξίνδν αλά δεπηεξφιεπην, θαη δηάθνξα πνιιαπιάζηα ησλ hertz. Σν κήθνο θχκαηνο θαη ζπρλφηεηα ζπζρεηίδνληαη κε ηνλ αθφινπζν ηχπν: φπνπ: ι = κήθνο θχκαηνο (m) λ = ζπρλφηεηα (πεξίνδνο αλά δεπηεξφιεπην, Hz) c = ηαρχηεηα ηνπ θσηφο ( m/s) c = λ ν πλεπψο, θάζε έλα ζρεηίδεηαη αληίζηξνθα κε ην άιιν. Όζν κηθξφηεξν είλαη ην κήθνο θχκαηνο, ηφζν πςειφηεξε είλαη ε ζπρλφηεηα. Όζν πεξηζζφηεξν ην κήθνο θχκαηνο, ηφζν ρακειφηεξε είλαη ε ζπρλφηεηα. Ζ θαηαλφεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο απφ ηελ άπνςε ηνπ κήθνπο θχκαηνο θαη ηεο ζπρλφηεηαο ηνπο είλαη δσηηθήο ζεκαζίαο γηα ηελ θαηαλφεζε ησλ πιεξνθνξηψλ πνπ πξνέξρνληαη απφ δεδνκέλα ηειεπηζθφπεζεο. ηε ζπλέρεηα, ζα εμεηάζνπκε ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ζα θαηεγνξηνπνηήζνπκε ηελ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία γηα θάζε ζθνπφ. 1.3 Σν Ηιεθηξνκαγλεηηθό Φάζκα Σν ειεθηξνκαγλεηηθό θάζκα θπκαίλεηαη απφ ηα κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο (ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ γάκκα θαη Υ αθηίλεο) ζηα κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο (ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ κηθξνθπκάησλ θαη ησλ εθπεκπφκελσλ ξαδηνθπκάησλ). Δίλαη αξθεηέο νη πεξηνρέο ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο πνπ είλαη ρξήζηκεο γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε.

5 5 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Γηα ηνπο πεξηζζφηεξνπο ζθνπνχο, ην ππεξηώδεο ή UV ηκήκα ηνπ θάζκαηνο έρεη ην κηθξφηεξν κήθνο θχκαηνο πνπ είλαη πξαθηηθφ γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε. Απηή ε αθηηλνβνιία είλαη αθξηβψο πέξα απφ ην ηψδεο ηκήκα ηνπ νξαηνχ κέξνπο ηνπ θάζκαηνο, απ φπνπ πξνήιζε θαη ην φλνκά ηνπ. Μεξηθά πιηθά ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, θπξίσο πεηξψκαηα θαη νξπθηά, θζνξίδνπλ ή εθπέκπνπλ νξαηφ θσο φηαλ θσηίδνληαη κε ππεξηψδε αθηηλνβνιία. Σν θάζκα πνπ κπνξνχλ ηα κάηηα καο, νη ηειεαληρλεπηέο καο, λα αληρλεχζνπλ είλαη κέξνο ηνπ νξαηνύ θάζκαηνο. Δίλαη ζεκαληηθφ λα αλαγλσξίζνπκε πφζν κηθξφ είλαη ην νξαηφ ηκήκα ζε ζρέζε κε ην ππφινηπν θάζκα. Τπάξρεη πνιιή αθηηλνβνιία γχξσ καο ε νπνία είλαη "αφξαηε" ζηα κάηηα καο, αιιά κπνξεί λα αληρλεπζεί απφ άιια κέζα ηειεπηζθφπεζεο θαη λα ρξεζηκνπνηεζνχλ πξνο φθειφο καο. Σν νξαηφ κήθνο θχκαηνο θαιχπηεη έλα εχξνο πεξίπνπ απφ 0,4 έσο 0,7 κm. Σν κεγαιχηεξν νξαηφ κήθνο θχκαηνο είλαη ην εξπζξφ θαη ην κηθξφηεξν ην ηψδεο. Σα θνηλά κήθε θχκαηνο ηα νπνία αληηιακβαλφκαζηε σο μερσξηζηά ρξψκαηα απφ ην νξαηφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, παξαηίζεληαη παξαθάησ. Αμηνζεκείσην είλαη φηη απηφ είλαη ην κφλν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο πνπ κπνξνχκε λα ζπζρεηίζνπκε κε ηελ έλλνηα ησλ ρξσκάησλ. Ιώδεο : κm Μπιε: κm Πξάζηλν: κm Κίηξηλν: κm Πνξηνθαιί: κm Δξπζξό: κm Μπιε, πξάζηλν θαη εξπζξό είλαη ηα θύξηα ρξώκαηα ή κήθε θχκαηνο ηνπ νξαηνχ θάζκαηνο. Απηά νξίδνληαη έηζη, δηφηη θαλέλα πξσηεχνλ ρξψκα δε κπνξεί λα δεκηνπξγεζεί απφ άιια δχν, αιιά φια ηα άιια ρξψκαηα κπνξνχλ λα ζρεκαηηζηνχλ ζπλδπάδνληαο κπιε, πξάζηλν θαη εξπζξφ ζε δηάθνξεο αλαινγίεο. Παξά ην γεγνλφο φηη βιέπνπκε ην θσο ηνπ ήιηνπ σο νκνηφκνξθν ή νκνηνγελέο ρξψκα, ζηε πξαγκαηηθφηεηα απνηειείηαη απφ δηάθνξα κήθε θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο θπξίσο ζην ππεξηψδεο, νξαηφ θαη ππέξπζξν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο. Σν νξαηφ ηκήκα απηήο ηεο αθηηλνβνιίαο κπνξεί λα εκθαληζηεί ζε ρξσκαηηθέο ζπληζηψζεο φηαλ ην ειηαθφ θσο δηέξρεηαη δηακέζνπ ελφο πξίζκαηνο, ην νπνίν θάκπηεη ην θσο ζε δηαθνξεηηθέο πνζφηεηεο, ζχκθσλα κε ην κήθνο θχκαηνο. Σν επφκελν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο πνπ καο ελδηαθέξεη είλαη ην ππέξπζξν (IR) ηκήκα ην νπνίν θαιχπηεη ην εχξνο κήθνπο θχκαηνο απφ πεξίπνπ 0.7 κm έσο 100 κm, πεξηζζφηεξν απφ 100 θνξέο ην εχξνο, φζν ην νξαηφ ηκήκα! Ζ ππέξπζξε πεξηνρή κπνξεί λα ρσξηζζεί ζε δχν θαηεγνξίεο κε βάζε ηηο ηδηφηεηεο ηεο αθηηλνβνιίαο, ε αλαθιώκελε IR θαη ε εθπεκπφκελε ή ζεξκηθή IR. Ζ αθηηλνβνιία ζηελ αληαλαθιφκελε πεξηνρή IR ρξεζηκνπνηείηαη γηα ζθνπνχο ηεο ηειεπηζθφπεζεο θαηά ηξφπν παξφκνην κε ηεο αθηηλνβνιίαο ζην νξαηφ ηκήκα. Ζ αλαθιψκελε IR θαιχπηεη κήθε θχκαηνο πεξίπνπ απφ 0,7 κm έσο 3,0 κm. Ζ ζεξκηθή πεξηνρή IR είλαη αξθεηά δηαθνξεηηθή απφ ην νξαηφ θαη αλαθιψκελν IR ηκήκα, δηφηη απηή ε ελέξγεηα είλαη νπζηαζηηθά ε αθηηλνβνιία πνπ εθπέκπεηαη απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο κε ηε κνξθή ζεξκφηεηαο. Ζ ζεξκηθή IR θαιχπηεη κήθε θχκαηνο πεξίπνπ απφ 3,0 κm έσο 100 κm.

6 6 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Σν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο ηνπ πην πξφζθαηνπ ελδηαθέξνληνο γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε είλαη ην ηκήκα απηφ ησλ κηθξνθπκάησλ, ζε πεξηνρή πεξίπνπ απφ 1 mm έσο 1 m. Απηφ θαιχπηεη ηα καθξχηεξα κήθε θχκαηνο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε. Σα κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο έρνπλ ηδηφηεηεο παξφκνηεο κε ηελ πεξηνρή ηνπ ζεξκηθνχ ππεξχζξνπ, ελψ ηα κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο πιεζηάδνπλ ηα κήθε θχκαηνο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ εθπνκπή ξαδηνθπκάησλ. Λφγσ ηεο ηδηαηηεξφηεηαο ηεο πεξηνρήο απηήο θαη ηεο ζεκαληηθφηεηαο ηεο ζηελ ηειεπηζθφπεζε, έλα νιφθιεξν θεθάιαην (Κεθάιαην 3) είλαη αθηεξσκέλν ζηελ επηζθφπεζε κηθξνθπκάησλ. 1.4 Αιιειεπηδξάζεηο κε ηελ Αηκόζθαηξα Πξηλ ε αθηηλνβνιία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε, θηάζεη ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, είλαη αλαγθαίν λα ηαμηδέςεη κέζσ θάπνηαο απφζηαζεο απφ ηελ αηκφζθαηξα ηεο Γεο. Σα ζσκαηίδηα θαη ηα αέξηα ζηελ αηκφζθαηξα κπνξνχλ λα επεξεάζνπλ ην εηζεξρφκελν θσο θαη ηελ αθηηλνβνιία. Απηέο νη επηδξάζεηο πξνθαινχληαη απφ ηνπο κεραληζκνχο ζθέδαζεο θαη απνξξόθεζεο. θέδαζε πξνθχπηεη φηαλ ζσκαηίδηα ή κεγάια κφξηα αεξίνπ πνπ ππάξρνπλ ζηελ αηκφζθαηξα αιιειεπηδξνχλ θαη πξνθαινχλ ηελ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία λα αλαθαηεπζπλζεί πξνο ην ζεκείν εθπνκπήο ηεο. Σν πσο ιακβάλεη ρψξα ε ζθέδαζε εμαξηάηαη απφ δηάθνξνπο παξάγνληεο ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ κήθνπο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο, ηελ αθζνλία ησλ ζσκαηηδίσλ ή ησλ αεξίσλ θαη ε απφζηαζε πνπ δηαλχεη ε αθηηλνβνιία κέζσ ηεο αηκφζθαηξαο. Τπάξρνπλ ηξεηο (3) ηχπνη ζθέδαζεο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα. 1. θέδαζε Rayleigh ζπκβαίλεη φηαλ ηα ζσκαηίδηα είλαη πνιχ κηθξά ζε ζχγθξηζε κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο. Απηά ζα κπνξνχζαλ λα είλαη ζσκαηίδηα φπσο κηθξά ζηίγκαηα απφ ζθφλε ή άδσην θαη κφξηα νμπγφλνπ. Ζ ζθέδαζε Rayleigh πξνθαιεί κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο ηεο ελέξγεηαο λα δηαζθνξπηζηνχλ πνιχ πεξηζζφηεξν απφ ηα κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο. Ζ ζθέδαζε Rayleigh είλαη ν επηθξαηέζηεξνο κεραληζκφο ζθέδαζεο ζηελ αλψηεξε αηκφζθαηξα. Σν γεγνλφο φηη ν νπξαλφο εκθαλίδεηαη «κπιε» θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο είλαη ιφγσ απηνχ ηνπ θαηλνκέλνπ. Καζψο ην ειηαθφ θσο δηέξρεηαη κέζα απφ ηελ αηκφζθαηξα, ηα κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο (δειαδή κπιε) ηνπ νξαηνχ θάζκαηνο είλαη δηάζπαξηα πεξηζζφηεξν απφ άιια (κεγαιχηεξα) νξαηά κήθε θχκαηνο. ηελ αλαηνιή θαη δύζε ηνπ ειίνπ ην θσο πξέπεη λα ηαμηδέςεη καθξχηεξα δηακέζνπ ηεο αηκφζθαηξαο απ φηη ην κεζεκέξη θαη ε ζθέδαζε ησλ κηθξφηεξσλ κεθψλ θχκαηνο είλαη πην πιήξεο. Απηφ αθήλεη έλα κεγαιχηεξν πνζνζηφ κεγαιχηεξσλ κεθψλ θχκαηνο λα δηεηζδχζνπλ ζηελ αηκφζθαηξα. 2. θέδαζε Mie ζπκβαίλεη φηαλ ηα ζσκαηίδηα έρνπλ ζρεδφλ ην ίδην κέγεζνο κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο. θφλε, γχξε, θαπλφο θαη πδξαηκνί είλαη θνηλέο αηηίεο ηεο ζθέδαζεο Mie ε νπνία ηείλεη λα επεξεάδεη κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο απφ φ, ηη εθείλα πνπ επεξεάδνληαη απφ ηε ζθέδαζε Rayleigh. θέδαζε Mie εκθαλίδεηαη θπξίσο ζηα θαηψηεξα ηκήκαηα ηεο αηκφζθαηξαο, φπνπ κεγαιχηεξα ζσκαηίδηα είλαη πεξηζζφηεξα, θαη θπξηαξρνχλ ζπλζήθεο ζπλλεθηάο. 3. Ο ηειεπηαίνο απφ ηνπο ζεκαληηθνχο κεραληζκνχο ζθέδαζεο πνπ νλνκάδεηαη κε επηιεθηηθή ζθέδαζε. Απηφ ζπκβαίλεη φηαλ ηα ζσκαηίδηα είλαη πνιχ κεγαιχηεξα απφ ην κήθνο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο. ηαγνλίδηα λεξνχ θαη κεγάια ζσκαηίδηα ζθφλεο κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ απηφ ην είδνο ηεο ζθέδαζεο. Ζ κε επηιεθηηθή ζθέδαζε παίξλεη ην φλνκά ηεο απφ ην γεγνλφο φηη φια ηα κήθε θχκαηνο είλαη δηαζθνξπηζκέλα εμίζνπ. Απηφ ην είδνο ηεο ζθέδαζεο πξνθαιεί ηελ νκίριε θαη ηα ζχλλεθα λα θαίλνληαη

7 7 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ιεπθά ζηα κάηηα καο, επεηδή ην κπιε, πξάζηλν, θαη εξπζξφ θσο είλαη δηάζπαξην ζε πεξίπνπ ίζεο πνζφηεηεο (κπιε + πξάζηλν + εξπζξφ = ιεπθφ θσο). Ζ απνξξόθεζε είλαη ν άιινο βαζηθφο κεραληζκφο ηεο εξγαζίαο φηαλ ε ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία αιιειεπηδξά κε ηελ αηκφζθαηξα. ε αληίζεζε κε ηε ζθέδαζε, ην παξφλ θαηλφκελν πξνθαιεί ηα κφξηα ζηελ αηκφζθαηξα λα απνξξνθνχλ ελέξγεηα ζε δηάθνξα κήθε θχκαηνο. Σν φδνλ, ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαη νη πδξαηκνί είλαη ηα ηξία θχξηα αηκνζθαηξηθά ζπζηαηηθά ηα νπνία απνξξνθνχλ αθηηλνβνιία. Σν φδνλ ρξεζηκεχεη γηα ηελ απνξξφθεζε ηεο επηβιαβνχο (ζηνπο πεξηζζφηεξνπο δσληαλνχο νξγαληζκνχο) ππεξηψδεο αθηηλνβνιίαο απφ ηνλ ήιην. Υσξίο απηφ ην πξνζηαηεπηηθφ ζηξψκα ζηελ αηκφζθαηξα, ην δέξκα καο ζα θαηγφηαλ αλ εξρφηαλ ζε επαθή κε ην ειηαθφ θσο. Μπνξεί λα έρεηε αθνχζεη γηα ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα πνπ αλαθέξεηαη σο έλα αέξην ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Απηφ είλαη επεηδή ηείλεη λα απνξξνθά ηελ αθηηλνβνιία έληνλα ζην άπσ ππέξπζξν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, ε νπνία είλαη ε πεξηνρή πνπ ζρεηίδεηαη κε ζεξκηθή ζέξκαλζε, πνπ ρξεζηκεχεη γηα ηελ παγίδεπζε ηεο ζεξκφηεηαο κέζα ζηελ αηκφζθαηξα. Οη πδξαηκνί ζηελ αηκφζθαηξα απνξξνθνχλ έλα κεγάιν κέξνο ηνπ εηζεξρφκελνπ κεγάινπ κήθνπο θχκαηνο ππέξπζξεο θαη κηθξνχ κήθνπο θχκαηνο κηθξνθπκάησλ αθηηλνβνιίαο (κεηαμχ 22κm θαη 1m). Ο παξνπζία πδξαηκψλ ζηελ θαηψηεξε αηκφζθαηξα πνηθίιιεη ζεκαληηθά απφ ζέζε ζε ζέζε θαη ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο ζηηγκέο ηνπ έηνπο. Γηα παξάδεηγκα, ε αέξηα κάδα πάλσ απφ κία έξεκν ζα έρεη πνιχ ιίγνπο πδξαηκνχο γηα λα απνξξνθήζνπλ ελέξγεηα, ελψ νη ηξνπηθέο πεξηνρέο ζα έρνπλ πςειέο ζπγθεληξψζεηο πδξαηκνχ (δει. πςειή πγξαζία). Δπεηδή ηα αέξηα απηά απνξξνθνχλ ειεθηξνκαγλεηηθή ελέξγεηα ζε πνιχ ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο ηνπ θάζκαηνο, επεξεάδνπλ ην ηκήκα (ζην θάζκα), πνπ κπνξνχκε λα εμεηάζνπκε γηα ηνπο ζθνπνχο ηεο ηειεπηζθφπεζεο. Απηέο νη πεξηνρέο ηνπ θάζκαηνο πνπ δελ επεξεάδνληαη ζεκαληηθά απφ ηελ αηκνζθαηξηθή απνξξφθεζε θαη επνκέλσο, ρξήζηκεο ζηνπο ηειεαληρλεπηέο, νλνκάδνληαη αηκνζθαηξηθά παξάζπξα. Με ηε ζχγθξηζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ησλ δχν πην θνηλψλ πεγψλ ελέξγεηαο / αθηηλνβνιίαο (ν ήιηνο θαη ε γε) κε ηα αηκνζθαηξηθά παξάζπξα ζηε δηάζεζή καο, κπνξνχκε λα νξίζνπκε ηα κήθε θχκαηνο πνπ είλαη δπλαηφλ λα ρξεζηκνπνηήζνπκε πην απνηειεζκαηηθά γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε. Σν νξαηφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, ζην νπνίν ηα κάηηα καο είλαη πην επαίζζεηα, αληαπνθξίλεηαη ηφζν ζε έλα αηκνζθαηξηθφ παξάζπξν φζν θαη ζην αλψηεξν ζεκείν ηνπ επηπέδνπ ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Αμηνζεκείσην είλαη φηη ε ζεξκηθή ελέξγεηα πνπ εθπέκπεηαη απφ ηε Γε αληηζηνηρεί ζε έλα παξάζπξν πεξίπνπ 10 κm ζην ζεξκηθφ IR ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, ελψ ην κεγάιν παξάζπξν ζε κήθε θχκαηνο άλσ ησλ 1 mm, πνπ ζπλδέεηαη κε ηελ πεξηνρή ησλ κηθξνθπκάησλ.

8 8 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Σψξα πνπ έγηλε θαηαλνεηφ πσο ε ειεθηξνκαγλεηηθή ελέξγεηα θάλεη ην ηαμίδη ηεο απφ ηελ πεγή ηεο έσο ηελ επηθάλεηα (θαη απηφ είλαη έλα δχζθνιν ηαμίδη, φπσο δηαπηζηψλεηαη) ζα εμεηαζηεί ζηε ζπλέρεηα ηη ζπκβαίλεη ζηελ ελ ιφγσ αθηηλνβνιία, φηαλ θηάλεη ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο. 1.5 Αθηηλνβνιία ηόρνο αιιειεπηδξάζεσλ Αθηηλνβνιία πνπ δελ απνξξνθάηαη ή ζθεδάδεηαη ζηελ αηκφζθαηξα κπνξεί λα θηάζεη θαη λα αιιειεπηδξάζεη κε ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο. Τπάξρνπλ ηξεηο (3) κνξθέο αιιειεπίδξαζεο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα φηαλ ε ελέξγεηα βξεη ην ζηφρν ηεο, ή είλαη πξνζπίπηνπζα (I) 1 πάλσ ζηελ επηθάλεηα. Απηέο είλαη: ε απνξξόθεζε (Α) 2, ε κεηάδνζε (Σ) 3, θαη ε αλάθιαζε (R) 4. Ζ ζπλνιηθή πξνζπίπηνπζα ελέξγεηα ζα αιιειεπηδξάζεη κε ηελ επηθάλεηα κε έλαλ ή πεξηζζφηεξνπο απφ απηνχο ηνπο ηξεηο ηξφπνπο. Οη αλαινγίεο ηνπ θάζε έλα ζα εμαξηεζεί απφ ην κήθνο θχκαηνο ηεο ελέξγεηαο θαη ηεο χιεο φπσο επίζεο θαη απφ ηελ θαηάζηαζε ηνπ πιηθνχ. Ζ απνξξφθεζε (Α) παξνπζηάδεηαη φηαλ ε αθηηλνβνιία (ελέξγεηα) απνξξνθάηαη απφ ην ζηφρν, ελψ ε κεηάδνζε (Σ) παξνπζηάδεηαη φηαλ ε αθηηλνβνιία δηέξρεηαη ζ απηφλ. Ζ αλάθιαζε (R) εκθαλίδεηαη φηαλ ε αθηηλνβνιία "αλαπεδά" απφ ην ζηφρν θαη γίλεηαη αλαθαηεχζπλζε ηεο πνξείαο ηεο. ηελ ηειεπηζθφπεζε, καο ελδηαθέξεη πεξηζζφηεξν ε κέηξεζε ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ αλαθιάηαη απφ ηνπο ζηφρνπο. Αλαθεξφκαζηε ζε δχν ηχπνπο αλάθιαζεο, νη νπνίνη αληηπξνζσπεχνπλ ηηο δχν αθξαίεο πεξηπηψζεηο ηνπ ηξφπνπ κε ηνλ νπνίν ε ελέξγεηα αλαθιάηαη απφ έλα ζηφρν: ε θαηνπηξηθή αλάθιαζε θαη ε δηάρπηε αλάθιαζε. Όηαλ κία επηθάλεηα είλαη ιεία παξαηεξείηαη (1) θαηνπηξηθή αλάθιαζε φπνπ φιε (ή ζρεδφλ φιε) ε ελέξγεηα θαηεπζχλεηαη καθξηά απφ ηελ επηθάλεηα ζε κία θαηεχζπλζε. Ζ (2) δηάρπηε αλάθιαζε ιακβάλεη ρψξα φηαλ ε επηθάλεηα είλαη ηξαρηά θαη ε ελέξγεηα αλαθιάηαη ζρεδφλ νκνηφκνξθα πξνο φιεο ηηο θαηεπζχλζεηο. Σα πεξηζζφηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο απιψλνληαη ζε ηέηνηα ζέζε έηζη ψζηε λα είλαη είηε ηέιεηνη θαηνπηξηθνί αλαθιαζηείο, είηε ηέιεηνη δηάρπηνη αλαθιαζηείο. Σν πψο έλαο ζπγθεθξηκέλνο ζηφρνο ζα αλαθιάζεη ηελ αθηηλνβνιία, δειαδή είηε ηέιεηα θαηνπηξηθά ή ηέιεηα δηάρπηα, είηε θάπνπ αλάκεζα ζηα δχν, εμαξηάηαη απφ ηελ επηθαλεηαθή ηξαρχηεηα ηνπ πιηθνχ ζε ζχγθξηζε κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο εηζεξρφκελεο αθηηλνβνιίαο. Δάλ ηα κήθε θχκαηνο είλαη πνιχ κηθξφηεξα απφ ηηο δηαθνξνπνηήζεηο επηθαλείαο ή ηα κεγέζε ησλ ζσκαηηδίσλ πνπ απνηεινχλ ηελ επηθάλεηα, ε δηάρπηε αλάθιαζε ζα θπξηαξρήζεη. Γηα παξάδεηγκα, ε ιεπηφθνθθε άκκν ζα εκθαληδφηαλ αξθεηά ιεία ζηα κεγάια κήθε θχκαηνο κηθξνθπκάησλ αιιά ζρεηηθά ηξαρηά ζηα νξαηά κήθε θχκαηνο. Αο ξίμνπκε κηα καηηά ζε κεξηθά παξαδείγκαηα ησλ ζηφρσλ ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο θαη πψο ε ελέξγεηα ζηα νξαηά θαη ππέξπζξα κήθε θχκαηνο αιιειεπηδξά καδί ηνπο. 1 (I): Incident= Πξνζπίπηνπζα 2 (Α): Absorption= Απνξξφθεζε 3 (T): Transmission= Μεηάδνζε 4 (R): Reflection= Αλάθιαζε

9 9 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 1. Φύιια: Μηα ρεκηθή έλσζε ζηα θχιια πνπ νλνκάδεηαη ρισξνθχιιε απνξξνθά έληνλα ηελ αθηηλνβνιία ζηα εξπζξά θαη κπιε κήθε θχκαηνο, αιιά αλαθιά ηα πξάζηλα κήθε θχκαηνο. Σα θχιια εκθαλίδνληαη «πξάζηλα» ην θαινθαίξη, φηαλ ην πεξηερφκελν ηεο ρισξνθχιιεο είλαη ζην κέγηζην. Σν θζηλφπσξν, ππάξρεη ιηγφηεξε ρισξνθχιιε ζηα θχιια, επνκέλσο ιηγφηεξε απνξξφθεζε θαη αλαινγηθά πεξηζζφηεξε αλάθιαζε ζηα εξπζξά κήθε θχκαηνο, θάλνληαο ηα θχιια λα θαίλνληαη θφθθηλα ή θίηξηλα (θίηξηλν είλαη έλαο ζπλδπαζκφο θφθθηλνπ θαη πξάζηλνπ κήθνπο θχκαηνο). Ζ εζσηεξηθή δνκή ησλ πγηψλ θχιισλ ελεξγνχλ σο εμαηξεηηθνί δηάρπηνη αλαθιαζηείο ησλ εγγχο ππέξπζξσλ κεθψλ θπκάησλ. Αλ ηα κάηηα καο ήηαλ επαίζζεηα ζην εγγχο ππέξπζξν, ηα δέληξα ζα θαίλνληαλ εμαηξεηηθά θσηεηλά ζε απηά ηα κήθε θχκαηνο. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ε κέηξεζε θαη ε παξαθνινχζεζε ηεο εγγχο ππέξπζξεο (IR) αλάθιαζεο είλαη κηαο θαηεχζπλζεο, κε ηελ νπνία νη επηζηήκνλεο κπνξνχλ λα θαζνξίζνπλ ην πφζν πγηήο (ή κε πγηήο) είλαη ε βιάζηεζε. 2. Νεξό: Μεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο ηεο νξαηήο θαη εγγχο ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο απνξξνθάηαη πεξηζζφηεξν απφ ην λεξφ απφ φ,ηη ηα κηθξφηεξα νξαηά κήθε θχκαηνο. Έηζη ην λεξφ ζπλήζσο θαίλεηαη κπιε ή κπιε-πξάζηλν ιφγσ ηεο ηζρπξφηεξεο αλάθιαζεο ζε απηά ηα κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο, θαη πην ζθνχξν αλ εθηεζεί ζε εξπζξά ή εγγχο ππέξπζξα κήθε θχκαηνο. Δάλ ππάξρνπλ αησξνχκελα ηδήκαηα ζηα αλψηεξα ζηξψκαηα ηνπ ζψκαηνο ηνπ λεξνχ, ηφηε απηφ ζα επηηξέςεη ηελ θαιχηεξε αλαθιαζηηθφηεηα θαη κία θσηεηλφηεξε εκθάληζε ηνπ χδαηνο. Σν θαηλνκεληθφ ρξψκα ηνπ λεξνχ ζα δείρλεη κηα ειαθξά κεηαηφπηζε ζε κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο. Σν αησξνχκελν ίδεκα (S) 5 κπνξεί εχθνια λα ζπγρέεηαη κε ξερά (αιιά θαζαξά) λεξά, δεδνκέλνπ φηη ηα δχν απηά θαηλφκελα εκθαλίδνληαη πνιχ παξφκνηα. Ζ ρισξνθχιιε ζηελ άιγε απνξξνθά πεξηζζφηεξν απφ ηα κπιε κήθε θχκαηνο θαη αλαθιά ηα πξάζηλα, θαζηζηψληαο ην λεξφ λα θαίλεηαη πην πξάζηλν κε ηελ παξνπζία άιγεο. Ζ ηνπνγξαθία ηεο επηθάλεηαο ηνπ λεξνχ (ηξαρχ, ιείν, επηπιένληα πιηθά, θιπ.) κπνξεί επίζεο λα νδεγήζεη ζε πεξίπινθεο εξκελείεο ζρεηηθά κε ην λεξφ, πνπ νθείινληαη ζε πηζαλά πξνβιήκαηα ηεο θαηνπηξηθήο αλάθιαζεο, θαη άιισλ επηδξάζεσλ ζην ρξψκα θαη ζηε θσηεηλφηεηα. Μπνξνχκε λα δνχκε απφ απηά ηα παξαδείγκαηα φηη, αλάινγα κε ην ζχκπινθν make-up ηνπ ζηφρνπ πνπ εμεηάδεηαη, θαη ηα εκπιεθφκελα κήθε θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο, είλαη δπλαηφλ λα παξαηεξεζνχλ πνιχ δηαθνξεηηθέο απαληήζεηο ζηνπο κεραληζκνχο απνξξφθεζεο, κεηάδνζεο θαη αληαλάθιαζεο. Με ηε κέηξεζε ηεο ελέξγεηαο πνπ αληαλαθιάηαη (ή εθπέκπεηαη) απφ ζηφρνπο ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο κέζσ κηαο πνηθηιίαο δηαθνξεηηθψλ κήθσλ θχκαηνο, κπνξνχκε λα δνκήζνπκε κηα θαζκαηηθή απόθξηζε γηα απηφ ην αληηθείκελν. πγθξίλνληαο ηα κνηίβα ησλ απαληήζεσλ ησλ δηαθνξεηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ είκαζηε ζε ζέζε λα ηα δηαθξίλνπκε κεηαμχ ηνπο, φπνπ ίζσο δελ ήηαλ δπλαηφ, αλ θαη κφλν αλ ηα ζπγθξίλακε κφλν ζε έλα κήθνο θχκαηνο. Γηα παξάδεηγκα, ην λεξφ θαη ε βιάζηεζε θαη κπνξεί λα αληαλαθινχλ θάπσο παξφκνηα ζηα νξαηά κήθε θχκαηνο, αιιά είλαη ζρεδφλ πάληα δηαρσξίζηκα ζην ππέξπζξν. Ζ θαζκαηηθή απφθξηζε κπνξεί λα κεηαβάιιεηαη ζρεηηθά, αθφκε θαη γηα ηνλ ίδην ηχπν ζηφρνπ θαη κπνξεί επίζεο λα πνηθίιεη κε ην ρξφλν (δει. πξαζηλάδα ησλ θχιισλ) θαη ηελ ηνπνζεζία. Γλσξίδνληαο πνπ λα εμεηάζνπκε θαη θαηαλνψληαο ηνπο παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηε θαζκαηηθή απφθξηζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ πνπ καο ελδηαθέξνπλ είλαη θξίζηκε ε ζσζηή εξκελεία ησλ αιιειεπηδξάζεσλ ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο κε ηελ επηθάλεηα. 5 (S): Sediment= Ίδεκα

10 10 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 1.6 Παζεηηθή vs. Δλεξγεηηθή Σειεπηζθόπεζε Μέρξη ζηηγκήο, ζε φιν απηφ ην θεθάιαην, έρνπκε θάλεη δηάθνξεο αλαθνξέο ζηνλ ήιην σο πεγή ελέξγεηαο ή αθηηλνβνιίαο. Ο ήιηνο παξέρεη κηα θαηάιιειε πεγή ελέξγεηαο γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε. Ζ ειηαθή ελέξγεηα είηε αλαθιάηαη, φπσο είλαη ζηα νξαηά κήθε θχκαηνο, είηε απνξξνθάηαη θαη ζηε ζπλέρεηα επαλεθπέκπεηαη, φπσο είλαη ζηα ζεξκηθά ππέξπζξα κήθε θχκαηνο. Σα ζπζηήκαηα ηειεπηζθφπεζεο ηα νπνία κεηξνχλ ηελ ελέξγεηα πνπ είλαη θπζηθά δηαζέζηκε, νλνκάδνληαη παζεηηθνί αηζζεηήξεο. Οη παζεηηθνί αηζζεηήξεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κφλν γηα ηελ αλίρλεπζε ηεο ελέξγεηαο, φηαλ απηή είλαη θπζηθά δηαζέζηκε. Γηα φιε ηελ αλαθιψκελε ελέξγεηα, απηφ κπνξεί λα ιάβεη ρψξα κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρξφλνπ φπνπ ν ήιηνο θσηίδεη ηε Γε. Γελ ππάξρεη αλαθιψκελε ελέξγεηα δηαζέζηκε απφ ηνλ ήιην ηε λχρηα. Ζ ελέξγεηα πνπ εθπέκπεηαη θπζηθά (φπσο ην ζεξκηθφ ππέξπζξν) κπνξεί λα αληρλεπζεί εκέξα ή λχρηα, αλ ε πνζφηεηα ελέξγεηαο είλαη αξθεηά κεγάιε ψζηε λα θαηαγξάθεηαη. Οη ελεξγεηηθνί αηζζεηήξεο, απφ ηελ άιιε πιεπξά, παξέρνπλ ηηο δηθέο ηνπο πεγέο ελέξγεηαο γηα θσηηζκφ. Ο αηζζεηήξαο εθπέκπεη αθηηλνβνιία ε νπνία θαηεπζχλεηαη πξνο ηνλ ζηφρν πνπ πξέπεη λα δηεξεπλεζεί. Ζ αθηηλνβνιία πνπ αλαθιάηαη απφ ην ζηφρν απηφ αληρλεχεηαη θαη κεηξάηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα. Σα πιενλεθηήκαηα ησλ ελεξγεηηθψλ αηζζεηήξσλ πεξηιακβάλνπλ ηε δπλαηφηεηα ιήςεο κεηξήζεσλ αλά πάζα ζηηγκή, αλεμάξηεηα απφ ηελ ψξα ηεο εκέξαο ή ηελ επνρή. Οη ελεξγεηηθνί αηζζεηήξεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ εμέηαζε κεθψλ θπκάησλ πνπ δελ παξέρνληαη επαξθψο απφ ηνλ ήιην, φπσο ηα κηθξνθχκαηα, ή γηα ηνλ θαιχηεξν έιεγρν ηνπ ηξφπνπ θσηηζκνχ ηνπ ζηφρνπ. Χζηφζν, ηα ελεξγά ζπζηήκαηα απαηηνχλ ηελ παξαγσγή κηαο αξθεηά κεγάιεο πνζφηεηαο ελέξγεηαο γηα λα θσηίδεη επαξθψο ηνπο ζηφρνπο. Μεξηθά παξαδείγκαηα ελεξγψλ αηζζεηήξσλ είλαη έλα αηζζεηήξαο θσηηζκνχ ιέηδεξ θαη έλα ξαληάξ ζπλζεηηθήο νπήο (SAR) 6. 6 (SAR): Synthetic Aperture Radar= Ραληάξ πλζεηηθήο Οπήο

