ορυφορικές Μέθοδοι Προσδιορισµού Θέσης (GPS) για την Γεωµετρική ιόρθωση ορυφορικών Εικόνων ΜΥΛΩΝΑΚΗΣ ΜΕΡΚΟΥΡΙΟΣ

Transcript

1 ιπλωµατική Εργασία ορυφορικές Μέθοδοι Προσδιορισµού Θέσης (GPS) για την Γεωµετρική ιόρθωση ορυφορικών Εικόνων ΜΥΛΩΝΑΚΗΣ ΜΕΡΚΟΥΡΙΟΣ Επιβλέπων: ΓΙΩΡΓΟΣ Χ. ΜΗΛΙΑΡΕΣΗΣ ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

2 Αφιερώσεις: Σε εκείνους που πίστεψαν σε µένα. Ιδιαίτερα στον Πατέρα µου και στην Εύη. Ευχαριστίες: Στον επιβλέποντα Γεώργιο Χαρ. Μηλιαρέση για την συµβολή του στην πραγµατοποίηση της εργασίας.

3 3 οµή της Πτυχιακής Η πτυχιακή εργασία αποτελείται από τα ακόλουθα κεφάλαια: Κεφάλαιο 1-Εισαγωγή: σελίδες 8-12, 4 σχήµατα Κεφάλαιο 2: 12-97, 30 σχήµατα,11πίνακες Εισαγωγή-Κεφάλαιο 1: Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται µία πρώτη επαφή µε το θέµα της έρευνας. Αναφέρονται κάποια πρώτα χαρακτηριστικά των δορυφόρων Landsat και Aster. Αναλύονται οι στόχοι της εργασίας καθώς και τα προβλήµατα που καλούµαστε να αντιµετωπίσουµε. Η Εισαγωγή ολοκληρώνεται µε µία ιστορική αναδροµή παρόµοιων ερευνών που τελέστηκαν κατά το παρελθόν. Κεφάλαιο 2: Το κεφάλαιο αυτό αποτελείται από 13 ενότητες. Αναφέρονται η Μεθοδολογία που ακολουθήσαµε, Απεικονίζεται η περιοχή µελέτης σε χάρτες και σε δορυφορικές εικόνες. Επιλέγουµε τα κριτήρια επιλογής φωτοσταθερών. Αναλύονται ειδικότερα τα χαρακτηριστικά των δορυφορικών καταγραφικών συστηµάτων Landsat Aster. Γνωρίζουµε τα δορυφορικά συστήµατα που θα είναι διαθέσιµα στο µέλλον. Συναντάµε τα ορυφορικά Συστήµατα Πληροφοριών Εντοπισµού και µελετάµε τις εφαρµογές τους. Συνθέτουµε Βάση εδοµένων Φωτοσταθερών (οπτικό λεξικό ) για Landsat-ETM. Μετράµε µε όργανο Garmin 12 και γνωρίζουµε τις δυνατότητές του. Τελούµε τον Πολυωνυµικό Μετασχηµατισµό και ιορθώνουµε την δορυφορική µας εικόνα σχολιάζοντας τα αποτελέσµατα της εργασίας. Αντιστοιχούµε τα φωτοσταθερά και σε δορυφορική φωτογραφία Aster. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται µε την βιβλιογραφία και τις πηγές του διαδικτύου στις οποίες ανατρέξαµε για την συλλογή πληροφοριών της εργασίας µας.

4 4 Περίληψη Σε αυτή την εργασία στόχος είναι να συντεθεί µία βάση φωτοσταθερών που θα µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την γεωµετρική διόρθωση δορυφορικών εικόνων που έχουν ληφθεί από σαρωτές µε παρόµοια χαρακτηριστικά σε διαφορετικές χρονικές στιγµές. Πιο συγκεκριµένα η βάση δεδοµένων δηµιουργήθηκε µε φωτοσταθερά που προσδιορίσθηκαν από δορυφορική εικόνα Landsat ETM (pixel=15m, παγχρωµατικό) ενώ οι συντεταγµένες των φωτοσταθερών µετρήθηκαν στο έδαφος µε GPS (φορητό, Garmin 12 ). Η περιοχή µελέτης είναι στο λεκανοπέδιο Αττικής. Τα φωτοσταθερά που χρησιµοποιήθηκαν κατά κανόνα αντιστοιχούσαν σε διασταυρώσεις κεντρικών οδών που αναγνωρίσθηκαν όχι µόνο στην εικόνα αλλά και σε τοπογραφικό χάρτη κλίµακας 1: προκειµένου να διευκολυνθεί η πρόσβαση στο ύπαιθρο. Η γεωµετρική διόρθωση υλοποιήθηκε µε πολυώνυµο δευτέρου βαθµού ( µη παραµετρικό µοντέλο στο λογισµικό επεξεργασίας εικόνας ) ErMapper και το µέσο τετραγωνικό σφάλµα ήταν 7,01 µέτρα. Στην συνέχεια η πλειονότητα των φωτοσταθερών αναγνωρίσθηκαν και σε δορυφορική εικόνα (VNIR) µε χωρική διακριτική ικανότητα 15µ, επιβεβαιώνοντας την δυνατότητα χρήσης της βάσης για την διόρθωση διαχρονικών ( multi-temporal ) δεδοµένων. Προσδιορίσθηκαν οι κανόνες επιλογής φωτοσταθερών για την δηµιουργία βάσεως δεδοµένων και προσδιορίσθηκαν οικονοµοτεχνικά στοιχεία που καθορίζουν το κόστος των εργασιών. Λέξεις Κλειδιά : Φωτοσταθερά, Πολυωνυµικός Μετασχηµατισµός, Μέσο Τετραγωνικό Σφάλµα (RMS), Σηµεία Ελέγχου (Ground Control Points), Προβολικό Σύστηµα (UTM), Συστήµατα Γεωγραφικού Εντοπισµού

5 5 ABSTRACT A database of Ground Control Points was established for the geometric correction of multi-temporal satellite imagery. More specifically the high resolution (15 meters ) panchromatic band of a Landsat image was used for the recognition of Ground Control Points, their coordinates were measured on the ground by a hand-held Garmin GPS. The GCPs selected corresponded to main streets intersections that were easily recognized in the 15 th meter resolution image. A non parametric method (second order polynomial) was used for the geometric corrections of the images. The resulted RMS was equal to 7,01 meter. Then the majority GCPs were also recognized in an Aster (VNIR) image with resolution 15m.This fact indicated that a GCP database can be used for the corrections of multitemporal imagery (like Aster with revisit time 16 days) that covers Attiki Regions. The rules for the selection of GCPs in order to construct a database were determined as well as the cost of processing for GCP. Keywords: Ground Control Points, Polynomial Transformation, RMS, Ground Control Points (GCPs), Universal Transverse Mercator Datum (UTM), Global Positioning Systems GPS

6 6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΧΟΙ σελ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ σελ Περιοχή µελέτης σελ Κριτήρια επιλογής φωτοσταθερών σελ ορυφορικές Εικόνες από Νέα Καταγραφικά σελ.19 Συστήµατα που θα είναι ιαθέσιµα Στο Μέλλον ASTER_ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΡΥΦΟΡΟΥ Aster σελ MODIS σελ MOPITT σελ MISR σελ CERES σελ Χαρακτηριστικά ορυφόρου Landsat-ETM σελ ορυφορικά Συστήµατα Πληροφοριών Θέσης GPS σελ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΦΟΡΙΚΏΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ GPS σελ ΟΡΥΦΟΡΟΙ ΠΛΟΗΓΗΣΗΣ GPS σελ ΠΗΓΕΣ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ σελ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΗΣ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ σελ GARMIN σελ Σύνθεση Βάσης εδοµένων Φωτοσταθερών σελ.51 (οπτικό λεξικό) για Landsat-ETM 2.7 Χαρτογραφικές Προβολές-UTM ΦΥΣΙΚΗ ΓΗΙΝΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΚΑΙ ΕΛΛΕΙΨΟΕΙ ΕΣ σελ ΠΡΟΒΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ-Ο ΣΥΝ ΕΤΙΚΟΣ ΚΡΙΚΟΣ σελ Πολυωνυµικός Σχεδιασµός σελ Τελική ιόρθωση σελ Σηµεία Ελέγχου σελ Εικόνα Aster σελ Συµπεράσµατα Εργασίας σελ Οικονοµοτεχνικά Στοιχεία σελ Βιβλιογραφία σελ.88

7 7 Σε ένα Τέλειο Κόσµο κάθε πηγή πληροφορίας θα ήταν πεντακάθαρη, αλλά, όπως είπε και ο Beger εν είναι όµως ένας τέλειος κόσµος

8 8 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σήµερα η χρήση δορυφορικών εικόνων σε εφαρµογές όπως ο αστικός και περιβαλλοντικός σχεδιασµός, η διαχείριση των φυσικών πόρων κ.α., απαιτεί την σύνθεση βάσεων δεδοµένων για φωτοσταθερά. ηλαδή σηµείων που είναι ευδιάκριτα στην φωτογραφία αλλά µπορούν να εντοπισθούν και σε τοπογραφικoύς χάρτες ή να αναγνωρισθούν στο ύπαιθρο. Τα φωτοσταθερά επηρεάζονται από την φασµατική και χωρική διακριτική ικανότητα της δορυφορικής εικόνας. Αυτό σηµαίνει ότι οι βάσεις δεδοµένων φωτοσταθερών δηµιουργούνται για συγκεκριµένο καταγραφικό σύστηµα ή τουλάχιστον για οµάδα καταγραφικών συστηµάτων που έχουν ίδια χωρική διακριτική ικανότητα. Μερικά παραδείγµατα δορυφόρων αναφέρονται παρακάτω: LANDSAT-ETM Ο πρώτος δορυφόρος της σειράς Landsat τέθηκε σε τροχιά το 1972 από το υπουργείο Εσωτερικών των ΗΠΑ και την NASA µε το όνοµα ERTS (Earth Resources Technology Satellites). Από τότε µε διαδοχικές εκτοξεύσεις έχει επιτευχθεί αδιάλειπτη κάλυψη σε γήινη κλίµακα από αυτή την σειρά δορυφόρων. Σχήµα 1 εικόνα γης από δορυφόρο -Landsat ΑSTER Το πρόγραµµα Aster (Advanced Spaceborne Thermal Emission Reflection Radiometer ) είναι προϊόν της συνεργασίας της NASA και του Υπουργείου Έρευνας και Βιοµηχανίας της Ιαπωνίας µε την συµµετοχή πολλών ερευνητικών ινστιτούτων από όλο τον κόσµο (Γαλλία, Αυστραλία, κ.α ), που ξεκίνησε να παρέχει δεδοµένα από το Σχήµα 2 εικόνα δορυφόρου -Aster Είναι σαφές ότι φωτοσταθερά που θα έχουν επιλεγεί για το παγχρωµατικό κανάλι ( µέγεθος εικονοστοιχείου 15 µέτρα) του Landsat-ETM δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν απαραίτητα και για την γεωµετρική διόρθωση των φασµατικών καναλιών του ίδιου δορυφόρου (µέγεθος εικονοστοιχείου 30µ). Το αντίστοιχο ισχύει για τον Aster όταν γράφει µε 3 διαφορετικά καταγραφικά συστήµατα που έχουν χωρική διακριτική ικανότητα 15,30,60 µ αντίστοιχα. Κάτι που θα πρέπει επίσης να σηµειωθεί είναι ότι λόγο του µικρού θεµατικού περιεχοµένου του χάρτη ιδιαίτερα σε αστικές περιοχές, τις περισσότερες φορές ο εντοπισµός των φωτοσταθερών που έχεί ήδη πραγµατοποιηθεί στην φωτογραφία δεν είναι το ίδιο εφικτός και στον χάρτη. Παρακάτω ακολουθεί η περιοχή µελέτης σε δορυφορική εικόνα Landsat-ETM παγχρωµατικό (SGI 1999), καθώς επίσης και ο χάρτης 1:50,000 (ΓΥΣ) της ίδιας περιοχής. (Σχήµα 3). Είναι εµφανές ότι ενώ στην εικόνα φαίνονται αρκετές διασταυρώσεις οδών, οδικοί άξονες, οικοδοµικά τετράγωνα κ.α στον χάρτη το θεµατικό πληροφοριακό υπόβαθρο είναι ιδιαίτερα χαµηλό. Αυτό ισχύει παρότι η κλίµακα της εικόνας είναι µικρότερη (1:100,000) ενώ ο χάρτης είναι (1:50.000) γιατί ο χάρτης έχει δηµιουργηθεί µε αφαίρεση πληροφορίας γενίκευση από αεροφωτογραφίες. Το πρόβληµα αυτό µπορεί να αντιµετωπισθεί µε εργασίες υπαίθρου και χρήση GPS.

9 9 Σχήµα 3. ορυφορική Εικόνα 1: Περιοχής Μελέτης Landsat-ETM παγχρω- µατικό (SGI 1999),- Χάρτης 1: ΓΥΣ (1978). Περιοχής Μελέτης.

10 10 Ένα άλλο πρόβληµα το οποίο αντιµετωπίζουµε είναι (κατά τον εντοπισµό φωτοσταθερού στην εικόνα και στον χάρτη), λόγω της γενίκευσης που υπάρχει στην φωτογραφία µε τα εικονοστοιχεία κάθε σηµείο στην ουσία αντιπροσωπεύει µια περιοχή π.χ 30µ x 30µ. εάν 30µ είναι το µέγεθος του εικονοστοιχείου (στην εργασία µας 15µ x 15µ). Εάν από εκεί περνάει ένας δρόµος σύµφωνα µε το πλάτος του (συνήθως 10µ) είναι δύσκολο να εκτιµηθεί η ακριβής θέση του (ή το κέντρο του). Παράλληλα παρατηρούµε ότι λόγω της µεγάλης διαθεσιµότητας δορυφορικών δεδοµένων Aster δωρεάν µε µεγάλη χρονική επαναληψιµότητα (µία φορά τουλάχιστον κάθε µήνα) πρέπει να έχουν καθοριστεί σηµεία επιγείου ελέγχου τα οποία θα αποτελέσουν µία βάση δεδοµένων η οποία θα χρησιµοποιείται για την διόρθωση όλων των δορυφορικών δεδοµένων τύπου Aster που θα είναι διαθέσιµα για µία συγκεκριµένη περιοχή µελέτης. ΣΤΟΧΟΙ Προκειµένου να προσεγγίσουµε αυτά τα προβλήµατα, οι στόχοι της εργασίας είναι 1. Να εκτιµήσουµε τις αρχές και τους κανόνες µε τους οποίους πρέπει να δοµηθεί µια βάση δεδοµένων για φωτοσταθερά 2. Να γίνει πιλοτική εφαρµογή στην περιοχή του λεκανοπεδίου της Αττικής σε δεδο- µένα Landsat-ETM (παγχρωµατικό), που είναι διαθέσιµα από το διαδίκτυο. Η µέτρηση των φωτοσταθερών θα γίνει στο ύπαιθρο µε χρήση του Αµερικάνικου Συστή- µατος Προσδιορισµού Γεωγραφικού Εντοπισµού (GPS), ενώ η βάση αυτή θα µπορέσει να χρησιµοποιηθεί για την διόρθωση φωτογραφιών Aster (VNIR). Οι λόγοι που θα χρησιµοποιήσουµε GPS είναι : Προβλήµατα εµφανίζονται κατά την γεωµετρική διόρθωση δορυφορικών εικόνων σε περιοχές που χάρτες δεν είναι διαθέσιµοι ή δεν έχουν αναθεωρηθεί πρόσφατα Το µικρό θεµατικό πληροφοριακό περιεχόµενο των τοπογραφικών χαρτών σε σχέση µε τις δορυφορικές εικόνες. Αυτό έχει σαν συνέπεια να είναι πολύ δύσκολος ή αδύνατος ο ακριβής προσδιορισµός της θέσης του φωτοσταθερού στο χάρτη. H τεχνολογία GPS αποδεικνύεται ως µία δυναµική αλλά και ακριβέστερη λύση σε περιπτώσεις εντοπισµού των προσδιορισθέντων φωτοσταθερών στον τοπογραφικό χάρτη. Οι βιβλιογραφικές αναφορές υποδεικνύουν ότι η γεωµετρική διόρθωση δορυφορικών εικόνων µε χρήση GPS είναι ακριβέστερη από τον χαρτογραφικό προσδιορισµό των ση- µείων επιγείου ελέγχου. Οι λόγοι είναι : Ο καλύτερος προσδιορισµός του Γεωειδούς από το GPS Οι αποκλίσεις στην µέση στάθµη της θάλασσας που παρουσιάζουν οι τοπογραφικοί χάρτες Ο ακριβέστερος προσδιορισµός της θέσης του φωτοσταθερού στο ύπαιθρο µε δεδοµένο το µικρό θεµατικό περιεχόµενο του χάρτη.

11 11 Πιο συγκεκριµένα : 1. O Perry ( 1992), χρησιµοποίησε µετρήσεις GPS για να συλλέξει σηµεία επίγειου ε- λέγχου για την γεωµετρική διόρθωση αεροφωτογραφιών. Χρησιµοποιήθηκε διαφορικό GPS (ο ένας δέκτης τοποθετηµένος σταθερά σε τριγωνοµετρικό σηµείο ενώ οι µετρήσεις διεξάγονταν στον άλλον δέκτη). Η σύγκριση µε προσδιορισµό των συντεταγµένων των σηµείων ελέγχου από τοπογραφικό χάρτη κλίµακας 1: (7.5 minute) έδειξε ότι το GPS έδωσε πολύ µεγαλύτερες ακρίβειες. Τα σηµεία καταγράφηκαν στο πειρατικό και διορθώθηκαν µε µεθόδους διαφορικού τύπου µετά την µέτρηση. Τα αποτελέσµατα είναι µεγαλύτερης ακρίβειας µε εκείνα ψηφιοποιηµένου χάρτη 1: O Clavetet (1993), µέτρησε σηµεία επιγείου ελέγχου µε GPS προκειµένου να παράγει ορθοφωτογραφία από δορυφορική εικόνα SPOT ( χρησιµοποιώντας και ψηφιακό µοντέλο εδάφους), µε στόχο να αναθεωρήσει τοπογραφικούς χάρτες κλίµακας 1: (Canadian National Topographic Map). 3. Ο Cook Pinder (1996), σύγκρινε τις ακρίβειες διόρθωσης εικόνων Landsat TM, SPOT πολυφασµατικό, SPOT πανχρωµατικό, µε µετρήσεις GPS σε σχέση µε µετρήσεις που έγιναν σε ψηφιοποιηµένο τοπογραφικό χάρτη κλίµακας 1: USGS. Η διαφορά µεταξύ των δύο µέσων τετραγωνικών σφαλµάτων (RMS ) ήταν 30 µ ( µε ακριβέστερη την γεωµετρική διόρθωση µε GPS). 4. O Kardoulas et al., (1996), σύγκρινε την διόρθωση εικόνων δορυφόρων Landsat TM (µέγεθος εικονοστοιχείου 30 µ 1: ) και SPOT παγχρωµατικό (µέγεθος εικονοστοιχείου 10µ 1:50.000) χρησιµοποιώντας τοπογραφικό χάρτη κλίµακας 1:100,000 σε σχέση µε (outdoor handheld) GPS. Τα συµπεράσµατα από την έρευνα έδειξαν ότι και εδώ η γεωµετρική διόρθωση µε χρήση GPS ήταν ακριβέστερη όµως απαιτείται χρήση διαφορικού GPS προκειµένου να διορθωθούν γεωµετρικά εικόνες SPOT σε κλίµακα αντίστοιχης τοπογραφικού χάρτη κλίµακας 1: Σχήµα 4 Εικόνα από δορυφόρο- Aster σε εφαρµογή Ραδιοεντοπισµού