11 11 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 1.7 Υαξαθηεξηζηηθά ησλ Δηθόλσλ Πξηλ πξνρσξήζνπκε ζην επφκελν θεθάιαην, ην νπνίν αλαθέξεηαη ζε πεξηζζφηεξεο ιεπηνκέξεηεο γηα ηνπο αηζζεηήξεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο, πξέπεη λα νξίζνπκε θαη λα θαηαλνήζνπκε κεξηθνχο ζεκειηψδεηο φξνπο θαη έλλνηεο πνπ ζπλδένληαη κε εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο. Ζ ειεθηξνκαγλεηηθή ελέξγεηα κπνξεί λα αληρλεπζεί είηε κε θσηνγξαθηθά είηε κε ειεθηξνληθά κέζα. Ζ θσηνγξαθηθή δηαδηθαζία ρξεζηκνπνηεί ρεκηθέο αληηδξάζεηο ζηελ επηθάλεηα ηνπ θσην-επαίζζεηνπ θηικ γηα ηελ αλίρλεπζε θαη θαηαγξαθή κεηαβνιψλ ελέξγεηαο. Δίλαη ζεκαληηθή ε δηάθξηζε κεηαμχ ησλ φξσλ εηθόλεο θαη θσηνγξαθίεο ζηελ ηειεπηζθφπεζε. Μηα εηθόλα αλαθέξεηαη ζε νπνηαδήπνηε εηθνλνγξαθεκέλε αλαπαξάζηαζε, αλεμαξηήησο ηνπ κήθνπο θχκαηνο ή ζπζθεπήο ηειεπηζθφπεζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αλίρλεπζε θαη θαηαγξαθή ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο ελέξγεηαο. Μηα θσηνγξαθία αλαθέξεηαη εηδηθφηεξα ζε εηθφλεο πνπ έρνπλ εληνπηζηεί φπσο επίζεο θαη θαηαγξάθεη ζε θσηνγξαθηθφ θηικ. Ζ αζπξφκαπξε θσηνγξαθία ζηα αξηζηεξά, απφ ηκήκα ηεο πφιεο ηεο Οηάβα, ζηνλ Καλαδά έρεη ιεθζεί ζην νξαηφ κέξνο ηνπ θάζκαηνο. Οη θσηνγξαθίεο ζπλήζσο θαηαγξάθνληαη πάλσ απφ ην εχξνο κήθνπο θχκαηνο απφ 0,3 κm έσο 0,9 κm, πνπ είλαη ην νξαηφ θαη αλαθιψκελν ππέξπζξν. Με βάζε ηνπο νξηζκνχο απηνχο, κπνξνχκε λα πνχκε φηη φιεο νη θσηνγξαθίεο είλαη εηθφλεο, αιιά φιεο νη εηθφλεο δελ είλαη θσηνγξαθίεο. Χο εθ ηνχηνπ, εθηφο θαη αλ κηιάκε εηδηθά γηα κηα εηθφλα πνπ θαηαγξάθεηαη θσηνγξαθηθά, ρξεζηκνπνηνχκε ηνλ φξν εηθφλα. Μηα θσηνγξαθία ζα κπνξνχζε επίζεο λα εθπξνζσπείηαη θαη λα εκθαλίδεηαη ζε κηα ςεθηαθή κνξθή ππνδηαηξψληαο ηελ εηθφλα ζε κηθξά ίζνπ κεγέζνπο θαη ζρεκαηνπνηεκέλα ηκήκαηα, πνπ νλνκάδνληαη εηθνλνζηνηρεία ή pixels, θαη αληηπξνζσπεχνπλ ηε θσηεηλφηεηα ηεο θάζε πεξηνρήο κε κηα αξηζκεηηθή ηηκή ή ςεθηαθό αξηζκό. Πξάγκαηη, απηφ αθξηβψο έρεη γίλεη ζηε θσηνγξαθία ζηα δεμηά. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ρξεζηκνπνηψληαο ηνπο νξηζκνχο πνπ κφιηο ζπδεηήζακε, απηή είλαη ζηελ νπζία κηα ςεθηαθή εηθόλα ηεο αξρηθήο θσηνγξαθίαο! Ζ θσηνγξαθία ζαξψζεθε θαη ππνδηαηξέζεθε ζε pixels θαη ζε θάζε έλα απφ απηά λα απνδίδεηαη έλαο ςεθηαθφο αξηζκφο πνπ αληηπξνζσπεχεη ηε ζρεηηθή θσηεηλφηεηα ηεο. Ο ππνινγηζηήο εκθαλίδεη θάζε ςεθηαθή ηηκή ζαλ δηαθνξεηηθά επίπεδα θσηεηλφηεηαο. Οη αηζζεηήξεο θαηαγξαθήο ειεθηξνκαγλεηηθήο ελέξγεηαο, θαηαγξάθνπλ ειεθηξνληθά ηελ ελέξγεηα σο κηα ζεηξά απφ αξηζκνχο ζε ςεθηαθή κνξθή απφ ηελ αξρή. Απηνί νη δχν δηαθνξεηηθνί ηξφπνη αληηπξνζψπεπζεο θαη εκθάληζεο ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο, είηε εηθνληθά είηε ςεθηαθά, είλαη ελαιιάμηκα, θαζψο κεηαθέξνπλ ηηο ίδηεο πιεξνθνξίεο (αλ θαη θάπνηεο ιεπηνκέξεηεο κπνξεί λα ράλνληαη θαηά ηε κεηαηξνπή απφ ηελ κία ζηελ άιιε κνξθή). ε πξνεγνχκελεο ελφηεηεο πεξηγξάςακε ην νξαηφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο θαη ηελ έλλνηα ησλ ρξσκάησλ. Βιέπνπκε ρξψκα επεηδή ηα κάηηα καο αληρλεχνπλ νιφθιεξν ην νξαηφ εχξνο κεθψλ θχκαηνο θαη ν εγθέθαινο καο επεμεξγάδεηαη ηηο πιεξνθνξίεο ζε δηαθνξεηηθά ρξψκαηα. Φαληαζηείηε πψο ζα έκνηαδε ν θφζκνο αλ ζα κπνξνχζακε λα δνχκε κφλν έλα πνιχ ζηελφ εχξνο κήθνπο θχκαηνο ή ρξσκάησλ; Απηφο είλαη ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν πνιινί αηζζεηήξεο ιεηηνπξγνχλ. Ζ πιεξνθνξία απφ έλα ζηελφ εχξνο κήθνπο θχκαηνο ζπιιέγεηαη θαη απνζεθεχεηαη ζε έλα θαλάιη, ην νπνίν κεξηθέο θνξέο αλαθέξεηαη θαη σο κπάληα. Μπνξνχκε λα ζπλδπάζνπκε θαη λα εκθαλίζνπκε ηα θαλάιηα ησλ πιεξνθνξηψλ

12 12 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ςεθηαθά ρξεζηκνπνηψληαο ηα ηξία βαζηθά ρξψκαηα (κπιε, πξάζηλν θαη εξπζξφ). Σα δεδνκέλα απφ θάζε θαλάιη αληηπξνζσπεχνληαη σο έλα απφ ηα θχξηα ρξψκαηα, θαη εμαξηάηαη απφ ηελ ζρεηηθή θσηεηλφηεηα (δειαδή ηελ ςεθηαθή ηηκή) θαζελφο εηθνλνζηνηρείνπ ζε θάζε θαλάιη, ηα βαζηθά ρξψκαηα ζπλδπάδνληαη ζε δηαθνξεηηθέο αλαινγίεο γηα ηελ αληηπξνζψπεπζε δηαθνξεηηθψλ ρξσκάησλ. Όηαλ ρξεζηκνπνηνχκε απηή ηε κέζνδν γηα ηελ απεηθφληζε ελφο κνλνχ θαλαιηνχ ή εχξνπο κεθψλ θχκαηνο, ζηελ νπζία απεηθνλίδνπκε ην θαλάιη απηφ κέζσ ησλ ηξηψλ βαζηθψλ ρξσκάησλ. Δπεηδή ην επίπεδν θσηεηλφηεηαο θάζε εηθνλνζηνηρείνπ είλαη ην ίδην γηα θάζε θχξην ρξψκα, ζπλδπάδνληαη γηα λα απνηειέζνπλ κηα αζπξόκαπξε εηθόλα, πνπ δείρλεη δηάθνξεο απνρξψζεηο ηνπ γθξη, απφ ην καχξν ζην άζπξν. Όηαλ εκθαλίζνπκε πεξηζζφηεξν απφ έλα θαλάιη, πνπ θαζέλα απφ απηά είλαη ζαλ έλα δηαθνξεηηθφ βαζηθφ ρξψκα, ηφηε ηα επίπεδα θσηεηλφηεηαο ζα είλαη δηαθνξεηηθά γηα θάζε ζπλδπαζκνχ θαλάιη/βαζηθφ ρξψκα θαη ζα απνηειέζνπλ κία έγρξσκε εηθόλα.

13 13 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 2 ΓΟΡΤΦΟΡΟΙ ΚΑΙ ΑΙΘΗΣΗΡΔ 2.1 ην Έδαθνο, ζηνλ Αέξα, ζην Γηάζηεκα ην θεθάιαην 1 κάζακε κεξηθέο απφ ηηο ζεκειηψδεηο έλλνηεο πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ θαηαλφεζε ηεο δηαδηθαζίαο πνπ πεξηιακβάλεηαη ζηελ ηειεπηζθφπεζε. Καιχθζεθαλ κε κεξηθέο ιεπηνκέξεηεο νη πξψηεο ηξεηο ζπληζηψζεο απηήο ηεο δηαδηθαζίαο: ε πεγή ηεο ελέξγεηαο, ε αιιειεπίδξαζε ηεο ελέξγεηαο κε ηελ αηκφζθαηξα, θαη ε αιιειεπίδξαζε ηεο ελέξγεηαο κε ηελ επηθάλεηα. Δλ ζπληνκία πξνζεγγίζηεθε ε ηέηαξηε ζπληζηψζα, θαηαγξαθήο ηεο ελέξγεηαο από ηνλ αηζζεηήξα, φηαλ ζπδεηήζεθε ην ζέκα παζεηηθήο έλαληη ελεξγήο ηειεπηζθφπηζεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ εηθφλσλ. ε απηφ ην θεθάιαην, ζα ζπδεηεζεί πεξαηηέξσ απηή ε ζπληζηψζα ηεο επεμεξγαζίαο ηεο ηειεπηζθφπεζεο εμεηάδνληαο κε κεγαιχηεξε ιεπηνκέξεηα, ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ «πιαηθφξκσλ» ηειεπηζθφπεζεο θαη ησλ αηζζεηήξσλ θαη ηα δεδνκέλα πνπ απηά ζπιιέγνπλ. Δπίζεο, ζα πξνζεγγηζηεί ελ ζπληνκία ην πσο επεμεξγάδνληαη ηα δεδνκέλα αθνχ θαηαγξαθνχλ απφ ηνλ αηζζεηήξα. Πξνθεηκέλνπ έλαο αηζζεηήξα λα ζπιιέμεη θαη λα θαηαγξάςεη ηελ ελέξγεηα πνπ αλαθιάηαη ή εθπέκπεηαη απφ έλα ζηφρν ή επηθάλεηα, πξέπεη λα βξίζθεηαη/δηακέλεη ζε κία ζηαζεξή πιαηθόξκα απνκαθξπζκέλε απφ ην ζηφρν ή ηελ επηθάλεηα πνπ παξαηεξείηαη. Οη πιαηθφξκεο γηα ηειεαληρλεπηέο κπνξνχλ λα βξίζθνληαη επί ηνπ εδάθνπο, ζε αεξνζθάθνο ή κπαιφλη (ή θάπνηα άιιε πιαηθφξκα ζηελ αηκφζθαηξα ηεο Γεο), ή ζε έλα δηαζηεκφπινην ή δνξπθφξν έμσ απφ ηελ αηκφζθαηξα ηεο Γεο. r Οη αηζζεηήξεο βαζηδόκελνη ζην έδαθνο (ground-based sensors) ζπρλά ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ θαηαγξαθή ιεπηνκεξψλ πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά κε ηελ επηθάλεηα ηα νπνία ζπγθξίλνληαη κε πιεξνθνξίεο πνπ ζπιιέγνληαη απφ αεξνζθάθε ή δνξπθνξηθνχο αηζζεηήξεο. ε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο, απηφ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηνλ θαιχηεξν ραξαθηεξηζκφ ηνπ ζηφρνπ ν νπνίνο απεηθνλίδεηαη απφ απηνχο ηνπο άιινπο αηζζεηήξεο, θαζηζηψληαο δπλαηή ηελ θαιχηεξε θαηαλφεζε ησλ πιεξνθνξηψλ ζηελ εηθφλα. Οη αηζζεηήξεο κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ πάλσ ζε ζθάια, ζθαισζηά, ςειφ θηίξην, γεξαλφ θιπ. Οη ελαέξηεο πιαηθφξκεο είλαη θαηά θχξην ιφγν ζηαζεξφ θηεξφ αεξνζθάθνπο, αλ θαη πεξηζηαζηαθά ρξεζηκνπνηνχληαη ειηθφπηεξα. Σα αεξνζθάθε ρξεζηκνπνηνχληαη ζπρλά γηα ηελ ζπιινγή πνιχ ιεπηνκεξψλ εηθφλσλ θαη ηελ δηεπθφιπλζε ηεο ζπιινγήο ησλ δεδνκέλσλ πάλσ απφ ζρεδφλ νπνηνδήπνηε ηκήκα ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, αλά πάζα ζηηγκή. ην δηάζηεκα, ε ηειεπηζθφπεζε κεξηθέο θνξέο δηεμάγεηαη απφ ην δηαζηεκηθό ιεσθνξείν ή πην ζπρλά, απφ ηνπο δνξπθφξνπο. Οη δνξπθόξνη είλαη αληηθείκελα πνπ πεξηζηξέθνληαη γχξσ απφ έλα άιιν αληηθείκελν (ζηελ πεξίπησζε απηή, ηε Γε). Γηα παξάδεηγκα, ην θεγγάξη είλαη έλαο θπζηθφο δνξπθφξνο, ελψ ηερλεηνί δνξπθφξνη πεξηιακβάλνπλ ηηο πιαηθφξκεο απηέο κε ζθνπφ ηελ ηειεπηζθφπεζε, ηελ επηθνηλσλία θαη ηελ ηε ιεκεηξία (ηνπνζεζία θαη πινήγεζε). Λφγσ ησλ ηξνρηψλ ηνπο, νη δνξπθφξνη επηηξέπνπλ ηελ επαλαιακβαλφκελε θάιπςε ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο ζε ζπλερή βάζε. Σν θφζηνο είλαη ζπρλά έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ επηινγή κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ επηινγψλ πιαηθφξκαο.

14 14 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 2.2 Υαξαθηεξηζηηθά Γνξπθόξσλ: Σξνρηέο θαη Ίρλε ηελ πξνεγνχκελε ελφηεηα κάζακε φηη ηα φξγαλα ηειεπηζθφπεζεο κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζε κία πνηθηιία απφ πιαηθφξκεο γηα ηελ πξνβνιή θαη ηελ απεηθφληζε ζηφρσλ. Παξά ην γεγνλφο φηη νη πιαηθφξκεο βαζηδφκελεο ζην έδαθνο θαη νη πιαηθφξκεο αεξνζθαθψλ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ, νη δνξπθφξνη παξέρνπλ έλα κεγάιν κέξνο ζηελ απεηθφληζε ηεο ηειεπηζθφπεζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο ζήκεξα. Οη δνξπθφξνη έρνπλ πνιιά κνλαδηθά ραξαθηεξηζηηθά ηα νπνία ηνπο θαζηζηνχλ ηδηαίηεξα ρξήζηκα γηα ηε ηειεπηζθφπεζε ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο. Ζ δηαδξνκή πνπ αθνινπζείηαη απφ έλα δνξπθφξν αλαθέξεηαη σο ηελ ηξνρηά ηνπ. Οη δνξπθνξηθέο ηξνρηέο ηαηξηάδνπλ κε ηελ ηθαλφηεηα θαη ην ζηφρν ηνπ/ησλ αηζζεηήξα(σλ) πνπ κεηαθέξνπλ. Ζ επηινγή ηεο ηξνρηάο κπνξεί λα δηαθέξεη ζε φξνπο πςνκέηξνπ (ην χςνο ηνπο πάλσ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο) θαη πξνζαλαηνιηζκνχ θαη πεξηζηξνθήο ζε ζρέζε κε ηε Γε. Οη δνξπθφξνη πνπ βξίζθνληαη ζε πνιχ κεγάιν πςφκεηξν, νη νπνίνη κπνξνχλ λα πξνβάιινπλ ην ίδην ηκήκα ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο αλά πάζα ζηηγκή, έρνπλ γεσζηαηηθή ηξνρηά. Απηνί νη γεσζηαηηθνί δνξπθφξνη, ζε πςφκεηξν πεξίπνπ ρηιηνκέηξσλ, πεξηζηξέθνληαη κε ηαρχηεηεο ζπληνληζκέλεο κε ηελ πεξηζηξνθή ηεο Γεο, έηζη ψζηε λα θαίλνληαη ζηαζεξνί, ζε ζρέζε κε ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο. Απηφ επηηξέπεη ζηνπο δνξπθφξνπο λα παξαηεξνχλ θαη λα ζπιιέγνπλ πιεξνθνξίεο ζε ζπλερείο βάζε πάλσ απφ ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο. Οη δνξπθφξνη θαηξνχ θαη επηθνηλσληψλ έρνπλ ζπλήζσο απηά ηα είδε ηξνρηψλ. Λφγσ ηνπ κεγάινπ πςνκέηξνπ ηνπο, θάπνηνη γεσζηαηηθνί δνξπθφξνη θαηξνχ κπνξνχλ λα παξαθνινπζνχλ ηνλ θαηξφ θαη ηα κνηίβα ζχλλεθσλ πνπ θαιχπηνπλ έλα νιφθιεξν εκηζθαίξην ηεο Γεο. Πνιιέο πιαηθφξκεο ηειεπηζθφπεζεο έρνπλ ζρεδηαζηεί λα αθνινπζνχλ κηα ηξνρηά (θπξίσο Βνξξά-Νφηνπ), ε νπνία, ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ πεξηζηξνθή ηεο Γεο (δπηηθά-αλαηνιηθά), ηνπο επηηξέπεη λα θαιχπηνπλ ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο θαηά ηε δηάξθεηα κηαο νξηζκέλεο ρξνληθήο πεξηφδνπ. Απηά είλαη θνληά ζε πνιηθέο ηξνρηέο θαη νλνκάζηεθαλ έηζη γηα ηελ θιίζε ηεο ηξνρηάο ζε ζρέζε κε ηε γξακκή πνπ δηέξρεηαη κεηαμχ ηνπ Βφξεηνπ θαη ηνπ Νφηηνπ πφινπ. Πνιιέο απφ απηέο ηηο δνξπθνξηθέο ηξνρηέο είλαη επίζεο ζπγρξνληζκέλεο κε ηνλ ήιην έηζη ψζηε λα θαιχπηνπλ θάζε πεξηνρή ηνπ θφζκνπ ζε κηα ζηαζεξή ηνπηθή ψξα ηεο εκέξαο ε νπνία νλνκάδεηαη ηνπηθή ώξα ήιηνπ. ε θάζε δεδνκέλν γεσγξαθηθφ πιάηνο, ε ζέζε ηνπ ήιηνπ ζηνλ νπξαλφ θαζψο ν δνξπθφξνο πεξλά απφ πάλσ ηνπο, ζα είλαη ε ίδηα κέζα ζηελ ίδηα επνρή. Απηφ εμαζθαιίδεη ζηαζεξέο ζπλζήθεο θσηηζκνχ θαηά ηελ απφθηεζε εηθφλσλ ζε κηα ζπγθεθξηκέλε επνρή επί ζεηξά εηψλ, ή πάλσ απφ κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή επί ζεηξά εκεξψλ. Απηφο είλαη έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ κεηαβνιψλ κεηαμχ ησλ εηθφλσλ ή ηνπ κσζατθνχ γεηηνληθψλ εηθφλσλ καδί, θαζψο δελ ζα ρξεηάδεηαη λα δηνξζψλνληαη γηα δηαθνξεηηθέο ζπλζήθεο θσηηζκνχ. Οη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο δνξπθνξηθέο πιαηθφξκεο ηειεπηζθφπεζεο βξίζθνληαη ζήκεξα ζε ηξνρηέο θνληά ζηνπο πφινπο, πξάγκα πνπ ζεκαίλεη φηη ν δνξπθφξνο ηαμηδεχεη βφξεηα ζηε κία πιεπξά ηεο Γεο θαη ζηε ζπλέρεηα πξνο ην λφηην πφιν ζην δεχηεξν ήκηζπ ηεο ηξνρηάο ηνπ. Απηά θαινχληαη αλνδηθά θαη θαζνδηθά πεξάζκαηα, αληίζηνηρα. Αλ ε ηξνρηά είλαη επίζεο ζπγρξνληζκέλε κε ηνλ ήιην, ε αλνδηθή πνξεία είλαη πηζαλφηαηα ζηε ζθηαζκέλε πιεπξά ηεο Γεο, ελψ ε θαζνδηθή πνξεία είλαη ζηελ ειηφινπζηε πιεπξά. Οη αηζζεηήξεο θαηαγξάθνπλ ηελ αλαθιψκελε ειηαθή ελέξγεηα ζε κηα εηθφλα ηεο επηθάλεηαο ζε κηα θαζνδηθή πνξεία, φηαλ ν ειηαθφο θσηηζκφο είλαη δηαζέζηκνο. Οη ελεξγεηηθνί αηζζεηήξεο, νη νπνίνη παξέρνπλ

15 15 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ηνλ δηθφ ηνπο θσηηζκφ ή νη παζεηηθνί αηζζεηήξεο πνπ θαηαγξάθνπλ ηελ εθπεκπφκελε (π.ρ. ζεξκηθή) αθηηλνβνιία, κπνξνχλ λα απεηθνλίζνπλ ηελ επηθάλεηα ζε απμεηηθή πνξεία. Καζψο έλαο δνξπθφξνο πεξηζηξέθεηαη γχξσ απφ ηε Γε, ν αηζζεηήξαο "βιέπεη" έλα νξηζκέλν ηκήκα ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο. Ζ πεξηνρή πνπ απεηθνλίδεηαη ζηελ επηθάλεηα, αλαθέξεηαη σο ην «ίρλνο». Ζ απεηθφληζε ισξίδσλ γηα δηαζηεκηθνχο αηζζεηήξεο γεληθά πνηθίινπλ κεηαμχ δέθα θαη εθαηνληάδσλ ρηιηνκέηξσλ ζε εχξνο. Καζψο ν δνξπθφξνο πεξηζηξέθεηαη γχξσ απφ ηε Γε απφ πφιν ζε πφιν, ε αλαηνιηθή-δπηηθή ηνπ ζέζε δελ ζα άιιαδε αλ ε Γε δελ πεξηζηξεθφηαλ. Χζηφζν, φπσο θαίλεηαη απφ ηε Γε, ν δνξπθφξνο θαίλεηαη λα ζηξέθεηαη πξνο ηα δπηηθά, δηφηη ε Γε πεξηζηξέθεηαη (απφ δπηηθά πξνο αλαηνιηθά) θάησ απφ απηφλ. Απηή ε θαηλνκεληθή θίλεζε επηηξέπεη ζηνλ δνξπθφξν ισξίδαο λα θαιχςεη κηα λέα πεξηνρήο γηα θάζε δηαδνρηθό πέξαζκα. Ζ ηξνρηά ηνπ δνξπθφξνπ ζε ζπλεξγαζία κε ηελ πεξηζηξνθή ηεο Γεο επηηξέπνπλ ηελ πιήξεο θάιπςε ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, αθνχ έρεη νινθιεξσζεί έλαο πιήξεο θχθινο ησλ ηξνρηψλ. Αλ αξρίζνπκε κε έλα ηπραίν επηιεγκέλν πέξαζκα ζηελ ηξνρηά ελφο δνξπθφξνπ, έλαο θχθινο ηξνρηάο ζα νινθιεξσζεί φηαλ ν δνξπθφξνο αληρλεχζεη ηελ πνξεία ηνπ, πεξλψληαο πάλσ απφ απηφ ην ζεκείν ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο, αθξηβψο θάησ απφ απηφλ (πνπ νλνκάδεηαη ζεκείν λαδίξ), γηα δεχηεξε θνξά. Σν αθξηβέο κήθνο ηνπ ρξφλνπ ηνπ ηξνρηαθνχ θχθινπ ζα πνηθίιεη ζε θάζε δνξπθφξν. Σν ρξνληθφ δηάζηεκα πνπ απαηηείηαη γηα ηνλ δνξπθφξν λα νινθιεξψζεη ηνλ θχθιν ηξνρηάο ηνπ δελ είλαη ην ίδην κε ηελ «πεξίνδν επαλάθημεο». Υξεζηκνπνηψληαο θαηεπζπλφκελνπο αηζζεηήξεο, έλαο satellite-borne instrument κπνξεί λα πξνβάιιεη κηα πεξηνρή (εθηφο-λαδίξ) πξηλ θαη κεηά αθνχ πεξάζεη ε ηξνρηά πάλσ απφ έλα ζηφρν, θαζηζηψληαο έηζη ηνλ ρξφλν «επαλάθημεο» ιηγφηεξν απφ ην ρξφλν ελφο θχθινπ ηξνρηάο. Ζ πεξίνδνο επαλάθημεο είλαη έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα έλαλ αξηζκφ εθαξκνγψλ παξαθνινχζεζεο, εηδηθά φηαλ απαηηείηαη ζπλερείο απεηθφληζε (γηα παξάδεηγκα, ηε παξαθνινχζεζε ηεο εμάπισζεο κηαο πεηξειαηνθειίδαο, ή ηελ έθηαζε κηαο πιεκκχξαο). ηηο θνληηλέο ζε πφιν ηξνρηέο, πεξηνρέο ζηα κεγάια γεσγξαθηθά πιάηε, απεηθνλίδνληαη πην ζπρλά απφ ηελ δψλε ηνπ ηζεκεξηλνχ ιφγσ ησλ απμαλφκελσλ θαιύςεσλ ζε γεηηνληθά ίρλε θαζψο ηα ίρλε ηξνρηάο πιεζηάδνπλ θνληά ζηνπο πφινπο. 2.3 Υσξηθή Αλάιπζε, Μέγεζνο Δηθνλνζηνηρείνπ (Pixel) θαη Κιίκαθα Γηα νξηζκέλα φξγαλα ηειεπηζθφπεζεο, ε απφζηαζε κεηαμχ ηνπ ζηφρνπ πνπ πξφθεηηαη λα απεηθνληζηεί θαη ηεο πιαηθφξκαο, παίδεη κεγάιν ξφιν ζηνλ θαζνξηζκφ ηεο ιεπηνκέξεηαο ησλ πιεξνθνξηψλ πνπ ιακβάλνληαη θαη ην ζπλνιηθφ εκβαδφλ ηεο πεξηνρήο, πνπ απεηθνλίδεηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα. Οη αηζζεηήξεο ζε ελ πισ πιαηθφξκεο καθξηά απφ ηνπο ζηφρνπο ηνπο, ζπλήζσο πξνβάιινπλ κηα κεγαιχηεξε πεξηνρή, αιιά δελ παξέρνπλ κεγάιε ιεπηνκέξεηα. πγθξίλεηε ηη βιέπεη ζηε Γε έλαο αζηξνλαχηεο απφ ην δηαζηεκηθφ

16 16 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ιεσθνξείν θαη ηη βιέπνπκε εκείο απφ έλα αεξνπιάλν. Ο αζηξνλαχηεο κπνξεί λα δεη νιφθιεξε ηελ επαξρία ή ηε ρψξα κε κηα καηηά, αιιά δελ κπνξεί λα δηαθξίλεη ηα κεκνλσκέλα ζπίηηα. Πεηψληαο πάλσ απφ κία πφιε ή θσκφπνιε, ζα είζηε ζε ζέζε λα δείηε κεκνλσκέλα θηίξηα θαη απηνθίλεηα, αιιά ζα πξέπεη λα πξνβάιιεηε κηα πνιχ κηθξφηεξε έθηαζε απφ φ, ηη έλαο αζηξνλαχηε. Τπάξρεη κηα παξφκνηα δηαθνξά κεηαμχ ησλ δνξπθνξηθψλ εηθφλσλ θαη ησλ αεξνθσηνγξαθηψλ. Ζ επδηάθξηηε ιεπηνκέξεηα ζε κηα εηθφλα εμαξηάηαη απφ ηε ρσξηθή αλάιπζε ηνπ αηζζεηήξα θαη αλαθέξεηαη ζην κέγεζνο ηνπ κηθξφηεξνπ δπλαηνχ ραξαθηεξηζηηθνχ πνπ κπνξεί λα αληρλεπζεί. Ζ ρσξηθή αλάιπζε ησλ παζεηηθψλ αηζζεηήξσλ (ζα εμεηάζνπκε ηελ εηδηθή πεξίπησζε ησλ ελεξγψλ αηζζεηήξσλ κηθξνθπκάησλ αξγφηεξα) εμαξηάηαη θπξίσο απφ ην ζηηγκηαίν νπηηθό πεδίν ηνπο (IFOV) 7. Σν ζηηγκηαίν νπηηθφ πεδίν είλαη ε γσλία ηνπ θψλνπ νξαηφηεηαο ηνπ αηζζεηήξα (Α) θαη πξνζδηνξίδεη ηελ έθηαζε ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, ε νπνία «θαίλεηαη» απφ έλα ζπγθεθξηκέλν πςφκεηξν ζε κηα ζπγθεθξηκέλε ρξνληθή ζηηγκή (Β). Σν κέγεζνο ηεο πεξηνρήο πνπ πξνβάιιεηαη πξνζδηνξίδεηαη πνιιαπιαζηάδνληαο ην IFOV επί ηελ απφζηαζε απφ ην έδαθνο πξνο ηνλ αηζζεηήξα (C). Απηή ε πεξηνρή ζην έδαθνο νλνκάδεηαη θειί αλάιπζεο θαη θαζνξίδεη ηε κέγηζηε ρσξηθή αλάιπζε ελφο αηζζεηήξα. Γηα έλα νκνγελέο ραξαθηεξηζηηθφ πνπ πξφθεηηαη λα αληρλεπζεί, ην κέγεζφο ηνπ γεληθά πξέπεη λα είλαη ίζν ή κεγαιχηεξν απφ ην θειί αλάιπζεο. Δάλ ην ραξαθηεξηζηηθφ είλαη κηθξφηεξν απφ απηφ, κπνξεί λα κελ είλαη αληρλεχζηκν δηφηη ε κέζε θσηεηλφηεηα απφ φια ηα ραξαθηεξηζηηθά ζε απηφ ην θειί αλάιπζεο ζα θαηαγξαθεί. Χζηφζν, ηα κηθξφηεξα ραξαθηεξηζηηθά κπνξεί κεξηθέο θνξέο λα είλαη αληρλεχζηκα αλ ε αλάθιαζε ηνπο θπξηαξρεί ζε έλα αξζξηθφ θειί αλάιπζεο, επηηξέπνληαο ηελ αλίρλεπζε ππφ-pixel ή θειηνχ αλίρλεπζεο. Όπσο αλαθέξζεθε ζην θεθάιαην 1, νη πεξηζζφηεξεο εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο απνηεινχληαη απφ έλα πιέγκα εηθνλνζηνηρείσλ ή pixels, ηα νπνία είλαη νη κηθξφηεξεο κνλάδεο κηαο εηθφλαο. Σα pixels κηαο εηθφλαο είλαη ζπλήζσο ηεηξάγσλα θαη αληηπξνζσπεχνπλ κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή ζε κηα εηθφλα. Δίλαη ζεκαληηθφ λα γίλεηαη δηάθξηζε κεηαμχ κεγέζνπο pixel θαη ρσξηθή αλάιπζε (δελ είλαη ελαιιάμηκα). Αλ έλαο αηζζεηήξαο έρεη ρσξηθή αλάιπζε ησλ 20 κέηξσλ θαη κηα εηθφλα απηνχ ηνπ αηζζεηήξα εκθαλίδεηαη ζε πιήξε αλάιπζε, θάζε εηθνλνζηνηρείν αληηπξνζσπεχεη κηα πεξηνρή 20κ x 20κ ζην έδαθνο. ηελ πεξίπησζε απηή ην κέγεζνο ησλ pixel θαη ε αλάιπζε είλαη ε ίδηα. Χζηφζν, είλαη δπλαηφλ λα εκθαληζηεί κηα εηθφλα κε έλα κέγεζνο pixel δηαθνξεηηθφ απφ ηελ αλάιπζε. Πνιιά «poster» ησλ δνξπθνξηθψλ εηθφλσλ ηεο Γεο έρνπλ ηα pixels ηνπο θαηά κέζν φξν λα αληηπξνζσπεχνπλ ηηο επξχηεξεο πεξηνρέο, αλ θαη ε αξρηθή ρσξηθή αλάιπζε ηνπ αηζζεηήξα πνπ ζπλέιεμε ηηο εηθφλεο παξακέλεη ε ίδηα. 7 (IFOV): Instantaneous Field of View= ηηγκηαίν Οπηηθφ Πεδίν

17 17 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Δηθφλεο ζηηο νπνίεο κφλν κεγάια ραξαθηεξηζηηθά είλαη νξαηά, ιέγεηαη φηη έρνπλ ηξαρηά ή ρακειή αλάιπζε. ε εηθφλεο ιεπηήο ή πςειήο αλάιπζεο, ηα κηθξά αληηθείκελα κπνξνχλ λα αληρλεπζνχλ. Οη ζηξαηησηηθνί αηζζεηήξεο γηα παξάδεηγκα, έρνπλ ζρεδηαζηεί λα πξνβάιινπλ φζν ην δπλαηφλ πεξηζζφηεξε ιεπηνκέξεηα, θαη σο εθ ηνχηνπ έρνπλ πνιχ πςειή αλάιπζε. Οη εκπνξηθνί δνξπθφξνη παξέρνπλ εηθφλεο κε αλάιπζε πνπ θπκαίλεηαη απφ ιίγα κέηξα έσο κεξηθά ρηιηφκεηξα. ε γεληθέο γξακκέο, φζν πην πςειή είλαη ε αλάιπζε, ηφζν ιηγφηεξε ζπλνιηθή έθηαζε η νπ εδάθνπο κπνξεί λα πξνβιεζεί. Ζ αλαινγία ηεο απφζηαζεο ζε κηα εηθφλα ή ράξηε, κε ηελ πξαγκαηηθή απφζηαζε ζην έδαθνο αλαθέξεηαη σο θιίκαθα. Αλ είραηε έλα ράξηε κε θιίκαθα 1: , έλα αληηθείκελν 1cm κήθνο ζην ράξηε ζηε πξαγκαηηθφηεηα ζα ήηαλ έλα αληηθείκελν κήθνπο cm (1km) ζην έδαθνο. Οη ράξηεο θαη νη εηθφλεο κε κηθξέο αλαινγίεο «ράξηε-εδάθνπο» αλαθέξνληαη σο κηθξήο θιίκαθαο (π.ρ. 1: ), θαη εθείλεο κε κεγαιχηεξεο αλαινγίεο (π.ρ. 1:5.000) νλνκάδνληαη κεγάιεο θιίκαθαο. 2.4 Φαζκαηηθή Αλάιπζε ην θεθάιαην 1, κάζακε γηα ηε θαζκαηηθή απόθξηζε θαη ηηο θακπύιεο θαζκαηηθήο εθπνκπήο πνπ ραξαθηεξίδνπλ ηελ αλάθιαζε θαη/ή ηελ εθπεκπηηθφηεηα ελφο ραξαθηεξηζηηθνχ ή ζηφρνπ κέζσ κηαο πνηθηιίαο κεθψλ θχκαηνο. Οη δηαθνξεηηθέο θιάζεηο ραξαθηεξηζηηθψλ θαη ιεπηνκεξεηψλ ζε κηα εηθφλα κπνξνχλ ζπρλά λα δηαθξηζνχλ ζπγθξίλνληαο ηηο απνθξίζεηο ηνπο πάλσ ζε δηαθξηηέο πεξηνρέο κεθψλ θχκαηνο. Δπξείεο θιάζεηο, φπσο ην λεξφ θαη ε βιάζηεζε, κπνξνχλ ζπλήζσο λα δηαρσξηζηνχλ ρξεζηκνπνηψληαο πνιχ κεγάιν εχξνο κήθνπο θχκαηνο (ην νξαηφ θαη ην ππέξπζξν), φπσο κάζακε ζην ηκήκα 1.5. Άιιεο πην εηδηθέο θαηεγνξίεο, φπσο νη δηάθνξνη ηύπνη πεηξσκάησλ, κπνξεί λα κελ είλαη εχθνια δηαθξηηέο ρξεζηκνπνηψληαο νπνηαδήπνηε απφ απηέο ηηο επξείεο θιίκαθεο κήθνπο θχκαηνο θαη ζα απαηηνχζαλ ζπγθξίζεηο ζε πνιχ πςειφηεξεο πεξηνρέο κήθνπο θχκαηνο γηα λα δηαρσξηζηνχλ. Έηζη, απαηηείηαη έλαο αηζζεηήξαο κε πςειφηεξε θαζκαηηθή αλάιπζε. Ζ θαζκαηηθή αλάιπζε πεξηγξάθεη ηελ ηθαλφηεηα ελφο αηζζεηήξα γηα ηνλ θαζνξηζκφ πςειφηεξσλ δηαζηεκάησλ κήθνπο θχκαηνο. Όζν πςειφηεξε είλαη ε ρσξηθή αλάιπζε, ηφζν κηθξφηεξν είλαη ην εχξνο κήθνπο θχκαηνο ελφο ζπγθεθξηκέλνπ θαλαιηνχ ή κηαο ζπγθεθξηκέλεο κπάληαο. Οη καχξεο θαη άζπξεο εγγξαθέο ζε θηικ ησλ κεθψλ θχκαηνο έρνπλ κεγάιε έθηαζε ή θαηαιακβάλνπλ φιν ην νξαηφ ηκήκα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο. Ζ θαζκαηηθή ηνπο αλάιπζε είλαη αξθεηά ρακειή, θαζψο ηα δηάθνξα κήθε θχκαηνο ηνπ νξαηνχ θάζκαηνο δελ δηαθξίλνληαη κεκνλσκέλα θαη ε ζπλνιηθή αλαθιαζηηθφηεηα ζε νιφθιεξν ην νξαηφ ηκήκα θαηαγξάθεηαη. Σν ρξψκα ηνπ θηικ είλαη επίζεο επαίζζεην ζηελ αλαθιψκελε ελέξγεηα ζε φιν ην νξαηφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, αιιά έρεη πςειφηεξε θαζκαηηθή αλάιπζε, θαζψο είλαη αηνκηθψο επαίζζεην ζηελ αλαθιψκελε ελέξγεηα ζην κπιε, πξάζηλν θαη θφθθηλν κήθνο θχκαηνο ηνπ θάζκαηνο. Έηζη, απηφ αληηπξνζσπεχεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ δηαθφξσλ ρξσκάησλ βάζεη ηεο αλαθιαζηηθφηεηαο ηνπο ζε θάζε απφ ηηο δηαθξηηέο πεξηνρέο ησλ κεθψλ θχκαηνο. Πνιιά ζπζηήκαηα ηειεπηζθφπεζεο θαηαγξάθνπλ ελέξγεηα ζε μερσξηζηέο πεξηνρέο κεθψλ θχκαηνο ζε πνηθίιεο θαζκαηηθέο αλαιχζεηο. Απηνί αλαθέξνληαη σο πνιπθαζκαηηθνί αηζζεηήξεο θαη ζα πεξηγξαθνχλ κε θάπνηα ιεπηνκέξεηα ηα αθφινπζα ηκήκαηα. χλζεηνη πνιπθαζκαηηθνί αηζζεηήξεο νλνκάδνληαη ππεξθαζκαηηθνί αηζζεηήξεο πνπ αληρλεχνπλ εθαηνληάδεο θαζκαηηθέο κπάληεο, νη νπνίεο είλαη πνιχ κηθξέο, ζε φιν ην νξαηφ, ην εγγχο-ππέξπζξν θαη κέζν-ππέξπζξν ηκήκα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο. Ζ πνιχ πςειή θαζκαηηθή αλάιπζε ηνπο δηεπθνιχλεη ζηε πςειή δηάθξηζε κεηαμχ ησλ δηαθνξεηηθψλ ζηφρσλ κε βάζε ηε θαζκαηηθή ηνπο απφθξηζε ζε θάζε κία απφ ηηο κηθξέο κπάληεο.