12 12 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 2.1 ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Γεωγραφικά καλύπτει την περιοχή σε UTM-Zone 34 N, WGS84 που ορίζεται από τα τέσσερα σηµεία.(σχήµα 5 εικόνα περιοχής µελέτης SGC) Α: Ε Ν (φ = 38 ο 2 59, λ=23 ο 42 49) Β: Ε Ν (φ = 38 ο 0 49, λ=23 ο 42 42) C: Ε Ν (φ = 38 ο 0 41, λ=23 ο 49 11) D: Ε Ν (φ = 38 ο 2 50, λ=23 ο 49 17) Σχήµα 5. Η περιοχή µελέτης σε δορυφορική εικόνα Landsat ETM παγχρωµατικό( SGI, 1999), και οι τέσσερις γωνίες που υποδηλώνουν την αντιστοιχία των συντεταγµένων Η ίδια περιοχή σαρώθηκε στον τοπογραφικό χάρτη 1: του νοµού Αττικής (Σχήµα 6 Γ.Υ.Σ ). Η περιοχή έρευνας επιλέχτηκε γιατί αναπτύσσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Είναι περιοχή στην οποία θα κατασκευαστούν αξιόλογα έργα εν όψη των Ολυµπιακών Αγώνων 2004 που θα διεξαχθούν στην Ελλάδα.

13 13 Σχήµα 6 Σαρωµένος Χάρτης Γ.Υ.Σ 1: του νοµού Αττικής Στην περιοχή (σχήµα 6) περιλαµβάνεται Ολυµπιακό Στάδιο (σηµείο 5), τµήµα της Εθνικής Οδού Αθηνών Λαµίας (σηµείο 7), Λεωφ. Μεσογείων (σηµείο 2), Λεωφ. Κηφισίας(σηµείο 1), Αλσος Ν. Φιλαδελφείας (σηµείο 3), Εγκαταστάσεις Ε.Υ..Α.Π Γαλατσίου (σηµείο 6), Αλσος Βας. Ειρήνης Αγίων Αναργύρων (σηµείο 4). Παρακάτω ακολουθεί δορυφορική εικόνα Landsat της ευρύτερης περιοχής. H παρουσία καννάβου διευκολύνει στην αποµόνωση της περιοχής έρευνας (Σχήµα 6 Landsat). Όπως παρατηρούµε στην εικόνα απεικονίζεται µεγάλο τµήµα της Αττικής. Στην εικόνα επίσης είναι διακριτά η Ακρόπολη, ο Λυκαβηττός, τµήµα του Υµηττού, τµήµα Εθνικής Οδού Αθηνών-Λαµίας, αλλά και βόρεια προάστια όπως Κηφισιά και πρόποδες του βουνού Πάρνηθας περιοχή µε µέγιστο ενδιαφέρον λόγο κατασκευής Ολυµπιακού Χωριού για τους Ολυµπιακούς Αγώνες 2004.

14 14 Σχήµα 7 Εικόνα Landsat ΕΤΜ-Pan. ευρύτερης περιοχής σε κλίµακα 1: Η περιοχή χαρακτηρίζεται σαν επιφάνεια σχεδόν επίπεδη ή µε µικρό ανάγλυφο τοπικά. Στη δορυφορική εικόνα διακρίνεται το κύριο οδικό δίκτυο. Το τοπίο αυτό διακόπτεται µερικώς από την παρουσία βραχώδους -ορεινού εδάφους που ανήκει στον Υµηττό και στους πρόποδες της Πάρνηθας. Η Αθήνα η πρωτεύουσα απλώνεται κάτω και αριστερά από τον Υµηττό και µπορούµε να την διακρίνουµε µε την παρουσία της Ακροπόλεως και του Λυκαβηττού ενώ ορατά είναι και τα βορειοδυτικά προάστια της Αττικής. εν αναφέρονται ποτάµια ή διαφορετικά υδροφόρα επίπεδα. Στοιχεία βλάστησης είναι ορατά στην εικόνα αλλά έχουν µειωµένη επιφανειακή εξάπλωση.

15 ΕΠΙΛΟΓΗ ΦΩΤΟΣΤΑΘΕΡΩΝ Φωτοσταθερά είναι σηµεία που αναγνωρίζονται στην δορυφορική εικόνα (διασταυρώσεις οδών, γωνίες κτηρίων, και άλλα). Το είδος των φωτοσταθερών που αναγνωρίζονται εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της δορυφορικής εικόνας (εξαρτώνται κυρίως από την χωρική διακριτική της ικανότητα). Όταν προσδιοριστούν οι γεωγραφικές συντεταγµένες των φωτοσταθερών τότε αυτά µετατρέπονται σε σηµεία επιγείου ελέγχου ( Ground Control Points- GCPS) τα οποία αντιπροσωπεύουν σηµεία που έχουν γνωστές συντεταγµένες και ως προς το σύστηµα αναφοράς της δορυφορικής εικόνας αλλά και ως προς ένα χαρτογραφικό σύστηµα αναφοράς. Τα GCPs χρησιµοποιούνται για την γεωµετρική διόρθωση της δορυφορικής εικόνας µε τον προσδιορισµό ενός µη παραµετρικού µαθηµατικού πολυωνυµικού µοντέλου που συσχετίζει τις συντεταγµένες της εικόνας µε τις συντεταγµένες του χάρτη των σηµείων επιγείου ελέγχου και χρησιµοποιείται για να µετασχηµατιστεί κάθε εικονοστοιχείο της εικόνας. Κάθε σηµείο επίγειου ελέγχου περιγράφεται ως ακολούθως: o ID-Ταυτότητα : Ένας µοναδικός αριθµός αναγνωσιµότητας. Αν είναι αρνητικός ο α- ριθµός αυτό σηµαίνει ότι είναι σηµείο ελέγχου, και µπορεί να µην συµµετάσχει τον µετασχηµατισµό του µοντέλου. o System 1X-Σύστηµα 1Χ: Η συντεταγµένη Χ στο πρώτο γεωαναφερόµενο σύστηµα. Αυτό είναι συνήθως µια περιοχή εικονοψηφίδας στην εικόνα. o System 1Υ-Σύστηµα 1Υ: Η συντεταγµένη Υ στο πρώτο γεωαναφερόµενο σύστηµα. Αυτό συνήθως είναι µια γραµµική περιοχή στην εικόνα. o System 2X-Σύστηµα 2Χ: Η συντεταγµένη Χ στο δεύτερο γεωαναφερόµενο σύστηµα. Αυτό είναι συνήθως µία συντεταγµένη στην περιοχή της εργασίας. o System 2Υ-Σύστηµα 2Υ: Η συντεταγµένη Υ στο δεύτερο γεωαναφερόµενο σύστηµα. Αυτό συνήθως είναι µία συντεταγµένη στην περιοχή της εργασίας. Χρήση των Επίγειων Σηµείου Ελέγχου Η πιο διαδεδοµένη τεχνική γεωµετρικής διόρθωσης εικόνων στηρίζεται στην χρήση σηµείων επίγειου ελέγχου ( GCPs) µε σκοπό την απόκτηση ενός εµπειρικού µετασχηµατισµού που θα διορθώσει την γεωµετρία. Σε αυτά χρησιµοποιούµε πληροφορία που αφορά την θέση σηµείων (π.χ. διασταυρώσεις οδικών αρτηριών κ.α.) που µπορούµε να διακρίνουµε ευκρινώς τόσο στην δορυφορική εικόνα όσο και πάνω στην επιφάνεια και η θέση τους στην επιφάνεια της γης συνήθως υπολογίζεται από κάποιο χάρτη που είναι διαθέσιµος, µπορεί όµως να υπολογιστεί και µε επιτόπου µετρήσεις (συνήθως µε GPS). Η ποιότητα της διόρθωσης εξαρτάται από τον αριθµό και την ποιότητα των σηµείων ελέγχου τα οποία συχνά σχετίζονται µε την ποιότητα της πηγής. Ο αριθµός των σηµείων που απαιτείται εξαρτάται από το µαθηµατικό µοντέλο και κυρίως το βαθµό του. Σε δορυφορικές εικόνες που καταγράφονται από διανυσµατικούς σαρωτές ( SPOT, Aster) το πολυώνυµο είναι δεύτερου βαθµού και τα σηµεία ελέγχου θα πρέπει να κατανεµηθούν οµοιόµορφα σε όλη την εικόνα. Ο µεγάλος αριθµός σηµείων κάνει δυνατή µια προσεγµένη ανάλυση από πλευρά γεωµετρικής επίλυσης, χρησιµοποιώντας διαφορετικά σηµεία ενώ σηµεία που δεν χρησιµοποιήθηκαν για την επίλυση χρησιµοποιήθηκαν ως σηµεία ελέγχου. Οι γεωµετρικά διορθωµένες εικόνες χρησιµοποιούνται στις παρακάτω δραστηριότητες:

16 16 Για την µεταφορά µίας εικόνας σε ένα καθορισµένο προβολικό σύστηµα αναφοράς. Για να αποµονώσουµε περιοχές ενδιαφέροντος. Για την µεταφορά παρακείµενης εικόνας σε αρχείο. Για την επικάλυψη εικόνων της ίδιας περιοχής διαφορετικής ηµεροµηνίας λήψης και διαφορετικού αισθητήρα. Για την επικάλυψη µίας εικόνας ή χάρτη καθώς επίσης και για την οριοθέτηση της σε µία γεωγραφική βάση δεδοµένων. Η επιλογή των κατάλληλων λοιπόν, σηµείων είναι ένα καίριο ζήτηµα για την µελέτη και διεξαγωγή της εργασίας. Η επιλογή των σηµείων στηρίζεται σε τέσσερα βήµατα: Μία προσεκτική παρατήρηση των εικόνων και µία επιλογή κύριων σηµείων µέτρησης, όπως κτήρια ή φωτεινές επιφάνειες, νησίδες κυκλοφορίας, διχοτόµοι δρόµων, ευδιάκριτες στροφές δρόµων. Μία πρώιµη (µίας ηµέρας) επίσκεψη για την ανίχνευση των σηµείων στο πεδίο. Στο στάδιο αυτό κάποια σηµεία που είχαν επιλεχτεί απορρίπτονται και αντικαθίστανται από άλλα καινούρια, που προστέθηκαν. Μετρήσεις GPS σηµείων που συνδέονται συνήθως µε ένα γεωγραφικό σύστηµα α- ναφοράς (φ, λ), και ελλειψοειδές αναφοράς WGS84. Ταύτιση των δεδοµένων στην εικόνα και στο ύπαιθρο. Κατά την διάρκεια πολλών ερευνών διαφορετικών τύπων σηµείου ελέγχου τα οποία συλλέχτηκαν και µετρήθηκαν αποδείχτηκε ότι οι µετρήσεις των σηµείων σε φωτεινές επιφάνειες µε σκοτεινό φόντο (Σχήµα 8) ενώ θεωρείτο µεγαλύτερου κύρους έδωσαν το µεγαλύτερο σφάλµα. Μία πιθανή εξήγηση του παραπάνω είναι ότι το πραγµατικό µέγεθος των φωτεινών περιοχών αυτών στο έδαφος είναι µικρότερες από αυτές που εµφανίζονται στις εικόνες. Οι άλλοι τύποι των σηµείων παρουσιάζονται περίπου οι ίδιες ή και ακόµα µε µεγαλύτερη ακρίβεια. Σχήµα 8 Παράδειγµα Σηµείων Επιγείου Ελέγχου ( Smith,et. al., 2000 )

17 17 Η υπόθεση που κάνουµε σε αυτήν την έρευνα είναι ότι µε την χρήση των συντεταγ- µένων των σηµείων επιγείου (τόσο στην δορυφορική εικόνα όσο και στον χάρτη) θα υλοποιήσουµε ένα µετασχηµατισµό συντεταγµένων για όλα τα σηµεία της δορυφορικής εικόνας ως προς τον χάρτη. Οι συντρέχουσες προϋποθέσεις προκειµένου να υλοποιηθεί σωστά ο µετασχηµατισµός είναι ότι: I. Τα σηµεία επίγειου ελέγχου να κατανέµονται οµοιόµορφα πάνω στην εικόνα, (Σχήµα 6) II. Να είναι γνωστό το µοντέλο της παραµόρφωσης της δορυφορικής εικόνας (γραµµικό, πολυωνυµικό και άλλα ) Γενικά Κριτήρια Επιλογής Σηµείων Επιγείου Ελέγχου Σε αυτά χρησιµοποιούµε πληροφορία που αφορά την θέση σηµείων (π.χ. διασταυρώσεις οδικών αρτηριών κ.α.) που µπορούµε να διακρίνουµε ευκρινώς τόσο στην δορυφορική εικόνα (φωτοσταθερά) όσο και πάνω στην επιφάνεια της γης ή σε χαρτογραφικές αναπαραστάσεις της γήινης επιφάνειας Όπως προαναφέραµε η επιλογή υψηλής ποιότητας αναγνωρίσιµων σηµείων GCPs στην φωτογραφία αποτελεί κρίσιµο κεφάλαιο στην όλη διαδικασία. Ιδιαίτερα λοιπόν ση- µαντική είναι η γνώση του πεδίου αποτύπωσης. Ένα καλό σηµείο επίγειου ελέγχου θα πρέπει αρχικά να εξασφαλίζει την µονιµότητα της θέσης του, απαλλαγµένο από µετακινήσεις, επικάλυψη από τροχοφόρα, ή ακόµα και από επικάλυψη σκίασης κατά την λήψη. Περιοχές µε φυτική κάλυψη θα πρέπει να αποφεύγονται καθώς οι θάµνοι και φυλλωσιές των δέντρων προκαλούν σκιές στην φωτογραφία. Θα πρέπει επίσης να αποφεύγονται περιοχές καλυπτόµενες µε κεραίες που προκαλούν σύγχυση στο σήµα του συστήµατος. Οικόπεδα µε θέσεις στάθµευσης είναι επίσης λανθασµένη επιλογή µιας και υπάρχει η περίπτωση επικάλυψης του σηµείου από αυτοκίνητο κατά την στιγµή της λήψης. Όταν το σηµείο επιλέγεται σε χαρακτηριστικό πέρασµα ( Σχήµα 9) του οποίου το πλάτος υπερβαίνει το 1 µέτρο π.χ ένας δρόµος το σηµείο επιλέγεται στο κέντρο του δρόµου και αυτό γιατί από µελέτες έχει παρατηρηθεί ότι οι ακτινικές διαστροφές παρουσιάζονται σε µεγαλύ- Σχήµα 9 Επιλογή Σηµείου Ελέγχου (Smith et al., 2000) τερο βαθµό στα άκρα του χαρακτηριστικού σηµείου που παρατηρούνται κοφτερές ακµές ( Smith et al., 2000) Τα καταλληλότερα σηµεία επίγειου ελέγχου θεωρούνται οι διχοτόµοι δρόµων που σηµαίνονται συνήθως µε κίτρινες ή άσπρες µόνιµες γραµµές, τα T των γηπέδων τένις, οι

18 18 γωνίες σε πισίνες, διχοτόµοι γραµµών σιδηροδρόµων µε αυτοκινητοδρόµους ( σχήµα 10) (David et al., 2000). Κατά την µελέτη της εργασίας µας διαπιστώσαµε ότι η θέση κάθε σηµείου επίγειου ελέγχου έπρεπε να είναι όσο το δυνατόν καλύτερα ορισµένη στο έδαφος. Όταν το σηµείο ήταν τοποθετηµένο σε τοµή συµβολή οδών θα έπρεπε να σηµειωθεί µε προσοχή η θέση του. Τα ονόµατα των δυο οδών καθώς και ο προσανατολισµός του σηµείου ήταν στοιχεία κύρια για την µεγαλύτερη επιδιωκόµενη ακρίβεια. Ταράτσες χτισµάτων (σηµεία µε µεγάλο υψόµετρο) θα πρέπει επίσης να µην επιλέγονται λόγο της τοπογραφικής εκτροπής που εισέρχεται στην εικόνα λόγο του ύψους τους, ε- κτός αν η εικόνα έχει ορθοαναχθεί. Σχήµα 10 Επιλογή Σηµείου Ελέγχου(Smith et al. 2000). Άλλες Πηγές Σηµείων Επίγειου Ελέγχου GCPs Θέσεις επίσης µπορούν να ανιχνευτούν φωτογραµµετρικά για κάθε σταθµό από αναγνώσεις στερεογραφικού µοντέλου στηριζόµενα σε ψηφιακά αεροτριγωνοµετρικά δεδοµένα, µε ένα στερεό-ψηφιοποιητή πρώτης τάξης. Όταν συγκρίνουµε φωτογραµµετρικά µε απόλυτες συντεταγµένες, η οριζοντιογραφικά µετρηµένη ακρίβεια ενός αεροτριγωνοµετρικού µπλοκ επιτεύχθηκε. Τα αεροτριγωνοµετρικά δεδοµένα θεωρήθηκαν αρκετά για την κατασκευή ενός ΝΑΤΟ Α1, χάρτη 150,000 περισσότερες πληροφορίες (ΝΑΤΟ 1983) και ΝΤS χάρτες σε µέγεθος Α1. Χαρτογραφικές θέσεις επίσης επιτεύχθηκαν µε αναγνώσεις συντεταγµένων ψηφιοποιηµένα τοπογραφικά δεδοµένα. Οι συντεταγµένες όµως αυτές απορρίφθηκαν στην συνέχεια σε επιχειρησιακή βάση λόγο των διάφορων µη επιτρεπόµενων σφαλµάτων τα οποία θα εισάγονταν κατά την διάρκεια της συλλογής δεδοµένων. (Clavet et al. 2001).

19 ΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ ΑΠΟ ΝΕΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΥ ΘΑ ΕΙΝΑΙ ΙΑΘΕΣΙΜΑ ΣΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΟΡΥΦΟΡΟΣ ΑSTER ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) είναι ένα όργανο που συλλέγει εικόνες το οποίο αιωρείται στο Terra, ένα δορυφόρο που κατασκευάστηκε το εκέµβριο του 1999 εκ µέρους της NASA Earth Observing System (EOS). TERRA Οι µελετητές χρειάζονται µετρήσεις σε ολόκληρη την γήινη επιφάνεια, µέσα σε µεγάλη χρονική περίοδο για να συγκεντρώσουν τις απαιτούµενες πληροφορίες για να επιτύχουν την ακρίβεια µοντέλων Ηλεκτρονικών Υπολογιστών που θα είναι ικανά να δώσουν τις προβλεπόµενες αιτίες και αποτελέσµατα αλλαγών του κλίµατος. Ο µόνος δυνατός τρόπος για να συλλέξουµε τις πληροφορίες αυτές είναι µέσο χρήσης οργάνων τηλεπισκόπισης ε- γκαταστηµένα στο διάστηµα (όργανα που µετράµε χαρακτηριστικά-µεγέθη όπως θερµοκρασία, από απόσταση.) Συνέπεια των παραπάνω είναι, NASA (Earth Observing System-EOS) να σηµάνει την έναρξη µίας παγκόσµιας µελέτης του πλανήτη Γη, η οποία συµπεριλαµβάνει τρία κύρια µέρη: I. Μία σειρά δορυφόρων ειδικά σχεδιασµένων για µελέτες σφαιρικών αλλαγών. II. Ένα προηγµένο σύστηµα επεξεργασίας Η/Υ που αποθηκεύουν και διανέµουν αρχεία ( καλείται EOSDIS) III. Οµάδες ερευνητών σε ολόκληρο τον κόσµο που µελετούν τα δεδοµένα. Στις 24 Φεβρουαρίου,2000 η Τerra άρχισε να συλλέγει δεδοµένα που τελικά θα δη- µιουργήσουν µία βάση δεδοµένων,(διάρκειας 15 χρόνων), που καλύπτουν σφαιρικά την γη στην οποία θα στηριχτούν οι έρευνες µελετητών για τον σύνθετο πλανήτη µας. Υπάρχουν άλλοι τρεις δορυφόροι της ΕΟS σε συγχρονισµένες τροχιές και 15 ακόµη θα τεθούν σε τροχιά τα επόµενα τέσσερα χρόνια. Μαζί, αυτά τα διαστηµόπλοια θα βοηθήσουν τους επιστήµονες να εξιχνιάσουν τα µυστήρια του κλίµατος και των περιβαλλοντικών αλλαγών. NASAs Earth Observatory (EOS) Ο σκοπός της NASA Earth Observatory είναι να να προάγει µία ευρέως χρησιµοποιούµενη έκδοση στο διαδίκτυο όπου το κοινό θα µπορεί να παρατηρεί καινούριες δορυφορικές εικόνες και παρατηρήσεις για τον πλανήτη µας. Το ενδιαφέρον της έρευνας επικεντρώνεται περισσότερο στο κλίµα της γης και στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Γενικότερα θεωρείται ότι η διεύθυνση αυτή του διαδικτύου είναι χρήσιµη για τις δη- µοσιεύσεις της περισσότερο για τα Μέσα Μαζικής Ενηµέρωσης MMD και για τους µελετητές. Ο Αster θα χρησιµοποιηθεί για να επιτύχει την κατασκευή λεπτοµερειακών χαρτών θερ- µοκρασίας της γήινης επιφάνειας και υψόµετρα. NASA Earth Science Enterprise,που σκοπός της είναι να επιτύχει µία καλύτερη κατανόηση της περιοχής τοµής µεταξύ της βιόσφαιρας, της υδρόσφαιρας, της λιθόσφαιρας και της ατµόσφαιρας.

20 20 NASA's Earth Science Enterprise Είναι προορισµένο για την κατανόηση του Γήινου συστήµατος και των επιπτώσεων των αλλαγών του γήινου περιβάλλοντος που οφείλονται σε φυσικούς και ή ανθρώπινους παράγοντες. Από το διάστηµα µεταβιβάζει πληροφορίες για την γήινη κατανοµή ξηρά, ατµόσφαιρα, παγετούς, ωκεανούς οι οποίες είναι απαραίτητες και µπορούν να απεικονίζονται διαφορετικά, στις εικόνες. Προγράµµατα της Enterprise µελετούν τις συσχετίσεις µεταξύ αυτών των χαρακτηριστικών για να αναπτύξουν µία καινούρια στρατηγική αξιοποίησης των δεδοµένων του NASA Earth Enterprise, δίνοντας έµφαση στις κλιµατικές αλλαγές. Οι έρευνες και τα αποτελέσµατα συµµετάσχουν στις οικονοµικές αποφάσεις της χώρας και δίνουν νέες προοπτικές για καλύτερη µεταχείριση του περιβάλλοντος. Τα τεχνολογικά επιτεύγµατα της NASA Earth Enterprise χρησιµοποιούνται για να λύσουν πρακτικά κοινωνικά προβλήµατα που εµφανίζονται σε παραγωγή πρώτων υλών, σε απότοµες αλλαγές περιβάλλοντος, σε πηγές ύδρευσης και δίνουν πληροφορίες σε άλλες διοικητικές µονάδες και τοπικές κυβερνητικές αρχές. Τα αποτελέσµατα των ερευνών διατείθονται στις φυσικές επιστήµες και σε ερευνητικές δραστηριότητες. Η Earth Science συνεισφέρει στην εξερεύνηση του πλανητικού µας συστήµατος µε καινοτόµες µεθόδους και πρωτοποριακές ανακαλύψεις. Ο Aster είναι το µόνο όργανο υψηλής χωρικής ανάλυσης πάνω στην εξέδρα του TERRA. Θα χρησιµοποιηθεί µε MODIS, MOPITT, MISR και CERES οι οποίοι ελέγχουν τις εκποµπές στην Γη για να µετριάσουν την τραχύτητα της διαστηµικών αναλύσεων. Ο Aster κατασκευάστηκε στην Ιαπωνία για το Υπουργείο Οικονοµίας Εµπορίου και Βιοµηχανίας (METI- Ministry of Economy Trade and Industry) που είναι γνωστή ως το Υπουργείο Εµπορείου και Βιοµηχανίας (ΜΙΤΙ). Μία συνεργασία Αµερικάνικης και Ιαπωνικής Επιστηµονικής Οµάδας είναι υπεύθυνη για τον σχεδιασµό του οργάνου, για την διαµέτρηση και νοµιµοποίηση. Τα καταγραφικά συστήµατα του Aster είναι τρία VNIR, SWIR,TIR µε διαφορετική φασµατική διακριτική ικανότητα τα οποία συνθέτουν ένα υπέρ-φασµατικό καταγραφικό σύστηµα στο θερµικό µε στέρεο-δυνατότητα στο εγγύς υπέρυθρο (Aster, 2001). Η χρονική διακριτή ικανότητα είναι 16 ηµέρες (revisit time), καλύπτοντας τις περιοχές της γης από 81,2 Ν µέχρι 81.2 Β. Πιο συγκεκριµένα η λήψη στερεοζευγαριών (along-track stereo data) γίνεται από το καταγραφικό σύστηµα VNIR ( Visible and Near Infrared) που αποτελείται από 3 διανυσµατικούς σαρωτές ( pushbroom scanner) έναν για κάθε φασµατικό κανάλι. Το εστιακό επίπεδο κάθε σαρωτή αποτελείται από 5000 στοιχειώδεις ανιχνευτές, διατεταγµένους σε ευθεία γραµµή. Ο τρίτος σαρωτής µπορεί να στραφεί κατά ± 24 και να επιτύχει λήψεις υπό-γωνία( πλάγιες λήψεις) δηµιουργώντας στερεοζευγάρια. Κάθε εικόνα καλύπτει περίπου έκταση 75km χ 75km ενώ η περιοχή επικάλυψης των δύο εικόνων αντιστοιχεί/ καλύπτει περιοχή έκτασης τουλάχιστον από 60km x 60km. ( πίνακας 1 Μηλιαρέσης 2001).

21 21 VNIR (Ορατό-εγγύς υπέρυθρο) SWIR (µέσο υπέρυθρο) TIR (θερµικό υπέρυθρο) B1:(0,52-0,60) Nadir Πράσινο Β4: (1,6-1,7) Β10:(8,125-8,475) ιακριτική Χωρική Ικανότητα 15m Β2: (0,63-0,69)Nadir Κόκκινο Β3: (0,76-0,86) Nadir Εγγύς Υπέρυθρο Β4: (0,76-0,86)Nadir Εγγύς Υπέρυθρο Υπό-γωνία ± 24 ιακριτική Χωρική Ικανότητα 30m Β5: (2,145-2,185) Β6: ( 2,185-2,225) Β7: (2,235-2,285) Β8: ( 2,295-2,365) Β9:(2,360-2,430) ιακριτική Χωρική Ικανότητα 90m B11: (8,475-8,825 ) Β12: (8,825-9,275) Β13: (10,25-10,95) Β14: (10,95-11,65) ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Φασµατική ειγµατοληψία και Χωρική ιακριτική Ικανότητα του Αster Η ικανότητα του Aster να εξυπηρετεί σαν ένα ζουµ φακούς για τα άλλα όργανα είναι ιδιαίτερα σηµαντικό για διαφορετικές ανακαλύψεις, διαµέτρηση, νοµιµοποίηση και µελέτες γήινης επιφάνειας. Τα δεδοµένα του δίνουν νέες δυνατότητες λόγω της αρκετά καλής χωρικής διακριτικής ικανότητας του συστήµατος σε συνδυασµό µε την µεγάλη φασµατική διακριτική ικανότητα του ( ύπαρξη 14 καναλιών ) µε την πλειοψηφία των καναλιών να είναι στο υπέρυθρο. Η ύπαρξη τόσο πολλών καναλιών στο υπέρυθρο είναι πολύ σηµαντική στην γεωλογία αλλά και στον αστικό σχεδιασµό για τον εντοπισµό βιοµηχανικών εγκαταστάσεων, σταθµών ηλεκτρικής ενέργειας και µηχανοκίνητων µονάδων, κ.α. Επιπλέον µε κατάλληλες ραδιοµετρικές διορθώσεις και µετασχηµατισµούς είναι δυνατή η µετατροπή των τιµών φωτεινότητας που καταγράφει ο σαρωτής σε φυσικές ποσότητες (πχ τιµές θερµοκρασίας, κ.α) στην επιφάνεια της γης. Η δυνατότητα αυτή, ιδιαίτερα στο εγγύς, µέσο και θερµικό υπέρυθρο δίνει νέες δυνατότητες στην µελέτη και προστασία του γήινου περιβάλλοντος.