18 18 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 2.5 Ραδηνκεηξηθή Αλάιπζε Καζψο ε δηάηαμε ησλ εηθνλνζηνηρείσλ πεξηγξάθεη ηε ρσξηθή δνκή κηαο εηθφλαο, ηα ξαδηνκεηξηθά ραξαθηεξηζηηθά πεξηγξάθνπλ ην πξαγκαηηθφ πεξηερφκελν ησλ πιεξνθνξηψλ ζε κηα εηθφλα. Κάζε θνξά πνπ ιακβάλεηαη κία εηθφλα ζε θηικ ή απφ έλαλ αηζζεηήξα, ε επαηζζεζία ηεο ζην κέγεζνο ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο ελέξγεηαο θαζνξίδεη ηελ ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε. Ζ ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε ελφο ζπζηήκαηνο απεηθφληζεο πεξηγξάθεη ηελ ηθαλφηεηα ηεο δηάθξηζεο ζε πνιχ κηθξέο δηαθνξέο ζηελ ελέξγεηα. Όζν πςειφηεξε είλαη ε ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε ελφο αηζζεηήξα, ηφζν πην επαίζζεηε είλαη ζηελ αλίρλεπζε κηθξψλ δηαθνξψλ ζηελ αλαθιψκελε ή εθπεκπφκελε ελέξγεηα. Σα δεδνκέλα εηθφλσλ αληηπξνζσπεχνληαη απφ ζεηηθνχο ςεθηαθνχο αξηζκνχο πνπ θπκαίλνληαη απφ 0 έσο κία επηιεγκέλε δχλακε ηνπ 2. Απηφ ην εχξνο αληηζηνηρεί ζηνλ αξηζκφ ησλ bits πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ θσδηθνπνίεζε αξηζκψλ ζε δπαδηθή κνξθή. Κάζε bit θαηαγξάθεη έλαλ εθζέηε δχλακεο ηνπ 2 (π.ρ. 1 bit= 2 1 = 2). Ο κέγηζηνο αξηζκφο ησλ δηαζέζηκσλ επηπέδσλ θσηεηλφηεηαο εμαξηάηαη απφ ηνλ αξηζκφ ησλ bits πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ αληηπξνζψπεπζε ηεο θαηαγεγξακκέλεο ελέξγεηαο. Έηζη, εάλ έλαο αηζζεηήξαο ρξεζηκνπνηνχζε 8 bits γηα ηελ θαηαγξαθή ησλ δεδνκέλσλ, ζα ππήξραλ 2 8 = 256 ςεθηαθέο ηηκέο δηαζέζηκεο, πνπ θπκαίλνληαη απφ 0 έσο 255. Δληνχηνηο, εάλ κφλν ηα 4 bits ρξεζηκνπνηνχληαλ, ηφηε κφλν νη 2 4 = 16 ηηκέο ζα ήηαλ δηαζέζηκεο, νη νπνίεο ζα θπκαίλνληαλ απφ 0 έσο 15. Έηζη, ε ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε ζα ήηαλ πνιχ κηθξφηεξε. Σα δεδνκέλα εηθφλαο εκθαλίδνληαη γεληθά ζε έλα εχξνο απφ ηφλνπο ηνπ γθξίδνπ, κε καχξν αληηπξνζσπεχεηαη έλαο ςεθηαθφ αξηζκφο 0 θαη κε ιεπθφ αληηπξνζσπεχεηαη ε κέγηζηε ηηκή (γηα παξάδεηγκα, 255 ζε 8-bit δεδνκέλσλ). πγθξίλνληαο κία 2-bit εηθόλα κε κηα εηθόλα 8-bit, κπνξνχκε λα δνχκε φηη ππάξρεη κηα κεγάιε δηαθνξά ζην επίπεδν επδηάθξηηεο ιεπηνκέξεηαο, πνπ εμαξηάηαη απφ ηελ ξαδηνκεηξηθή ηνπο αλάιπζε. 2.6 Υξνληθή Αλάιπζε Δθηφο απφ ηε ρσξηθή, ηε θαζκαηηθή θαη ηε ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε, ε έλλνηα ηεο ρξνληθήο αλάιπζεο είλαη επίζεο πνιχ ζεκαληηθφ λα ιεθζεί ππφςε ζε έλα ζχζηεκα ηειεπηζθφπεζεο. Αλαθεξζήθακε ζε απηφ ζην ηκήκα 2.2 φηαλ ζπδεηήζακε ηελ έλλνηα ηεο πεξηφδνπ επαλάθημεο, ε νπνία αλαθέξεηαη ζην κήθνο ηνπ ρξφλνπ πνπ ρξεηάδεηαη έλαο δνξπθφξνο γηα λα νινθιεξψζεη έλαλ νιφθιεξν θχθιν ηξνρηάο. Ζ πεξίνδνο επαλάθημεο ελφο δνξπθνξηθνχ αηζζεηήξα είλαη ζπλήζσο αξθεηέο εκέξεο. Χο εθ ηνχηνπ ε απφιπηε ρξνληθή αλάιπζε ελφο ζπζηήκαηνο ηειεπηζθφπεζεο γηα ηελ απεηθφληζε, ηεο ίδηαο αθξηβψο πεξηνρή κε ηελ ίδηα νπηηθή γσλία γηα δεχηεξε θνξά,

19 19 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ είλαη ίζε κε ηελ πεξίνδν απηή. Χζηφζν, ιφγσ θάπνηνπ βαζκνχ επηθάιπςεο ζηελ απεηθφληζεο ηρλψλ γεηηνληθψλ ηξνρηψλ γηα ηνπο πεξηζζφηεξνπο δνξπθφξνπο θαη ηεο αχμεζεο ηεο επηθάιπςεο απηήο ζε ζρέζε κε ηελ αχμεζε ηνπ γεσγξαθηθνχ πιάηνπο, νξηζκέλεο πεξηνρέο ηεο Γεο ηείλνπλ λα επαλαπεηθνλίδνληαη ζπρλφηεξα. Δπίζεο, κεξηθά δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα είλαη ζε ζέζε λα ππνδείμνπλ ηνπο αηζζεηήξεο ηνπο γηα ηελ απεηθόληζε ηεο ίδηαο πεξηνρήο κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ δνξπθνξηθψλ πεξαζκάησλ πνπ ρσξίδνληαη απφ πεξηφδνπο απφ κία έσο πέληε εκέξεο. Έηζη, ε πξαγκαηηθή ρξνληθή αλάιπζε ελφο αηζζεηήξα εμαξηάηαη απφ κηα πνηθηιία παξαγφλησλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ δπλαηνηήησλ ησλ δνξπθφξσλ/αηζζεηήξσλ, ηελ επηθάιπςε ηρλψλ θαη ην γεσγξαθηθφ πιάηνο. Ζ ηθαλφηεηα ζπιινγήο εηθφλσλ ηεο ίδηαο πεξηνρήο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο πεξηφδνπο είλαη έλα απφ ηα πην ζεκαληηθά ζηνηρεία εθαξκνγήο δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο. Σα θαζκαηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ κπνξνχλ λα αιιάμνπλ κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ θαη νη αιιαγέο απηέο κπνξνχλ λα αληρλεπζνχλ κε ηε ζπιινγή θαη ηε ζχγθξηζε πνιύ-ρξνληθώλ (multi-temporal) εηθφλσλ. Γηα παξάδεηγκα, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θαιιηεξγεηηθήο πεξηφδνπ, ηα πεξηζζφηεξα είδε βιάζηεζεο είλαη ζε κηα ζπλερή θαηάζηαζε αιιαγήο θαη ε ηθαλφηεηά καο λα παξαθνινπζνχκε ηηο αλεπαίζζεηεο απηέο αιιαγέο κε ηε ρξήζε ηειεπηζθφπεζεο εμαξηάηαη απφ ην πφηε θαη πφζν ζπρλά γίλεηαη ε ζπιινγή ησλ εηθφλσλ. Με ηελ απεηθφληζε ζε ζπλερή βάζε ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο ζηηγκέο είκαζηε ζε ζέζε λα παξαθνινπζνχκε ηηο αιιαγέο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, είηε αλ ζπκβαίλνπλ θπζηθά (φπσο νη αιιαγέο ζηε θπζηθή βιάζηεζε ή πιεκκχξεο) ή πξνθαινχληαη απφ ηνλ άλζξσπν (φπσο είλαη ε αζηηθή αλάπηπμε ή ε απνςίισζε ησλ δαζψλ). Ο παξάγνληαο ρξφλνο ζηελ απεηθφληζε είλαη ζεκαληηθφο φηαλ: επίκνλα ζχλλεθα πξνθαινχλ πεξηνξηζκέλε πξνβνιή ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο (ζπρλά ζπκβαίλεη ζηηο ηξνπηθέο πεξηνρέο) φηαλ πξέπεη λα απεηθνληζηνχλ βξαρππξφζεζκα θαηλφκελα φπσο πιεκκχξεο, πεηξειαηνθειίδεο, θιπ. απαηηνχληαη πνιχ-ρξνληθέο ζπγθξίζεηο (π.ρ. εμάπισζε κηαο δαζηθήο αζζέλεηαο απφ ην έλα έηνο ζην επφκελν) ε κεηαβαιιφκελε εκθάληζε ελφο ραξαθηεξηζηηθνχ θαηά ηε πάξνδν ηνπ ρξφλνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ δηάθξηζε ηνπ απφ ζπγγεληθά παξφκνηα ραξαθηεξηζηηθά (ζηηάξη / αξαβφζηην) 2.7 Κάκεξεο θαη Δλαέξηα Φσηνγξάθεζε Οη θσηνγξαθηθέο κεραλέο θαη ε ρξήζε ηνπο γηα ηελ ελαέξηα θσηνγξάθεζε είλαη νη πην απινί θαη παιηνί απφ ηνπο αηζζεηήξεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε ζηελ επηθάλεηαο ηεο Γεο. Οη θάκεξεο είλαη ζπζηήκαηα δηακόξθσζεο ηα νπνία θαηαγξάθνπλ έλα εγγχο-ζηηγκηαίν «ζηηγκηφηππν» κηαο πεξηνρήο (Α), ηεο επηθάλεηαο. Σα ζπζηήκαηα θάκεξαο έρνπλ παζεηηθνχο νπηηθνχο αηζζεηήξεο νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχλ έλα θαθό (Β) (ή ζχζηεκα θαθψλ πνπ ζπιινγηθά αλαθέξνληαη σο ηα νπηηθφ) γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ κία εηθφλαο ζην εζηηαθφ επίπεδν (C), ζην νπνίν κηα εηθφλα είλαη έληνλα επθξηλείο. Σα θσηνγξαθηθά θηικ είλαη επαίζζεηα ζην θσο απφ 0,3 κm έσο 0,9 κm ζε κήθνο θχκαηνο πνπ θαιχπηεη ην ππεξηψδεο (UV), νξαηφ θαη ππέξπζξν (NIR). Σα παγρξσκαηηθά θηικ είλαη επαίζζεηα ζην ππεξηψδεο θαη νξαηφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο. Σν παγρξσκαηηθφ θηικ παξάγεη θπξίσο καχξεο θαη άζπξεο εηθφλεο θαη είλαη ν πην θνηλφο ηχπνο θηικ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ ελαέξηα θσηνγξάθεζε. Ζ UV θσηνγξάθεζε ρξεζηκνπνηεί επίζεο παγρξσκαηηθφ θηικ, αιιά έλα θίιηξν ρξεζηκνπνηείηαη κε ηε θάκεξα γηα λα απνξξνθήζεη θαη λα κπινθάξεη ην νξαηφ θάζκα ελέξγεηαο απφ ην θηικ. Χο απνηέιεζκα, κφλν ε UV αλάθιαζε απφ ηνπο ζηφρνπο θαηαγξάθεηαη. Ζ UV θσηνγξάθεζε δελ ρξεζηκνπνηείηαη επξέσο, ιφγσ ηεο ζθέδαζεο ηεο αηκφζθαηξαο θαη απνξξφθεζεο πνπ παξνπζηάδεηαη ζε απηή ηελ πεξηνρή ηνπ θάζκαηνο. Ζ καχξε θαη ιεπθή ππέξπζξε θσηνγξάθεζε ρξεζηκνπνηεί θηικ επαίζζεην ζε νιφθιεξε ηε 0,3κm - 0,9 κm πεξηνρή ηνπ κήθνπο θχκαηνο θαη είλαη ρξήζηκε γηα ηελ αλίρλεπζε ησλ δηαθνξψλ ζηελ θάιπςε ηεο βιάζηεζεο, ιφγσ ηεο επαηζζεζίαο ηεο ζηελ IR αλάθιαζε.

20 20 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Ζ ρξσκαηηθή θαη ε ςεπδνρξσκαηηθή (ή ην ρξψκα ππεξχζξσλ, CIR) θσηνγξάθεζε εκπιέθεη ηελ ρξήζε ελφο θηικ ηξηψλ ζηξσκάησλ κε θάζε ζηξψκα λα είλαη επαίζζεην ζε δηαθνξεηηθά εχξε ηνπ θσηφο. Γηα κηα θαλνληθή έγρξσκε θσηνγξαθία, ηα ζηξψκαηα είλαη επαίζζεηα ζην κπιε, πξάζηλν θαη εξπζξφ θσο (ην ίδην θαη ηα κάηηα καο). Απηέο νη θσηνγξαθίεο θαίλνληαη ζην αλζξψπηλν κάηη κε ηνλ ίδην ηξφπν πνπ ηα βιέπνπκε ζην πεξηβάιινλ, δηφηη ηα ρξψκαηα κνηάδνπλ κε ηα ρξψκαηα πνπ ζε εκάο θαίλνληαη «θαλνληθά» (δειαδή ηα δέληξα εκθαλίδνληαη πξάζηλα, θιπ.). ηελ θσηνγξαθία κε ππέξπζξν ρξψκα (CIR), νη ηξεηο «γαιαθηψδεηο» ζηξψζεηο είλαη επαίζζεηεο ζην πξάζηλν, ζην εξπζξφ θαη ην θσηνγξαθηθφ ηκήκα ηεο εγγχο-ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο, ηα νπνία ππνβάιινληαη ζε επεμεξγαζία γηα λα εκθαλίδνληαη σο κπιε, πξάζηλα θαη εξπζξά, αληίζηνηρα. ε κηα ςεπδνρξσκαηηθή θσηνγξαθία, νη ζηφρνη κε πςειή εγγχο-ππέξπζξε αλάθιαζε εκθαλίδνληαη εξπζξά, απηνί κε πςειή εξπζξή αλάθιαζε εκθαλίδνληαη πξάζηλα θαη απηνί κε πςειή πξάζηλε αλάθιαζε εκθαλίδνληαη κπιε, έηζη παξέρνπκε ζε εκάο κηα «ςεπδή» παξνπζίαζε ησλ ζηφρσλ ζε ζρέζε κε ην ρξψκα πνπ εκείο αληηιακβαλφκαζηε. Φσηνγξαθηθέο κεραλέο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε κηα πνηθηιία απφ πιαηθφξκεο, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ επίγεησλ κέζσλ, ειηθφπηεξα, αεξνζθάθε, θαη δηαζηεκφπινηα. Οη πνιχ ιεπηνκεξείο θσηνγξαθίεο πνπ ιακβάλνληαη απφ ηα αεξνζθάθε είλαη ρξήζηκεο γηα πνιιέο εθαξκνγέο φπνπ απαηηείηαη ε ηαπηνπνίεζε ηεο ιεπηνκέξεηαο ή κηθξψλ ζηφρσλ. Ζ θάιπςε ηνπ εδάθνπο κηαο θσηνγξαθίαο εμαξηάηαη απφ δηάθνξνπο παξάγνληεο, ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ εζηηαθνχ κήθνπο ησλ θαθψλ, ην χςνο ηεο πιαηθφξκαο, θαζψο θαη ηε κνξθή θαη ην κέγεζνο ηνπ θηικ. Σν εζηηαθφ κήθνο ειέγρεη απνηειεζκαηηθά ην γσληαθό νπηηθό πεδίν ηνπ θαθνχ θαη θαζνξίδεη ηελ πεξηνρή πνπ «βιέπεη» ε θάκεξα. Σα ηππηθά εζηηαθά κήθε πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη 90 ρηιηνζηά, 210 ρηιηνζηά, θαη πην ζπρλά, ηα 152 ρηιηνζηά. Όζν κεγαιχηεξν είλαη ην εζηηαθφ κήθνο, ηφζν κηθξφηεξε είλαη ε πεξηνρή πνπ θαιχπηεηαη επί ηνπ εδάθνπο, αιιά κε κεγαιχηεξε ιεπηνκέξεηα (δειαδή κεγαιχηεξε θιίκαθα). Ζ πεξηνρή πνπ θαιχπηεηαη, επίζεο, εμαξηάηαη απφ ην χςνο ηεο πιαηθφξκαο. ε κεγάια πςφκεηξα, κηα θσηνγξαθηθή κεραλή κπνξεί λα "βιέπεη" κηα κεγαιχηεξε πεξηνρή ηνπ εδάθνπο απφ φ, ηη ζε ρακειφηεξα πςφκεηξα, αιιά κε κεησκέλε ιεπηνκέξεηα (δειαδή κηθξφηεξε θιίκαθα). Οη αεξνθσηνγξαθίεο κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ εμαηξεηηθή ιεπηνκέξεηα κέρξη θαη ρσξηθέο αλαιχζεηο ιηγφηεξν απφ 50 εθαηνζηά. Ζ αθξηβήο ρσξηθή αλάιπζε κηαο θσηνγξαθίαο πνηθίιιεη σο κηα ζχλζεηε ζπλάξηεζε πνιιψλ παξαγφλησλ πνπ πνηθίιινπλ κε θάζε απφθηεζε ησλ ζηνηρείσλ. Οη πεξηζζφηεξεο αεξνθσηνγξαθίεο ηαμηλνκνχληαη νξηδόληηα ή θάζεηα, αλάινγα κε ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηεο θάκεξαο ζε ζρέζε κε ην έδαθνο θαηά ηε δηάξθεηα ιήςεο. Οη νξηδόληηεο αεξνθσηνγξαθίεο ιακβάλνληαη κε ηελ θάκεξα λα βξίζθεηαη ζηελ πιεπξά ηνπ αεξνζθάθνπο. Οη πςειέο νξηδφληηεο θσηνγξαθίεο πεξηιακβάλνπλ ζπλήζσο ηνλ νξίδνληα, ελψ νη ρακειφηεξεο νξηδφληηεο αεξνθσηνγξαθίεο δελ πινπνηνχλ ην παξαπάλσ. Ζ νξηδφληηεο θσηνγξαθίεο κπνξνχλ λα είλαη ρξήζηκεο γηα ηελ θάιπςε πνιχ κεγάισλ

21 21 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ πεξηνρψλ ζε κηα κφλν εηθφλα φπσο επίζεο θαη γηα ηελ απεηθφληζε ηνπ εδάθνπο θαη ηεο θιίκαθαο. Χζηφζν, απηά δελ ρξεζηκνπνηνχληαη επξέσο γηα ηε ραξηνγξάθεζε σο ζηξεβιψζεηο ζηελ θιίκαθα απφ ην πξνζθήλην ζην παξαζθήλην θαη απηφ απνθιείεη ηελ εχθνιε κέηξεζε ηεο απφζηαζεο ηεο πεξηνρή θαη ην πςφκεηξν. Οη θάζεηεο θσηνγξαθίεο πνπ ιακβάλνληαη κε κηα θσηνγξαθηθή κεραλή κνλψλ-θαθψλ είλαη ε πην θνηλή ρξήζε ηεο αεξνθσηνγξαθίαο γηα ηειεπηζθφπεζε θαη ραξηνγξάθεζε. Απηέο νη θάκεξεο είλαη εηδηθά θαηαζθεπαζκέλεο γηα ηελ ζχιιεςε κηαο ηαρείαο αθνινπζίαο θσηνγξαθηψλ θαζψο πεξηνξίδεηαη ε γεσκεηξηθή παξακφξθσζε. Απηέο ζπρλά ζπλδένληαη κε ηα ζπζηήκαηα πινήγεζεο επηβαηηθψλ αεξνζθαθψλ, γηα λα θαηαζηεί δπλαηή ε θαηαγξαθή ησλ γεσγξαθηθψλ ζπληεηαγκέλσλ θαη λα αλαξηεζνχλ άκεζα ζε θάζε θσηνγξαθία. Σα πεξηζζφηεξα ζπζηήκαηα θσηνγξαθηθψλ κεραλψλ πεξηιακβάλνπλ επίζεο κεραληζκνχο πνπ αληηζηαζκίδνπλ ηελ επίδξαζε ηεο θίλεζεο αεξνζθάθνπο ζε ζρέζε κε ην έδαθνο, πξνθεηκέλνπ λα πεξηνξηζηεί φζν ην δπλαηφλ πεξηζζφηεξν ε ζηξέβισζε. Παξαηεξψληαο θάζεηεο αεξνθσηνγξαθίεο, ην αεξνζθάθνο πεηά θαλνληθά ζε κία ζεηξά γξακκψλ, πνπ θάζε κηα γξακκή νλνκάδεηαη γξακκή πηήζεο. Οη θσηνγξαθίεο ιακβάλνληαη κε γξήγνξε δηαδνρηθή ξνή, θνηηάδνληαο ίζηα θάησ ζην έδαθνο, ζπλήζσο κε % επηθάιπςε (Α), κεηαμχ ησλ δηαδνρηθψλ θσηνγξαθηψλ. Ζ επηθάιπςε εμαζθαιίδεη ηελ πιήξε θάιπςε θαηά κήθνο κηαο γξακκήο πηήζεο θαη επίζεο δηεπθνιχλεη ηε ζηεξενζθνπηθή πξνβνιή. Σα δεχγε δηαδνρηθψλ θσηνγξαθηψλ εκθαλίδνπλ ηε δψλε επηθάιπςεο απφ δηαθνξεηηθέο γσλίεο θαη κπνξνχλ λα πξνβιεζνχλ κέζσ κηαο ζπζθεπήο πνπ νλνκάδεηαη ζηεξενζθόπην, γηα λα θαλεξσζεί κηα ηξηζδηάζηαηε πξνβνιή ηεο πεξηνρήο, πνπ απνθαιείηαη stereo model. Πνιιέο απφ ηηο εθαξκνγέο ηεο αεξνθσηνγξάθηζεο ρξεζηκνπνηνχλ ζηεξενζθνπηθή θάιπςε θαη ζηεξενπξνβνιή. Οη αεξνθσηνγξαθίεο είλαη πην ρξήζηκεο φηαλ ε πςειή ρσξηθή ιεπηνκέξεηα είλαη πεξηζζφηεξν critical απ φηη ε θαζκαηηθή πιεξνθνξία, θαζψο ε θαζκαηηθή ηνπο αλάιπζε είλαη γεληθφηεξα ρακειή φηαλ ζπγθξίλνληαη κε δεδνκέλα πνπ ιακβάλνληαη κε ζπζθεπέο ειεθηξνληθήο αλίρλεπζεο. Ζ γεσκεηξία ησλ θάζεησλ θσηνγξαθηψλ είλαη εχθνια θαηαλνεηή θαη είλαη δπλαηφλ λα γίλνπλ πνιχ αθξηβείο κεηξήζεηο, γηα κηα πνηθηιία δηαθνξεηηθψλ εθαξκνγψλ (ηε γεσινγία, ηε δαζνινγία, ηε ραξηνγξάθεζε, θ.ιπ.). Ζ επηζηήκε ηεο πινπνίεζεο κεηξήζεσλ απφ θσηνγξαθίεο νλνκάδεηαη θσηνγξακκεηξία θαη έρεη πξαγκαηνπνηεζεί ζε κεγάιν βαζκφ απφ ηηο απαξρέο ηεο ίδηαο ηεο αεξνθσηνγξαθίαο. Οη θσηνγξαθίεο πην ζπρλά αλαιχνληαη απφ ηνλ άλζξσπν αλαιπηή (ζπρλά πξνβάιινληαη ζηεξενζθνπηθά). Μπνξνχλ επίζεο λα ζαξσζνχλ γηα ηελ δεκηνπξγία κηαο ςεθηαθήο εηθφλαο θαη ζηε ζπλέρεηα λα αλαιπζνχλ ζε έλα ςεθηαθφ πεξηβάιινλ ζε ππνινγηζηή. ην θεθάιαην 4, ζα ζπδεηήζνπκε κε κεγαιχηεξε ιεπηνκέξεηα, δηάθνξεο κεζφδνπο (ρεηξνλαθηηθά θαη απφ ππνινγηζηή) γηα ηελ εξκελεία ησλ δηαθνξεηηθψλ ηχπσλ εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο. Ζ πνιπθαζκαηηθή απεηθόληζε (θσηνγξαθία) ρξεζηκνπνηεί ζπζηήκαηα πνιπ-θαθψλ κε δηαθνξεηηθνχο ζπλδπαζκνχο θηικ-θίιηξνπ έηζη ψζηε νη θσηνγξαθίεο λα απνθηνχληαη ζπγρξφλσο ζε έλαλ αξηζκφ δηαθνξεηηθψλ θαζκαηηθψλ πεξηνρψλ. Σν πιενλέθηεκα απηψλ ησλ ηχπσλ θσηνγξαθηθψλ κεραλψλ είλαη ε ηθαλφηεηά ηνπο λα θαηαγξάθνπλ ηελ αλαθιψκελε ελέξγεηα ρσξηζηά ζε έλα εχξνο δηαρσξηζκέλσλ κεθψλ θχκαηνο, παξέρνληαο έηζη δπλεηηθά θαιχηεξν δηαρσξηζκφ θαη ηαπηνπνίεζε ησλ δηαθφξσλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Χζηφζν, ε ηαπηφρξνλε αλάιπζε απηψλ ησλ πνιιαπιψλ θσηνγξαθηψλ κπνξεί λα είλαη πξνβιεκαηηθή. Οη ςεθηαθέο θσηνγξαθηθέο κεραλέο, νη νπνίεο θαηαγξάθνπλ ηελ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία ειεθηξνληθά, δηαθέξνπλ ζεκαληηθά απφ νκνιφγνπο ηνπο, πνπ ρξεζηκνπνηνχλ θηικ. Αληί λα ρξεζηκνπνηνχλ θηικ, νη ςεθηαθέο θσηνγξαθηθέο κεραλέο ρξεζηκνπνηνχλ κηα ζεηξά απφ πιέγκαηα ππξηηίνπ κε επηθάιπςε CCDs (ζπζθεπέο charge coupled) πνπ αληαπνθξίλνληαη κεκνλσκέλα ζε ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία. Ζ ελέξγεηα πνπ θζάλεη ζηελ επηθάλεηα ησλ CCDs πξνθαιεί ηε δεκηνπξγία κηαο ειεθηξνληθήο θφξηηζεο, ε νπνία είλαη αλάινγνπ κεγέζνπο κε ηε «θσηεηλφηεηα» ηεο πεξηνρήο ηνπ εδάθνπο. Γηα θάζε θαζκαηηθή κπάληα έρεη εθρσξεζεί έλαο ςεθηαθφο αξηζκφο ζε θάζε εηθνλνζηνηρείν, κε βάζε ην κέγεζνο ηνπ ειεθηξνληθνχ θνξηίνπ. Ζ ςεθηαθή κνξθή ηεο εμαγφκελεο εηθφλαο επηδεηθλχεη ζηε ςεθηαθή αλάιπζε θαη αξρεηνζέηεζε ζε έλα ππνινγηζηηθφ πεξηβάιινλ, θαζψο θαη ηελ έμνδν σο έλα πξντφλ παξφκνην κε ην έληππν θσηνγξαθηψλ. Οη ςεθηαθέο θσηνγξαθηθέο κεραλέο παξέρνπλ επίζεο ηαρχηεξε απφθηεζε θαη αλάθηεζε ησλ δεδνκέλσλ θαη επηηξέπνπλ κεγαιχηεξν έιεγρν ηεο θαζκαηηθήο αλάιπζεο. Παξά ην γεγνλφο φηη νη

22 22 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ παξάκεηξνη πνηθίινπλ, ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα απεηθφληζεο είλαη ηθαλά γηα ηε ζπιινγή δεδνκέλσλ κε ρσξηθή αλάιπζε ησλ 0,3 κέηξσλ θαη κε κηα θαζκαηηθή αλάιπζε 0,012 mm έσο 0,3 mm. Σν κέγεζνο ησλ ζπζηνηρηψλ ησλ εηθνλνςεθίδσλ θπκαίλεηαη κεηαμχ ησλ ζπζηεκάησλ, αιιά ζπλήζσο είλαη κεηαμχ ησλ 512 x 512 έσο 2048 x Πνιπθαζκαηηθή άξσζε Πνιινί ειεθηξνληθνί (ζε αληίζεζε κε ηνπο θσηνγξαθηθνχο) αηζζεηήξεο απνθηνχλ δεδνκέλα ρξεζηκνπνηψληαο ζπζηήκαηα ζάξσζεο, ηα νπνία ρξεζηκνπνηνχλ έλαλ αηζζεηήξα κε έλα ζηελφ νπηηθφ πεδίν (IFOV) πνπ ζαξψλεη πάλσ απφ ην έδαθνο γηα λα δεκηνπξγήζεη θαη λα παξάγεη κία δηζδηάζηαηε εηθφλα ηεο επηθάλεηαο. Σα ζπζηήκαηα ζάξσζεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ηφζν ζε αεξνζθάθε φζν θαη ζε πιαηθφξκεο δνξπθφξνπ θαη έρνπλ νπζηαζηηθά ηηο ίδηεο αξρέο ιεηηνπξγίαο. Έλα ζχζηεκα ζάξσζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζπιινγή δεδνκέλσλ πάλσ ζε κηα πνηθηιία απφ δηαθνξεηηθέο πεξηνρέο κήθνπο θχκαηνο νλνκάδεηαη πνιπθαζκαηηθή ζάξσζε (MSS), θαη είλαη ην ζπλεζέζηεξν ρξεζηκνπνηνχκελν ζχζηεκα ζάξσζεο. Τπάξρνπλ δχν βαζηθνί ηξφπνη ή κέζνδνη πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε ζάξσζε γηα ηελ απφθηεζε πνιπθαζκαηηθψλ δεδνκέλσλ εηθφλαο [ζάξσζε θαηά πιάηνο ηεο ηξνρηάο θαη ζάξσζε θαηά κήθνο ηεο ηξνρηάο (across-track scanning, and along-track scanning)]. Οη θαηά πιάηνο ηξνρηάο ζαξσηέο ζαξψλνπλ ηε Γε κε κηα ζεηξά γξακκψλ. Οη γξακκέο είλαη θάζεηα πξνζαλαηνιηζκέλεο πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο θίλεζεο ηεο πιαηθφξκαο ηνπ αηζζεηήξα (δει. θαηά πιάηνο ηεο ηξνρηάο). Κάζε γξακκή ζαξψλεηαη απφ ηε κία πιεπξά ηνπ αηζζεηήξα ζηελ άιιε, ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ πεξηζηξεθόκελν θαζξέθηε (Α). Καζψο ε πιαηθφξκα θηλείηαη πξνο ηα εκπξφο πάλσ απφ ηε Γε, νη δηαδνρηθέο ζαξψζεηο δεκηνπξγνχλ κηα δηζδηάζηαηε εηθφλα ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο. Ζ εηζεξρφκελε αλαθιψκελε αθηηλνβνιία ή εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία δηαρσξίδεηαη ζε δηάθνξα θαζκαηηθά ζηνηρεία πνπ αληρλεχνληαη αλεμάξηεηα. Ζ ππεξηψδεο, νξαηή, εγγχο-ππέξπζξε θαη ζεξκηθή αθηηλνβνιία δηαζπείξνληαη ζηα δηάθνξα κήθε θχκαηνο. Μία ζπγθέληξσζε εζσηεξηθώλ αληρλεπηώλ (Β), απφ ηνπο νπνίνπο θάζε έλαο είλαη επαίζζεηνο ζε κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή κεθψλ θχκαηνο, αληρλεχεη θαη κεηξά ηελ ελέξγεηα γηα θάζε θαζκαηηθή κπάληα θαη ζηε ζπλέρεηα, σο ειεθηξηθφ ζήκα, κεηαηξέπεηαη ζε ςεθηαθά δεδνκέλα θαη θαηαγξάθνληαη γηα επαθφινπζε επεμεξγαζία ζε ππνινγηζηή. Σν IFOV (C) ηνπ αηζζεηήξα θαη ην πςφκεηξν ηεο πιαηθφξκαο θαζνξίδνπλ ην επίπεδν αλάιπζεο ηνπ θειηνύ πνπ πξνβάιιεηαη (D), θαη έηζη θαη ηε ρσξηθή αλάιπζε. Σν γσληαθό πεδίν ηεο πξνβνιήο (Δ) είλαη ε ζάξσζε ηνπ θαηφπηξνπ, κεηξνχκελν ζε κνίξεο, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θαηαγξαθή κηαο γξακκήο ζάξσζεο, θαη θαζνξίδεη ην πιάηνο ηεο απεηθνληδφκελεο ηξνρηάο (F). Οη αεξνκεηαθεξφκελνη ζαξσηέο ζαξψλνπλ ζπλήζσο κεγάιεο γσλίεο (κεηαμχ 90º θαη 120º), ελψ νη δνξπθφξνη, ιφγσ ηνπ πςεινχ πςνκέηξνπ ηνπο ρξεηάδνληαη κφλν λα ζαξψλνπλ αξθεηά κηθξέο γσλίεο (10º - 20º), γηα λα θαιχςνπλ κηα επξεία πεξηνρή. Δπεηδή ε απφζηαζε απφ ηνλ αηζζεηήξα πξνο ην ζηφρν απμάλεηαη πξνο ηηο άθξεο ηεο ηξνρηάο, ην επίπεδν αλάιπζεο θειηψλ επίζεο γίλεηαη κεγαιχηεξν θαη εηζάγνληαη γεσκεηξηθέο ζηξεβιψζεηο ζηηο εηθφλεο. Δπίζεο, ην κήθνο ρξφλνπ πνπ ην IFOV «βιέπεη» έλα θειί αλάιπζεο επηπέδνπ, φπσο ηα θάηνπηξα πεξηζηξεθφκελεο ζάξσζεο (πνπ νλνκάδεηαη ν ρξόλνο παξακνλήο), είλαη γεληθά αξθεηά ζχληνκνο θαη επεξεάδεη ην ζρεδηαζκφ ηεο ρσξηθήο, θαζκαηηθήο θαη ξαδηνκεηξηθήο αλάιπζεο ηνπ αηζζεηήξα. Οη θαηά κήθνο ηξνρηάο ζαξσηέο ρξεζηκνπνηνχλ επίζεο ηελ πξνο ηα εκπξφο θίλεζε ηεο πιαηθφξκαο γηα ηελ θαηαγξαθή δηαδνρηθψλ γξακκψλ ζάξσζεο θαη γηα ηε δεκηνπξγία κηαο δηζδηάζηαηεο εηθφλαο, θάζεηεο πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο πηήζεο. Χζηφζν, αληί ελφο θαηφπηξνπ ζαξψζεσο, ρξεζηκνπνηνχλ κηα γξακκηθή δηάηαμε αληρλεπηψλ (Α) πνπ βξίζθνληαη ζην εζηηαθφ επίπεδν ηεο εηθφλαο (Β) πνπ ζρεκαηίδεηαη απφ ηα ζπζηήκαηα ησλ θαθψλ (Γ), ηα νπνία "σζνχληαη" θαηά ηελ θαηεχζπλζεο ηξνρηάο ηεο πηήζεο (δειαδή θαηά κήθνο ηεο ηξνρηάο). Σα ζπζηήκαηα απηά αλαθέξνληαη επίζεο σο ζαξσηέο «ώζεζεο ζθνύπαο», θαζψο ε θίλεζε ηνπ αληρλεπηή ζπζηνηρηψλ είλαη

23 23 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ αλάινγε κε ηεο ηξίρεο ηεο ζθνχπαο πνπ σζνχληαη θαηά κήθνο ηνπ δαπέδνπ. Κάζε επηκέξνπο αληρλεπηήο κεηξά ηελ ελέξγεηα γηα έλα επίπεδν αλάιπζεο κνλνχ θειηνχ (D) θαη έηζη ην κέγεζνο θαη ην IFOV ησλ αληρλεπηψλ πξνζδηνξίδεη ηελ ρσξηθή αλάιπζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Μηα μερσξηζηή γξακκηθή δηάηαμε απαηηείηαη γηα ηε κέηξεζε θάζε θαζκαηηθήο κπάληαο ή θαλαιηνχ. Γηα θάζε γξακκή ζάξσζεο, ε ελέξγεηα αληρλεχεηαη απφ θάζε αληρλεπηή ηεο θάζε γξακκηθήο δηάηαμεο δεηγκαηίδεηαη ειεθηξνληθά θαη θαηαγξάθεηαη ςεθηαθά. Οη θαηά κήθνο ηξνρηάο ζαξσηέο κε γξακκηθέο δηαηάμεηο, έρνπλ πνιιά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηνπο θαηά πιάηνο ηξνρηάο θαηνπηξηθνχο ζαξσηέο. Ζ ζπζηνηρία ησλ αληρλεπηψλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ θίλεζε «ψζεζε ζθνχπαο» επηηξέπεη ζε θάζε αληρλεπηή λα «βιέπεη» θαη λα κεηξά ηελ ελέξγεηα απφ θάζε επίπεδν αλάιπζεο θειηνχ γηα έλα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα (ρξφλνο παξακνλήο). Απηφ επηηξέπεη πεξηζζφηεξε ελέξγεηα λα αληρλεχεηαη θαη βειηηψλεη ηε ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε. Ο απμεκέλνο ρξφλνο παξακνλήο δηεπθνιχλεη επίζεο κηθξφηεξα IFOVs θαη ζηελφηεξν πιάηνο κπάληαο γηα θάζε αληρλεπηή. Έηζη κπνξεί λα επηηεπρζεί ιεπηνκεξέζηεξε ρσξηθή θαη θαζκαηηθή αλάιπζε ρσξίο λα επεξεάδεηαη ε ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε. Δπεηδή νη αληρλεπηέο είλαη ζπλήζσο ζηεξεάο θαηάζηαζεο κηθξνειεθηξνληθέο ζπζθεπέο, είλαη γεληθά κηθξφηεξεο, ειαθξχηεξεο, απαηηνχλ ιηγφηεξε ελέξγεηα θαη είλαη πεξηζζφηεξν αμηφπηζηεο θαη έρνπλ κεγαιχηεξε δηάξθεηα δσήο επεηδή δελ έρνπλ θηλνχκελα κέξε. Απφ ηελ άιιε πιεπξά, ε cross-βαζκνλφκεζε ρηιηάδσλ αληρλεπηψλ γηα ηελ επίηεπμε νκνηφκνξθεο επαηζζεζίαο θαηά πιάηνο ηεο ζπζηνηρίαο είλαη αλαγθαία θαη πεξίπινθε. Αλεμάξηεηα απφ ην θαηά πφζν ην ζχζηεκα ζάξσζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη απφ απηνχο ηνπο δχν ηχπνπο, έρεη αξθεηά πιενλεθηήκαηα απφ ηα θσηνγξαθηθά ζπζηήκαηα. Ζ θαζκαηηθή πεξηνρή ησλ θσηνγξαθηθψλ ζπζηεκάησλ πεξηνξίδεηαη ζηηο νξαηέο θαη εγγχο-ππέξπζξεο πεξηνρέο ελψ ηα ζπζηήκαηα MSS κπνξνχλ λα επεθηείλνπλ ην εχξνο απηφ ζην ζεξκηθφ ππέξπζξν. Δπίζεο, είλαη ηθαλά γηα πνιχ πςειφηεξε θαζκαηηθή αλάιπζε απ φηη ηα θσηνγξαθηθά ζπζηήκαηα. Σα Multi-band ή πνιπθαζκαηηθά θσηνγξαθηθά ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ έλα ζχζηεκα μερσξηζηψλ θαθψλ γηα ηελ απφθηεζε θάζε θαζκαηηθήο κπάληαο. Απηφ κπνξεί λα πξνθαιέζεη πξνβιήκαηα ζηελ δηαζθάιηζε πνπ νη δηαθνξεηηθέο κπάληεο είλαη ζπγθξίζηκεο θαη ρσξηθά θαη ξαδηνκεηξηθά θαη κε εγγξαθή πνιιαπιψλ εηθφλσλ. Σα MSS ζπζηήκαηα απνθηνχλ φια ηα θαζκαηηθά θαλάιηα ηαπηφρξνλα κέζσ ηνπ ίδηνπ νπηηθνχ ζπζηήκαηνο, γηα ηελ αληηκεηψπηζε απηψλ ησλ πξνβιεκάησλ. Σα Φσηνγξαθηθά ζπζηήκαηα θαηαγξάθνπλ ηελ ελέξγεηα πνπ αληρλεχζεθε κέζσ κηαο θσηνρεκηθήο δηαδηθαζίαο ε νπνία είλαη δχζθνιν λα κεηξεζεί θαη λα νινθιεξσζεί. Δπεηδή ηα MSS δεδνκέλα πνπ θαηαγξάθνληαη ειεθηξνληθά, είλαη επθνιφηεξν λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ εηδηθή πνζφηεηα ηεο ελέξγεηαο πνπ κεηξάηαη, θαη κπνξνχλ λα θαηαγξάθνπλ ηα δεδνκέλα ζε κεγαιχηεξν εχξνο ηηκψλ ζε ςεθηαθή κνξθή. Φσηνγξαθηθά ζπζηήκαηα απαηηνχλ κηα ζπλερή παξνρή θηικ θαη επεμεξγαζία ζην έδαθνο αθνχ ιεθζνχλ νη θσηνγξαθίεο. Ζ ςεθηαθή θαηαγξαθή ζε ζπζηήκαηα MSS δηεπθνιχλεη ηε κεηάδνζε ησλ δεδνκέλσλ ζε ζηαζκνχο ιήςεο ζην έδαθνο θαη ηελ άκεζε επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ ζε έλα ππνινγηζηηθφ πεξηβάιινλ. 2.9 Θεξκηθή Απεηθόληζε Πνιιά πνιπθαζκαηηθά (MSS) ζπζηήκαηα θαηαγξάθνπλ αθηηλνβνιία ζην ζεξκηθφ ππέξπζξν θαζψο θαη ζηα νξαηά θαη αλαθιψκελα ηκήκαηα ηνπ θάζκαηνο. Χζηφζν, ε ηειεπηζθφπεζε ηεο ελέξγεηαο πνπ εθπέκπεηαη απφ ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο ζην ζεξκηθφ ππέξπζξν (3 κm έσο 15 κm) είλαη δηαθνξεηηθή απφ ηελ ηειεπηζθφπεζε ηεο αλαθιψκελεο ελέξγεηαο. Οη ζεξκηθνί αηζζεηήξεο ρξεζηκνπνηνχλ θσηνγξαθηθνχο αληρλεπηέο επαίζζεηνπο ζηελ άκεζε επαθή ησλ θσηνλίσλ ζηελ επηθάλεηά ηνπο, γηα ηελ αλίρλεπζε ηεο ζεξκηθήο αθηηλνβνιίαο πνπ εθπέκπεηαη. Οη αληρλεπηέο απηνί ςχρνληαη ζε ζεξκνθξαζίεο θνληά ζην απφιπην κεδέλ, πξνθεηκέλνπ λα πεξηνξίζνπλ ηηο δηθέο ηνπο ζεξκηθέο εθπνκπέο. Οη ζεξκηθνί αηζζεηήξεο θαη νπζία κεηξνχλ ηελ επηθαλεηαθή ζεξκνθξαζία θαη ηηο ζεξκηθέο ηδηφηεηεο ησλ ζηφρσλ.

24 24 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Οη ζεξκηθνί απεηθνληζηέο είλαη ζπλήζσο θαηά πιάηνο ηξνρηάο ζαξσηέο (φπσο απηά πνπ πεξηγξάςακε ζην πξνεγνχκελν θνκκάηη) πνπ αληρλεχνπλ ηελ εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία κφλν ηνπ ζεξκηθνχ ηκήκαηνο ηνπ θάζκαηνο. Οη ζεξκηθνί αηζζεηήξεο ρξεζηκνπνηνχλ κία ή πεξηζζφηεξεο εζσηεξηθέο ζεξκνθξαζηαθέο αλαθνξέο γηα ζχγθξηζε κε ηελ αληρλεπφκελε αθηηλνβνιία, έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα ζπζρεηηζζνχλ κε ηελ απφιπηε αθηηλνβφιν ζεξκνθξαζία. Σα δεδνκέλα θαηαγξάθνληαη ζε θηικ ή ζε καγλεηηθή ηαηλία θαη ε ζεξκνθξαζηαθή αλάιπζε ησλ ζεκεξηλψλ αηζζεηήξσλ κπνξεί λα θζάζεη 0,1 C. Γηα ηελ αλάιπζε, κηα εηθφλα ζρεηηθήο αθηηλνβνιίαο ζεξκνθξαζηψλ (α ζεξκνγξάθεκα) απεηθνλίδεηαη ζην επίπεδν ηνπ γθξίδνπ, κε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο λα εκθαλίδνληαη ζε απαινχο ηφλνπο, θαη ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο ζε ζθνχξνπο ηφλνπο. Οη εηθφλεο απεηθνλίδνπλ ηηο δηαθνξέο ηεο ζρεηηθήο ζεξκνθξαζίαο ζηηο ζρεηηθέο ρσξηθέο ηνπνζεζίεο ηνπο είλαη επαξθείο γηα ηηο πεξηζζφηεξεο εθαξκνγέο. Οη κεηξήζεηο απφιπηεο ζεξκνθξαζίαο κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ, αιιά απαηηνχλ αθξηβή βαζκνλφκεζε θαη κέηξεζε ησλ ζεξκνθξαζηαθψλ αλαθνξψλ φπσο θαη ιεπηνκεξή γλψζε ησλ ζεξκηθψλ ηδηνηήησλ ηνπ ζηφρνπ, γεσκεηξηθέο ζηξεβιψζεηο, θαη ξαδηνκεηξηθέο επηδξάζεηο. Λφγσ ηνπ ζρεηηθψο κεγάινπ κήθνπο θχκαηνο ηεο ζεξκηθήο αθηηλνβνιίαο (ζε ζχγθξηζε κε ηε νξαηή αθηηλνβνιία), ε αηκνζθαηξηθή ζθέδαζε είλαη ειάρηζηε. Χζηφζν, ε απνξξφθεζε απφ ηα αηκνζθαηξηθά αέξηα πεξηνξίδεη ηε ζεξκηθή αλίρλεπζε ζε δχν ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο (3 έσο 5 κm θαη 8 έσο 14 κm). Δπεηδή ε ελέξγεηα κεηψλεηαη θαζψο απμάλεηαη ην κήθνο θχκαηνο, νη ζεξκηθνί αηζζεηήξεο έρνπλ γεληθά κεγάιεο IFOVs, πξνο δηαζθάιηζε φηη αξθεηή ελέξγεηα θηάλεη ζηνλ αληρλεπηή, πξνθεηκέλνπ λα γίλεη κηα αμηφπηζηε κέηξεζε. πλεπψο, ε ρσξηθή αλάιπζε ησλ ζεξκηθψλ αηζζεηήξσλ είλαη ζπλήζσο αξθεηά ρακειή, ζε ζρέζε κε ηε δπλαηή ρσξηθή αλάιπζε ζην νξαηφ θαη αλαθιψκελν ππέξπζξν. Οη ζεξκηθέο εηθφλεο κπνξνχλ λα απνθηεζνχλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο ή ηεο λχρηαο (ιφγσ ηνπ φηη ε αθηηλνβνιία πνπ εθπέκπεηαη θαη δελ αλαθιάηαη) θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα κηα πνηθηιία εθαξκνγψλ, φπσο ηε ζηξαηησηηθή αλαγλψξηζε, ηε δηαρείξηζε θαηαζηξνθψλ (ραξηνγξάθεζε δαζηθψλ ππξθαγηψλ) θαη ηε παξαθνινχζεζε ηεο απψιεηαο ζεξκφηεηαο Γεσκεηξηθή Παξακόξθσζε ζηελ Απεηθόληζε Κάζε εηθφλα ηειεπηζθφπεζεο, αλεμάξηεηα απφ ην αλ έρεη απνθηεζεί απφ πνιπθαζκαηηθφ ζαξσηή ζε δνξπθφξνπ, απφ θσηνγξαθηθφ ζχζηεκα αεξνζθάθνπο, ή απφ νπνηνδήπνηε άιιν ζπλδπαζκφ πιαηθφξκαο/αηζζεηήξα, ζα έρνπλ πνηθίιεο γεσκεηξηθέο ζηξεβιψζεηο. Απηφ ην πξφβιεκα είλαη έληνλν ζηελ ηειεπηζθφπεζε, θαζψο πξνζπαζνχκε λα απεηθνλίζνπκε κε αθξίβεηα ηελ ηξηζδηάζηαηε επηθάλεηα ηεο Γεο σο κηα δηζδηάζηαηε εηθφλα. Όιεο νη εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο ππνβάιινληαη ζε θάπνηα κνξθή γεσκεηξηθψλ ζηξεβιψζεσλ, αλάινγα κε ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ιακβάλνληαη ηα δεδνκέλα. Σα ζθάικαηα απηά κπνξεί λα νθείινληαη ζε κία πνηθηιία παξαγφλησλ, πνπ πεξηιακβάλνπλ έλα ή πεξηζζφηεξα απφ ηα παξαθάησ: ε πξννπηηθή ησλ νπηηθψλ αηζζεηήξσλ, ε θίλεζε ηνπ ζπζηήκαηνο ζαξψζεσο, ε θίλεζε θαη αζηάζεηα - επζηάζεηα ηεο πιαηθφξκαο, ην χςνο, «ζπκπεξηθνξά» θαη ηαρχηεηα ηεο πιαηθφξκαο, ην αλάγιπθν ηνπ εδάθνπο θαη ε θακππιφηεηα θαη ε πεξηζηξνθή ηεο Γεο Σα ζπζηήκαηα απνηχπσζεο, φπσο νη θσηνγξαθηθέο κεραλέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα αεξνθσηνγξάθηζε, παξέρνπλ έλα ζηηγκηαίν "ζηηγκηφηππν" ζέαζεο ηεο Γεο. Ζ πξσηνγελήο γεσκεηξηθή παξακφξθσζε ησλ θαηαθφξπθσλ αεξνθσηνγξαθηψλ νθείιεηαη ζηε κεηαηφπηζε ηνπ αλάγιπθνπ (relief displacement). Σα αληηθείκελα αθξηβψο θάησ απφ ην θέληξν ηνπ θαθνχ ηεο θσηνγξαθηθήο κεραλήο (δει. ζην λαδίξ) ζα έρνπλ κφλν ηηο θνξπθέο ηνπο νξαηέο, ελψ φια ηα άιια αληηθείκελα ζα θαίλνληαη λα απνθιίλνπλ καθξηά απφ ην

25 25 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ θέληξν ηεο θσηνγξαθίαο, έηζη ψζηε νη θνξπθέο θαη νη πιεπξέο ηνπο λα είλαη νξαηέο. Αλ ηα αληηθείκελα είλαη ςειά ή είλαη πνιχ καθξηά απφ ην θέληξν ηεο θσηνγξαθίαο, ε παξακφξθσζε θαη ην ζεκεηαθφ ζθάικα (positional error) ζα είλαη κεγαιχηεξα. Ζ γεσκεηξία ελφο θαηά κήθνο ηξνρηάο ζαξσηή είλαη παξφκνηα κε εθείλε κηαο αεξνθσηνγξαθίαο γηα θάζε γξακκή ζάξσζεο, αθνχ θάζε αληρλεπηήο παίξλεη νπζηαζηηθά έλα "ζηηγκηφηππν" ηνπ θάζε επηπέδνπ αλάιπζεο θειηνχ. Οη γεσκεηξηθέο πνηθηιίεο κεηαμχ γξακκψλ πξνθαινχληαη απφ ηπραίεο δηαθπκάλζεηο ηνπ πςνκέηξνπ ηεο πιαηθφξκα θαη ηεο «ζπκπεξηθνξάο» θαηά κήθνο ηεο θαηεχζπλζεο ηεο πηήζεο. Δηθφλεο απφ ζπζηήκαηα θαηά πιάηνπο ηξνρηάο ζάξσζεο παξνπζηάδνπλ δχν βαζηθνχο ηχπνπο γεσκεηξηθήο παξακόξθσζεο. Δπίζεο εκθαλίδνπλ κεηαηφπηζε αλάγιπθνπ (Α), παξφκνηα κε ησλ αεξνθσηνγξαθηψλ, αιιά ζε κηα κφλν θαηεχζπλζε παξάιιειε πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο ζάξσζεο. Γελ ππάξρεη θακία κεηαηφπηζε αθξηβψο θάησ απφ ηνλ αηζζεηήξα, ζην λαδίξ. Καζψο ν αηζζεηήξαο ζαξψλεη θαηά πιάηνο ηεο ηξνρηάο, ε θνξπθή θαη ηα πιατλά ησλ αληηθεηκέλσλ απεηθνλίδνληαη θαη θαίλνληαη λα απνθιίλνπλ απφ ην ζεκείν λαδίξ ζε θάζε γξακκή ζάξσζεο. Δθ λένπ ε κεηαηφπηζε απμάλεηαη, θηλνχκελε πξνο ηα άθξα ηεο ηξνρηάο. Μηα άιιε παξακφξθσζε (Β) ιακβάλεη ρψξα ιφγσ ηεο πεξηζηξνθήο ησλ νπηηθψλ ζάξσζεο. Καζψο ν αηζζεηήξαο ζαξψλεη θαηά πιάηνο θάζε γξακκήο, ε απφζηαζε απφ ηνλ αηζζεηήξα έσο ην έδαθνο απμάλεηαη αθφκε πην καθξηά απφ ην θέληξν ηεο ηξνρηάο. Μνινλφηη ν θαζξέπηεο ζάξσζεο πεξηζηξέθεηαη κε ζηαζεξή ηαρχηεηα, ε IFOV ηνπ αηζζεηήξα θηλείηαη γξεγνξφηεξα (ζε ζρέζε κε ην έδαθνο) θαη ζαξψλεη κηα κεγαιχηεξε πεξηνρή θαζψο θηλείηαη πιεζηέζηεξα πξνο ηα άθξα. Απηφ έρεη σο απνηέιεζκα ηελ επίδξαζε ζηελ ζπκπίεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηεο εηθφλαο ζε ζεκεία καθξηά απφ ην λαδίξ θαη νλνκάδεηαη παξακφξθσζε εθαπηνκεληθήο θιίκαθαο. Όιεο νη εηθφλεο είλαη επηξξεπείο ζε γεσκεηξηθέο ζηξεβιψζεηο πνπ πξνθαινχληαη απφ ηηο δηαθπκάλζεηο ζηε ζηαζεξφηεηα ηεο πιαηθφξκαο ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ αιιαγψλ ζηελ ηαρχηεηα, ζην πςφκεηξν, θαη ζηε ζπκπεξηθνξά ηνπο (γσληαθφο πξνζαλαηνιηζκφο ζε ζρέζε κε ην έδαθνο), θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζπιινγήο δεδνκέλσλ. Οη επηδξάζεηο απηέο είλαη πην έληνλεο φηαλ ρξεζηκνπνηνχληαη πιαηθφξκεο αεξνζθαθψλ, θαη ακβιχλνληαη ζε κεγάιν βαζκφ κε ηε ρξήζε δνξπθνξηθψλ πιαηθφξκσλ, θαζψο νη ηξνρηέο ηνπο είλαη ζρεηηθά ζηαζεξέο, ηδηαίηεξα ζε ζρέζε κε ηελ απφζηαζε ηνπο απφ ηε Γε. Χζηφζν, ε αλαηνιηθή πεξηζηξνθή ηεο Γεο, θαηά ηε δηάξθεηα κηαο δνξπθνξηθήο ηξνρηάο, πξνθαιεί ηε ζάξσζε ησλ ζπζηεκάησλ ζάξσζεο γηα ηελ θάιπςε κηαο έθηαζεο ειαθξψο πξνο ηα δπηηθά ηεο θάζε πξνεγνχκελεο ζάξσζεο. Ζ πξνθχπηνπζα απεηθφληζε έρεη κηα ειαθξψο θχξησζε θαηά κήθνο ηεο εηθφλαο. Απηφ είλαη γλσζηφ σο skew distortion θαη είλαη θνηλή ζε εηθφλεο πνπ ιακβάλνληαη απφ δνξπθνξηθνχο πνιπθαζκαηηθνχο ζαξσηέο. Οη πεγέο γεσκεηξηθήο παξακφξθσζεο θαη ηα ζθάικαηα ζέζεο πνηθίιινπλ κε θάζε ζπγθεθξηκέλε θαηάζηαζε, αιιά είλαη ζπλπθαζκέλεο κε ηελ απεηθφληζε ηεο ηειεπηζθφπεζεο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο, κπνξεί λα είκαζηε ζε ζέζε λα εμαιείςνπκε, ή ηνπιάρηζηνλ λα κεηψζνπκε απηά ηα ζθάικαηα, αιιά πξέπεη λα ηα ιάβνπκε ππφςε καο ζε θάζε πεξίπησζε πξηλ πξνζπαζήζνπκε λα θάλνπκε κεηξήζεηο ή λα εμάγνπκε πεξαηηέξσ πιεξνθνξίεο.

26 26 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Σψξα πνπ έρνπκε κάζεη γηα θάπνηα απφ ηα γεληθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ πιαηθφξκσλ θαη ησλ αηζζεηήξσλ, ζηηο επφκελεο ελφηεηεο ζα εμεηάζνπκε νξηζκέλνπο εηδηθνχο αηζζεηήξεο (θπξίσο δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα) πνπ ιεηηνπξγνχλ ζην νξαηφ θαη ππέξπζξν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο Γνξπθόξνη/Αηζζεηήξεο Καηξνύ Ζ παξαθνινχζεζε θαη πξφγλσζε θαηξνχ ήηαλ κία απφ ηηο πξψηεο πνιηηηθέο (ζε αληίζεζε κε ηηο ζηξαηησηηθέο) εθαξκνγέο ηεο δνξπθνξηθήο ηειεπηζθφπεζεο, πνπ ρξνλνινγνχληαη απφ ηνλ πξψην αιεζηλφ δνξπθφξν θαηξνχ, TIROS-1 (Σειεφξαζε θαη ππέξπζξε Παξαηήξεζε, Γνξπθφξνο - 1), πνπ μεθίλεζε ην 1960 απφ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο. Αξθεηνί άιινη κεηεσξνινγηθνί δνξπθφξνη άξρηζαλ ηα επφκελα πέληε ρξφληα, ζε εγγχοπνιηθέο ηξνρηέο, παξέρνληαο επαλαιακβαλφκελεο θαιχςεηο ησλ παγθφζκησλ θαηξηθψλ κνηίβσλ. Σν 1966, ε NASA (Δζληθή Τπεξεζία Αεξνλαπηηθήο θαη Γηαζηήκαηνο ησλ ΖΠΑ) μεθίλεζε ηε γεσζηαηηθή Σερλνινγία Γνξπθνξηθψλ Δθαξκνγψλ (ATS-1) πνπ παξέρνπλ εκηζθαηξηθέο εηθόλεο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο θαη ηεο λεθνθάιπςεο θάζε κηζή ψξα. Γηα πξψηε θνξά, ε αλάπηπμε θαη ε θίλεζε ησλ ζπζηεκάησλ θαηξνχ ζα κπνξνχζε λα παξαθνινπζείηαη ζπζηεκαηηθά. ήκεξα, πνιιέο ρψξεο «ρεηξίδνληαη» ηνλ θαηξφ κε κεηεσξνινγηθνχο δνξπθφξνπο γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ θαηξηθψλ ζπλζεθψλ ζε φιν ηνλ θφζκν. Γεληθά κηιψληαο, απηνί νη δνξπθφξνη ρξεζηκνπνηνχλ αηζζεηήξεο πνπ έρνπλ αξθεηά ρακειή ρσξηθή αλάιπζε (ζε ζχγθξηζε κε ηα ζπζηήκαηα γηα ηελ παξαηήξεζε γεο) θαη παξέρνπλ κεγάιε επηθαλεηαθή θάιπςε. Οη ρξνληθέο αλαιχζεηο ηνπο είλαη γεληθά ζρεηηθά πςειέο, παξέρνληαο ζπρλέο παξαηεξήζεηο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, ηεο αηκνζθαηξηθή πγξαζίαο, θαη λεθνθάιπςεο, πνπ επηηξέπνπλ ηελ ζρεδφλ ζπλερή παξαθνινχζεζε ησλ παγθφζκησλ θαηξηθψλ ζπλζεθψλ θαη σο εθ ηνχηνπ ηελ πξφβιεςε. Δδψ έρνπκε αλαθέξεη κεξηθνχο απφ ηνπο αληηπξνζσπεπηηθνχο δνξπθφξνο/αηζζεηήξεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα κεηεσξνινγηθέο εθαξκνγέο. GOES Tν ζχζηεκα GOES [Γεσζηαηηθφο Δπηρεηξεζηαθφο Πεξηβαιινληηθφο Γνξπθφξνο (Geostationary Operational Environmental Satellite)] είλαη ε ζπλέρεηα ηεο ζεηξάο ATS. Δίραλ ζρεδηαζηεί απφ ηε NASA γηα ηελ Δζληθή Τπεξεζία Χθεαλψλ θαη Αηκφζθαηξαο [National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)] γηα ηελ Δζληθή Μεηεσξνινγηθή Τπεξεζία ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ κε ζπρλέο, κηθξήο θιίκαθαο απεηθνλίζεηο ηεο Δπηθάλεηαο ηεο Γεο θαη ηεο λεθνθάιπςεο. Ζ ζεηξά GOES ησλ δνξπθφξσλ έρεη ρξεζηκνπνηεζεί εθηελψο απφ κεηεσξνιφγνπο γηα ηελ παξαθνινχζεζε θαη πξφβιεςε ησλ θαηξηθψλ ζπλζεθψλ γηα πάλσ απφ 20 ρξφληα. Απηνί νη δνξπθφξνη απνηεινχλ κέξνο ελφο παγθφζκηνπ δηθηχνπ κεηεσξνινγηθψλ δνξπθφξσλ πνπ απέρνπλ κεηαμχ ηνπο θαηά πεξίπνπ δηάζηεκα 70 γεσγξαθηθνχ κήθνπο γχξσ απφ ηε Γε έηζη ψζηε λα παξέρνπλ ζρεδφλ παγθφζκηα θάιπςε. Γχν δνξπθφξνη GOES, ηνπνζεηνχληαη ζε γεσζηαηηθή ηξνρηά ρηιηνκέηξσλ πάλσ απφ ηνλ ηζεκεξηλφ θαη θαιχπηνπλ πεξίπνπ ην έλα-ηξίην ηεο Γεο. Έλαο βξίζθεηαη ζηηο 75 o W γεσγξαθηθνχ κήθνπο θαη παξαθνινπζεί ηελ Βφξεηα θαη Νφηηα Ακεξηθή θαη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηνπ Αηιαληηθνχ Χθεαλνχ. Ο άιινο βξίζθεηαη ζηηο 135 o W γεσγξαθηθνχ κήθνπο θαη παξαθνινπζεί ηε Βφξεηα Ακεξηθή θαη ηε ιεθάλε ηνπ Δηξεληθνχ Χθεαλνχ. Μαδί θαιχπηνπλ απφ 20 W έσο 165 Δ γεσγξαθηθνχ κήθνπο. Απηή ε GOES εηθφλα θαιχπηεη έλα ηκήκα ησλ λνηηναλαηνιηθψλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ, θαζψο θαη ησλ παξαθείκελσλ πεξηνρψλ ησλ σθεαλψλ φπνπ αλαπηχζζνληαη θαη πξνέξρνληαη πνιιέο έληνλεο θαηαηγίδεο. Απηή ε εηθφλα έδεημε ηνλ ηπθψλα Fran λα

27 27 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ πιεζηάδεη ηηο λνηηναλαηνιηθέο αθηέο ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ θαη ηηο Μπαράκεο, ηνλ επηέκβξην ηνπ Γχν γεληέο ησλ δνξπθφξσλ GOES έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί επξέσο, κε ηε θάζε κία λα κεηξά ηελ εθπεκπφκελε θαη αλαθιψκελε αθηηλνβνιία απ φπνπ ε αηκνζθαηξηθή ζεξκνθξαζία, νη άλεκνη, ε πγξαζία, θαη ε λεθνθάιπςε κπνξεί λα πξνέιζνπλ. Ζ πξψηε γεληά ησλ δνξπθφξσλ απνηεινχληαλ απφ ηνπο GOES-1 (πνπ μεθίλεζε ην 1975) θαη GOES-7 (πνπ μεθίλεζε ην 1992). Λφγσ ηνπ ζρεδηαζκνχ ηνπο, απηνί νη δνξπθφξνη ήηαλ ζε ζέζε λα πξνβάινπλ ηελ Γε κφλν ζε έλα κηθξφ πνζνζηφ ηνπ ρξφλνπ (πεξίπνπ πέληε ηνηο εθαηφ). Ζ δεχηεξε γεληά δνξπθφξσλ μεθίλεζε κε ηνλ GOES-8 (πνπ μεθίλεζε ην 1994) θαη έρεη πνιπάξηζκεο ηερλνινγηθέο βειηηψζεηο ζε ζρέζε κε ηελ πξψηε ζεηξά. Απηνί παξέρνπλ ζρεδφλ ζπλερή παξαηήξεζε ηεο Γεο επηηξέπνληαο πην ζπρλή απεηθφληζε (θάζε 15 ιεπηά). Απηή ε αχμεζε ηεο ρξνληθήο αλάιπζεο ζε ζπλδπαζκφ κε ηε βειηίσζε ηεο ρσξηθήο θαη ξαδηνκεηξηθήο αλάιπζεο ησλ αηζζεηήξσλ παξέρεη επίθαηξεο πιεξνθνξίεο θαη βειηίσζε ηελ πνηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ γηα ηελ πξφβιεςε ησλ κεηεσξνινγηθψλ ζπλζεθψλ. Ο GOES-8 θαη ε ππφινηπε δεχηεξε γελεά ησλ GOES δνξπθφξσλ έρνπλ μερσξηζηή απεηθόληζε θαη sounding instruments. Ο απεηθνληζηήο έρεη πέληε θαλάιηα αλίρλεπζεο νξαηήο θαη ππέξπζξεο αληαλαθιψκελεο θαη εθπεκπφκελεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Ζ ππέξπζξε ηθαλφηεηα επηηξέπεη ηελ εκεξήζηα θαη λπρηεξηλή απεηθφληζε. Ο αηζζεηήξαο εληνπηζκνχ θαη δπλαηφηεηαο επηινγήο ζάξσζεο επηηξέπεη ηελ απεηθφληζε ελφο νιφθιεξνπ εκηζθαίξην, ή κηαο κηθξήο θιίκαθαο απεηθφληζε ησλ επηιεγκέλσλ πεξηνρψλ. Σν ηειεπηαίν επηηξέπεη ζηνπο κεηεσξνιφγνπο λα παξαθνινπζνχλ εηδηθά ζεκεία πξνβιεκάησλ θαηξνχ γηα λα βνεζήζνπλ ζηε βειηίσζε ησλ βξαρππξφζεζκσλ πξνβιέςεσλ. Σα δεδνκέλα ηνπ απεηθφληζηε είλαη 10-bit ξαδηνκεηξηθήο αλάιπζεο θαη κπνξνχλ λα κεηαδνζνχλ απεπζείαο ζηνπο ηειηθνχο ηνπηθνχο ρξήζηεο ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ηηο επηκέξνπο δψλεο, ηε ρσξηθή αλάιπζε ηνπο, θαη ηηο κεηεσξνινγηθέο εθαξκνγέο ηνπο. GOES Bands Σν 19 θαλάιη sounder κέηξα ηελ εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία ζε 18 δψλεο ζεξκηθήο ππέξπζξεο θαη αλαθιψκελεο αθηηλνβνιίαο ζε κία νξαηή κπάληα. Σα δεδνκέλα απηά έρνπλ κηα ρσξηθή αλάιπζε ησλ 8 ρικ. θαη κε 13-bit ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε. Σα sounder δεδνκέλα ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ επηθαλεηαθή θαη cloud-top ζεξκνθξαζίεο, ηελ πνιχ-επίπεδε πγξαζία ζην πξνθίι ηεο αηκφζθαηξαο θαη ηελ αλάιπζε θαηαλνκήο ηνπ φδνληνο.

28 28 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ NOAA AVHRR Ζ NOAA είλαη επίζεο ππεχζπλε γηα κηα άιιε ζεηξά δνξπθφξσλ νη νπνίνη είλαη ρξήζηκνη γηα κεηεσξνινγηθέο, θαζψο θαη άιιεο, εθαξκνγέο. Οη δνξπθφξνη απηνί, ζε ήιην-ζύγρξνλε, εγγύο-πνιηθή ηξνρηά ( ρηιηφκεηξα πάλσ απφ ηε Γε), είλαη κέξνο ηεο πξνεγκέλεο ζεηξάο TIROS (πνπ ρξνλνινγείηαη απφ ην 1960) θαη παξέρεη ζπκπιεξσκαηηθέο πιεξνθνξίεο ζηνπο γεσζηαηηθνχο κεηεσξνινγηθνχο δνξπθφξνπο (φπσο νη GOES). Γχν δνξπθφξνη, φπνπ ν θαζέλαο παξέρεη παγθφζκηα θάιπςε, ζπλεξγάδνληαη γηα λα εμαζθαιίζνπλ φηη ηα δεδνκέλα γηα νπνηαδήπνηε πεξηνρή ηεο Γεο δελ «ειηθίαο» κεγαιχηεξεο ησλ έμη σξψλ. Έλαο δνξπθφξνο δηαζρίδεη ην ηζεκεξηλφ λσξίο ην πξσί απφ ην βνξξά πξνο ην λφην, ελψ νη άιινη ην απφγεπκα. Ο θχξηνο αηζζεηήξαο ησλ NOAA δνξπθφξσλ, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ηφζν ζηε κεηεσξνινγία φζν θαη ζηελ κηθξήο θιίκαθαο παξαηήξεζε θαη αλαγλψξηζε ηεο Γεο, είλαη ν Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR). Ο αηζζεηήξαο AVHRR αληρλεχεη ηελ αθηηλνβνιία ζην νξαηφ, ζην εγγχο θαη κέζν ππέξπζξν θαη ζην ζεξκηθφ ππέξπζξν ηκήκα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο, πάλσ απφ κία ισξίδα πιάηνπο 3000 ρηιηνκέηξσλ. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο, πεξηγξάθεη ηηο δψλεο AVHRR, ηα κήθε θχκαηνο θαη ηε ρσξηθή αλάιπζε ηνπο (ζε ισξίδα λαδίξ), θαζψο θαη γεληθέο εθαξκνγέο ηεο θάζε κίαο. NOAA AVHRR Bands Σα AVHRR δεδνκέλα κπνξνχλ λα απνθηεζνχλ θαη λα δηακνξθσζνχλ ζε ηέζζεξηο θαηαζηάζεηο ιεηηνπξγίαο, πνπ δηαθέξνπλ σο πξνο ηελ πνηφηεηα θαη ηεο κεζφδνπο κεηάδνζεο. Σα δεδνκέλα κπνξνχλ λα κεηαδνζνχλ απεπζείαο ζην έδαθνο θαη λα πξνβιεζνχλ θαζψο ζπιιέγνληαη απηά, ή θαηαγξάθνληαη επί ηνπ δνξπθφξνπ γηα επφκελε κεηάδνζε θαη επεμεξγαζία. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ηηο δηάθνξεο κνξθέο δεδνκέλσλ θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. AVHRR Data Formats

29 29 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Μνινλφηη ηα AVHRR δεδνκέλα ρξεζηκνπνηνχληαη επξέσο γηα ζπζηήκαηα θαηξνύ πξφβιεςεο θαη αλάιπζεο, ν αηζζεηήξαο είλαη επίζεο θαηάιιεινο γηα παξαηήξεζε θαη παξαθνινχζεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηεο γεο. Ο AVHRR έρεη πνιχ κηθξφηεξε ρσξηθή αλάιπζε απφ φ,ηη άιινη αηζζεηήξεο παξαηήξεζεο ηεο γεο, αιιά ρξεζηκνπνηείηαη εθηελψο γηα ηελ παξαθνινχζεζε κηθξήο θιίκαθαο θαηλνκέλσλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλεο ηεο ραξηνγξάθεζεο ηεο επηθαλεηαθήο ζεξκνθξαζία ηεο ζάιαζζαο, ηεο θπζηθήο βιάζηεζεο θαη ησλ ζπλζεθψλ θαιιηέξγεηαο. Σα κσζατθά πνπ θαιχπηνπλ κεγάιεο πεξηνρέο κπνξνχλ λα δεκηνπξγεζνχλ απφ πνιιά AVHRR ζχλνια δεδνκέλσλ πνπ επηηξέπνπλ ηελ κηθξήο θιίκαθαο αλάιπζε θαη ραξηνγξάθεζε ηεο επξείαο θάιπςεο ηεο βιάζηεζεο. ην Καλαδά, ηα AVHRR δεδνκέλα πνπ ιακβάλνληαη ζην ζηαζκφ Prince Albert Saskatchewan, ρξεζηκνπνηνχληαη σο κέξνο ελφο ζπζηήκαηνο πιεξνθφξεζεο ησλ θαιιηεξγεηψλ, γηα παξαθνινχζεζε ηεο πγείαο ησλ ζηηεξψλ ζηα ιηβάδηα θαζ 'φιε ηελ θαιιηεξγεηηθή πεξίνδν. Άιινη Γνξπθόξνη Καηξνύ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο ιεηηνπξγεί ε DMSP [Ακπληηθφ Μεηεσξνινγηθφ Γνξπθνξηθφ Πξφγξακκα(Defense Meteorological Satellite Program)], έλα ζεηξά δνξπθφξσλ νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη επίζεο γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ θαηξηθψλ ζπλζεθψλ. Απηνί είλαη εγγχο-πνιηθήο ηξνρηάο δνξπθφξνη, ησλ νπνίσλ ν Operational Linescan System (OLS) αηζζεηήξαο παξέρεη θάιπςε δχν θνξέο ηελ εκέξα κε κηα ισξίδα πιάηνπο 3000 ρηιηφκεηξσλ ζε κηα ρσξηθή αλάιπζε ησλ 2,7 ρηιηνκέηξσλ. Έρεη δχν αξθεηά επξείεο δψλεο κήθνπο θχκαηνο: κία νξαηή θαη κία εγγχο-ππέξπζξε (0,4 έσο 1,1 κm) θαη κηα ζεξκηθή ππέξπζξε δψλε (10,0 έσο 13,4 κm). Έλα ελδηαθέξνλ ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ αηζζεηήξα είλαη ε ηθαλφηεηά ηνπ λα απνθηήζεη εηθφλεο ζην νξαηφ κέξνο ηνπ θάζκαηνο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο λχρηαο, ππφ πνιχ ρακειέο ζπλζήθεο θσηηζκνχ. Με απηφλ ηνλ αηζζεηήξα, είλαη δπλαηή ε ζπιινγή εληππσζηαθψλ εηθφλσλ ηεο Γεο, πνπ πξνβάινπλ (ηππηθά) ηα λπρηεξηλά θψηα ησλ κεγάισλ αζηηθψλ θέληξσλ. Τπάξρνπλ δηάθνξνη άιινη κεηεσξνινγηθνί δνξπθφξνη ζε ηξνρηά, πνπ μεθίλεζαλ θαη ιεηηνχξγεζαλ απφ άιιεο ρψξεο ή νκάδεο ρσξψλ. Απηέο πεξηιακβάλνπλ ηελ Ηαπσλία, κε ηελ GMS δνξπθνξηθή ζεηξά, θαη ηε θνηλνπξαμία ησλ επξσπατθψλ θνηλνηήησλ, κε ηνπο Meteosat δνξπθφξνπο. Καη νη δχν είλαη γεσζηαηηθνί δνξπθφξνη πνπ βξίζθνληαη πάλσ απφ ηνλ ηζεκεξηλφ, πάλσ απφ ηελ Ηαπσλία θαη ηελ Δπξψπε αληίζηνηρα. Καη νη δχν παξέρνπλ εκίσξε απεηθφληζεο ηεο Γεο παξφκνηα κε ησλ GOES. Ο GMS έρεη δχν δψλεο: 0,5-0,75 κm (1,25 ρηιηφκεηξα αλάιπζε) θαη 10,5-12,5 κm (5ρικ αλάιπζε). Ο Meteosat έρεη ηξεηο δψλεο: νξαηή δψλε (0,4 έσο 1,1 κm, Αλάιπζε 2,5 ρικ), mid-ir (5,7-7,1 κm, 5ρικ αλάιπζε), θαη ζεξκηθή IR (10,5-12,5 κm, 5ρικ αλάιπζε).