22 22 Σε γενικές γραµµές το πρόγραµµα του Aster έχει σκοπό την επίτευξη µίας καλύτερης κατανόησης της περιοχής της τοµής βιόσφαιρας, της υδρόσφαιρας, της λιθόσφαιρας και της α- τµόσφαιρας. Σχήµα 11 Εικόνα από Εργαστήριο San Francisco -Σαρωτής Aster MODIS ( MODERATE RESOLUTION IMAGING SPECTRORADIOMETER) Είναι ένα όργανο κλειδί επάνω στους δορυφόρους Terra ( EOS AM) και Aqua ( EOS PM). Η τροχιά του Terra γύρω από την γη έχει προγραµµατιστεί ώστε να περνάει από τον Βορά ως το Νότο διασχίζοντας τον Ισηµερινό το πρωί, κατά την διάρκεια που ο δορυφόρος Aqua περνάει από το Βορά στο Νότο διασχίζοντας τον Ισηµερινό το απόγευµα. Ο MODIS του Terra και ο MODIS του Aqua παρακολουθούν ολόκληρη την γήινη επιφάνεια κάθε µία δυο µέρες, συλλέγοντας δεδοµένα σε 36 φασµατικά κανάλια. Αυτά τα δεδοµένα θα δώσουν µία πιο εξελιγµένη µορφή κατανόησης του γήινου δυναµικού και θα προβούν σε διαδικασία επεξήγησης της γήινης επιφάνειας, των ωκεανών, και της κατώτερης ατµόσφαιρας. Ο ΜODIS παίζει ένα καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη ενός αξιόπιστο, ολοκληρωµένου, ενεργού Γήινου Μοντέλου Συστήµατος ικανό να προβλέψει σφαιρικές αλλαγές µε ακρίβεια ικανή να βοηθήσει στην λήψη αποφάσεων για την προστασία του περιβάλλoντος.

23 MOPIT (MEASUREMENTS OF POLLUTION IN THE TROPOSPHERE) Έρευνα της Ανθρώπινης Ζωής στο ιάστηµα ανακαλύπτουµε τις αλλαγές και υιοθετούµε την ανθρώπινη φυσιολογία βάση της διαστηµικής έλλειψης βαρύτητας ιαστηµική Αστρονοµία µελετάµε τα Αστέρια και το Σύµπαν από τηλεσκόπιο Περιβάλλον της Ατµόσφαιρας µελετάµε τα Γήινα Ατµοσφαιρικά Στρώµατα και το µέγεθος επίδρασης των ανθρώπινων ενεργειών στο περιβάλλον. Επιστήµη Μικροβαρύτητας ερευνούµε τους νόµους φυσικής και χηµείας µε την χρήση του νόµου έλλειψης της βαρύτητας του διαστή- µατος. ιαστηµικό Περιβάλλον Μαθαίνουνε να προβλέπουµε τις αλλαγές κλίµατος βάση ανέµους, ωκεάνια ρεύµατα αλλά και της ηλιακής ακτινοβολίας

24 MISR (MULTI-ANGLE IMAGING SPECTORADIOMETER) Το MISR είναι το πρώτο όργανο αυτού του τύπου που χρησιµοποιήθηκε για δορυφορικές λήψεις και καταγραφή γήινης επιφάνειας. Παρατηρώντας την γη φωτισµένη από την ηλιακή ακτινοβολία κάθετα άλλά και κατά αµβλεία γωνία, σε τέσσερα φασµατικά κανάλια µας προσφέρει εικόνες οι οποίες είναι προσεκτικά καλιµπραρισµένες για να προσφέρουν ακριβείς τιµές φωτεινότητας, αντίθεσης (contrast ) και χρώµατος κατά την ανάκλαση της η- λιακής ακτινοβολίας. Η αλλαγή στην ανάκλαση της ηλιακής ακτινοβολίας καθώς και η απόδοσή της από διαφορετικές οπτικές γωνίες επισηµαίνουν τα διαφορετικά ατµοσφαιρικά στρώµατα (αέρια),σχήµατα από σύννεφα, και κάλυψη γήινης επιφάνειας. Σε συνδυασµό µε στερεοσκοπικές µεθόδους και τεχνικές, είναι ικανό να κατασκευάσει τρισδιάστατα µοντέλα και να δώσει εκτιµήσεις για διαφορετικά κάθε φορά περιβάλλοντα (γήινα) µε µεγαλύτερη ακρίβεια, στηριζόµενο στο ποσό ηλιακής ακτινοβολίας που ανακλάτε από κάθε περιβάλλον Το MISR µεταφέρει καινούριους τύπους πληροφορίας για επιστηµονικές µελέτες πάνω στο γήινο κλίµα. Πληροφορίές για το ποσοστό της ενέργειας και του οξυγόνου µεταξύ της γήινης επιφάνειας και της ατµόσφαιρας. Επίσης µελετάει την προέλευση και τις µεταβολές στο κλίµα των διαφορετικών τύπων ατµοσφαιρικών στοιχείων, όπως για παράδειγµα η παρουσία σύννεφων στην ατµόσφαιρα. Σχήµα 12 Εικόνα κατά τη σάρωση γήινης επιφάνειας από MISR CERES (CLOUDS AND THE EARTH S RADIANT ENERGY SYSTEM) NASA's Earth Observing System (EOS) είναι µέρος ενός παγκόσµιου προγράµµατος για τηνµελέτη της γης από το διάστηµα χρησιµοποιώντας µία πολύ-δορυφορική και πολλαπλών λειτουργιών προσέγγιση. Το πρόγραµµα της EOS είναι καθοριστικό για την κατανόηση πάνω στις αλλαγές που προκαλούνται σφαιρικά στο κλίµα από τεχνητούς (ανθρώπινους) και φυσικούς παράγοντες ενώ παράλληλα δηµιουργούµε µία επιστηµονική βάση αξιολόγησης των αλλαγών αυτών. The Clouds and the Earth s Radiant Energy System (CERES) πειραµατικά είναι ένα από τα όργανα δορυφόρων µε µεγάλη σηµασία και υψηλή ακρίβεια, κατασκευασµένο για την ΕΟS. Τα προϊόντα CERES περιλαµβάνουν την ανακλώµενη (ηλιακά ) αλλά και την επιστρεφόµενη( από την γήινη επιφάνεια προς την ατµόσφαιρα) ηλιακή ακτινοβολία, σε ολόκληρη την διαδροµή από την επιφάνεια της ατµόσφαιρας µέχρι την γήινη επιφάνεια. Τέλος τα χαρακτηριστικά των νεφελωµάτων προσδιορίζονται από µετρήσεις από κατάλληλα όργανα EOS όπως MODIS ( Μoderate,Resolution, Imaging Spectroradiometer). Αναλύσεις δεδοµένων του CERES, τα οποία αναλύονται µε βοήθεια ερευνών θα οδηγήσουν στην κατανόηση του ρόλου που έχουν τα σύννεφα και τον ενεργειακό κύκλο, στις σφαιρικές κλι- µατικές αλλαγές.