30 30 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 2.12 Γνξπθόξνη/Αηζζεηήξεο παξαηήξεζεο γεο Landsat Μνινλφηη πνιιά απφ ηα ζπζηήκαηα δνξπθφξσλ θαηξνχ (φπσο εθείλα πνπ πεξηγξάθεθαλ ζηελ πξνεγνχκελε ελφηεηα) ρξεζηκνπνηνχληαη θαη γηα ηε παξαθνινχζεζε ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, δελ έρνπλ βειηηζηνπνηεζεί γηα ηε ιεπηνκεξή ραξηνγξάθεζε ηεο επηθάλεηαο ηεο. Καζνδεγνχληαη απφ ζπλαξπαζηηθέο πξνβνιέο θαη κεγάιε επηηπρία ησλ πξψησλ κεηεσξνινγηθψλ δνξπθφξσλ ζηε δεθαεηία ηνπ 1960, θαζψο θαη απφ ηηο εηθφλεο πνπ ειήθζεζαλ θαηά ηε δηάξθεηα επαλδξσκέλσλ απνζηνιψλ δηαζηεκφπινησλ. Ο πξψηνο δνξπθφξνο είρε ζρεδηαζηεί εηδηθά γηα λα παξαθνινπζεί ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο. Ο Landsat-1, μεθίλεζε απφ ηε NASA ην Αξρηθά αλαθεξφηαλ σο ERTS-1 (Γνξπθνξηθή Σερλνινγία Πφξσλ ηεο Γεο). Ο Landsat μεθίλεζε σο έλα πείξακα γηα λα ειεγρζεί ε ζθνπηκφηεηα ηεο ζπιινγήο πνιχ-θαζκαηηθψλ δεδνκέλσλ παξαηήξεζεο ηεο Γεο απφ κία κε επαλδξσκέλε δνξπθνξηθή πιαηθφξκα. Απφ εθείλε ηε ζηηγκή, απηφ ην εμαηξεηηθά επηηπρεκέλν πξφγξακκα έρεη ζπιιέμεη κηα πιεζψξα δεδνκέλσλ απφ φιν ηνλ θφζκν, απφ δηάθνξνπο Landsat δνξπθφξνπο. Αξρηθά, ε δηνίθεζε γηλφηαλ απφ ηε NASA, φπνπ είρε ηελ επζχλε γηα ην πξφγξακκα Landsat θαη κεηαθέξζεθε ζηε NOAA ην Σν 1985, ην πξφγξακκα έγηλε εκπνξεπκαηνπνηεκέλν, γηα παξνρή ζηνηρείσλ ζηνπο πνιίηεο θαη γηα δηάθνξεο εθαξκνγέο ησλ ρξεζηψλ. Ζ επηηπρία ηνπ Landsat νθείιεηαη ζε δηάθνξνπο παξάγνληεο, ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ: έλαο ζπλδπαζκφο ησλ αηζζεηήξσλ κε θαζκαηηθέο δψλεο πξνζαξκνζκέλεο ζηελ παξαηήξεζε ηεο Γεο, ιεηηνπξγηθή ρσξηθή αλάιπζε θαη θαιή επηθαλεηαθή θάιπςε (πιάηνο ισξίδαο θαη πεξίνδνο επαλάθημεο). Ζ κεγάιε δηάξθεηα δσήο ηνπ πξνγξάκκαηνο παξείρε έλα νγθψδεο αξρείν δεδνκέλσλ ησλ πφξσλ ηεο Γεο δηεπθνιχλνληαο ηελ καθξνπξφζεζκε παξαθνινχζεζε, ηα ηζηνξηθά αξρεία θαη ηελ έξεπλα. Όινη νη δνξπθφξνη Landsat ηνπνζεηνχληαη ζε εγγχο-πνιηθέο, ήιην-ζχγρξνλεο ηξνρηέο. Οη πξψηνη ηξεηο δνξπθφξνη (Landsats 1-3) βξίζθνληαη ζε πςφκεηξν πεξίπνπ 900 ρικ. θαη ε πεξίνδνο επαλάθημεο είλαη 18 εκέξεο, ελψ νη κεηαγελέζηεξνη δνξπθφξνη βξίζθνληαη πεξίπνπ ζε 700 ρηιηφκεηξα θαη ε πεξίνδνο επαλάθημεο είλαη 16 εκέξεο. Όινη νη δνξπθφξνη Landsat δηαζρίδνπλ ηνλ ηζεκεξηλφ ην πξσί γηα ηε βειηηζηνπνίεζε ησλ ζπλζεθψλ θσηηζκνχ. Πνιπάξηζκνη αηζζεηήξεο πνπ βξίζθνληαη επί ηνπ ζθάθνπο, ηεο ζεηξά ησλ δνξπθφξσλ Landsat, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ην ζχζηεκα θάκεξαο Return Beam Vidicon (RBV), ηα ζπζηήκαηα πνιπθαζκαηηθψλ ζαξσηψλ MultiSpectral Scanner (MSS), θαη ην Thematic Mapper (TM). Σν πην δεκνθηιέο φξγαλν γηα ηηο πξψηεο εκέξεο ηνπ Landsat ήηαλ ν πνιπθαζκαηηθφο ζαξσηήο (MSS) θαη αξγφηεξα ην Thematic Mapper (TM). Κάζε έλαο απφ απηνχο ηνπο αηζζεηήξεο ζπιιέγνπλ δεδνκέλα ζε ισξίδα πιάηνπο 185 ρηιηνκέηξσλ, κε κία πιήξεο πξνβνιή λα νξίδεηαη σο 185 ρικ. x 185 ρικ. Οη MSS αηζζεηήξεο αληρλεχνπλ ηελ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία απφ ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο ζε ηέζζεξηο θαζκαηηθέο κπάληεο. Κάζε κπάληα έρεη κηα ρσξηθή αλάιπζε πεξίπνπ 60 x 80 κ. θαη κηα ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε 6 bits, ή 64 ςεθηαθψλ αξηζκψλ. Ζ αλίρλεπζε επηηπγράλεηαη κε κία ζπζθεπή γξακκήο ζάξσζεο ρξεζηκνπνηψληαο έλα ηαιαληεπφκελν θαζξέθηε. Έμη γξακκέο ζάξσζεο ζπιιέγνληαη ηαπηφρξνλα κε θάζε ζάξσζε απφ ηε δχζε πξνο ηελ αλαηνιή απφ ηνλ θαζξέθηε ζάξσζεο. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ην εχξνο ησλ κεθψλ θχκαηνο ηνπ θάζκαηνο γηα ην MSS. MSS Bands

31 31 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Ζ ηαθηηθή ζπιινγή ησλ MSS δεδνκέλσλ ζηακάηεζε ην 1992, θαζψο ε ρξήζε ησλ TM δεδνκέλσλ, άξρηζε απφ ηνλ Landsat 4 θαη αληηθαηέζηεζε ηνλ MSS. Ο αηζζεηήξαο ΣΜ παξέρεη δηάθνξεο βειηηψζεηο ζε ζρέζε κε ηνλ αηζζεηήξα MSS φπσο νη εμήο: πςειφηεξε ρσξηθή θαη ξαδηνκεηξηθή αλάιπζε, κηθξφηεξεο θαζκαηηθέο δψλεο, επηά, ζε αληίζεζε κε ηέζζεξηο θαζκαηηθέο δψλεο θαη κία αχμεζε ηνπ αξηζκνχ ησλ αληρλεπηψλ αλά κπάληα (16 γηα ηα κε ζεξκηθά θαλάιηα έλαληη έμη γηα MSS). Γεθαέμη γξακκέο ζάξσζεο ιακβάλνληαη ηαπηφρξνλα γηα θάζε κε-ζεξκηθή θαζκαηηθή δψλε (ηέζζεξεηο γηα ηε ζεξκηθή δψλε), κε ηε ρξήζε ελφο ηαιαληεπκέλνπ θαηφπηξνπ ην νπνίν ζαξψλεη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πξνο ηα εκπξφο (δχζε-πξνοαλαηνιή) θαη ηεο πξνο ηα πίζσ (αλαηνιή-πξνο-δχζε) ζάξσζεο ηνπ θαζξέπηε ζάξσζεο. Ζ δηαθνξά απηή απφ ηνλ MSS απμάλεη ηνλ ρξόλνο παξακνλήο (βι. παξάγξαθν 2.8) θαη βειηηψλεη ηε γεσκεηξηθή θαη ξαδηνκεηξηθή αθεξαηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ. Ζ ρσξηθή αλάιπζε ηνπ TM είλαη 30m γηα φια, αιιά ε ζεξκηθή ππέξπζξε δψλε είλαη 120 m. Όια ηα θαλάιηα θαηαγξάθνληαη ζε κηα πεξηνρή ησλ 256 ςεθηαθψλ αξηζκψλ (8 bits). Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ηε θαζκαηηθή αλάιπζε ηνπ κεκνλσκέλσλ ΣΜ δσλψλ θαη κεξηθέο ρξήζηκεο εθαξκνγέο ηνπ θαζελφο. TM Bands Σα δεδνκέλα ηφζν απφ ηνπο TM θαη MSS αηζζεηήξεο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα κηα επξεία πνηθηιία εθαξκνγψλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ πφξσλ δηαρείξηζεο, ηε ραξηνγξάθεζε, ηελ παξαθνινχζεζε ηνπ πεξηβάιινληνο, θαη ηελ αλίρλεπζε ησλ αιιαγψλ ηνπ. Σα αξρεία ησλ θαλαδηθψλ εηθφλσλ πεξηιακβάλνπλ πάλσ απφ ζθελέο ησλ MSS θαη πάλσ ζθελέο ησλ TM, ηα νπνία δηαρεηξίδνληαη ηελ άδεηα δηαλνκήο ζηνλ Καλαδά, ε RSI Α.Δ. Πνιιέο πεξηζζφηεξεο ζθελέο παξέρνληαη απφ μέλεο εγθαηαζηάζεηο ζε φιν ηνλ θφζκν. SPOT Σν SPOT (Système Pour l'observation de la Terre) είλαη κία ζεηξά απφ δνξπθφξνπο παξαθνινχζεζεο θαη απεηθφληζεο ηεο Γεο πνπ ζρεδηάζηεθε θαη μεθίλεζε απφ ην CNES (Centre National d'etudes Spatiales) ηεο Γαιιίαο, κε ηελ ππνζηήξημε ηεο νπεδίαο θαη ηνπ Βειγίνπ. Ο SPOT-1 μεθίλεζε ην 1986, κε ηνπο «δηαδφρνπο» λα αθνινπζνχλ θάζε ηξία ή ηέζζεξα ρξφληα. Όινη νη δνξπθφξνη είλαη ζε ήιην-ζχγρξνλεο, εγγχοπνιηθέο ηξνρηέο ζε πςφκεηξν πεξίπνπ 830 ρηιηφκεηξα πάλσ απφ ηε Γε, κε απνηέιεζκα επαλάιεςεο ηεο ηξνρηάο θάζε 26 εκέξεο. ηηο 10:30 π.κ. ηνπηθή ειηαθή ψξα δηαζρίδνπλ ηνλ ηζεκεξηλφ. Σν SPOT ζρεδηάζηεθε γηα λα είλαη κία εηαηξεία παξνρήο δεδνκέλσλ παξαηήξεζεο ηεο Γεο, θαη

32 32 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ήηαλ ν πξψηνο δνξπθφξνο πνπ ρξεζηκνπνίεζε θαηά κήθνο-ηξνρηά, ή ηερλνινγία ζάξσζεο ηχπνπ pushbroom. Οη δνξπθφξνη SPOT δηαζέηνπλ έλα «δίδπκν» ζπζηεκάησλ απεηθφληζεο πςειήο νξαηήο αλάιπζεο (HRV), ην νπνίν κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη αλεμάξηεηα θαη ηαπηφρξνλα. Κάζε HRV είλαη ηθαλφ λα αληρλεχεη είηε ζε κηα πςειή ρσξηθή αλάιπζε κνλνχ-θαλαιηνχ παγρξσκαηηθήο (PLA) ιεηηνπξγίαο, ή κηα κε ιεπηνκεξή ρσξηθή αλάιπζε ηξηψλ-θαλαιηψλ πνιπθαζκαηηθήο (MLA) ιεηηνπξγίαο. Κάζε θαηά κήθνοηξνρηάο ζάξσζε HRV αηζζεηήξα απνηειείηαη απφ ηέζζεξηο γξακκηθέο ζπζηνηρίεο αληρλεπηψλ: κία ζεηξά 6000 ζηνηρείσλ γηα ηε παγρξσκαηηθή ιεηηνπξγία ηεο θαηαγξάθνληαο ζε κία ρσξηθή αλάιπζε 10m, θαη κία ζπζηνηρία 3000 ζηνηρείσλ γηα θάζε κία απφ ηηο ηξεηο πνιπθαζκαηηθέο δψλεο, θαηαγξάθνληαο ζηα 20m ρσξηθήο αλάιπζεο. Σν πιάηνο ισξίδαο, ζην ζεκείν λαδίξ, θαη γηα ηηο δχν ιεηηνπξγίεο είλαη 60 ρηιηφκεηξα. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο απεηθνλίδεη ηα θαζκαηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ δχν δηαθνξεηηθψλ ιεηηνπξγηψλ. HRV Mode Spectral Ranges Ζ νπηηθή γσλία ησλ αηζζεηήξσλ κπνξεί λα ξπζκηζηεί έηζη ψζηε λα «βιέπνπλ» απφ θάζε πιεπξά ηεο θάζεηεο (λαδίξ) ηξνρηάο ηνπ δνξπθφξνπ, επηηξέπνληαο ηελ εθηόο-λαδίξ πξνβνιή ε νπνία απμάλεη ηελ ηθαλφηεηα επαλάθημεο ηνπ δνξπθφξνπ. Απηή ε ηθαλφηεηα ζηξέςεο ησλ αηζζεηήξσλ κέρξη θαη 27 ν απφ ην λαδίξ, επηηξέπεη ηνλ SPOT λα «βιέπεη» εληφο 950 ρικ. ισξίδαο θαη λα «μαλά-επηζθεθηεί» νπνηαδήπνηε ηνπνζεζία αξθεηέο θνξέο αλά εβδνκάδα. Όηαλ νη αηζζεηήξεο ζηξαθνχλ καθξηά απφ ην λαδίξ, ε ισξίδα πνηθίιιεη απφ 60 έσο 80 ρηιηφκεηξα ζε πιάηνο. Απηφ φρη κφλν βειηηψλεη ηελ ηθαλφηεηα λα παξαθνινπζεί ζπγθεθξηκέλεο ηνπνζεζίεο αιιά απμάλνληαη θαη νη πηζαλφηεηεο απφθηεζεο ζθελψλ ρσξίο ζχλλεθα, αιιά ε εθηφο λαδίξ πξνβνιή παξέρεη επίζεο ηε δπλαηφηεηα απφθηεζεο εηθφλσλ γηα ζηεξενζθνπηθή θάιπςε. Με ηελ θαηαγξαθή ηεο ίδηαο πεξηνρήο απφ δχν δηαθνξεηηθέο γσλίεο, νη εηθφλεο κπνξνχλ λα πξνβιεζνχλ θαη λα αλαιπζνχλ σο έλα ηξηζδηάζηαην κνληέιν, κηα ηερληθή ηεξάζηηαο αμίαο γηα ηελ εξκελεία, ηε ραξηνγξάθεζε, θαη ηελ νπηηθή πξνζνκνίσζε ηνπ εδάθνπο. Απηή ε δπλαηφηεηα ηεο πιάγηαο πξνβνιήο απμάλεη ηελ ζπρλφηεηα επαλάθημεο ησλ πεξηνρψλ ηνπ ηζεκεξηλνχ έσο ηξεηο εκέξεο (επηά θνξέο θαηά ηε δηάξθεηα ησλ 26 εκεξψλ ηνπ ηξνρηαθνχ θχθινπ). Οη πεξηνρέο κε γεσγξαθηθφ πιάηνο 45 κπνξεί λα απεηθνλίδνληαη πην ζπρλά (11 θνξέο ζε 26 εκέξεο), ιφγσ ζχγθιηζεο ησλ κνλνπαηηψλ ηεο ηξνρηάο πξνο ηνπο πφινπο. ηξέθνληαο θαη ηνπο δχν HRV αηζζεηήξεο λα θαιχςνπλ παξαθείκελεο επίγεηεο ισξίδεο ζην λαδίξ, κηα ισξίδα 117 ρηιηνκέηξσλ (κε 3 ρικ επηθάιπςε κεηαμχ ησλ δχν ισξίδσλ) κπνξεί λα απεηθνληζηεί. Με απηφλ ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο, κπνξνχλ λα ζπιιέγνληαη, παγρξσκαηηθά ή πνιπθαζκαηηθά δεδνκέλα, αιιά φρη θαη ηα δχν ηαπηφρξνλα. Ο SPOT έρεη κηα ζεηξά απφ πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε ηνπο κε άιινπο δηαζηεκηθνχο νπηηθνχο αηζζεηήξεο. Ζ ιεπηνκεξήο ρσξηθή ηνπ αλάιπζε θαη θαηεπζπληηθνί αηζζεηήξεο είλαη νη θχξηνη ιφγνη ηεο δεκνηηθφηεηάο ηνπ. Σα πνιπθαζκαηηθά δεδνκέλα ηξηψλ κπάλησλ είλαη θαηάιιεια γηα ηελ εκθάληζε

33 33 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ςεπδνρξσκαηηθψλ εηθφλσλ θαη ε παγρξσκαηηθή κπάληα κπνξεί επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα «αθνλίζεη» ηε ρσξηθή ιεπηνκέξεηα ζηα πνιπθαζκαηηθά δεδνκέλα. Ο SPOT επηηξέπεη εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ κεγάιε ρσξηθή ιεπηνκέξεηα (φπσο είλαη ε αζηηθή ραξηνγξάθεζε) γηα λα αληηκεησπηζηνχλ θαζψο δηαηεξείηαη ην θφζηνο θαη ην επίθαηξν φθεινο ησλ δνξπθνξηθψλ δεδνκέλσλ. Οη πηζαλέο εθαξκνγέο ησλ SPOT δεδνκέλσλ είλαη πνιπάξηζκεο. Δθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ ζπρλή παξαθνινχζεζε (γεσξγία, δαζνθνκία) εμππεξεηνχληαη πνιχ θαιά απφ ηνπο SPOT αηζζεηήξεο. Ζ εμαγνξά ζηεξενζθνπηθψλ εηθφλσλ απφ ηνπο SPOT έρεη δηαδξακαηίζεη ζεκαληηθφ ξφιν ζηηο εθαξκνγέο ραξηνγξάθεζεο θαη ζηε παξαγσγή ηνπνγξαθηθψλ πιεξνθνξηψλ (Digital Elevation Models - DEMs) απφ δνξπθνξηθά δεδνκέλα. IRS Ζ Ηλδηθή ζεηξά δνξπθφξσλ Σειεπηζθφπεζεο (IRS), ζπλδπάδεη ραξαθηεξηζηηθά ηφζν ησλ Landsat MSS/TM αηζζεηήξσλ θαη φζν θαη ηνπ SPOT HRV αηζζεηήξαο. Ο ηξίηνο δνξπθφξνο ζηε ζεηξά, IRS-1C, πνπ μεθίλεζε ηνλ Γεθέκβξην ηνπ 1995, έρεη ηξεηο αηζζεηήξεο: έλα κνλφ-θαλάιη παγρξσκαηηθήο (PAN) πςειήο αλάιπζεο θάκεξαο, κηα κέηξηα αλάιπζε ηεζζάξσλ θαλαιηψλ γξακκηθήο απεηθφληζεο απηφζάξσζεο Linear Imaging Self-Sensor (LISS-ΗΗΗ) θαη κία κηθξή αλάιπζε δχν θαλαιηψλ Wide Field Sensor (WiFS). Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ηα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θάζε αηζζεηήξα. IRS Sensors Δθηφο απφ ηελ πςειή ρσξηθή αλάιπζε ηνπ, ν παγρξσκαηηθφο αηζζεηήξαο κπνξεί λα θαηεπζπλζεί έσο 26 θαηά πιάηνο ηξνρηάο, επηηξέπνληαο ηε ζηεξενζθνπηθή απεηθφληζε θαη ηελ αχμεζε ησλ δπλαηνηήησλ επαλάθημεο (ηνπιάρηζηνλ πέληε εκεξψλ), παξφκνηα κε ηνλ SPOT. Απηά ηα δεδνκέλα πςειήο αλάιπζεο είλαη ρξήζηκα γηα ηηο εθαξκνγέο αζηηθνχ ζρεδηαζκνχ θαη ραξηνγξάθεζεο. Οη ηέζζεξηο LISS-III πνιπθαζκαηηθέο δψλεο είλαη παξφκνηεο κε ηηο Landsat TM δψλεο απφ 1 έσο 4 θαη είλαη εμαηξεηηθέο γηα ηηο δηαθξίζεηο βιάζηεζεο, ηε ραξηνγξάθεζε ηεο εδαθνθάιπςεο θαη ην ζρεδηαζκφ ησλ θπζηθψλ πφξσλ. Ο αηζζεηήξαο WiFS είλαη παξφκνηνο κε ηηο δψλεο NOAA AVHRR θαη ε ρσξηθή αλάιπζε θαη θάιπςε είλαη ρξήζηκεο γηα ηελ πεξηθεξεηαθή θιίκαθα παξαθνινχζεζεο ηεο βιάζηεζεο. MEIS-II θαη CASI Παξά ην γεγνλφο φηη απηφ ην εγρεηξίδην επηθεληξψλεηαη ζηνπο δνξπθνξηθνχο αηζζεηήξεο, αμίδεη λα αλαθεξζεί έλα δεπγάξη θαλαδηθψλ αεξνκεηαθεξφκελσλ αηζζεηήξσλ νη νπνίνη έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί γηα δηάθνξεο εθαξκνγέο ηειεπηζθφπεζεο, θαζψο ηα ζπζηήκαηα απηά (θαη άιια ζαλ απηά) έρνπλ επεξεάζεη ην

34 34 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ζρεδηαζκφ θαη ηελ αλάπηπμε ηνπ δνξπθνξηθψλ ζπζηεκάησλ. Ο πξψηνο είλαη ν MEIS-ΗΗ (Πνιπθαζκαηηθόο Ηιεθηξν-νπηηθόο ζαξσηήο απεηθόληζεο) αηζζεηήξαο πνπ αλαπηχρζεθε γηα ην Κέληξν Σειεπηζθφπεζεο ηνπ Καλαδά. Αλ θαη δελ είλαη πιένλ ελεξγφο, ν MEIS ήηαλ ν πξψηνο επηρεηξεζηαθφο αηζζεηήξαο κε ρξήζε ηεο ηερλνινγίαο pushbroom, ή ζάξσζε θαηά κήθνο ηεο ηξνρηάο, ζε κία ελαέξηα πιαηθφξκα. Ο αηζζεηήξαο ζπλέιιεγε 8-bit δεδνκέλσλ (256 ςεθηαθψλ αξηζκψλ) ζε νθηψ θαζκαηηθέο δψλεο πνπ θπκαίλνληαη απφ 0,39 έσο 1,1 κm, ρξεζηκνπνηψληαο γξακκηθέο ζπζηνηρίεο απφ 1728 αληρλεπηέο αλά δψλε. Σα ζπγθεθξηκέλα εχξε κεθψλ θπκάησλ ήηαλ επηιέμηκα, επηηξέπνληαο δηαθνξεηηθνχο ζπλδπαζκνχο δσλψλ πνπ πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηηο δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο. Ζ Stereo απεηθφληζε απφ κηα εληαία γξακκή πηήζεο ήηαλ επίζεο δπλαηή, κε θαλάιηα πνπ είραλ ζαλ ζηφρν κπξνζηά θαη πίζσ απφ ην ζεκείν λαδίξ, ζπκπιεξψλνληαο ηνπο άιινπο αηζζεηήξεο, πνπ έρνπλ σο «ζέα» ην λαδίξ. Σφζν ε stereo ραξηνγξάθεζε φζν θαη νη δπλαηφηεηεο επηινγήο ηεο κπάληαο ήηαλ ρξήζηκεο γηα ηελ έξεπλα θαη ηελ αλάπηπμε πνπ εθαξκφζηεθε κε ζθνπφ ηελ αλάπηπμε ησλ άιισλ δνξπθνξηθψλ (αηζζεηήξσλ) ζπζηεκάησλ. Ο CASI (Compact Airborne Spectrographic Imager), θαηέρεη εγεηηθή ζέζε ζηελ ελαέξηα απεηθφληζε, πνπ είλαη ε πξψηε θαζκαηνκεηξηθή εκπνξηθή απεηθφληζε. Απηφο ν ππεξθαζκαηηθφο αηζζεηήξαο αληρλεχεη έλα επξχ θάζκα ζηελψλ θαζκαηηθψλ δσλψλ ζην νξαηφ θαη ππέξπζξν κήθνο θχκαηνο, ρξεζηκνπνηψληαο θαηά κήθνο ηξνρηάο ζάξσζε. Σν θαζκαηηθφ εχξνο πνπ θαιχπηεηαη απφ ηα 288 θαλάιηα είλαη κεηαμχ 0,4 θαη 0,9 κm. Κάζε κπάληα θαιχπηεη έλα θάζκα κήθνπο θχκαηνο 0,018 κm. Δλψ ε ρσξηθή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα εμαξηάηαη απφ ην πςφκεηξν ηνπ αεξνζθάθνπο, νη θαζκαηηθέο δψλεο πνπ κεηξψληαη θαη ηα εχξε δσλψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη φια πξνγξακκαηηζκέλα λα πιεξνχλ ηηο πξνδηαγξαθέο θαη ηηο απαηηήζεηο ηνπ ρξήζηε. Οη ππεξθαζκαηηθνί αηζζεηήξεο, φπσο απηφο κπνξνχλ λα είλαη ζεκαληηθέο πεγέο δηαγλσζηηθψλ πιεξνθνξηψλ ζρεηηθέο κε εηδηθνχο ζηφρνπο απνξξφθεζε θαη αλάθιαζε ραξαθηεξηζηηθψλ, παξέρνληαο ζηε πξαγκαηηθφηεηα έλα θαζκαηηθφ «δαθηπιηθφ απνηχπσκα». Ο πεηξακαηηζκφο κε ην CASI θαη άιια ελαέξηα θαζκαηφκεηξα απεηθφληζεο βνήζεζε ζηε θαζνδήγεζε αλάπηπμεο ππεξθαζκαηηθψλ ζπζηεκάησλ αηζζεηήξσλ γηα πξνεγκέλα δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα Θαιάζζηνη Γνξπθόξνη /Αηζζεηήξεο Παξαηήξεζεο Οη σθεαλνί θαιχπηνπλ πεξηζζφηεξν απφ ηα δχν ηξίηα ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο θαη δηαδξακαηίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζην παγθφζκην θιηκαηηθφ ζχζηεκα. Δπίζεο, πεξηέρνπλ κηα αθζνλία δσληαλψλ νξγαληζκψλ θαη θπζηθνχο πφξνπο πνπ είλαη επαίζζεηνη ζηε ξχπαλζε θαη ζε άιινπο αλζξσπνγελείο θηλδχλνπο. Οη δνξπθφξνη/αηζζεηήξεο κεηεσξνινγηθήο θαη επίγεηαο παξαηήξεζεο πνπ ζπδεηήζεθαλ ζηηο πξνεγνχκελεο δχν ελφηεηεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ σθεαλψλ ηνπ πιαλήηε, αιιά ππάξρνπλ θαη άιινη δνξπθφξνη/αηζζεηήξεο νη νπνίνη έρνπλ ζρεδηαζηεί εηδηθά γηα ην ζθνπφ απηφ. Ο Nimbus-7 δνξπθφξνο, ν νπνίνο μεθίλεζε ην 1978, είρε ζαλ πξψην αηζζεηήξα, ηνλ Coastal Zone Colour Scanner (CZCS), πνπ πξννξηδφηαλ εηδηθά γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ σθεαλψλ ηεο Γεο θαη ησλ πδάηηλσλ ζσκάησλ. Ο πξσηαξρηθφο ζηφρνο ηνπ αηζζεηήξα ήηαλ λα παξαηεξεί ην ρξψκα ησλ σθεαλψλ θαη ηε ζεξκνθξαζία ηνπο, ηδηαίηεξα ζηηο παξάθηηεο δψλεο, κε επαξθή ρσξηθή θαη θαζκαηηθή αλάιπζε γηα ηελ αλίρλεπζε ξχπσλ ζηα αλψηεξα επίπεδα ηνπ σθεαλνχ έηζη ψζηε λα πξνζδηνξηζηεί ε θχζε ησλ πιηθψλ ζε ελαηψξεζε εληφο ηεο ζηήιεο χδαηνο. Ο δνξπθφξνο Nimbus ηνπνζεηήζεθε ζε ήιην-ζχγρξνλε, εγγχο-πνιηθή ηξνρηά ζε έλα πςφκεηξν 955 ρικ. Οη ψξεο δηάζρηζεο ηνπ ηζεκεξηλνχ ήηαλ ηνπηθφ κεζεκέξη κε απμεηηθά πεξάζκαηα θαη ηνπηθά κεζάλπρηα κε θζίλνληα πεξάζκαηα. Ο θχθινο επαλάιεςεο ηνπ δνξπθφξνπ επηηξέπεη ηελ παγθφζκηα θάιπςε θάζε έμη εκέξεο, ή θάζε 83 ηξνρηέο. Ο αηζζεηήξαο CZCS απνηειείην απφ έμη θαζκαηηθέο δψλεο ζην νξαηφ, εγγχο-ππέξπζξν, θαη ζεξκηθά ηκήκαηα ηνπ θάζκαηνο κε θάζε κία λα ζπιιέγεη δεδνκέλα ζε κηα ρσξηθή αλάιπζε ησλ 825 m ζην ζεκείν λαδίξ πιάηνπο ισξίδαο άλσ ησλ 1566 ρικ. Ο ζπλνδεπηηθφο πίλαθαο πεξηγξάθεη ηηο θαζκαηηθέο πεξηνρέο ηεο θάζε δψλεο θαη ηελ θχξηα παξάκεηξν πνπ κεηξάηαη απφ ηελ θάζε κία.

35 35 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ CZCS Spectral Bands Όπσο κπνξεί λα θαλεί απφ ηνλ πίλαθα, νη ηέζζεξηο πξψηεο δψλεο ηνπ αηζζεηήξα CZCS είλαη πνιχ ζηελέο. Δίραλ βειηηζηνπνηεζεί γηα λα επηηξέπνπλ ιεπηνκεξή δηάθξηζε ησλ δηαθνξψλ ζηελ αλάθιαζε ηνπ λεξνχ πνπ νθείιεηαη ζε ζπγθεληξώζεηο θπηνπιαγθηόλ θαη άιισλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ εληφο ηνπ χδαηνο. Δθηφο απφ ην λα αληρλεχεη ηελ επηθαλεηαθή βιάζηεζε ζην λεξνχ, ε δψλε 5 ρξεζηκνπνηνχηαλ γηα ηελ δηάθξηζε ηνπ λεξνχ απφ ηε γε πξηλ απφ ηελ επεμεξγαζία ησλ άιισλ δσλψλ ηεο πιεξνθνξίαο. Ο αηζζεηήξαο CZCS ζηακάηεζε ηε ιεηηνπξγία ηνπ ην MOS Ο πξψηνο Γνξπθφξνο Θαιάζζηαο Παξαηήξεζεο (MOS-1) μεθίλεζε απφ ηελ Ηαπσλία ην Φεβξνπάξην ηνπ 1987 θαη αθνινχζεζε ν δηάδνρφο ηνπ, MOS-1β, ην Φεβξνπάξην ηνπ Οη δνξπθφξνη απηνί κεηαθέξνπλ ηξεηο δηαθνξεηηθνχο αηζζεηήξεο: έλα ηεηξαθάλαιν Multispectral Electronic Self-Scanning Radiometer (MESSR), έλα ηεηξαθάλαιν Visible and Thermal Infrared Radiometer (VTIR) θαη έλα δχν θαλαιηψλ Microwave Scanning Radiometer (MSR), ζην ηκήκα κηθξνθπκάησλ ηνπ θάζκαηνο. Σα ραξαθηεξηζηηθά ησλ δχν αηζζεηήξσλ ζε ζην νξαηφ/ππέξπζξν πεξηγξάθνληαη ζην ζπλνδεπηηθφ πίλαθα. MOS Visible/Infrared Instruments Οη δψλεο MESSR είλαη αξθεηά παξφκνηεο ζηηο πεξηνρέο ηνπ θάζκαηνο ηνπ αηζζεηήξα Landsat MSS θαη έηζη είλαη ρξήζηκεο γηα εθαξκνγέο εδάθνπο φπσο επίζεο θαη γηα παξαηεξήζεηο ηνπ ζαιάζζηνπ πεξηβάιινληνο. Σα MOS ζπζηήκαηα ηξνρηάο βξίζθνληαη ζε χςνο πεξίπνπ 900 ρικ. θαη έρνπλ πεξηφδνπο επαλάθημεο 17 εκεξψλ. SeaWiFS Οη SeaWiFS (Sea-viewing Wide-Field-of View Sensor) επί ηνπ δηαζηεκηθνχ ζθάθνπο SeaStar έρεη έλα πξνεγκέλν αηζζεηήξα ζρεδηαζκέλν γηα παξαθνινχζεζε ησλ σθεαλψλ. Απνηειείηαη απφ νθηψ θαζκαηηθέο δψλεο πνιχ ζηελνχ εχξνπο κήθνπο θχκαηνο (βι. ζπλνδεπηηθφ πίλαθα) πξνζαξκνζκέλεο γηα πνιχ εηδηθή αλίρλεπζε θαη παξαθνινχζεζε ησλ δηαθφξσλ θαηλνκέλσλ ησλ σθεαλψλ ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ:

36 36 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ πξσηνγελήο παξαγσγή ησλ σθεαλψλ θαη δηαδηθαζίεο παξαγσγήο θπηνπιαγθηφλ, επηξξνέο ησλ σθεαλψλ ζηηο θιηκαηηθέο δηαδηθαζίεο (απνζήθεπζε ζεξκφηεηαο θαη ζρεκαηηζκνχο αεξνδφι) θαη παξαθνινχζεζε ησλ θχθισλ ηνπ άλζξαθα, ζείν θαη αδψηνπ. Σν πςφκεηξν ηεο ηξνρηάο είλαη 705 ρικ θαη πεξλά ηνλ ηζεκεξηλφ κε ψξα δηέιεπζεο ηηο 12 κκ. Γχν ζπλδπαζκνί ρσξηθήο αλάιπζεο θαη πιάηνπο ισξίδαο είλαη δηαζέζηκνη γηα θάζε κπάληα: κηα ιεηηνπξγία πςειφηεξεο αλάιπζεο απφ 1,1 ρηιηφκεηξα (ζην λαδίξ) πάλσ απφ κηα ισξίδα 2800 ρηιηνκέηξσλ, θαη κηα ιεηηνπξγία ρακειφηεξεο αλάιπζεο απφ 4,5 ρηιηφκεηξα (ζην λαδίξ) πάλσ απφ κηα ισξίδα 1500 ρηιηνκέηξσλ. SeaWiFS Spectral Bands Απηά ηα δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα σθεάληαο παξαηήξεζεο είλαη ζεκαληηθά γηα ηελ παγθφζκηα θαη πεξηθεξεηαθή θιίκαθα παξαθνινχζεζεο σθεάληαο ξχπαλζεο θαη πγείαο, βνεζψληαο ηνπο επηζηήκνλεο ζηελ θαηαλφεζε ηεο επίδξαζεο θαη ησλ επηπηψζεσλ ησλ σθεαλψλ ζην παγθφζκην θιηκαηηθφ ζχζηεκα Άιινη Αηζζεηήξεο Οη ηξεηο πξνεγνχκελεο ελφηεηεο παξέρνπλ κηα αληηπξνζσπεπηηθή επηζθφπεζε ησλ εηδηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ δηαηίζεληαη γηα ηελ ηειεπηζθφπεζε ζηα νπηηθά ηκήκαηα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο. Χζηφζν, ππάξρνπλ πνιινί άιινη ιηγόηεξν θνηλνί ηύπνη αηζζεηήξσλ, νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ζθνπνχο ηειεπηζθφπεζεο. Αλαθέξνληαη ελ ζπληνκία κεξηθνί απφ απηνχο ηνπο άιινπο ηχπνπο αηζζεηήξσλ. Οη πιεξνθνξίεο απηέο δελ ζεσξνχληαη νινθιεξσκέλεο, αιιά ρξεζηκεχνπλ σο κηα εηζαγσγή ζηηο ελαιιαθηηθέο πεγέο απεηθφληζεο θαζψο θαη ζηηο έλλνηεο ηεο. Video Μνινλφηη νη βίληεν-θάκεξεο έρνπλ ρσξηθή αλάιπζε κε ιηγφηεξε ιεπηνκέξεηα ζε ζρέζε κε ηελ παξαδνζηαθή θσηνγξαθία ή ηελ ςεθηαθή απεηθφληζε, παξέρνπλ έλα ρξήζηκν κέζν γηα ηελ απφθηεζε έγθαηξεο θαη αλέμνδεο ζπιινγήο δεδνκέλσλ θαζψο θαη vocally annotated imagery. Οη εθαξκνγέο κε ηηο απαηηήζεηο απηέο πεξηιακβάλνπλ: δηαρείξηζε θπζηθψλ θαηαζηξνθψλ (ππξθαγηέο, πιεκκχξεο), αμηνιφγεζε θαιιηεξγεηψλ θαη αζζελεηψλ, έιεγρν ησλ πεξηβαιινληηθψλ θηλδχλσλ θαη αζηπλνκηθή επνπηεία. Οη θάκεξεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ κέηξεζε αθηηλνβνιίαο θαη εγγξαθή ζε βίληεν ζην νξαηφ, ζην εγγχο-ππέξπζξν θαη ελίνηε ζηα κέζα-ππέξπζξα ηκήκαηα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο. Σα δεδνκέλα εηθφλαο θαηαγξάθνληαη ζε θαζέηα θαη κπνξνχλ λα πξνβιεζνχλ ακέζσο. FLIR Σα Forward Looking InfraRed (FLIR) ιεηηνπξγνχλ κε παξφκνην ηξφπν φπσο ηνπο θαηά πιάηνο ηξνρηάο ζεξκηθνχο αηζζεηήξεο απεηθφληζεο, αιιά παξέρνπλ κηα πιάγηα πξννπηηθή αληί ηεο λαδίξ πξννπηηθή ηεο