25 LANDSAT-ETM -ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΡΥΦΟΡΟΥ Στα µέσα του 1960, η ιδέα ενός µη στρατιωτικού δορυφόρου που δίδει πληροφορίες για την γήινη επιφάνεια, πραγµατοποιήθηκε. Αργότερα η NASA (National Aeronautics and Space Administration) δεσµεύτηκε στο να κατασκευάσει και να εκτοξεύσει τον πρώτο δορυφόρο που θα καθοδηγείτο από την Γη για να συναντήσει και να υλοποιήσει ε- πιστηµονικές έρευνες. Η ένωση Geographical American Union Surveyor µπήκε στη συνεργασία και ανέλαβε την ευθύνη να διαχειρίζεται και να ταξινοµεί τα δεδοµένα που εισάγονταν από τον δορυφόρο. Στις 23 Ιουλίου,1972, εκτόξευσε τον πρώτο από την σειρά δορυφόρων, σχεδιασµένο για να παρουσιάζει επαναλαµβανόµενη σφαιρική κάλυψη των γήινων µαζών. Σχεδιασµένος εσωτερικά σαν ERTS ( Earth Resources Technology Satellite-A) ο ERST-A, χρησιµοποιεί τύπο βάσης Nimbus, τύπος βάσης που ορίστηκε για να µεταφέρει συστήµατα σαρρωτών τα οποία είναι άµεσα συνδυασµένα µε δορυφορικό υλικό. Όταν τέθηκε σε τροχιά δοκιµαστικά, ήταν σχεδιασµένο σαν ERTS-1. Ο δορυφόρος συνέχισε τον σκοπό του, παράλληλα µε την σχεδιαστική του εξέλιξη για ένα χρόνο και τελικά κλήθηκε να δοκιµαστεί στις 6 Ιανουαρίου,1978, πέντε χρόνια αργότερα από την ηµεροµηνία απογείωσής του. Το δεύτερο σε σειρά από τους δορυφόρους γήινων πληροφοριών ( σχεδιασµένο ERTS-B) απογειώθηκε στις 22 Ιανουαρίου, το Μετονοµάστηκε Σχήµα 13 Εικόνα Aster VNIR σε Landsat 2 από την NASA, που στην συνέχεια επίσης µετονοµάστηκε ERTS-1 ό- πως και Landsat 1. Τρεις επιπλέον δορυφόροι Landsats τέθηκαν σε τροχιά το 1978, 1982 και το 1984 ( Landsat 3,4 και 5 ). Η NASA είναι υπεύθυνη για την επιχείρηση του προγράµµατος από τις αρχές του Τον Ιανουάριο του 1983, η επιχείρηση του συστήµατος Landsat, µεταφέρθηκε στο NOAA (National Oceanic Atmospheric Administration). Το Σεπτέµβριο του 1985, το σύστηµα Landsat, διαφηµίστηκε και η EOS ( Earth Observation Sattelite Company) ανέλαβε την ευθύνη κάτω από συνεργασία συµβολαίου µε την NOAA. Η νοµοθεσία περί συστηµάτων τηλεπισκόπισης LRSPA ( Land Remote Sensing Policy Act ) το 1992 (νόµος ) µε δηµοσίευση νόµου εγκρίνει επίσηµα NSLRSDA ( National Satellite Land Remote Sensing Data Archive) και υπογράφει ως υπεύθυνη στο Τµήµα Εσωτερικού που υπόκειται στις USGS EDC. Σύµφωνα µε τον νόµο αυτό η διαχείριση των δεδοµένων Landsat έγκειται στην USGS ενώ η EDC µελετάει και ερευνάει καινούριες µεθόδους για να χαρακτηρίσει και να µελετήσει τις αλλαγές στην γήινη επιφάνεια µε τα δεδοµένα του Landsat.Ακολουθεί εικόνα δορυφόρου Landsat. (Σχήµα 14). Η EDC κατόρθωσε να αρχειοθετήσει τα δεδοµένα του Landsat σε αρχεία µεγαλύτερα από εκείνα που είχαν δηµιουργηθεί αρχικά. Αυτό το αρχείο προσφέρει µία πλούσια συλλογή πληροφοριών για την Γήινη Επιφάνεια.

26 26 Βασικά Χαρακτηριστικά και αλλαγές στην Γήινη επιφάνεια του πλανήτη µπορούν να παρατηρηθούν, να µετρηθούν και να αναλυθούν χρησιµοποιώντας δεδοµένα Landsat. Οι επιπτώσεις της αποξήλωσης δασών, της µόλυνσης του περιβάλλοντος, των καταλυτικών ηφαιστειακών δραστηριοτήτων και άλλων φυσικών αλλά και ανθρωπογενών δραστηριοτήτων µπορούν να εξεταστούν χρησιµοποιώντας δεδοµένα συλλεγµένα από τις σειρές δορυφόρων Γήινης παρατήρησης Landsat. Η πληροφορία που παίρνουµε από την παρατήρηση δεδοµένων δορυφόρου Landsat από το χθες και το σήµερα έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην µελέτη των προαναφερόµενων αλλαγών µέσα στο χρόνο. Σχήµα 14 θεµατική εικόνα χάρτη Landsat (115.7k) Τα δεδοµένα του πολυφασµατικού σαρωτή του Landsat (MSS) αποτελούν ιστορικό αρχείο της Γήινης επιφάνειας από τις αρχές του 1970 µέχρι τις αρχές του Τα δεδοµένα του θεµατικού χάρτη Landsat (TM) προσφέρουν πληροφορία γήινης επιφάνειας από τις αρχές του 1980 µέχρι και σήµερα.η πρωτοποριακή αυτή δραστηριότητα εκτίθεται στην διεύθυνση της ιστοσελίδας SPACETRACKS η ο- ποία ανανεώνεται κάθε χρόνο. (htt://edcsgw9/earthshots/ ). Χαρακτηριστικά ορυφόρου Landsat Ο Landsat 4 καθώς και o Landsat 5 µεταφέρουν σαρωτές MSS και ΤΜ αλλά η συλλογή της πληροφορίας ΜSS ολοκληρώθηκε στα τέλη του Η τροχιά του δορυφόρου κυµαίνεται σε µήκος 705 Km και δίνει κάλυψη 16 ηµερών, τροχιά 233 κύκλων µε µία γραµµική επικάλυψη η οποία ποικίλει από 7% στον Ισηµερινό µέχρι και 84% στους 84 βαθµούς (degrees) σε γεωγραφικό µήκος Βορρά ή Νότου. Οι δορυφόροι αυτοί επίσης σχεδιάστηκαν και εκτοξεύθηκαν για να συλλεχτούν δεδοµένα σε απόσταση 185 km. Ο σαρωτής ΤΜ µε 7 φασµατικά κανάλια παραχωρεί περισσότερη ραδιοµετρική πληροφορία από ότι εκείνη του MSS σαρωτή. Τα µήκη κύµατος για τον ΤΜ σαρωτή φτάνουν από ορατά, µέχρι και εγγύς και µέσο υπέρυθρο (υπέρυθρο IR) µέσω του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος (electromagnetic spectrum). Ο σαρωτής ΤΜ δίνει 16 γραµµές σάρωσης για κάθε ενεργό σαρωτή. Τέσσερις ανιχνευτές για το Θερµικό IR κανάλι δίνουν τέσσερις σαρωµένες γραµµές για κάθε ενεργό σαρωτή. Ειδικότερα τα καταγραφικά συστήµατα µε τα οποία είναι εξοπλισµένοι ένας δορυφόρος Landast είναι τα ακόλουθα: Multispectral Scanners (MSS) Return Beam Vidicon (RBV) Scanners Thematic Mapper ( TM ) scanners (Θεµατικός Χαρτογράφος)

27 27 Κάθε ένα από τα καταγραφικά όργανα είχε διαφορετική χωρική και φασµατική διακριτική ικανότητα ( Τσακίρη 1995, Mather 2001). Ο Θεµατικός χαρτογράφος έχει την µεγαλύτερη φασµατική (επτά κανάλια) και χωρική διακριτική ικανότητα (30µ εκτός από το κανάλι 6 στο οποίο είναι 120µ) από τα άλλα καταγραφικά συστήµατα ( RBV, MSS). Σήµερα είναι σε λειτουργία µόνο µία νεώτερη έκδοση του Θεµατικού Χαρτογράφου ( ETM) στον Landsat-7 ( Landsat ETM2001) στο οποίο έχει προστεθεί και ένα παγχρωµατικό κανάλι µε µέγεθος εικονοστοιχείου 15m ενώ έχει βελτιωθεί στα 60µ από τα 120µ η χωρική διακριτική ικανότητα του καναλιού 6 ( θερµικό υπέρυθρο). ορυφόρος Φασµατικά Κανάλια RBV MSS TM Κάλυψη (km²) Landsat-1 1,2,3 4,5,6,7-185*170 Landsat-2 1,2,3 4,5,6,7-185*170 Landsat-3 A,B,C,D 4,5,6,7,8-185*170 Landsat-4-1,2,3, *170 Landsat-5-1,2,3, *170 Landsat-6 Landsat pan 183*170 ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Σε γενικές γραµµές το πρόγραµµα Landsat έχει µεγαλύτερη φασµατική διακριτική ικανότητα ( περισσότερα κανάλια) έτσι είναι πιο χρήσιµο σε δασολογικές, γεωλογικές, εφαρµογές καθώς και σε εφαρµογές χαρτογράφησης καλύψεων χρήσεων γης σε κλίµακες 1:250,000 έως 1:100,000. Και οι πέντε δορυφόροι Landsat έχουν ηλιακά συγχρονιστεί σε τροχιές µε χρονικό ση- µείο συνάντησης από τις 08:30 π.µ του Landsat 1 και προσεγγιστικά 09:45 π.µ του Landsat 5. Τα δεδοµένα του δίνουν νέες δυνατότητες λόγω της αρκετά καλής χωρικής διακριτικής ικανότητας του συστήµατος σε συνδυασµό µε την µεγάλη φασµατική διακριτική ικανότητα του ( ύπαρξη 14 καναλιών ) µε την πλειοψηφία των καναλιών να είναι στο υπέρυθρο. Η ύπαρξη τόσο πολλών καναλιών στο υπέρυθρο είναι πολύ σηµαντική στην γεωλογία αλλά και στον αστικό σχεδιασµό για τον εντοπισµό βιοµηχανικών εγκαταστάσεων, σταθµών ηλεκτρικής ενέργειας και µηχανοκίνητων µονάδων, κ.α.