37 37 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ επηθάλεηαο ηεο Γεο. Σππηθά ηνπνζεηνχληαη επί ησλ αεξνζθαθψλ ή ειηθνπηέξσλ θαη απεηθνλίδνπλ ηελ πεξηνρή ζην κπξνζηηλφ κέξνο ηεο πιαηθφξκαο. Σα FLIR ζπζηήκαηα παξέρνπλ ζρεηηθά πςειή ρσξηθή αλάιπζε απεηθφληζεο πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ζηξαηησηηθέο εθαξκνγέο, επηρεηξήζεηο αλαδήηεζεο θαη δηάζσζεο, ηελ επηβνιή ηνπ λφκνπ, θαζψο θαη ηε παξαθνινχζεζε ησλ δαζηθψλ ππξθαγηψλ. Laser fluorosensor Οξηζκέλνη ζηφρνη θζνξίδνπλ ή εθπέκπνπλ ελέξγεηα κε ηε ιήςε πξνζπίπηνπζαο ελέξγεηαο. Απηφ δελ είλαη κία απιή αλάθιαζε ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο, αιιά κάιινλ κηα απνξξφθεζε ηεο αξρηθήο ελέξγεηαο, κία δηέγεξζε ησλ κνξηαθψλ ζπζηαηηθψλ ησλ πιηθψλ ηνπ ζηφρνπ θαη κία εθπνκπή αθηηλνβνιίαο κεγαιχηεξνπ κήθνπο θχκαηνο, ε νπνία ζηε ζπλέρεηα κεηξάηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα. Σα Laser fluorosensor θσηίδνπλ ην ζηφρν κε έλα ζπγθεθξηκέλν κήθνο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο θαη είλαη ηθαλά γηα ηελ αλίρλεπζε πνιιαπιψλ κεθψλ θχκαηνο θζνξίδνπζαο αθηηλνβνιίαο. Απηή ε ηερλνινγία έρεη απνδεηρζεί ε θαιχηεξε γηα εθαξκνγέο ζηνλ σθεαλφ, φπσο ραξηνγξάθεζε ηεο ρισξνθχιιεο θαη αλίρλεπζε ξχπσλ, ηδηαίηεξα γηα θπζηθέο θαη ιφγσ αηπρεκάησλ πεηξειαηνθειίδεο. Lidar Ζ Lidar (Light Detection And Ranging) είλαη κία ελεξγή ηερλνινγία απεηθφληζεο αξθεηά φκνηα κε ην RADAR (βι. επφκελε παξάγξαθν). Οη παικνί θσηφο ηνπ laser εθπέκπνληαη απφ ηνλ αηζζεηήξα θαη ε ελέξγεηα αλαθιάηαη απφ ην ζηφρν πνπ έρεη αληρλεπζεί. Ο ρξφλνο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ ελέξγεηα λα θηάζεη ηνλ ζηφρν θαη λα επηζηξέςεη ζηνλ αηζζεηήξα νξίδεη ηελ απφζηαζε κεηαμχ ησλ δχν. Ζ Lidar ρξεζηκνπνηείηαη απνηειεζκαηηθά γηα κέηξεζε χςνπο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ, φπσο ηελ θνκνζηέγε ελφο δάζνπο ζε ζρέζε κε ηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο, θαη βάζνο λεξνχ ζρεηηθά κε ηελ επηθάλεηα ηνπ (laser profilometer). Ζ Lidar ρξεζηκνπνηείηαη επίζεο ζε αηκνζθαηξηθέο κειέηεο γηα ηελ εμέηαζε ηνπ πεξηερνκέλνπ ησλ ζσκαηηδίσλ ησλ δηαθφξσλ ζηξσκάησλ ηεο αηκφζθαηξαο ηεο Γεο θαη απνθηά αλάγλσζε ηεο ππθλφηεηαο ηνπ αέξα θαζψο επίζεο θαη ηε παξαθνινχζεζε ξεπκάησλ ηνπ αέξα. RADAR Σν RADAR απνηειεί αθξσλχκην γηα Radio Detection And Ranging. Σα ζπζηήκαηα ξαληάξ είλαη ελεξγνί αηζζεηήξεο πνπ παξέρνπλ ηε δηθή ηνπο πεγή ειεθηξνκαγλεηηθήο ελέξγεηαο. Οη ελεξγνί αηζζεηήξεο ξαληάξ, είηε ελαέξηνη είηε δηαζηεκηθνί, εθπέκπνπλ αθηηλνβνιία κηθξνθπκάησλ ζε κηα ζεηξά παικψλ απφ κηα θεξαία, θνηηάδνληαο ινμά ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, θάζεηε πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο θίλεζεο ηεο. Όηαλ ε ελέξγεηα θζάζεη ζην ζηφρν, κέξνο ηεο ελέξγεηαο αλαθιάηαη πίζσ ζηνλ αηζζεηήξα. Απηή ε νπηζζνζθεδαδφκελε κηθξνθπκαηηθή αθηηλνβνιία αληρλεχεηαη, κεηξάηαη θαη ρξνλνινγείηαη. Ο ρξφλνο πνπ απαηηείηαη απφ ηελ ελέξγεηα γηα λα ηαμηδέςεη ζην ζηφρν θαη λα επηζηξέςεη πίζσ ζηνλ αηζζεηήξα θαζνξίδεη ηελ απφζηαζε ή ην εχξνο απφ ην ζηφρν. Καηαγξάθνληαο ην εχξνο θαη ην κέγεζνο ηεο ελέξγεηαο πνπ αλαθιάηαη απφ φινπο ηνπο ζηφρνπο θαζψο ην ζχζηεκα πεξλά, κπνξεί λα παξαρζεί κία δηζδηάζηαηε εηθφλα ηεο επηθάλεηαο. Δπεηδή ην RADAR παξέρεη ηε δηθή ηνπ πεγή ελέξγεηαο, νη εηθφλεο κπνξνχλ λα απνθηεζνχλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο ή ηεο λχρηαο. Δπίζεο, ε ελέξγεηα ησλ κηθξνθπκάησλ είλαη ζε ζέζε λα δηεηζδχζεη κέζα απφ ηα ζχλλεθα θαη ηε βξνρή, γεγνλφο πνπ ην θαζηζηά παληφο θαηξνχ αηζζεηήξα Γεδνκέλα Λήςεο, Μεηάδνζε θαη Δπεμεξγαζίαο Σα δεδνκέλα πνπ ιακβάλνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ελαέξησλ απνζηνιψλ ηειεπηζθφπεζεο κπνξνχλ λα αλαθηεζνχλ φηαλ ην αεξνζθάθνο πξνζγεησζεί. ηε ζπλέρεηα, κπνξνχλ λα ππνβιεζνχλ ζε επεμεξγαζία θαη λα παξαδνζνχλ ζηνλ ηειηθφ ρξήζηε. Χζηφζν, ηα δεδνκέλα πνπ απνθηψληαη απφ ηηο δνξπθνξηθέο πιαηθφξκεο πξέπεη λα δηαβηβάδνληαη ειεθηξνληθά ζηε Γε, αθνχ ν δνξπθφξνο ζπλερίδεη λα παξακείλεη ζε ηξνρηά θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επηρεηξεζηαθήο δσήο ηνπ. Οη ηερλνινγίεο πνπ έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα ηελ

38 38 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ επίηεπμε απηνχ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απφ κία ελαέξηα πιαηθφξκα, εάλ ηα δεδνκέλα ρξεηάδεηαη λα κεηαθεξζνχλ επεηγφλησο ζηε βάζε. Τπάξρνπλ ηξεηο θχξηεο επηινγέο γηα ηε κεηάδνζε δεδνκέλσλ πνπ απνθηψληαη απφ ηνπο δνξπθφξνπο ζηελ επηθάλεηα. Σα δεδνκέλα κπνξνχλ λα δηαβηβάδνληαη άκεζα ζηε Γε αλ ν ηαζκφο Δδάθνπο (GRS) είλαη ζηε γξακκή φξαζεο ηνπ δνξπθφξνπ (Α). Αλ απηφ δελ είλαη δπλαηφ ζε απηή ηε πεξίπησζε, ηα δεδνκέλα κπνξνχλ λα θαηαγξάθνληαη επί ηνπ δνξπθφξνπ (Β) γηα κεηάδνζε ζε έλαλ GRS ζε κεηέπεηηα ρξφλν. Σα δεδνκέλα κπνξνχλ επίζεο λα αλακεηαδίδνληαη ζην GRS κέζσ ηνπ Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) (C), ην νπνίν απνηειείηαη απφ κηα ζεηξά επηθνηλσληαθψλ δνξπθφξσλ ζε γεσζχγρξνλε ηξνρηά. Σα δεδνκέλα κεηαδίδνληαη απφ ηνλ έλα δνξπθφξν ζηνλ άιιν κέρξη λα θηάζνπλ ηνλ θαηάιιειν GRS. ηνλ Καλαδά, ην CCRS ιεηηνπξγεί δχν ζηαζκνύο ππνδνρήο ζην έδαθνο έλαο ν Cantley, Québec (GSS) ιίγν έμσ απφ ηελ Οηάβα θαη έλαο άιινο ζην Prince Albert, Saskatchewan (PASS). Οη ζπλδπαζκέλνη θχθινη θάιπςεο γηα απηνχο ηνπο θαλαδηθνχο επίγεηνπο ζηαζκνχο επηηξέπεη ηε δπλαηφηεηα γηα ιήςε ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ή ηελ θαηαγξαθή δεδνκέλσλ απφ δνξπθφξνπο πνπ δηέξρνληαη πάλσ απφ ζρεδφλ νπνηνδήπνηε κέξνο ηεο γεο ηνπ Καλαδά, θαη έλα κεγάιν κέξνο ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ. Παξφκνηνη επίγεηνη ζηαζκνί έρνπλ δεκηνπξγεζεί ζε φιν ηνλ θφζκν γηα ηε ζπιινγή ησλ δεδνκέλσλ απφ κηα πνηθηιία δνξπθφξσλ. Σα δεδνκέλα ιακβάλνληαη ζην GRS ζε κία αλεπεμέξγαζηε ςεθηαθή κνξθή. Μπνξνχλ ζηε ζπλέρεηα, εάλ είλαη απαξαίηεην, λα επεμεξγαζζνχλ γηα λα δηνξζσζνχλ νη ζπζηεκαηηθέο, γεσκεηξηθέο θαη αηκνζθαηξηθέο ζηξεβιψζεηο ζηελ απεηθφληζε, θαη λα κεηαθξαζηνχλ ζε ηππνπνηεκέλε κνξθή. Σα δεδνκέλα γξάθνληαη ζε θάπνην κέζν απνζήθεπζεο φπσο θαζέηα, δηζθέηα ή CD. Σα δεδνκέλα ζπλήζσο αξρεηνζεηνχληαη ζηνπο πεξηζζφηεξνπο ζηαζκνχο ιήςεο θαη επεμεξγαζίαο, θαη «γεκάηεο» βηβιηνζήθεο δεδνκέλσλ δηαρεηξίδνληαη απφ θξαηηθέο ππεξεζίεο, φπσο νη εκπνξηθέο εηαηξίεο πνπ είλαη ππεχζπλεο γηα ηα αξρεία θάζε αηζζεηήξα. Γηα πνιινχο αηζζεηήξεο είλαη δπλαηή ε παξνρή ζηνπο πειάηεο quick-turnaround απεηθφληζε φηαλ ρξεηάδνληαη δεδνκέλα ην ζπληνκφηεξν δπλαηφλ, κεηά ηε ζπιινγή ηνπο. Σα ζπζηήκαηα επεμεξγαζίαο πνπ βξίζθνληαη θνληά ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ παξαγσγή εηθφλσλ ρακειήο αλάιπζεο ζε έληππε ή ειεθηξνληθή κνξθή (ςεθηαθά) κέζα ζε θάπνηεο ψξεο απφ ηελ απφθηεζε ησλ δεδνκέλσλ. Σέηνηεο εηθφλεο κπνξνχλ ζηε ζπλέρεηα λα απνζηαινχλ κε θαμ ή λα κεηαδνζνχλ ςεθηαθά ζηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο. Μία εθαξκνγή απηνχ ηνπ ηχπνπ γξήγνξεο επεμεξγαζίαο δεδνκέλσλ είλαη λα παξέρεη εηθφλεο ζε πινία πνπ πιένπλ ζηελ πεξηνρή ηεο Αξθηηθήο, θαζψο ηνπο επηηξέπεη λα αμηνινγνχλ ηηο ηξέρνπζεο ζπλζήθεο πάγνπ γξήγνξα, πξνθεηκέλνπ λα παξζνχλ απνθάζεηο πινήγεζεο ζρεηηθά κε ηελ επθνιφηεξε/αζθαιέζηεξε δηαδξνκή κέζα απφ ηνλ πάγν. Ζ real-time επεμεξγαζία εηθφλαο ζε αεξνκεηαθεξφκελα ζπζηήκαηα έρεη ρξεζηκνπνηεζεί, γηα παξάδεηγκα, ζηε παξνρή ζεξκηθψλ ππέξπζξσλ εηθφλσλ ζηνπο ππξνζβέζηεο ελφο δάζνο. Οη quick-look εηθφλεο ρακειήο αλάιπζεο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ πξνεπηζθφπεζε εηθφλσλ πξηλ απφ ηελ αγνξά. Ζ ρσξηθή θαη ξαδηνκεηξηθή πνηφηεηα απηψλ ησλ ηχπσλ δεδνκέλσλ ησλ πξντφλησλ είλαη ππνβαζκηζκέλε, αιιά είλαη ρξήζηκνη γηα λα εμαζθαιίζεη φηη ε ζπλνιηθή πνηφηεηα, θάιπςε θαη λεθνθάιπςε είλαη νη θαηάιιειεο.

39 39 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ 3 ΑΝΑΛΤΗ ΔΙΚΟΝΑ 3.1 Δηζαγσγή Πξνθεηκέλνπ λα επσθειεζνχκε θαη λα θάλνπκε θαιή ρξήζε ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο, πξέπεη λα είκαζηε ζε ζέζε λα εμάγνπκε νπζηαζηηθέο πιεξνθνξίεο απφ ηηο εηθφλεο. Απηφ καο θέξλεη ην ζέκα ηεο ζπδήηεζεο ζε απηφ ην θεθάιαην (εξκελεία θαη αλάιπζε) ην έθην ζηνηρείν ηεο επεμεξγαζίαο ηεο ηειεπηζθφπεζεο, πνπ νξίζακε ζην θεθάιαην 1. Ζ εξκελεία θαη αλάιπζε ησλ εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο πεξηιακβάλεη ηελ ηαπηνπνίεζε θαη/ή ηελ κέηξεζε ησλ δηαθφξσλ ζηφρσλ ζε κηα εηθφλα κε ζθνπφ ηελ εμαγσγή ρξήζηκσλ πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά κε απηνχο. Οη ζηφρνη ησλ εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο κπνξεί λα είλαη θάπνην ραξαθηεξηζηηθφ ή αληηθείκελν ην νπνίν κπνξεί λα παξαηεξεζεί ζε κηα εηθφλα θαη λα έρεη ηα αθφινπζα ραξαθηεξηζηηθά: Οη ζηφρνη κπνξεί λα είλαη έλα ζεκείν, γξακκή, ή ραξαθηεξηζηηθή πεξηνρή. Απηφ ζεκαίλεη φηη κπνξνχλ λα έρνπλ νπνηαδήπνηε κνξθή, απφ έλα ιεσθνξείν ζε έλα παξθηλγθ ή έλα αεξνπιάλν ζε έλα δηάδξνκν, ζε κηα γέθπξα ή δξφκν, ζε κηα κεγάιε έθηαζε κε λεξφ ή έλα πεδίν. Ο ζηφρνο πξέπεη λα είλαη δηαθξηηφο Πξέπεη λα είλαη ζε αληίζεζε κε ηα άιια ραξαθηεξηζηηθά γχξσ απφ απηφλ. Πνιιέο εξκελείεο θαη ηαπηνπνηήζεηο ησλ ζηφρσλ ζε εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο ρξεζηκνπνηνχληαη κε ρεηξνθίλεηα ή νπηηθά κέζα, δειαδή απφ έλαλ άλζξσπν δηεξκελέα. ε πνιιέο πεξηπηψζεηο, απηφ γίλεηαη κε ηε ρξήζε εηθφλσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζε κηα εηθνληθή ή ηχπνπ θσηνγξαθίαο κνξθή, αλεμάξηεηα απφ ηη ηχπνπ αηζζεηήξα ρξεζηκνπνηνχηαλ γηα ηε ζπιινγή θαη πψο ζπιιέρζεθαλ ηα δεδνκέλα. ε απηή ηελ πεξίπησζε, αλαθεξφκαζηε ζηα δεδνκέλα φπσο είλαη ζε αλαινγηθή κνξθή. Όπσο ζπδεηήζακε ζην Κεθάιαην 1, νη εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο κπνξεί επίζεο λα παξνπζηάδνληαη ζε έλαλ ππνινγηζηή σο ζπζηνηρίεο εηθνλνζηνηρείσλ, κε θάζε εηθνλνζηνηρείν λα αληηζηνηρεί ζε έλαλ ςεθηαθφ αξηζκφ, πνπ αληηπξνζσπεχεη ην επίπεδν θσηεηλφηεηαο ηνπ ζηελ εηθφλα. ε απηή ηελ πεξίπησζε, ηα δεδνκέλα είλαη ζε ςεθηαθή κνξθή. Ζ νπηηθή εξκελεία κπνξεί επίζεο λα πξαγκαηνπνηεζεί κε εμέηαζε ησλ ςεθηαθψλ εηθφλσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηελ νζφλε ελφο ππνινγηζηή. Καη νη δχν αλαινγηθέο θαη ςεθηαθέο εηθφλεο κπνξνχλ λα εκθαλίδνληαη σο καχξεο θαη άζπξεο (νλνκάδεηαη επίζεο κνλφρξσκεο) εηθφλεο, είηε σο έγρξσκεο εηθφλεο (αλαηξέμηε πίζσ ζην θεθάιαην 1, ελφηεηα 1.7) κε ην ζπλδπαζκφ δηαθνξεηηθψλ θαλαιηψλ ή δσλψλ πνπ εθπξνζσπνχλ δηαθνξεηηθά κήθε θχκαηνο.

40 40 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Όηαλ δεδνκέλα ηειεπηζθφπεζεο είλαη δηαζέζηκα ζε ςεθηαθή κνξθή, ε ςεθηαθή επεμεξγαζία θαη αλάιπζε κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί κε ηε ρξήζε ελφο ππνινγηζηή. Ζ ςεθηαθή επεμεξγαζία κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα εληζρχζεη ηα δεδνκέλα σο πξεινχδην ζηελ νπηηθή εξκελεία. Ζ ςεθηαθή επεμεξγαζία θαη αλάιπζε κπνξεί επίζεο λα πξαγκαηνπνηείηαη θαη απηφκαηα γηα ηνλ εληνπηζκφ ζηφρσλ θαη λα εμάγεη πιεξνθνξίεο ρσξίο ρεηξνθίλεηε παξέκβαζε απφ έλα αλζξψπηλν δηεξκελέα. Χζηφζν ζπάληα, ε ςεθηαθή επεμεξγαζία θαη αλάιπζε δηελεξγείηαη σο κία πιήξεο αληηθαηάζηαζε ηεο ρεηξνθίλεηεο εξκελείαο. πρλά, απηφ γίλεηαη γηα λα ζπκπιεξσζεί θαη λα βνεζεζεί ν αλζξψπηλνο αλαιπηήο. Ζ ρεηξνθίλεηε εξκελεία θαη αλάιπζε ρξνλνινγείηαη απφ ηηο πξψηεο κέξεο ηεο ηειεπηζθφπεζεο εξκελεία αεξνθσηνγξαθηψλ. Ζ ςεθηαθή επεμεξγαζία θαη αλάιπζε είλαη πην πξφζθαηε κε ηελ έιεπζε ηεο ςεθηαθήο θαηαγξαθήο ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο θαη ηελ αλάπηπμε ησλ ειεθηξνληθψλ ππνινγηζηψλ. Καη νη ρεηξνθίλεηεο θαη νη ςεθηαθέο ηερληθέο γηα ηελ εξκελεία ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο έρνπλ ηα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα ηνπο. ε γεληθέο γξακκέο, ε ρεηξνθίλεηε εξκελεία απαηηεί ιίγα, εάλ ππάξρεη εμεηδηθεπκέλνο εμνπιηζκφο, ελψ ε ςεθηαθή αλάιπζε απαηηεί εμεηδηθεπκέλν θαη ζπρλά αθξηβφ εμνπιηζκφ. Ζ ρεηξνθίλεηε εξκελεία ζπρλά πεξηνξίδεηαη ζηελ αλάιπζε κφλν ελφο εληαίνπ θαλαιηνχ ησλ δεδνκέλσλ ή κία εληαία εηθφλα, ιφγσ ηεο δπζθνιίαο ηνπ ρξφλνπ ζηελ εθηέιεζε νπηηθήο εξκελείαο κε πνιιαπιέο εηθφλεο. Σν πεξηβάιινλ ηνπ ππνινγηζηή είλαη πεξηζζφηεξν δεθηηθφ ζην λα ρεηξίδεηαη πνιχπινθεο εηθφλεο νξηζκέλσλ ή πνιιψλ θαλαιηψλ ή απφ δηάθνξεο εκεξνκελίεο. Τπφ ηελ έλλνηα απηή, ε ςεθηαθή αλάιπζε είλαη ρξήζηκε γηα ηελ ηαπηφρξνλε αλάιπζε πνιιψλ θαζκαηηθψλ δσλψλ θαη κπνξεί λα επεμεξγαζηεί κεγάια ζχλνια δεδνκέλσλ πνιχ πην γξήγνξα απφ φηη έλαο αλζξψπηλνο δηεξκελέαο. Ζ ρεηξνθίλεηε εξκελεία είλαη κηα ππνθεηκεληθή δηαδηθαζία, πξάγκα πνπ ζεκαίλεη φηη ηα απνηειέζκαηα ζα πνηθίινπλ ζηνπο δηάθνξνπο δηεξκελείο. Ζ ςεθηαθή αλάιπζε βαζίδεηαη ζηελ ρεηξαγψγεζε ησλ ςεθηαθψλ αξηζκψλ ζε έλα ππνινγηζηή θαη έηζη είλαη πεξηζζφηεξν αληηθεηκεληθή, γεληθά νδεγεί ζε πην ζηαζεξά απνηειέζκαηα. Χζηφζν, ν θαζνξηζκφ ηεο ηζρχνο θαη ηεο αθξίβεηαο ησλ απνηειεζκάησλ απφ ηελ ςεθηαθή επεμεξγαζία κπνξεί λα είλαη δχζθνινο. Δίλαη ζεκαληηθφ λα επαλαιεθζεί φηη νη νπηηθέο θαη ςεθηαθέο αλαιχζεηο εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο δελ αιιειναλαηξνχληαη. Καη νη δχν κέζνδνη έρνπλ ηα πιενλεθηήκαηά ηνπο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο, έλα κίγκα θαη ησλ δχν κεζφδσλ ζπλήζσο ρξεζηκνπνηείηαη θαηά ηελ αλάιπζε ησλ εηθφλσλ. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ε ηειηθή απφθαζε ηεο ρξεζηκφηεηαο θαη ζπλάθεηαο ησλ πιεξνθνξηψλ, πνπ εμάγνληαη ζην ηέινο ηεο δηαδηθαζίαο αλάιπζεο, πξέπεη λα γίλεη απφ ηνλ άλζξσπν. 3.2 ηνηρεία ηεο Οπηηθήο Δξκελείαο Όπσο αλαθέξζεθε ζηελ πξνεγνχκελε ελφηεηα, ε αλάιπζε ησλ εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο πεξηιακβάλεη ηελ αλαγλψξηζε ησλ δηαθφξσλ ζηφρσλ ζε κηα εηθφλα, θαη νη ζηφρνη απηνί κπνξεί λα είλαη πεξηβαιινληηθνί ή ηερλεηά ραξαθηεξηζηηθά πνπ απνηεινχληαη απφ ζεκεία, γξακκέο, ή πεξηνρέο. Οη ζηφρνη κπνξνχλ λα νξηζηνχλ κε φξνπο ζρεηηθά κε ηνλ ηξφπν πνπ αλαθινχλ ή εθπέκπνπλ αθηηλνβνιία. Ζ αθηηλνβνιία απηή κεηξάηαη θαη θαηαγξάθεηαη απφ έλαλ αηζζεηήξα θαη ηειηθά παξνπζηάδεηαη σο εηθφλα ηνπ πξντφληνο, φπσο κηα αεξνθσηνγξαθία ή κηα δνξπθνξηθή εηθφλα. Ση θάλεη ηελ εξκελεία ησλ εηθφλσλ πην δχζθνιε ζηελ θαζεκεξηλή νπηηθή εξκελεία ηνπ πεξηβάιινληνο καο; Πξψηνλ, ράλνπκε ηελ αίζζεζε ηνπ βάζνπο φηαλ πξνβάιιεηε κηα δηζδηάζηαηε εηθφλα, εθηφο αλ κπνξνχκε λα ηελ πξνβάινπκε ζηεξενζθνπηθά, έηζη ψζηε λα πξνζνκνηψζνπκε ηελ ηξίηε δηάζηαζε ηνπ χςνπο. Πξάγκαηη, ηα νθέιε ηεο εξκελείαο ζε κεγάιν βαζκφ βνεζνχλ ζε πνιιέο εθαξκνγέο φηαλ νη εηθφλεο πξνβάιινληαη ζηεξενζθνπηθά, φπσο νπηηθνπνίεζε (ζπλεπψο θαη ε αλαγλψξηζε) ησλ ζηφρσλ, νη νπνίνη βειηηψλνληαη δξακαηηθά. Ζ πξνβνιή αληηθεηκέλσλ αθξηβψο απφ πάλσ πξνζθέξεη επίζεο κηα πνιχ δηαθνξεηηθή πξννπηηθή απφ φηη είκαζηε εμνηθεησκέλνη. πλδπάδνληαο κηα άγλσζηε πξννπηηθή κε κηα πνιχ δηαθνξεηηθή θιίκαθα θαη έιιεηςε αλαγλσξηζηκφηεηαο ηεο ιεπηνκέξεηαο έρεη σο απνηέιεζκα λα κεηαηξέςεη αθφκα θαη ην πην γλσζηφ αληηθείκελν αγλψξηζην ζε κηα εηθφλα. Σέινο, έρνπκε ζπλεζίζεη λα βιέπνπκε κφλν ηα νξαηά κήθε θχκαηνο, θαη ε απεηθφληζε ησλ κεθψλ θχκαηνο έμσ απφ απηφ ην «παξάζπξν» θάλεη ηελ θαηαλφεζε δπζθνιφηεξε.

41 41 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Ζ αλαγλψξηζε ζηφρσλ είλαη ην θιεηδί γηα ηελ εξκελεία θαη ηελ εμαγσγή πιεξνθνξίαο. Ζ παξαηήξεζε ησλ δηαθνξψλ κεηαμχ ησλ ζηφρσλ θαη ησλ ππφβαζξσλ ηνπο πεξηιακβάλεη ηε ζχγθξηζε δηαθνξεηηθψλ ζηφρσλ πνπ βαζίδνληαη ζε νπνηνδήπνηε ή ζε φια ηα νπηηθά ζηνηρεία ηνπ ηόλνπ, ηνπ ζρήκαηνο, ηνπ κεγέζνπο, ηεο πθήο, ηεο ζθηάο, θαη ηνπ ζπλδπαζκνύ απηψλ. Ζ νπηηθή εξκελεία πνπ ρξεζηκνπνηεί απηά ηα ζηνηρεία είλαη ζπρλά έλα κέξνο ηεο θαζεκεξηλήο καο δσήο, είηε έρνπκε επίγλσζε απηήο είηε φρη. Δμεηάδνληαο δνξπθνξηθέο εηθφλεο γηα ην δειηίν θαηξνχ ή αθνινπζψληαο πςειήο ηαρχηεηαο θαηαδηψμεηο κε ζέα απφ έλα ειηθφπηεξν, είλαη φια γλσζηά παξαδείγκαηα ηεο νπηηθήο εξκελείαο ηεο εηθφλαο. Ο πξνζδηνξηζκφο ησλ ζηφρσλ εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο πνπ βαζίδνληαη ζε απηά ηα νπηηθά ζηνηρεία καο επηηξέπεη ηελ πεξαηηέξσ εξκελεία θαη αλάιπζε. Ζ θχζε ηνπ θάζε ελφο απφ απηά ηα ζηνηρεία εξκελείαο πεξηγξάθεηαη παξαθάησ, καδί κε έλα παξάδεηγκα εηθφλαο ηνπ θαζελφο. Ο ηόλνο αλαθέξεηαη ζηελ ζρεηηθή θσηεηλφηεηα ή ην ρξψκα ησλ αληηθεηκέλσλ ζε κηα εηθφλα. ε γεληθέο γξακκέο, ν ηφλνο είλαη ην ζεκειηψδεο ζηνηρείν γηα ηε δηάθξηζε κεηαμχ ησλ δηαθνξεηηθψλ ζηφρσλ ή ραξαθηεξηζηηθψλ. Οη δηαθπκάλζεηο ζηνλ ηφλν επίζεο επηηξέπνπλ ηα ζηνηρεία ηνπ ζρήκαηνο, ηεο πθήο θαη ηνπ κνηίβνπ ησλ αληηθεηκέλσλ λα δηαθξίλνληαη. Σν ζρήκα αλαθέξεηαη ζηελ γεληθή κνξθή, δνκή ή πεξίγξακκα ησλ κεκνλσκέλσλ αληηθεηκέλσλ. Σν ζρήκα κπνξεί λα είλαη κία πνιχ ραξαθηεξηζηηθή έλδεημε γηα ηελ εξκελεία. Σα ζρήκαηα κε επζέα φξηα ζπλήζσο αληηπξνζσπεχνπλ αζηηθνχο ή γεσξγηθνχο ζηφρνπο (πεδία), ελψ ηα θπζηθά ραξαθηεξηζηηθά, φπσο δαζηθά φξηα, είλαη πην αθαλφληζηα φζνλ αθνξά ην ζρήκα, εθηφο εάλ ν άλζξσπνο έρεη δεκηνπξγήζεη έλα δξφκν ή εθρεξζσζείζεο πεξηνρέο. Φάξκα ή θαιιηεξγνχζα γαία αξδεπφκελεο απφ πεξηζηξεθφκελα ζπζηήκαηα εκθαλίδνληαη σο θπθιηθά ζρήκαηα. Σν κέγεζνο ησλ αληηθεηκέλσλ ζε κηα εηθφλα είλαη κία ζπλάξηεζε ηεο θιίκαθαο. Δίλαη ζεκαληηθφ λα εθηηκεζεί ην κέγεζνο ηνπ ζηφρνπ ζε ζρέζε κε άιια αληηθείκελα ζε κηα εηθφλα, θαζψο επίζεο θαη ην απφιπην κέγεζνο, γηα λα βνεζήζεη ζηελ εξκελεία ηνπ ζηφρνπ απηνχ. Μηα γξήγνξε πξνζέγγηζε ηνπ κεγέζνπο ηνπ ζηφρνπ κπνξεί λα θαηεπζχλεη γξεγνξφηεξα ηελ εξκελεία ζε έλα θαηάιιειν απνηέιεζκα. Γηα παξάδεηγκα, αλ έλαο δηεξκελέαο έπξεπε λα δηαθξίλεη ηηο δψλεο ρξήζεσλ γεο, θαη είρε ηαρηνπνηήζεη κηα πεξηνρή κε κηα ζεηξά θηεξίσλ ζε απηφ, π.ρ. κεγάια θηίξηα φπσο εξγνζηάζηα ή απνζήθεο ζα πξφηεηλε εκπνξηθή ηδηνθηεζία, ελψ κηθξά θηίξηα ζα ππνδείθλπε νηθηαθή ρξήζε. Σν κνηίβν αλαθέξεηαη ζηε ρσξηθή δηάηαμε ησλ εκθαλψο δηαθξηηψλ αληηθεηκέλσλ. πλήζσο κηα νκαιή επαλάιεςε παξφκνησλ ηφλσλ θαη πθψλ ζα παξάγεη έλα δηαθξηηηθφ θαη ηειηθά αλαγλσξίζηκν κνηίβν. Οη νπσξψλεο κε νκνηφκνξθα κεηαμχ ηνπο δέληξα, θαη αζηηθνί δξφκνη κε ηαθηηθά δηαζηήκαηα αλάκεζα ζηα ζπίηηα είλαη θαιά παξαδείγκαηα κνηίβνπ. Ζ πθή αλαθέξεηαη ζηε δηάηαμε θαη ηε ζπρλφηεηα ησλ ηνληθψλ δηαθπκάλζεσλ ζε ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο κίαο εηθφλαο. Οη ηξαρείεο πθέο απνηεινχληαη απφ έλαλ ζηηθηφ ηφλν φπνπ ηα επίπεδα ηνπ γθξη αιιάδνπλ απφηνκα ζε κηα κηθξή πεξηνρή, ελψ απηά κε νκαιή πθή ζα έρνπλ κηα πνιχ κηθξή δηαθχκαλζε ηφλσλ. Οη νκαιέο πθέο είλαη ζπρλά ην απνηέιεζκα ησλ νκνηφκνξθσλ, νκαιψλ επηθαλεηψλ, φπσο ηα πεδία, ε άζθαιηνο ή νη ιηβαδηθέο εθηάζεηο. Έλαο ζηφρνο κε κηα ηξαρηά επηθάλεηα θαη κε αθαλφληζηε δνκή, φπσο κηα

42 42 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ θνκνζηέγε δάζνπο, έρεη σο απνηέιεζκα ηελ εκθάληζε κηαο ηξαρηάο πθήο. Ζ πθή είλαη έλα απφ ηα πην ζεκαληηθά ζηνηρεία γηα ηελ δηαθξηηνπνίεζε ραξαθηεξηζηηθψλ ζηηο εηθφλεο ξαληάξ. Ζ ζθηά είλαη επίζεο ρξήζηκε γηα ηελ εξκελεία θαζψο κπνξεί λα παξάζρεη κηα ηδέα ηνπ πξνθίι θαη ηνπ ζρεηηθνχ χςνπο ελφο ζηφρνπ ή ζηφρσλ έηζη ψζηε λα θαηαζηεί ε ηαπηνπνίεζε επθνιφηεξε. Χζηφζν, νη ζθηέο κπνξνχλ επίζεο λα κεηψζνπλ ή λα εμαιείςνπλ ηελ εξκελεία ησλ δηθψλ ηνπο πεξηνρψλ επηξξνήο, δεδνκέλνπ φηη νη ζηφρνη κέζα ζηηο ζθηέο είλαη πνιχ ιηγφηεξν δηαθξηηνί απφ ην πεξηβάιινλ ηνπο. Ζ ζθηά είλαη επίζεο ρξήζηκε γηα ηελ βειηίσζε ή αλαγλψξηζε ηεο ηνπνγξαθίαο θαη ησλ γεσκνξθψλ, ηδηαίηεξα ζε εηθφλεο ξαληάξ. Ο ζπλδπαζκόο φισλ ιακβάλεη ππφςε ηνπ ηε ζρέζε κεηαμχ άιισλ αλαγλσξίζηκσλ αληηθεηκέλσλ ή ραξαθηεξηζηηθψλ ζε εγγχηεηα κε ηνλ ζηφρν ελδηαθέξνληνο. Ζ ηαπηνπνίεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ πνπ ζα πεξίκελε θαλείο λα ζπλδέεηαη κε άιια ραξαθηεξηζηηθά κπνξεί λα παξέρεη πιεξνθνξίεο γηα ηε δηεπθφιπλζε ηεο ηαπηνπνίεζεο. ην παξάδεηγκα πνπ δίδεηαη παξαπάλσ, νη εκπνξηθέο ηδηνθηεζίεο κπνξνχλ λα ζρεηίδνληαη κε γεηηλίαζε ζε κεγάιεο γξακκέο κεηαθνξάο, ελψ θαηνηθεκέλεο πεξηνρέο ζα ζπλδένληαλ κε ζρνιεία, παηδηθέο ραξέο θαη γήπεδα. ην δηπιαλφ παξάδεηγκα, κηα ιίκλε ζπλδέεηαη κε βάξθεο, κηα καξίλα θαη παξαθείκελεο εθηάζεηο αλαςπρήο. 3.3 Φεθηαθή Δπεμεξγαζία Δηθόλαο ην ζεκεξηλφ θφζκν ηεο πξνεγκέλεο ηερλνινγίαο, φπνπ ηα πεξηζζφηεξα δεδνκέλα ηειεπηζθφπεζεο θαηαγξάθνληαη ζε ςεθηαθή κνξθή, ζρεδφλ φιε ε εξκελεία ηεο εηθφλαο θαη ε αλάιπζε ηεο πεξηιακβάλεη θάπνην ζηνηρείν ηεο ςεθηαθήο επεμεξγαζίαο. Ζ ςεθηαθή επεμεξγαζία εηθφλαο κπνξεί λα πεξηιακβάλεη πνιπάξηζκεο δηαδηθαζίεο φπσο ε δηακφξθσζε θαη δηφξζσζε ησλ δεδνκέλσλ, ςεθηαθή ελίζρπζε γηα ηελ δηεπθφιπλζε ηεο θαιχηεξεο νπηηθήο εξκελείαο θαη αθφκε ε απηφκαηε ηαμηλφκεζε ησλ ζηφρσλ θαη ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ εμ νινθιήξνπ απφ ηνλ ππνινγηζηή. Πξνθεηκέλνπ λα επεμεξγαζηνχκε ηελ εηθφλα ηειεπηζθφπεζεο ςεθηαθά, ηα δεδνκέλα ζα πξέπεη λα θαηαγξάθνληαη θαη λα είλαη δηαζέζηκα ζε ςεθηαθή κνξθή, θαηάιιεια γηα απνζήθεπζε ζε θαζέηα ή δίζθν ππνινγηζηή. Πξνθαλψο, ε άιιε απαίηεζε γηα ςεθηαθή επεμεξγαζία εηθφλαο είλαη έλα ζχζηεκα ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή, πνπ κεξηθέο θνξέο αλαθέξεηαη σο έλα ζύζηεκα αλάιπζεο εηθόλαο, κε ην θαηάιιειν πιηθφ θαη ινγηζκηθφ γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ. Γηάθνξα εκπνξηθά δηαζέζηκα ζπζηήκαηα ινγηζκηθνχ έρνπλ δεκηνπξγεζεί εηδηθά γηα επεμεξγαζία θαη αλάιπζε εηθφλσλ ηειεπηζθφπεζεο. Γηα ηνπο ζθνπνχο ηεο ζπδήηεζεο, νη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο θνηλέο ιεηηνπξγίεο επεμεξγαζίαο εηθφλαο πνπ δηαηίζεληαη ζηα ζπζηήκαηα αλάιπζεο εηθφλαο κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ ζηηο αθφινπζεο ηέζζεξηο θαηεγνξίεο: Πξνεπεμεξγαζία Δλίζρπζε εηθφλαο Μεηαζρεκαηηζκφο εηθφλαο Σαμηλφκεζε θαη Αλάιπζε Δηθφλσλ Οη ιεηηνπξγίεο πξνεπεμεξγαζίαο πεξηιακβάλνπλ εθείλεο ηηο ιεηηνπξγίεο πνπ θαλνληθά απαηηνχληαη πξηλ απφ ηελ θχξηα αλάιπζε ησλ δεδνκέλσλ θαη ηελ εμαγσγή ησλ πιεξνθνξηψλ θαη γεληθά νκαδνπνηνχληαη σο

43 43 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ξαδηνκεηξηθέο ή γεσκεηξηθέο δηνξζώζεηο. Οη ξαδηνκεηξηθέο δηνξζψζεηο πεξηιακβάλνπλ δηφξζσζε ησλ δεδνκέλσλ γηα ηπρφλ αλεπηζχκεηεο αλσκαιίεο ηνπ αηζζεηήξα θαη unwanted sensor ή αηκνζθαηξηθφ ζφξπβν θαη κεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ έηζη ψζηε λα αληηπξνζσπεχεη επαθξηβψο ηελ αλαθιψκελε ή εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία, πνπ κεηξηέηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα. Οη γεσκεηξηθέο δηνξζψζεηο πεξηιακβάλνπλ ηε δηφξζσζε γεσκεηξηθψλ ζηξεβιψζεσλ πνπ νθείινληαη ζηηο δηαθπκάλζεηο ηεο γεσκεηξίαο αηζζεηήξα-γε θαη ηε κεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθέο ζπληεηαγκέλεο (π.ρ. γεσγξαθηθφ πιάηνο θαη κήθνο) επί ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο. Σν αληηθείκελν ηεο δεχηεξεο νκάδαο ησλ ιεηηνπξγηψλ επεμεξγαζίαο εηθφλαο νκαδνπνηνχληαη ππφ ηνλ φξν ηεο ελίζρπζεο εηθόλαο θαη είλαη απνθιεηζηηθά θαη κφλν γηα λα βειηηώζεη ηελ εκθάληζε ηεο εηθόλαο έηζη ψζηε λα βνεζήζεη ζηελ νπηηθή εξκελεία θαη αλάιπζε. Παξαδείγκαηα ιεηηνπξγηψλ ελίζρπζεο πεξηιακβάλνπλ ηελ δηεχξπλζε (stretching) αληίζεζεο γηα ηελ αχμεζε ηεο ηνληθήο δηάθξηζεο κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ ραξαθηεξηζηηθψλ ζε κηα ζθελή θαη ην ρσξηθό θηιηξάξηζκα γηα ηελ ελίζρπζε (ή θαηαζηνιή) ζπγθεθξηκέλσλ ρσξηθψλ κνηίβσλ ζε κηα εηθφλα. Οη κεηαζρεκαηηζκνί εηθόλαο είλαη ιεηηνπξγίεο παξφκνηεο κε ηηο έλλνηεο απηέο ηεο ελίζρπζεο εηθφλαο. Χζηφζν, ζε αληίζεζε κε άιιεο ιεηηνπξγίεο ελίζρπζεο εηθφλαο, νη νπνίεο ζπλήζσο εθαξκφδνληαη ζε έλα κφλν θαλάιη δεδνκέλσλ ζε θάπνηα ρξνληθή ζηηγκή, νη κεηαζρεκαηηζκνί εηθφλαο ζπλήζσο πεξηιακβάλνπλ ζπλδπαζκέλε επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ απφ πνιιαπιέο θαζκαηηθέο κπάληεο. Οη αξηζκεηηθέο ιεηηνπξγίεο (π.ρ. αθαίξεζε, πξφζζεζε, πνιιαπιαζηαζκφο, δηαίξεζε) εθηεινχληαη γηα λα ζπλδπάζνπλ θαη λα κεηαηξέςνπλ ηηο αξρηθέο δψλεο ζε «λέεο» εηθφλεο νη νπνίεο εκθαλίδνπλ ή ηνλίδνπλ κε θαιχηεξν ηξφπν νξηζκέλα ραξαθηεξηζηηθά ζηε ζθελή. Θα εμεηάζνπκε κεξηθέο απφ απηέο ιεηηνπξγίεο ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ δηαθφξνπο κεζφδνπο θαζκαηηθνύ ιφγνπ θαη κηα δηαδηθαζία πνπ νλνκάδεηαη αλάιπζε θύξησλ ζπληζησζώλ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απνηειεζκαηηθφηεξε παξνπζίαζε ησλ πιεξνθνξηψλ ζε πνιπ-θάλαιεο εηθφλεο. Οη ιεηηνπξγίεο ηαμηλόκεζεο θαη αλάιπζεο εηθόλαο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ ςεθηαθή αλαγλψξηζε θαη ηαμηλφκεζε εηθνλνζηνηρείσλ ζηα δεδνκέλα. Ζ ηαμηλόκεζε εθηειείηαη ζπλήζσο ζε πνιπ-θάλαια ζχλνια δεδνκέλσλ (Α) ε νπνία δηαδηθαζία αληηζηνηρίδεη θάζε pixel ζε κηα εηθφλα ζε κηα ζπγθεθξηκέλε θαηεγνξία ή ζέκα (Β) βαζηζκέλε ζε ζηαηηζηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ ηηκψλ θσηεηλφηεηαο ησλ pixel. Τπάξρεη κηα πνηθηιία πξνζεγγίζεσλ γηα λα ιεθζεί θαη λα εθηειεζηεί ςεθηαθή ηαμηλφκεζε. Θα πεξηγξάςνπκε ελ ζπληνκία ηηο δχν γεληθέο πξνζεγγίζεηο νη νπνίεο ρξεζηκνπνηνχληαη πην ζπρλά, ηηο επνλνκαδφκελεο επηβιεπόκελε θαη κε-επηβιεπόκελε ηαμηλφκεζε. ηηο αθφινπζεο ελφηεηεο ζα πεξηγξαθνχλ ιεπηνκεξέζηεξα θάζε κηα απφ απηέο ηηο ηέζζεξηο θαηεγνξίεο ιεηηνπξγηψλ ςεθηαθήο επεμεξγαζίαο εηθφλαο Πξνεπεμεξγαζία Οη ιεηηνπξγίεο πξν-επεμεξγαζίαο, νη νπνίεο κεξηθέο θνξέο αλαθέξνληαη σο απνθαηάζηαζε θαη δηφξζσζε εηθφλαο, πξννξίδνληαη γηα ηε δηφξζσζε αηζζεηήξα (θαη πιαηθφξκαο) ζπγθεθξηκέλσλ ξαδηνκεηξηθψλ θαη γεσκεηξηθψλ ζηξεβιψζεσλ ησλ δεδνκέλσλ. Οη ξαδηνκεηξηθέο δηνξζψζεηο κπνξεί λα είλαη αλαγθαίεο, ιφγσ

44 44 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ησλ δηαθπκάλζεσλ θσηηζκνχ θαη πξνβνιήο γεσκεηξίαο ζε κηα ζθελή, ηηο αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο θαη ηνλ ζφξπβν θαη αληαπφθξηζε ηνπ αηζζεηήξα. Κάζε έλα απφ απηά ζα πνηθίιεη αλάινγα κε ην ζπγθεθξηκέλν αηζζεηήξα θαη πιαηθφξκα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απφθηεζε ησλ δεδνκέλσλ θαη ηηο ζπλζήθεο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζπιινγήο δεδνκέλσλ. Δπίζεο, κπνξεί λα είλαη επηζπκεηφ λα κεηαηξέςεη θαη/ή λα βαζκνλνκήζεη ηα δεδνκέλα κε γλσζηέο κνλάδεο αθηηλνβνιίαο ή αλάθιαζεο γηα ηελ δηεπθφιπλζε ηεο ζχγθξηζεο κεηαμχ ησλ δεδνκέλσλ. Οη δηαθπκάλζεηο ζην θσηηζκφ θαη ζηε πξνβνιή γεσκεηξίαο κεηαμχ εηθφλσλ (γηα νπηηθνχο αηζζεηήξεο) κπνξνχλ λα δηνξζσζνχλ κνληεινπνηψληαο ηε γεσκεηξηθή ζρέζε θαη απφζηαζε κεηαμχ ησλ πεξηνρψλ ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, πνπ απεηθνλίδνληαη, ηνπ ήιηνπ θαη ηνπ αηζζεηήξα. Απηφ απαηηείηαη ζπρλά έηζη ψζηε λα είλαη δπλαηή ε πην εχθνιε ζχγθξηζε εηθφλσλ πνπ ζπιιέγνληαη απφ δηαθνξεηηθνχο αηζζεηήξεο ζε δηαθνξεηηθέο εκεξνκελίεο ή ψξεο θαη ε ςεθηδσπνίεζε πνιιαπιώλ εηθόλσλ από έλαλ κόλν αηζζεηήξα, δηαηεξψληαο νκνηφκνξθεο ζπλζήθεο θσηηζκνχ απφ ζθελή ζε ζθελή. Όπσο κάζακε ζην θεθάιαην 1, ζθέδαζε ηεο αθηηλνβνιίαο ζπκβαίλεη θαζψο απηή πεξλά δηακέζνπ θαη αιιειεπηδξά κε ηελ αηκφζθαηξα. Απηή ε ζθέδαζε κπνξεί λα κεηψζεη ή λα εμαζζελίζεη κέξνο ηεο ελέξγεηαο πνπ θσηίδεη ηελ επηθάλεηα. Δπηπξνζζέησο, ε αηκφζθαηξα ζα κεηξηάζεη πεξαηηέξσ ηε κεηάδνζε ηνπ ζήκαηνο απφ ηνλ ζηφρν πξνο ηνλ αηζζεηήξα. Πνηθίιεο κέζνδνη αηκνζθαηξηθήο δηφξζσζεο κπνξνχλ λα εθαξκφδνληαη θπκαίλνληαο απφ ιεπηνκεξή κνληεινπνίεζε ησλ αηκνζθαηξηθψλ ζπλζεθψλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζπιινγήο δεδνκέλσλ, ζε απινχο ππνινγηζκνχο πνπ βαζίδεηαη απνθιεηζηηθά ζηα δεδνκέλα εηθφλαο. Έλα παξάδεηγκα ηεο ηειεπηαίαο κεζφδνπ είλαη ε εμέηαζε ησλ παξαηεξνύκελσλ ηηκώλ θσηεηλόηεηαο (ςεθηαθψλ αξηζκψλ), ζε κηα πεξηνρή ζθίαζεο ή γηα έλα πνιχ ζθνηεηλφ αληηθείκελν (φπσο κηα κεγάιε θαζαξή ιίκλε-α) πξνζδηνξίδνληαο έηζη ηελ ειάρηζηε ηηκή (Β). Ζ δηφξζσζε εθαξκφδεηαη αθαηξψληαο ηελ ειάρηζηε παξαηεξνχκελε ηηκή, πνπ πξνζδηνξίδεηαη γηα θάζε ζπγθεθξηκέλε κπάληα, απφ φιεο ηηο ηηκέο εηθνλνζηνηρείσλ ζε θάζε αληίζηνηρε δψλε. Γεδνκέλνπ φηη ε ζθέδαζε εμαξηάηαη απφ ην κήθνο θχκαηνο (Κεθάιαην 1), νη ειάρηζηεο ηηκέο ζα πνηθίινπλ απφ δψλε ζε δψλε. Απηή ε κέζνδνο βαζίδεηαη ζηελ παξαδνρή φηη ε αλαθιαζηηθφηεηα απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά απηά, αλ ε αηκφζθαηξα είλαη δηαπγήο, πξέπεη λα είλαη πνιχ κηθξή, αλ φρη κεδεληθή. Αλ παξαηεξήζνπκε ηηκέο πνιχ κεγαιχηεξεο απφ ην κεδέλ, ηφηε απηέο ζεσξνχληαη φηη έρνπλ πξνθχςεη απφ ηελ αηκνζθαηξηθή ζθέδαζε. Ο ζφξπβνο ζε κηα εηθφλα κπνξεί λα νθείιεηαη ζε αλσκαιίεο ή ζθάικαηα πνπ ζπκβαίλνπλ ζηελ απφθξηζε ηνπ αηζζεηήξα θαη/ή ζηελ θαηαγξαθή θαη κεηάδνζε δεδνκέλσλ. Οη θνηλέο κνξθέο ηνπ ζνξχβνπ πεξηιακβάλνπλ ζπζηεκαηηθή δηαγξάκκηζε (striping) ή δψλσζε (banding) θαη dropped lines. Ακθφηεξα ηα απνηειέζκαηα απηά ζα πξέπεη λα δηνξζψλνληαη πξηλ απφ ηελ εθηέιεζε ηεο πεξαηηέξσ ελίζρπζεο ή ηαμηλφκεζεο. Ζ δηαγξάκκηζε ήηαλ θνηλή ζηα αξρηθά δεδνκέλα Landsat MSS ιφγσ ησλ δηαθπκάλζεσλ θαη εθηξνπψλ ζηελ απφθξηζε θαηά ηε πάξνδν ηνπ ρξφλνπ ησλ έμη MSS αληρλεπηψλ. Ζ «εθηξνπή» ήηαλ δηαθνξεηηθή γηα θαζέλα απφ ηνπο έμη αληρλεπηέο, πξνθαιψληαο ηελ ίδηα θσηεηλφηεηα γηα λα παξνπζηάδνληαη κε δηαθνξεηηθφ ηξφπν απφ θάζε αληρλεπηή. Ζ ζπλνιηθή εκθάληζε ήηαλ έηζη έλα «ξηγέ» απνηέιεζκα. Ζ δηνξζσηηθή δηαδηθαζία έθαλε κηα ζρεηηθή δηφξζσζε κεηαμχ ησλ έμη αηζζεηήξσλ γηα λα θέξεη θαηλνκεληθέο ηηκέο ζε ζπκθσλία κεηαμχ ηνπο. Οη Dropped lines εκθαλίδνληαη φηαλ ππάξρνπλ ζπζηήκαηα ζθαικάησλ πνπ έρνπλ σο απνηέιεζκα ειιείπνληα ή ειαηησκαηηθά δεδνκέλα

45 45 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ θαηά κήθνο κηαο γξακκήο ζάξσζεο. Οη Dropped lines θαλνληθά «δηνξζψλνληαη» αληηθαζηζηψληαο ηε γξακκή κε ηηο ηηκέο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ζηελ αλψηεξε ή θαηψηεξε γξακκή ή κε ην κέζν φξν θαη ησλ δχν. Γηα πνιιέο πνζνηηθέο εθαξκνγέο ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο, είλαη απαξαίηεην λα κεηαηξαπνχλ νη ςεθηαθνί αξηζκνί ζε κεηξήζηκεο κνλάδεο νη νπνίεο αληηπξνζσπεχνπλ ηελ πξαγκαηηθή αλάθιαζε ή εθπνκπή απφ ηελ επηθάλεηα. Απηφ γίλεηαη βάζεη ιεπηνκεξήο γλψζεο ηεο απφθξηζεο ηνπ αηζζεηήξα θαη ηνπ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ην αλαινγηθφ ζήκα (δειαδή ε αλαθιψκελε ή εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία) κεηαηξέπεηαη ζε έλα ςεθηαθφ αξηζκφ, πνπ νλνκάδεηαη αλαινγηθό-ζε-ςεθηαθό (A-πξνο-D) κεηαηξνπή. Με ηελ επίιπζε απηήο ηεο ζρέζεο ζηελ αληίζηξνθε θαηεχζπλζε, ε απφιπηε αθηηλνβνιία κπνξεί λα ππνινγηζηεί γηα θάζε εηθνλνζηνηρείν, έηζη ψζηε νη ζπγθξίζεηο κπνξνχλ λα γίλνπλ κε αθξίβεηα θαηά ηε πάξνδν ηνπ ρξφλνπ θαη κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ αηζζεηήξσλ. ηελ ελφηεηα 2.10, κάζακε φηη φιεο νη εηθφλεο ηειεπηζθφπεζεο εγγελψο ππφθεηληαη ζε γεσκεηξηθέο ζηξεβιψζεηο. Οη ζηξεβιψζεηο απηέο κπνξεί λα νθείινληαη ζε δηάθνξνπο παξάγνληεο, φπσο νη εμήο: ε πξννπηηθή ησλ νπηηθψλ ηνπ αηζζεηήξα, ε θίλεζε ηνπ ζπζηήκαηνο ζαξψζεσο, ε θίλεζε ηεο πιαηθφξκαο, ην χςνο ηεο πιαηθφξκαο, ε ζπκπεξηθνξά θαη ε ηαρχηεηα, ην επίγεην αλάγιπθν θαη ε θακππιφηεηα θαη πεξηζηξνθή ηεο Γεο. Οη γεσκεηξηθέο δηνξζψζεηο πξννξίδνληαη λα αληηζηαζκίζνπλ απηέο ηηο ζηξεβιψζεηο νχησο ψζηε ε γεσκεηξηθή αλαπαξάζηαζε ηεο απεηθφληζεο λα είλαη φζν ην δπλαηφλ πην θνληά ζην πξαγκαηηθφ θφζκν. Πνιιέο απφ απηέο ηηο δηαθπκάλζεηο είλαη ζπζηεκαηηθέο ή πξνβιέςηκεο ζηε θχζε θαη κπνξνχλ λα απνδνζνχλ απφ αθξηβήο κνληεινπνίεζε ηνπ αηζζεηήξα θαη ηεο θίλεζεο ηεο πιαηθφξκαο φπσο επίζεο θαη απφ ηε γεσκεηξηθή ζρέζε ηεο πιαηθφξκαο κε ηε Γε. Άιια κε ζπζηεκαηηθά ή ηπραία ζθάικαηα δελ κπνξνχλ λα κνληεινπνηνχληαη θαη λα δηνξζψλνληαη θαηά ηνλ ηξφπν απηφ. Χο εθ ηνχηνπ, πξέπεη λα εθηειείηαη ε γεσκεηξηθή θαηαρώξεζε ησλ εηθφλσλ ζε έλα γλσζηφ ζχζηεκα ζπληεηαγκέλσλ εδάθνπο. Ζ δηαδηθαζία γεσκεηξηθήο θαηαρώξεζεο πεξηιακβάλεη ηνλ πξνζδηνξηζκφ ησλ ζπληεηαγκέλσλ ηεο εηθφλαο (δειαδή ζεηξά, ζηήιε) πνιιψλ ζαθψο δηαθξηηψλ ζεκείσλ, πνπ νλνκάδνληαη ground control points (ή GCPs), ζηε δηαζηξεβισκέλε εηθφλα (Α-A1 έσο A4) θαη ηα αληηζηνηρεί ζηελ αιεζηλή ζέζε ηνπο, ζηηο ζπληεηαγκέλεο εδάθνπο (π.ρ. γεσγξαθηθφ πιάηνο θαη κήθνο). Οη πξαγκαηηθέο ζπληεηαγκέλεο ηνπ εδάθνπο ζπλήζσο κεηξνχληαη απφ έλα ράξηε (Β-Β1 έσο Β4), είηε ζε ραξηί είηε ζε ςεθηαθή κνξθή. Απηή είλαη ε θαηαρώξηζε εηθόλα-ζε-ράξηε. Όηαλ θαιψο-θαηαλεκεκέλα δεχγε GCP εληνπηζηνχλ, νη πιεξνθνξίεο ζπληεηαγκέλσλ ζα επεμεξγαζηνχλ απφ ηνλ ππνινγηζηή γηα λα θαζνξίζνπλ ηηο θαηάιιειεο εμηζψζεηο κεηαζρεκαηηζκνχ γηα ηελ εθαξκνγή ζηηο «απζεληηθέο» (γξακκή θαη ζηήιε) ζπληεηαγκέλεο ηεο εηθφλαο γηα ηελ ραξηνγξάθεζε ηνπο ζε λέεο ζπληεηαγκέλεο ηνπο ζην εδάθνπο. Ζ γεσκεηξηθή θαηαρψξεζε κπνξεί επίζεο λα πξαγκαηνπνηεζεί κε ηελ εγγξαθή ελφο (ή πεξηζζνηέξσλ) εηθφλσλ ζε άιιεο εηθφλεο, αληί ζε γεσγξαθηθέο ζπληεηαγκέλεο. Απηφ νλνκάδεηαη θαηαρψξηζε εηθφλα-ζε-εηθφλα θαη ζπρλά γίλεηαη πξηλ απφ ηελ εθηέιεζε δηαθφξσλ δηαδηθαζηψλ κεηαζρεκαηηζκνχ εηθφλαο. Πξνθεηκέλνπ φλησο λα δηνξζσζεί γεσκεηξηθά ε αξρηθή ζηξεβιή εηθφλα, ρξεζηκνπνηείηαη κηα δηαδηθαζία πνπ νλνκάδεηαη resampling γηα λα θαζνξίζεη ηηο ςεθηαθέο ηηκέο θαη λα ηνπνζεηήζεη ζε λέεο ζέζεηο pixel ηεο δηνξζσκέλεο εμαγφκελεο εηθφλαο. Ζ δηαδηθαζία απηή ππνινγίδεη ηηο λέεο ηηκέο pixel απφ ηηο αξρηθέο ςεθηαθέο ηηκέο εηθνλνζηνηρείσλ ζηελ κε δηνξζσκέλε εηθφλα. Τπάξρνπλ ηξεηο θνηλέο κέζνδνη resampling:

46 46 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ ηνπ πιεζηέζηεξνπ γείηνλα (nearest neighbour), ηεο δηγξακκηθήο παξεκβνιήο (bilinear interpolation) θαη ηεο θπβηθήο αλέιημεο (cubic convolution). Ζ κέζνδνο nearest neighbour ρξεζηκνπνηεί ηελ ςεθηαθή ηηκή απφ ην εηθνλνζηνηρείν ζηελ αξρηθή εηθφλα πνπ είλαη πιεζηέζηεξν ζηελ λέα ζέζε ηνπ εηθνλνζηνηρείνπ ζηελ δηνξζσκέλε εηθφλα. Απηή είλαη ε απινχζηεξε κέζνδνο θαη δελ κεηαβάιιεη ηηο αξρηθέο ηηκέο, αιιά κπνξεί λα θέξεη σο απνηέιεζκα ζε θάπνηεο ηηκέο εηθνλνζηνηρείσλ δηπιφηππα ελψ άιιεο ράλνληαη. Ζ κέζνδνο απηή ηείλεη επίζεο λα νδεγήζεη ζε κηα απνζπαζκαηηθή ή ζνιή εκθάληζε εηθφλαο. Ζ κέζνδνο bilinear interpolation παίξλεη έλα ζηαζκηζκέλν κέζν φξν ηεζζάξσλ εηθνλνζηνηρείσλ ζηελ αξρηθή εηθφλα, πιεζηέζηεξα ζηελ λέα ζέζε ηνπ εηθνλνζηνηρείνπ. Ζ θαηά κέζν φξν δηαδηθαζία αιιάδεη ηηο αξρηθέο ηηκέο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ θαη δεκηνπξγεί εληειψο λέεο ςεθηαθέο ηηκέο ζηελ εμαγφκελε εηθφλα. Απηφ κπνξεί λα είλαη αλεπηζχκεην εάλ ε πεξαηηέξσ επεμεξγαζία θαη αλάιπζε, φπσο ε ηαμηλφκεζε πνπ βαζίδεηαη ζε θαζκαηηθή απφθξηζε, πξέπεη λα πξαγκαηνπνηεζεί. Αλ απηή είλαη ε πεξίπησζε, ηφηε ε δηαδηθαζία resampling ίζσο είλαη θαιχηεξα λα πινπνηεζεί κεηά ηελ δηαδηθαζία ηαμηλφκεζεο. Ζ κέζνδνο cubic convolution πεγαίλεη αθφκε παξαπέξα γηα λα ππνινγίζεη κηα ζηαζκηζκέλε κέζε απφζηαζε απφ έλα κπινθ ησλ δεθαέμη εηθνλνζηνηρείσλ απφ ηελ αξρηθή εηθφλα πνπ πεξηβάιινπλ ηε λέα εμαγφκελε ζέζε ηνπ εηθνλνζηνηρείνπ. Όπσο θαη κε ηε bilinear interpolation, ε κέζνδνο απηή νδεγεί ζε εληειψο λέεο ηηκέο εηθνλνζηνηρείσλ. Χζηφζν, απηέο νη δχν κέζνδνη κπνξνχλ λα παξάγνπλ εηθφλεο νη νπνίεο έρνπλ πνιχ πην έληνλε εκθάληζε θαη λα απνθεπρζεί ε ζνιή εκθάληζε ηεο κεζφδνπ ηνπ πιεζηέζηεξνπ γεηηνληθνχ ζηνηρείνπ Δλίζρπζε Δηθόλαο Δληζρχζεηο εηθφλαο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα θάλνπλ επθνιφηεξε ηελ νπηηθή εξκελεία θαη θαηαλφεζε ησλ εηθφλσλ. Σν πιενλέθηεκα ησλ ςεθηαθψλ εηθφλσλ είλαη φηη καο επηηξέπνπλ λα ρεηξηζηνχκε ηηο ηηκέο ησλ ςεθηαθψλ εηθνλνζηνηρείσλ ζε κηα εηθφλα. Αλ θαη νη ξαδηνκεηξηθέο δηνξζψζεηο θσηηζκνχ, αηκνζθαηξηθψλ επηδξάζεσλ θαη ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ αηζζεηήξα κπνξνχλ λα γίλνπλ πξηλ απφ ηελ δηαλνκή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ ρξήζηε, ε εηθφλα δελ κπνξεί αθφκε λα βειηηζηνπνηεζεί γηα ηελ νπηηθή εξκελεία. Οη ζπζθεπέο ηειεπηζθφπεζεο, εηδηθά απηέο πνπ ιεηηνπξγνχλ απφ δνξπθνξηθέο πιαηθφξκεο, πξέπεη λα είλαη ζρεδηαζκέλεο γηα λα αληηκεησπίζνπλ ηα επίπεδα ηνπ ζηφρνπ/ππνβάζξνπ ελέξγεηαο, ηα νπνία είλαη ραξαθηεξηζηηθά φισλ ησλ ζπλζεθψλ πνπ ελδέρεηαη λα ζπλαληήζνπλ ζηελ θαζεκεξηλή ρξήζε. Με κεγάιεο δηαθπκάλζεηο ζε θαζκαηηθή απφθξηζε απφ έλα επξχ θάζκα ζηφρσλ (π.ρ. δάζε, έξεκνη, ρηνληζκέλα πεδία, λεξφ, θ.ιπ.) θακία γεληθή ξαδηνκεηξηθή δηφξζσζε κπνξεί λα παξνπζηαζηεί ηδαληθή θαη λα εκθαλίζεη ην βέιηηζην εχξνο θσηεηλφηεηαο θαη αληίζεζεο γηα φινπο ηνπο ζηφρνπο. Έηζη, γηα θάζε εθαξκνγή θαη γηα θάζε εηθφλα, κηα ηπραία ξχζκηζε ηνπ εχξνπο θαη ηεο δηαλνκήο ησλ ηηκψλ θσηεηλφηεηαο είλαη ζπλήζσο απαξαίηεηε. ηηο αθαηέξγαζηεο εηθφλεο, ηα ρξήζηκα δεδνκέλα ζπρλά ζπκπιεξψλνπλ κφλν έλα κηθξφ ηκήκα απφ ην δηαζέζηκν θάζκα ησλ ςεθηαθψλ ηηκψλ (ζπλήζσο 8 bits ή 256 επίπεδα). Ζ ελίζρπζε αληίζεζεο πεξηιακβάλεη ηελ αιιαγή ησλ αξρηθψλ ηηκψλ έηζη ψζηε λα ρξεζηκνπνηείηε πεξηζζφηεξν απφ ην δηαζέζηκν εχξνο, απμάλνληαο έηζη ηελ αληίζεζε κεηαμχ ησλ ζηφρσλ θαη ησλ ππνβάζξσλ ηνπο. Σν θιεηδί γηα ηε θαηαλφεζε ησλ εληζρχζεσλ αληίζεζεο είλαη ε θαηαλφεζε ηεο ηδέαο κίαο εηθόλαο ηζηνγξάκκαηνο. Έλα ηζηφγξακκα

47 47 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ είλαη κηα γξαθηθή αλαπαξάζηαζε ησλ ηηκψλ θσηεηλφηεηαο πνπ απνηεινχλ κηα εηθφλα. Οη ηηκέο θσηεηλφηεηαο (δει ) παξνπζηάδνληαη θαηά κήθνο ηνπ x-άμνλα ηνπ γξαθήκαηνο. Ζ ζπρλφηεηα εκθάληζεο θαζεκίαο απφ απηέο ηηο ηηκέο ζηελ εηθφλα εκθαλίδεηαη ζηνλ y-άμνλα. Με ην ρεηξηζκφ ηνπ θάζκαηνο ησλ ςεθηαθψλ ηηκψλ ζε κηα εηθφλα, πνπ αλαπαξίζηαηαη γξαθηθά απφ ην ηζηφγξακκα, κπνξνχκε λα εθαξκφζνπκε δηάθνξεο εληζρχζεηο ζηα δεδνκέλα. Τπάξρνπλ πνιιέο δηαθνξεηηθέο ηερληθέο θαη κέζνδνη ηεο ελίζρπζεο ηεο αληίζεζεο θαη ιεπηνκέξεηαο ζε κηα εηθφλα. Ο απινχζηεξνο ηχπνο ελίζρπζεο είλαη κία γξακκηθή δηεύξπλζε αληίζεζεο. Απηφ πεξηιακβάλεη ηνλ πξνζδηνξηζκφ άλσ θαη θάησ νξίσλ απφ ην ηζηφγξακκα (ζπλήζσο ηηο ειάρηζηεο θαη ηηο κέγηζηεο ηηκέο θσηεηλφηεηαο ζηελ εηθφλα) θαη ηελ εθαξκνγή ελφο κεηαζρεκαηηζκνχ γηα λα δηεπξπλζεί ην εχξνο θαη λα θαιπθηεί ην πιήξεο θάζκα. ην παξάδεηγκά καο, ε ειάρηζηε ηηκή (πνπ θαηαιακβάλεηαη απφ ηα πξαγκαηηθά δεδνκέλα) ηνπ ηζηνγξάκκαηνο είλαη 84 θαη ε κέγηζηε ηηκή είλαη 153. Απηά ηα 70 επίπεδα θαηαιακβάλνπλ ιηγφηεξν απφ ην έλα ηξίην ησλ πιήξσο δηαζέζηκσλ 256 επηπέδσλ. Μία γξακκηθή δηεχξπλζε εθηείλεηαη νκνηφκνξθα ην κηθξφ εχξνο γηα ηελ θάιπςε φινπ ηνπ θάζκαηνο ηηκψλ 0 έσο 255. Απηφ εληζρχεη ηελ αληίζεζε ηεο εηθφλαο κε ειαθξά ηνληζκέλεο πεξηνρέο πνπ πεξηιακβάλνληαη ζε θσηεηλφηεξεο θαη ζθνηεηλέο πεξηνρέο, φπνπ εκθαλίδνληαη πην ζθνχξα, θαζηζηψληαο έηζη ηελ νπηηθή εξκελεία πνιχ επθνιφηεξε. Απηφ ην γξάθεκα απεηθνλίδεη ηελ αχμεζε ηεο αληίζεζεο ζε κηα εηθφλα πξηλ (αξηζηεξά) θαη κεηά (δεμηά) κηαο γξακκηθήο δηεχξπλζεο αληίζεζεο. Μηα νκνηφκνξθε θαηαλνκή ηνπ εηζαγφκελνπ εχξνπο ησλ ηηκψλ θαηά πιάηνο φινπ ηνπ θάζκαηνο δελ κπνξεί λα είλαη πάληα κηα θαηάιιειε ελίζρπζε, ηδηαίηεξα αλ ην εηζαγφκελν εχξνο δελ είλαη νκνηφκνξθα θαηαλεκεκέλν. ηελ πεξίπησζε απηή, κία δηεύξπλζε κε βάζε ην ηζηόγξακκα ησλ ηηκώλ ηεο εηθόλαο (histogram-equalized stretch) κπνξεί λα είλαη θαιχηεξε επηινγή. Ζ δηεχξπλζε απηή εθρσξεί πεξηζζφηεξεο απεηθνλίζεηο ηηκψλ (εχξνο) ζηα ζπρλφηεξα παξαηεξνχκελα ηκήκαηα ηνπ ηζηνγξάκκαηνο. Με ηνλ ηξφπν απηφ, ε ιεπηνκέξεηα ζε απηέο ηηο πεξηνρέο ζα εληζρχεηαη θαιχηεξα ζρεηηθά κε ηηο πεξηνρέο απηέο ηνπ αξρηθνχ ηζηνγξάκκαηνο φπνπ ζπκβαίλνπλ ιηγφηεξν ζπρλά. ε άιιεο πεξηπηψζεηο, κπνξεί λα είλαη επηζπκεηφ λα εληζρχεηαη ε αληίζεζε κφλν ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ηκήκα ηνπ ηζηνγξάκκαηνο. Γηα παξάδεηγκα, αο ππνζέζνπκε φηη έρνπκε κηα εηθφλα ηεο φρζεο ελφο πνηακνχ, θαη ηα ηκήκαηα λεξνχ ηεο εηθφλαο

48 48 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ θαηαιακβάλνπλ ηηο ςεθηαθέο ηηκέο 40 έσο 76 απφ ην ζχλνιν ηνπ ηζηνγξάκκαηνο ηεο εηθφλαο. Αλ ήηαλ επηζπκεηφ λα εληζρπζεί ε ιεπηνκέξεηα ζην λεξφ, ίζσο γηα λα είλαη θαλεξέο νη δηαθπκάλζεηο ηνπ θνξηίνπ ηδεκάησλ, ζα ήηαλ δπλαηφλ λα δηεπξπλζεί κφλν εθείλν κηθξφ ηκήκα ηνπ ηζηνγξάκκαηνο πνπ αληηπξνζσπεχεηαη απφ ην λεξφ (40 έσο 76) ζην πιήξεο γθξη επίπεδν θάζκαηνο (0 έσο 255). Όια ηα εηθνλνζηνηρεία θάησ ή πάλσ απφ απηέο ηηο ηηκέο ζα αλαηεζνχλ ζην κεδέλ θαη 255, αληίζηνηρα, θαη ε ιεπηνκέξεηα ζε απηέο ηηο πεξηνρέο ζα ραζεί. Χζηφζν, ε ιεπηνκέξεηα ζην λεξφ ζα εληζρπζεί ζε κεγάιν βαζκφ. Σν ρσξηθό θηιηξάξηζκα πεξηιακβάλεη άιιν ζχλνιν ιεηηνπξγηψλ ςεθηαθήο επεμεξγαζίαο, νη νπνίεο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα εληζρπζεί ε εκθάληζε κηαο εηθφλαο. Σα ρσξηθά θίιηξα έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα λα ηνλίζνπλ ή λα θαηαζηείινπλ ηα εηδηθά ραξαθηεξηζηηθά ζε κηα εηθφλα, πνπ βαζίδνληαη ζηε ρσξηθή ηνπο ζπρλόηεηα. Ζ ρσξηθή ζπρλφηεηα έρεη ζρέζε κε ηελ έλλνηα ηεο πθήο ηεο εηθφλαο, ηελ νπνία ζπδεηήζακε ζηελ ελφηεηα 3.2. Αλαθέξεηαη ζηελ ζπρλφηεηα ησλ δηαθπκάλζεσλ ζηνλ ηφλν πνπ εκθαλίδεηαη ζε κηα εηθφλα. Οη πεξηνρέο κηαο εηθφλαο κε «ηξαρεία» πθή, φπνπ νη αιιαγέο ζηνλ ηφλν είλαη πάλσ απφ κία απφηνκε κηθξή πεξηνρή, έρνπλ πςειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο, ελψ ε «ιείεο» πεξηνρέο, κε κηθξή δηαθχκαλζε ζηνλ ηφλν αξθεηψλ εηθνλνζηνηρείσλ, έρνπλ ρακειέο ρσξηθέο ζπρλφηεηεο. Μηα θνηλή δηαδηθαζία θηιηξαξίζκαηνο πεξηιακβάλεη ηε κεηαθίλεζε ελφο «παξαζχξνπ» κεξηθψλ εηθνλνζηνηρείσλ ζε δηάζηαζε (π.ρ. 3x3, 5x5, θιπ.) πάλσ απφ θάζε εηθνλνζηνηρείν ζηελ εηθφλα, εθαξκφδνληαο έλα καζεκαηηθφ ππνινγηζκφ ρξεζηκνπνηψληαο ηηο ηηκέο απηψλ θάησ απφ ην πξναλαθεξζέλ παξάζπξν θαη αληηθαζηζηψληαο ην θεληξηθφ εηθνλνζηνηρείν κε ηε λέα ηηκή. Σν παξάζπξν θηλείηαη θαηά κήθνο ησλ δηαζηάζεσλ θάζε γξακκήο θαη ζηήιεο έλα εηθνλνζηνηρείν ηε θνξά θαη ν ππνινγηζκφο επαλαιακβάλεηαη έσο φηνπ ην ζχλνιν ηεο εηθφλαο λα έρεη θηιηξαξηζηεί θαη κία "λέα" εηθφλα λα έρεη παξαρζεί. Μεηαβάιινληαο ηνλ ππνινγηζκφ πξαγκαηνπνηνχληαη θαη νη ζηαζκίζεηο ησλ κεκνλσκέλσλ εηθνλνζηνηρείσλ ζην παξάζπξν θίιηξν, ηα θίιηξα κπνξεί λα πξννξίδνληαη λα εληζρχζνπλ ή λα θαηαζηείινπλ δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο ραξαθηεξηζηηθψλ. Έλα ρακειήο ζπρλόηεηαο θίιηξν (low-pass filter) είλαη ζρεδηαζκέλν λα ηνλίδεη κεγαιχηεξεο, νκνηνγελείο πεξηνρέο παξφκνηνπ ηφλνπ θαη λα κεηψζεη ηηο κηθξφηεξεο ιεπηνκέξεηεο ζε κηα εηθφλα. Έηζη, ηα θίιηξα ρακειήο ζπρλφηεηαο, ζε γεληθέο γξακκέο, εμππεξεηνχλ ζηελ νκαινπνίεζε ηεο εκθάληζεο κηαο εηθφλαο. Average and median filters, ζπρλά ρξεζηκνπνηνχληαη γηα εηθφλεο ξαληάξ είλαη παξαδείγκαηα θίιηξσλ ρακειήο ζπρλφηεηαο. Σα θίιηξα πςειήο ζπρλόηεηαο (high-pass filters) θάλνπλ ην αληίζεην θαη ρξεζηκεχνπλ ζηελ φμπλζε ηεο εκθάληζεο ησλ κηθξψλ ιεπηνκεξεηψλ ζε κηα εηθφλα. Μηα εθαξκνγή ελφο θίιηξνπ πςειήο ζπρλφηεηαο, εθαξκφδεη πξψηα έλα θίιηξν ρακειήο ζπρλφηεηαο ζε κηα εηθφλα θαη ζηε ζπλέρεηα αθαηξείηαη ην απνηέιεζκα απφ ην πξσηφηππν, αθήλνληαο πίζσ κφλν ηελ πιεξνθνξία πςειήο ρσξηθήο ζπρλφηεηαο. Σα θίιηξα αλίρλεπζεο θαηεύζπλζεο ή νξίσλ (directional or edge detection filters) έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα λα ηνλίδνπλ ηα γξακκηθά ραξαθηεξηζηηθά, φπσο δξφκνπο ή φξηα πεδίσλ. Σα θίιηξα απηά κπνξνχλ επίζεο λα ζρεδηαζηνχλ γηα λα εληζρχνπλ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηα νπνία είλαη πξνζαλαηνιηζκέλα ζε ζπγθεθξηκέλεο θαηεπζχλζεηο. Σα θίιηξα απηά είλαη ρξήζηκα ζε εθαξκνγέο φπσο ζηε γεσινγία, γηα ηελ αλίρλεπζε γξακκηθψλ γεσινγηθψλ δνκψλ.

49 49 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Μεηαζρεκαηηζκνί Δηθόλαο Οη κεηαζρεκαηηζκνί εηθφλαο ζπλήζσο πεξηιακβάλνπλ ην ρεηξηζκφ πνιιαπιψλ δσλψλ ησλ δεδνκέλσλ, είηε απφ κία κφλν πνιπθαζκαηηθή εηθφλα είηε απφ δχν ή πεξηζζφηεξεο εηθφλεο ηεο ίδηαο πεξηνρήο πνπ έρνπλ απνθηεζεί ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο ζηηγκέο (δειαδή ζε δεδνκέλα πνιχ-ρξνληθήο εηθφλαο). Έηζη θαη αιιηψο νη κεηαζρεκαηηζκνί εηθφλαο παξάγνπλ "λέεο" εηθφλεο απφ δχν ή πεξηζζφηεξεο πεγέο, νη νπνίεο δίλνπλ έκθαζε ζε ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ή ζε ηδηφηεηεο ελδηαθέξνληνο, θαιχηεξα απφ ηηο αξρηθέο εηζαγφκελεο εηθφλεο. Οη βαζηθνί κεηαζρεκαηηζκνί εηθφλαο εθαξκφδνπλ απιέο αξηζκεηηθέο ελέξγεηεο ζηα δεδνκέλα εηθφλαο. Ζ αθαίξεζε εηθόλαο (image subtraction) ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα πξνζδηνξηζηνχλ νη αιιαγέο πνπ έρνπλ επέιζεη κεηαμχ εηθφλσλ πνπ ζπιιέρηεθαλ ζε δηαθνξεηηθέο εκεξνκελίεο. Σππηθά, δχν εηθφλεο πνπ έρνπλ θαηαρσξεζεί γεσκεηξηθά (βιέπε παξάγξαθν 3.4), ρξεζηκνπνηνχληαη κε ηηο ηηκέο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ (θσηεηλφηεηα) ζε κηα εηθφλα (1) γηα λα αθαηξεζνχλ απφ ηηο ηηκέο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ζηελ άιιε (2). Ζ θιηκάθσζε ηεο πξνθχπηνπζαο εηθφλαο (3), πξνζζέηνληαο κηα ζηαζεξή ηηκή (127 ζηελ πξνθεηκέλε πεξίπησζε) ζηηο εμαγφκελεο ηηκέο ζα έρεη σο απνηέιεζκα κηα θαηάιιειε «δηαθνξνπνίεζε» εηθφλαο. ε κία ηέηνηα εηθφλα, πεξηνρέο ζηηο νπνίεο έρνπλ ππάξμεη ιίγεο ή θαζφινπ αιιαγέο (Α) κεηαμχ ησλ αξρηθψλ εηθφλσλ, ζα έρνπλ ζπλαθφινπζεο ηηκέο θσηεηλφηεηαο γχξσ ζην 127 (κέζν-γθξη ηφλνη), ελψ νη πεξηνρέο απηέο φπνπ έρεη επέιζεη ζεκαληηθή κεηαβνιή (Β) ζα έρνπλ ηηκέο πςειφηεξεο ή ρακειφηεξεο απφ 127, θσηεηλφηεξεο ή ζθνηεηλφηεξεο αλάινγα κε ηελ «θαηεχζπλζε» ηεο αιιαγήο ζηελ αλαθιαζηηθφηεηα κεηαμχ ησλ δχν εηθφλσλ. Απηνχ ηνπ ηχπνπ κεηαζρεκαηηζκνχ εηθφλαο κπνξεί λα είλαη ρξήζηκνο γηα ηε ραξηνγξάθεζε ησλ αιιαγψλ ζηελ αζηηθή αλάπηπμε γχξσ απφ πφιεηο θαη γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ησλ πεξηνρψλ φπνπ εκθαλίδεηαη απνςίισζε ησλ δαζψλ, φπσο ζε απηφ ην παξάδεηγκα. Ζ δηαίξεζε εηθφλαο ή ν θαζκαηηθόο ιόγνο (spectral ratioing) είλαη κία απφ ηνπο πην θνηλνχο κεηαζρεκαηηζκνχο πνπ εθαξκφδεηαη ζηα δεδνκέλα εηθφλαο. Ζ δηαίξεζε εηθφλαο ρξεζηκεχεη ζην ηνληζκφ αλεπαίζζεησλ δηαθπκάλζεσλ ζηηο θαζκαηηθέο απνθξίζεηο ησλ δηαθφξσλ επηθαλεηαθψλ θαιχςεσλ. Γηαηξψληαο ηα δεδνκέλα απφ δχν δηαθνξεηηθέο θαζκαηηθέο δψλεο, ε πξνθχπηνπζα εηθφλα εληζρχεη δηαθπκάλζεηο ζηηο θιίζεηο ησλ θακππιψλ θαζκαηηθήο αλάθιαζεο κεηαμχ ησλ δχν δηαθνξεηηθψλ θαζκαηηθψλ εχξσλ, ηα νπνία αιιηψο κπνξνχλ λα ζπγθαιπθζνχλ απφ ηηο δηαθπκάλζεηο θσηεηλφηεηαο ησλ εηθνλνζηνηρείσλ ζε θάζε κηα απφ ηηο δψλεο. Σν αθφινπζν παξάδεηγκα επεμεγεί ηελ έλλνηα ηνπ θαζκαηηθνχ ιφγνπ. Ζ πγηήο βιάζηεζε αλαθιά έληνλα ζην εγγχο-ππέξπζξν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο, ελψ απνξξνθά έληνλα ην νξαηφ εξπζξφ. Άιινη ηχπνη επηθαλεηψλ, φπσο ην έδαθνο θαη ην λεξφ, παξνπζηάδνπλ ζρεδφλ ίζε αλαθιαζηηθφηεηα ζε ακθφηεξα εγγχο-ππέξπζξα θαη εξπζξά ηκήκαηα. Έηζη, έλαο ιφγνο εηθφλαο Landsat MSS Band-7 (Δγγχο-ππέξπζξνν - 0,8 έσο 1,1 mm) δηαηξνχκελε κε ηε Εψλε 5 (Δξπζξφ - 0,6 έσο 0,7 mm) ζα είρε σο απνηέιεζκα ζε αλαινγίεο πνιχ κεγαιχηεξεο απφ 1,0 γηα ηε βιάζηεζε θαη αλαινγίεο

50 50 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ πεξίπνπ 1.0 γηα ην έδαθνο θαη ην λεξφ. Έηζη ε δηάθξηζε ηεο βιάζηεζεο απφ άιινπο ηχπνπο θάιπςεο ηεο επηθάλεηαο εληζρχεηαη ζεκαληηθά. Δπίζεο, κπνξεί λα είκαζηε ζε θαιχηεξε ζέζε λα πξνζδηνξίζνπκε ηηο πεξηνρέο κε κε πγηήο βιάζηεζε, νη νπνίεο παξνπζηάδνπλ ρακειή αλάθιαζε ζην εγγχο-ππέξπζξν, θαζψο νη αλαινγίεο ζα είλαη ρακειφηεξεο απφ φ,ηη γηα ηεο πγηή πξάζηλε βιάζηεζε. Έλα άιιν πιενλέθηεκα ηνπ θαζκαηηθνχ ιφγνπ είλαη φηη, επεηδή ςάρλνπκε ζε ζρεηηθέο ηηκέο (δειαδή αλαινγίεο) αληί απφιπησλ ηηκψλ θσηεηλφηεηαο, δηαθπκάλζεηο ζε ζθελέο θσηηζκνχ κεηψλνληαη σο απνηέιεζκα ηνπνγξαθηθψλ επηδξάζεσλ. Έηζη, αλ θαη ε απφιπηε αλαθιαζηηθφηεηα γηα θιίζεηο θαιππηφκελεο απφ δάζνο κπνξεί λα δηαθέξεη αλάινγα κε ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηνπο ζε ζρέζε κε ην θσηηζκφ ηνπ ήιηνπ, ε αλαινγία ηεο αλαθιαζηηθφηεηαο ηνπο κεηαμχ ησλ δχν δσλψλ πξέπεη πάληνηε λα είλαη παξφκνηα. Πνιππινθφηεξεο αλαινγίεο πνπ αθνξνχλ ηα πνζά θαη ηηο δηαθνξέο κεηαμχ θαζκαηηθψλ δσλψλ γηα δηάθνξνπο αηζζεηήξεο, έρνπλ αλαπηπρζεί γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ ζπλζεθψλ βιάζηεζεο. Έλαο επξέσο ρξεζηκνπνηνχκελνο κεηαζρεκαηηζκφο εηθφλαο είλαη ν Καλνληθνπνηεκέλνο δείθηεο βιάζηεζεο (NDVI), ν νπνίνο έρεη ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ ζπλζεθψλ βιάζηεζεο ζε επεηξσηηθή θαη παγθφζκηα θιίκαθα ρξεζηκνπνηψληαο ην Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) έλαλ αηζζεηήξα επί ηεο ζεηξά ησλ δνξπθφξσλ NOAA (βι. θεθάιαην 2 ελφηεηα 2.11). Οη δηαθνξεηηθέο δψλεο ησλ πνιπθαζκαηηθψλ δεδνκέλσλ ζπρλά ζπζρεηίδνληαη ζε κεγάιν βαζκφ θαη σο εθ ηνχηνπ πεξηέρνπλ παξφκνηεο πιεξνθνξίεο. Γηα παξάδεηγκα, νη κπάληεο 4 θαη 5 Landsat MSS (πξάζηλν θαη εξπζξφ, αληίζηνηρα) ζπλήζσο έρνπλ παξφκνηεο νπηηθέο εκθαλίζεηο θαζψο νη αλαθιαζηηθφηεηεο γηα ηνπο ίδηνπο ηχπνπο θάιπςεο ηεο επηθαλείαο είλαη ζρεδφλ ίζεο. Οη ηερληθέο κεηαζρεκαηηζκνχ εηθφλαο πνπ βαζίδνληαη ζε πνιχπινθε επεμεξγαζία ησλ ζηαηηζηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ησλ πνιχ-θαζκαηηθψλ ζπλφισλ δεδνκέλσλ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηε κείσζε απηψλ ησλ πιενλαδφλησλ δεδνκέλσλ θαη ηεο ζπζρέηηζεο κεηαμχ ησλ δσλψλ. Έλαο ηέηνηνο κεηαζρεκαηηζκφο νλνκάδεηαη αλάιπζε θπξίσλ ζπληζησζώλ (principal components analysis). Σν αληηθείκελν ηνπ παξφληνο κεηαζρεκαηηζκνχ είλαη ε κείσζε ηεο δηαζηαηηθφηεηαο (δειαδή ν αξηζκφο ησλ δσλψλ) ζηα δεδνκέλα, θαη ε ζπκπίεζε φζν ην δπλαηφλ πεξηζζφηεξεο πιεξνθνξίαο ζηηο αξρηθέο δψλεο ζε ιηγφηεξεο δψλεο. Οη "λέεο" δψλεο πνπ πξνθχπηνπλ απφ απηή ηε ζηαηηζηηθή δηαδηθαζία νλνκάδνληαη ζπληζηψζεο. Ζ δηαδηθαζία απηή επηρεηξεί λα κεγηζηνπνηήζεη (ζηαηηζηηθά) ηελ πνζφηεηα ησλ πιεξνθνξηψλ (ή ηεο δηαθχκαλζεο) απφ ηα αξρηθά δεδνκέλα κέζα ζην ειάρηζην αξηζκφ ησλ λέσλ ζπληζησζψλ. Χο έλα παξάδεηγκα ηεο ρξήζεο ηεο αλάιπζεο θχξησλ ζπληζησζψλ, έλα ζχλνιν δεδνκέλσλ εθηά κπαληψλ, Thematic Mapper (TM), κπνξεί λα κεηαζρεκαηηζζεί έηζη ψζηε νη ηξείο πξψηεο θχξηεο ζπληζηψζεο λα πεξηέρνπλ πάλσ απφ 90 ηνηο εθαηφ ησλ πιεξνθνξηψλ ζηηο επηά αξρηθέο δψλεο. Ζ εξκελεία θαη αλάιπζε απηψλ ησλ ηξηψλ δσλψλ ησλ δεδνκέλσλ, ζπλδπάδνληαο ηνπο είηε νπηηθά είηε ςεθηαθά, είλαη απινχζηεξε θαη πην απνηειεζκαηηθή απφ ηε πξνζπάζεηα ρξήζεο φισλ ησλ αξρηθψλ επηά δψλεο. Ζ αλάιπζε ησλ θχξησλ ζπληζησζψλ θαη άιισλ πνιχπινθσλ κεηαζρεκαηηζκψλ, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί είηε σο κία ηερληθή ελίζρπζεο, γηα ηε βειηίσζε ηεο νπηηθήο εξκελείαο ή γηα ηε κεηψζεη ηνπ αξηζκφ ησλ δσλψλ, ζην λα ρξεζηκνπνηεζεί σο είζνδνο ζηηο δηαδηθαζίεο ςεθηαθήο ηαμηλφκεζεο, φπνπ ζα ζπδεηεζεί ζηελ επφκελε ελφηεηα Σαμηλόκεζε θαη Αλάιπζε Δηθόλαο Έλαο αλζξψπηλνο αλαιπηήο ζηελ πξνζπάζεηα ηνπ λα ηαμηλνκήζεη ηα ραξαθηεξηζηηθά κηαο εηθφλαο ρξεζηκνπνηεί ηα ζηνηρεία ηεο νπηηθήο εξκελείαο (πνπ ζπδεηήζεθαλ ζηελ ελφηεηα 3.2) γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ νκνηνγελψλ νκάδσλ ησλ εηθνλνζηνηρείσλ πνπ αληηπξνζσπεχνπλ ηα δηάθνξα ραξαθηεξηζηηθά ή ηηο θαηεγνξίεο θάιπςεο γεο ελδηαθέξνληνο. Ζ ηαμηλόκεζε Φεθηαθήο Δηθόλαο (Digital Image classification) ρξεζηκνπνηεί ηε θαζκαηηθή πιεξνθνξία πνπ αληηπξνζσπεχεηαη απφ ηνπο ςεθηαθνχο αξηζκνχο ζε κία ή πεξηζζφηεξεο θαζκαηηθέο δψλεο θαη επηρεηξεί λα ηαμηλνκήζεη

51 51 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ θάζε κεκνλσκέλν εηθνλνζηνηρείν βαζηζκέλν ζε απηή ηελ θαζκαηηθή πιεξνθνξία. Απηφο ν ηχπνο ηαμηλφκεζεο νλνκάδεηαη αλαγλώξηζε θαζκαηηθνύ κνηίβνπ (spectral pattern recognition). ε θάζε πεξίπησζε, ν ζηφρνο είλαη λα εθρσξήζνπκε φια ηα εηθνλνζηνηρεία ζηελ εηθφλα, ζε ζπγθεθξηκέλεο θαηεγνξίεο ή ζέκαηα (π.ρ. λεξφ, δάζνο θσλνθφξσλ, θπιινβφιν δάζνο, θαιακπφθη, ζηηάξη, θ. ι.π.). Ζ πξνθχπηνπζα ηαμηλνκεκέλε εηθφλα απνηειείηαη απφ έλα κσζατθφ εηθνλνζηνηρείσλ, θαζέλα απφ ηα νπνία αλήθνπλ ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζέκα, θαη είλαη νπζηαζηηθά έλαο ζεκαηηθφο "ράξηεο" ηεο ε αξρηθή εηθφλαο. Όηαλ κηιάκε γηα θαηεγνξίεο, ζα πξέπεη λα γίλεη δηάθξηζε κεηαμχ ησλ θιάζεσλ ηεο πιεξνθνξίαο θαη ησλ θαζκαηηθώλ θιάζεσλ (information classes and spectral classes). Οη θαηεγνξίεο πιεξνθνξηψλ είλαη νη θαηεγνξίεο απηέο ηνπ ελδηαθέξνληνο, πνπ ζηελ πξαγκαηηθφηεηα ν αλαιπηήο πξνζπαζεί λα ηαρηνπνηήζεη ζηελ εηθφλα, φπσο ηα δηαθνξεηηθά είδε θαιιηεξγεηψλ, ηνπο δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο δαζψλ ή είδε δέλδξσλ, ηηο δηαθνξεηηθέο γεσινγηθέο κνλάδεο ή ηχπνπο πεηξσκάησλ, θιπ. Οη θαζκαηηθέο θιάζεηο είλαη νκάδεο εηθνλνζηνηρείσλ πνπ είλαη νκνηφκνξθα (ή ζρεδφλ παξφκνηα) ζε ζρέζε κε ηηο ηηκέο θσηεηλφηεηαο ηνπο ζηα δηάθνξα θαζκαηηθά θαλάιηα ησλ δεδνκέλσλ. Ο ζηφρνο είλαη λα γίλεη αληηζηνηρία κεηαμχ ησλ θαζκαηηθψλ θιάζεσλ ζηα δεδνκέλα κε ηηο θαηεγνξίεο πιεξνθνξηψλ ηνπ ελδηαθέξνληνο. πάληα ππάξρεη αληηζηνηρία έλα πξνο έλα κεηαμχ ησλ δχν απηψλ ηχπσλ θιάζεσλ. Αληίζεηα, νη κνλαδηθέο θαζκαηηθέο θιάζεηο κπνξνχλ λα εκθαληζηνχλ, πξάγκα ην νπνίν ζεκαίλεη φηη δελ αληαπνθξίλεηαη απαξαίηεηα ζε θακία θιάζε πιεξνθνξίαο ζπγθεθξηκέλεο ρξήζεο ή ελδηαθέξνληνο ζην αλαιπηή. Δλαιιαθηηθά, κία επξεία θαηεγνξία πιεξνθνξηψλ (π.ρ. δάζνο) κπνξεί λα πεξηέρεη έλαλ αξηζκφ ησλ θαζκαηηθψλ ππνθαηεγνξηώλ (sub-classes) κε κνλαδηθέο θαζκαηηθέο δηαθπκάλζεηο. Υξεζηκνπνηψληαο ην παξάδεηγκα ησλ δαζψλ, νη θαζκαηηθέο ππνθαηεγνξίεο κπνξεί λα νθείινληαη ζε δηαθπκάλζεηο ηεο ειηθίαο, ηνπ είδνπο θαη ηεο ππθλφηεηαο, ή ίζσο είλαη απνηέιεζκα ηεο ζθίαζεο ή δηαθπκάλζεσλ ζε ζθελή θσηηζκνχ. Δίλαη δνπιεηά ηνπ αλαιπηή λα απνθαζίζεη ζρεηηθά κε ηε ρξεζηκφηεηα ησλ δηαθφξσλ θαζκαηηθψλ ηάμεσλ θαη ηελ αληαπφθξηζή ηνπο κε θιάζεηο ρξήζηκεο πιεξνθνξίαο. Οη θνηλέο δηαδηθαζίεο ηαμηλφκεζεο κπνξνχλ λα αλαιπζνχλ ζε δχν επξείεο ππνδηαηξέζεηο κε βάζε ηε κέζνδν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη: επηβιεπόκελε ηαμηλόκεζε θαη κε-επηβιεπόκελε ηαμηλόκεζε (supervised classification and unsupervised classification). ε κηα επηβιεπόκελε ηαμηλόκεζε, ν αλαιπηήο εληνπίδεη ζηελ εηθφλα νκνηνγελή αληηπξνζσπεπηηθά δείγκαηα ησλ δηαθφξσλ ηχπσλ επηθαλεηαθήο θάιπςεο (θιάζεηο πιεξνθνξηψλ) ελδηαθέξνληνο. Σα δείγκαηα απηά αλαθέξνληαη σο ρώξνη θαηάξηηζεο (training areas). Ζ επηινγή ησλ θαηάιιεισλ πεξηνρψλ θαηάξηηζεο βαζίδεηαη ζηελ εμνηθείσζε ηνπ αλαιπηή κε ηε γεσγξαθηθή πεξηνρή θαη ηε γλψζε ηνπ απφ ηνπο πξαγκαηηθνχο ηχπνπο επηθαλεηαθήο θάιπςεο πνπ παξνπζηάδνληαη ζηελ εηθφλα. Έηζη, ν αλαιπηήο «επηβιέπεη» ηελ θαηεγνξηνπνίεζε ελφο ζπλφινπ ζπγθεθξηκέλσλ θιάζεσλ. Ζ αξηζκεηηθή πιεξνθνξία ζε φιεο ηηο θαζκαηηθέο δψλεο γηα ηα εηθνλνζηνηρεία πνπ πεξηιακβάλνπλ απηέο ηηο πεξηνρέο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ «θαηάξηηζε» ηνπ ππνινγηζηή κε ζθνπφ ηελ αλαγλψξηζε θαζκαηηθψλ παξφκνησλ πεξηνρψλ γηα θάζε θιάζε. Ο ππνινγηζηήο ρξεζηκνπνηεί έλα εηδηθφ πξφγξακκα ή αιγφξηζκν (εθ ησλ νπνίσλ ππάξρνπλ δηάθνξεο πνηθηιίεο), γηα ηνλ θαζνξηζκφ ησλ αξηζκεηηθψλ "ππνγξαθψλ" γηα θάζε θαηεγνξία εθπαίδεπζεο. Μφιηο ν ππνινγηζηήο έρεη θαζνξίζεη ηηο ππνγξαθέο γηα θάζε θαηεγνξία, θάζε εηθνλνζηνηρείν ζηελ εηθφλα ζπγθξίλεηαη κε απηέο ηηο ππνγξαθέο θαη ραξαθηεξίδεηαη σο ε θιάζε πνπ «κνηάδεη» πεξηζζφηεξν ςεθηαθή. Έηζη, ζε κηα επηβιεπφκελε ηαμηλφκεζε κπνξνχκε πξψηα λα εληνπίζνπκε ηηο θαηεγνξίεο πιεξνθνξηψλ νη νπνίεο ζηελ ζπλέρεηα ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηνλ θαζνξηζκφ ησλ θαζκαηηθψλ θιάζεσλ πνπ ηηο εθπξνζσπεί.

52 52 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ Ζ κε επηβιεπόκελε ηαμηλόκεζε ζηελ νπζία αλαηξέπεη ηελ δηαδηθαζία επηβιεπφκελεο ηαμηλφκεζεο. Οη θαζκαηηθέο θιάζεηο αξρηθά νκαδνπνηνχληαη, βαζηζκέλεο απνθιεηζηηθά ζηελ αξηζκεηηθή πιεξνθνξία ζηα δεδνκέλα θαη ζηε ζπλέρεηα, αληηζηνηρίδνληαη απφ ηνλ αλαιπηή ζε θιάζεηο πιεξνθνξηψλ (αλ απηφ είλαη δπλαηφλ). Πξνγξάκκαηα, νλφκαηη νκαδνπνίεζε αιγνξίζκσλ (clustering algorithms), ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ησλ θπζηθψλ (ζηαηηζηηθά) νκάδσλ ή δνκψλ ζηα δεδνκέλα. πλήζσο, ν αλαιπηήο θαζνξίδεη πφζεο νκάδεο ζα πξέπεη λα αλαδεηεζνχλ ζε απηά ηα δεδνκέλα. ε αληίζεζε, γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηνπ επηζπκεηνχ αξηζκνχ ησλ θιάζεσλ, ν αλαιπηήο κπνξεί επίζεο λα θαζνξίζεη ηηο παξακέηξνπο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηελ απφζηαζε δηαρσξηζκνχ κεηαμχ ησλ ζπζηάδσλ θαη ηε δηαθχκαλζε εληφο θάζε ζπκπιέγκαηνο. Σν ηειηθφ απνηέιεζκα απηήο ηεο επαλαιεπηηθήο δηαδηθαζίαο νκαδνπνίεζεο κπνξεί λα νδεγήζεη ζε κεξηθέο ζπζηάδεο πνπ ν αλαιπηήο ζα ζέιεη λα ζπλδπάζεη ζηε ζπλέρεηα ή λα νκαδνπνηήζεη, νη νπνίεο ζα έπξεπε λα αλαιχνληαη πεξαηηέξσ, κε θαζεκία απφ απηέο λα απαηηεί πεξαηηέξσ εθαξκνγή ηεο νκαδνπνίεζεο αιγνξίζκνπ. Έηζη, ε κε επηβιεπφκελε ηαμηλφκεζε δελ γίλεηαη εληειψο ρσξίο αλζξψπηλε παξέκβαζε. Χζηφζν, απηφ δελ κπνξεί λα μεθηλήζεη κε έλα πξνθαζνξηζκέλν ζχλνιν θαηεγνξηψλ, φπσο ζε κηα επηβιεπφκελε ηαμηλφκεζε. 3.4 Οινθιήξσζε Γεδνκέλσλ θαη Αλάιπζε Καηά ηηο πξψηεο εκέξεο ηεο αλαινγηθήο ηειεπηζθφπεζεο, φηαλ ε κφλε πεγή δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο ήηαλ ε αεξνθσηνγξάθεζε, ε δπλαηφηεηα γηα ηελ ελζσκάησζε δεδνκέλσλ απφ δηαθνξεηηθέο πεγέο ήηαλ πεξηνξηζκέλε. ήκεξα, κε πεξηζζφηεξα δεδνκέλα δηαζέζηκα ζε ςεθηαθή κνξθή απφ έλα επξχ θάζκα αηζζεηήξσλ, ε ελνπνίεζε ησλ δεδνκέλσλ είλαη κία θνηλή κέζνδνο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ εξκελεία θαη ηελ αλάιπζε. Ζ ελνπνίεζε δεδνκέλσλ πεξηιακβάλεη νπζηαζηηθά ην ζπλδπαζκφ ή ηε ζπγρψλεπζε ησλ δεδνκέλσλ απφ πνιιαπιέο πεγέο ζε κηα πξνζπάζεηα λα εμαρζνχλ θαιχηεξα πεξηζζφηεξεο πιεξνθνξίεο. Απηφ κπνξεί λα πεξηιακβάλεη ηα δεδνκέλα πνπ είλαη πνιπ-ρξνληθνί, multiresolution, multisensor ή multidata ηχπνη ζηε θχζε. Ζ ελνπνίεζε πνιπ-ρξνληθψλ δεδνκέλσλ έρεη ήδε αλαθεξζεί ζηελ ελφηεηα 3.6, φηαλ ζπδεηήζεθε ε αθαίξεζε εηθφλαο. Οη εηθφλεο πνπ ζπιιέγνληαη ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο ζηηγκέο είλαη ελζσκαησκέλεο έηζη ψζηε λα εληνπηζηνχλ νη πεξηνρέο ησλ αιιαγψλ. Ζ αλίρλεπζε πνιπρξνληθψλ αιιαγψλ κπνξεί λα επηηεπρζεί κέζσ απιψλ κεζφδσλ, φπσο απηέο, ή απφ άιιεο πην πνιχπινθεο πξνζεγγίζεηο, φπσο νη ζπγθξίζεηο πνιιαπιψλ ηαμηλνκήζεσλ ή ηαμηλνκήζεηο, ρξεζηκνπνηψληαο νινθιεξσκέλα ζχλνια πνιπ-ρξνληθψλ δεδνκέλσλ. Ζ ζπγρψλεπζε multiresolution δεδνκέλσλ είλαη ρξήζηκε γηα κηα πνηθηιία εθαξκνγψλ. Ζ ζπγρψλεπζε ησλ δεδνκέλσλ

53 53 Βαςικέσ Αρχέσ τησ Τηλεπιςκόπηςησ πςειφηεξεο ρσξηθήο αλάιπζεο, κε δεδνκέλα ρακειφηεξεο αλάιπζεο, κπνξεί λα νμχλεη ζεκαληηθά ηε ρσξηθή ιεπηνκέξεηα ζε κηα εηθφλα θαη έηζη λα εληζρπζεί ε δηάθξηζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Σα δεδνκέλα SPOT είλαη θαηάιιεια γηα απηή ηελ πξνζέγγηζε θαζψο ηα παγρξσκαηηθά δεδνκέλα 10 κέηξσλ, κπνξνχλ εχθνια λα ζπγρσλεπζνχλ κε ηα πνιπθαζκαηηθά δεδνκέλα 20 κέηξσλ. Δπηπιένλ, ηα πνιπθαζκαηηθά δεδνκέλα ρξεζηκεχνπλ γηα ηε δηαηήξεζε θαιήο θαζκαηηθήο αλάιπζεο, ελψ ηα παγρξσκαηηθά δεδνκέλα παξέρνπλ ηε βέιηηζηε ρσξηθή αλάιπζε. Σα δεδνκέλα απφ δηάθνξνπο αηζζεηήξεο κπνξνχλ επίζεο λα ζπγρσλεπζνχλ, θέξλνληαο ηελ έλλνηα ηεο ζχληεμεο multisensor δεδνκέλσλ. Έλα εμαηξεηηθφ παξάδεηγκα απηήο ηεο ηερληθήο είλαη ν ζπλδπαζκφο ησλ πνιπθαζκαηηθώλ νπηηθώλ δεδνκέλσλ κε εηθόλεο ξαληάξ. Απηέο νη δχν δηαθνξεηηθέο θαζκαηηθέο αλαπαξαζηάζεηο ηεο επηθάλεηαο κπνξνχλ λα παξέρνπλ ζπκπιεξσκαηηθέο πιεξνθνξίεο. Σα νπηηθά δεδνκέλα παξέρνπλ ιεπηνκεξήο θαζκαηηθή πιεξνθνξία πνπ είλαη ρξήζηκε γηα ηε δηάθξηζε κεηαμχ δηαθφξσλ ηχπσλ επηθαλεηαθήο θάιπςεο, ελψ νη εηθφλεο ξαληάξ αλαδεηθλχνπλ ηελ δνκηθή ιεπηνκέξεηα ζηελ εηθφλα. Οη εθαξκνγέο ελνπνίεζεο multisensor δεδνκέλσλ απαηηνχλ γεληθψο φηη ηα δεδνκέλα ζα πξέπεη λα θαηαρσξεζνχλ γεσκεηξηθά, είηε κεηαμχ ηνπο ή κε έλα θνηλφ ζχζηεκα γεσγξαθηθψλ ζπληεηαγκέλσλ ή κε βάζε ράξηε. Απηφ επηηξέπεη επίζεο άιιεο βνεζεηηθέο (ζπκπιεξσκαηηθέο) πεγέο δεδνκέλσλ λα ελζσκαησζνχλ κε ηα δεδνκέλα ηειεπηζθφπεζεο. Γηα παξάδεηγκα, ηα δεδνκέλα πςνκέηξνπ ζε ςεθηαθή κνξθή, πνπ νλνκάδνληαη Φεθηαθό Τςόκεηξν ή Φεθηαθά Δπίγεηα Μνληέια [Digital Elevation or Digital Terrain Models (DEMs / DTMs)], κπνξνχλ λα ζπλδπάδνληαη κε δεδνκέλα ηειεπηζθφπεζεο γηα δηάθνξνπο ζθνπνχο. Σα DEMs / DTMs κπνξνχλ λα είλαη ρξήζηκα ζηελ ηαμηλφκεζε ηεο εηθφλαο, θαζψο νη επηδξάζεηο ιφγσ ηνπ εδάθνπο θαη ηεο κεηαβιεηφηεηαο ηεο θιίζεο κπνξεί λα δηνξζσζεί, ελδερνκέλσο απμάλνληαο ηελ αθξίβεηα ηεο πξνθχπηνπζαο ηαμηλφκεζεο. Σα DEMs / DTMs είλαη επίζεο ρξήζηκα γηα ηε δεκηνπξγία ηξηζδηάζηαησλ όςεσλ (threedimensional perspective views) «επηθαιχπηνληαο» ηελ εηθφλα ηειεπηζθφπεζεο πάλσ απφ ηα δεδνκέλα πςνκέηξνπ, εληζρχνληαο έηζη ηελ νπηηθνπνίεζε ηεο πεξηνρήο πνπ απεηθνλίδεηαη. πλδπάδνληαο δεδνκέλα απφ δηάθνξνπο ηχπνπο θαη απφ δηάθνξεο πεγέο, φπσο έρεη πεξηγξαθεί πξνεγνπκέλσο, είλαη ην απνθνξχθσκα ηεο νινθιήξσζεο θαη αλάιπζεο δεδνκέλσλ. ε έλα ςεθηαθφ πεξηβάιινλ φπνπ φιεο νη πεγέο δεδνκέλσλ είλαη θαηαρσξεκέλεο γεσκεηξηθά ζε κηα θνηλή γεσγξαθηθή βάζε, ε δπλαηφηεηα γηα ηελ εμαγσγή πιεξνθνξηψλ είλαη εμαηξεηηθά κεγάιε. Απηή είλαη ε έλλνηα ηεο αλάιπζεο ζε έλα ςεθηαθφ ύζηεκα Γεσγξαθηθώλ Πιεξνθνξηώλ (ΓΠ) [Geographic Information System (GIS)]. Οπνηαδήπνηε πεγή δεδνκέλσλ ε νπνία κπνξεί λα αλαθεξζεί ρσξηθά κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε απηφλ ηνλ ηχπν πεξηβάιινληνο. Έλα DEM / DTM είλαη απιά έλα παξάδεηγκα απηνχ ηνπ είδνπο ησλ δεδνκέλσλ. Άιια παξαδείγκαηα ζα κπνξνχζαλ λα πεξηιακβάλνπλ ςεθηαθνχο ράξηεο ηνπ ηχπνπ ηνπ εδάθνπο, θαηεγνξίεο θάιπςεο γεο, δαζηθά είδε, νδηθά δίθηπα, θαη πνιιά άιια, αλάινγα κε ηελ εθαξκνγή. Σα απνηειέζκαηα απφ κία ηαμηλφκεζε ζπλφινπ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο ζε κνξθή ράξηε, ζα κπνξνχζαλ επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε έλα GIS σο κηα άιιε πεγή δεδνκέλσλ γηα ηελ ελεκεξψζεη ησλ ππαξρφλησλ δεδνκέλσλ ράξηε. ηελ νπζία, αλαιχνληαο πνηθίια ζχλνια δεδνκέλσλ καδί, είλαη δπλαηφλ λα εμάγνπκε θαιχηεξεο θαη πην αθξηβείο πιεξνθνξίεο κε έλα ζπλεξγηθφ ηξφπν, αληί ρξεζηκνπνηψληαο κία πεγή δεδνκέλσλ κεκνλσκέλα. Τπάξρνπλ κπξηάδεο πηζαλέο εθαξκνγέο θαη αλαιχζεηο δπλαηέο γηα πνιιέο εθαξκνγέο. ην επφκελν θαη ηειεπηαίν θεθάιαην, ζα εμεηάζνπκε παξαδείγκαηα απφ δηάθνξεο εθαξκνγέο ησλ δεδνκέλσλ ηειεπηζθφπεζεο, ηα νπνία πνιιά αθνξνχλ ηελ ελζσκάησζε δεδνκέλσλ απφ δηαθνξεηηθέο πεγέο.