28 28 Κανάλι Εύρος Φασµατικού Καναλιού (µήκος κύµατος σε µm) Μπλε Πράσινο Kόκκινο Εγγύς Υπέρυθρο Μέσο Υπέρυθρο Άπω (Θερµικό) Υπέρυθρο Μέσο Υπέρυθρο Εφαρµογές Σχεδιάστηκε για να διεισδύει στις υδάτινες επιφάνειες. Πολύ χρήσιµο για την χαρτογράφηση παράκτιων περιοχών, την διάκριση διαφόρων ειδών φυτοκάλυψης, την χαρτογράφηση δασικών περιοχών, τον εντοπισµό ανθρωπογενών κατασκευών. Σχεδιάστηκε για να µετράει το µέγιστο της ανάκλασης της φασµατικής καµπύλης της βλάστησης. Πολύ χρήσιµο για διάκριση διαφόρων ειδών βλάστησης, ανθρωπογενών κατασκευών. Σχεδιάστηκε για να καταγράφει στην περιοχή απορρόφησης της χλωροφύλλης. Χρήσιµο για διάκριση διαφορετικών ειδών φυτών, ανθρωπογενών κατασκευών. Χρήσιµο για τον προσδιορισµό ειδών βλάστησης την περιεχόµενη βιοµάζα, την διάκριση υδάτινων επιφανειών, την χαρτογράφηση της περιεχόµενης υγρασίας στο έδαφος. Χρήσιµο για προσδιορισµό της υγρασίας των φυτών, της υγρασίας του εδάφους, στην διάκριση νεφών από επιφάνειες µε χιόνια. Χρήσιµο για εφαρµογές θερµικής χαρτογράφησης, στην διάκριση διαφορών στην περιεχόµενη υγρασία του εδάφους, στον εντοπισµό ασθενειών της βλάστησης. Χρήσιµο για την διάκριση ορυκτών και πετρωµάτων, τον προσδιορισµό της περιεχόµενης υγρασίας της βλάστησης. ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Οι εφαρµογές των καναλιών του Θεµατικού Χαρτογράφου (Thematic Mapper, συντοµογραφία ΤΜ) του δορυφόρου Landsat. Επιπλέον µε κατάλληλες ραδιοµετρικές διορθώσεις και µετασχηµατισµούς είναι δυνατή η µετατροπή των τιµών φωτεινότητας που καταγράφει ο σαρωτής σε φυσικές ποσότητες (πχ τιµές θερµοκρασίας, κ.α) στην επιφάνεια της γης. Η δυνατότητα αυτή, ιδιαίτερα στο εγγύς, µέσο και θερµικό υπέρυθρο δίνει νέες δυνατότητες στην µελέτη και προστασία του γήινου περιβάλλοντος.

29 29 Σχήµα 15 Η τροχιά δορυφόρου Landsat (29.4 kb) (Landsat Orbit) ιάρκεια Κάλυψης Landsat Το σύστηµα δορυφόρων Landsat προσφέρει σφαιρική κάλυψη µεταξύ 81 (degrees ) βαθµούς γεωγραφικού πλάτους Λ νότια. Λήψη Οι πέντε βάσεις του σύγχρονου Landsat λαµβάνουν από µία ηλιακά συγχρονισµένη, σχεδόν πολική τροχιά, εικόνες ανά 185km (115 miles) επίγεια απόσταση κάθε 16 ηµέρες. Τα δεδοµένα του ΤΜ λαµβάνονται απευθείας από τον Landsat 5 µέσο ενός δικτύου που α- ποτελείται από 16 παγκόσµια τοποθετηµένους επίγειους σταθµούς ground stations.

30 30 Ο επίγειος σταθµός των Η.Π.Α στην Νόρµα, µε δέκτες στην Οκλαχόµα ΤΜ, καθη- µερινά καταγράφουν τα παραπάνω δεδοµένα σε ειδικές κασέτες HDΤ (HDT). Στην συνέχεια αυτές οι κασέτες αποστέλλονται στην υπηρεσία Space Imaging's Image Data Processing Facility που βρίσκεται στο Landham. Πριν από αυτό τα δεδοµένα των δορυφόρων Landsat 4,5 ΤΜ µεταφέρονταν µέσω ειδικών δορυφόρων Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) σε ένα επίγειο τερµατικό σταθµό στη Λευκή Ακτή, στο Ν. Μεξικό και συσχετίζονταν µε τα δεδοµένα των δορυφόρων domestic communications satellite και µε τα δεδοµένα της Space Imaging's στην Νόρµα, Οκλαχόµα.Τα δεδοµένα του ΤΜ δεν αποκτιούνται πλέον µέσο TDRS λόγο της αποτυχίας µετάδοσης των σηµάτων Κ (Κ-band) στους δορυφόρους Landsat 4,5. Η παρούσα θέση λήψης έχει ως εξής: Όλα τα δεδοµένα λήψης Landsat 4 διακόπηκαν τον Αύγουστο 1993 λόγο: Η µετάδοση των σηµάτων Χ ( Χ-band ) απέτυχε. Η µετάδοση σηµάτων Κ (Κ-band) διακόπηκε επίσης το Μόνο TDRS Lansat 5 TM δεδοµένα λήψης διακόπηκαν το Φεβρουάριο, 1987, λόγο αποτυχία µετάδοσης των σηµάτων Κ (Κ-band). Όλοι οι δορυφόροι που υιοθέτησαν τον τρόπο εισαγωγής δεδοµένων µέσο TDRS είναι γεώ-συγχρονισµένοι σε τροχιές. Αυτός ο συγχρονισµός επιτρέπει την απόκτηση των δεδοµένων TM σχεδόν σε ολόκληρη την γήινη επιφάνεια εκτός από µία περιοχή µεταξύ 50 βαθ- µών Βόρεια και 67 βαθµών (degrees) Ανατολικά µέχρι 50 βαθµών (degrees) Νότια και 82 Ανατολικά. Η περιοχή αυτή καλύπτεται καταγραφικά από επίγειους σταθµούς ground stations στην Ινδία και στην Ταϊλάνδη. Ακολουθεί Σχήµα 16 ( TDRS Coverage Gap- Hyderabad, India and Bangkok, Thailand Area). Σχήµα 16 ( TDRS Coverage Gap-Hyderabad, India and Bangkok, Thailand Area).

31 31 Χαρακτηριστικά εδοµένων Από το 1972, οι δορυφόροι Landsat, έχουν παράγει µία επαναλαµβανόµενη, συνοπτική, σφαιρικής κάλυψης και υψηλής ανάλυσης- πολυφασµατική εικόνα. Τα χαρακτηριστικά της MSS και του TM καναλιού συλλέχτηκαν για να διευρύνουν την παρακολούθηση και διευθέτηση διαφορετικών πηγών γήινης πληροφορίας. Για παράδειγµα, τα δεδοµένα του καναλιού 1 ΤM παρατηρούν µε µεγάλη προσοχή το νερό για βυθοµετρική αποτύπωση, κατά µήκος ακτών και παραθαλάσσιων περιοχών και είναι χρήσιµα επίσης για παρατήρηση της χλωρίδας στον γήινο φλοιό αλλά και στην διαφοροποίηση και αναγνώριση τύπων δασικών εκτάσεων. Τα δεδοµένα του καναλιού 2 συλλαµβάνει την πράσινη ανάκλαση από την υγιή βλάστηση, και το κανάλι 3 έχει κατασκευαστεί για να ανιχνεύει την χλωροφύλλη µέσα στην βλάστηση. Τα δεδοµένα του καναλιού TM 4 είναι ιδανικά για την ανίχνευση εγγύς IR ανάκλασης που εντοπίζεται µέσα στην υγιή βλάστηση αλλά και στον εντοπισµός υδάτινων επιφανειών. Οι δύο µέσο IR ( κόκκινο κανάλι) στο TM (κανάλι 5 και 7) είναι χρήσιµα για µελέτες πάνω στη βλάστηση και στην χλωρίδα και στο διαχωρισµό µεταξύ ορεινών βραχώδη επιφάνειες και στις υδάτινες περιοχές. Το θερµικό ΙR κανάλι στο ΤΜ (κανάλι 6) είναι σχεδιασµένο να εξυπηρετεί σε ένα θερµικό χάρτη, και χρησιµοποιείται για την µελέτη χλωρίδας και βλάστησης. Τυπικά, τα κανάλια 4,3,2 του ΤΜ µπορούν να συνδυάσουν ένα τεχνητό χρώµα για να συνθέσουν εικόνες στις οποίες το κανάλι 4 αντιπροσωπεύεται από το κόκκινο, το κανάλι 3 από το πράσινο και το κανάλι 2 αντιπροσωπεύει το µπλε των σηµείων περιοχών του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος. Αυτός ο συνδυασµός καναλιών κάνει την χλωρίδα να εµφανίζεται σαν τόνους σκιές του κόκκινου, φωτεινότερα κόκκινα ενδείκνυνται για ταχύτερα αναπτυσσόµενη βλάστηση. Περιοχές µε αραιή βλάστηση κυµαίνονται από λευκό (για αµµώδης περιοχές) σε πράσινο ή καφέ εξαρτώµενη πάντα από την υγρασία και τα οργανικά συστατικά (της βλάστησης). Υδάτινοι Ιστοί θα εµφανιστούν µπλε. Βαθύ, καθαρό νερό εµφανίζεται ως σκοτεινό µπλε, ή µαύρο χρωµατικά, ενώ βρύα και λειχήνες καθώς και νερά µικρότερου βάθους απεικονίζονται µε ανοιχτότερο χρώµα. Αστικές περιοχές εµφανίζονται µε µπλε ανοιχτό ή γκρι χρωµατισµό. Σύννεφα ή χιόνι εµφανίζεται µε ανοιχτό λευκό. Σύννεφα και χιόνι συνήθως διακρίνονται µεταξύ τους από την σκιά που συνοδεύει τα σύννεφα. Χωρική Ανάλυση Ένας δορυφόρος Landsat 4 ή 5 έχει µία απευθείας θέση παρακολούθησης-ορατότητας (IFOV) των 30µέτρων από 30 µέτρα (900 µ 2 ) στα κανάλια 1 µέσο 5 και κανάλι 7, και ένα IFOV των 120 µέτρων από 120 µέτρα (14,400 µ 2 ) στο έδαφος για το κανάλι 6. Η ανάλυση για τον σαρωτή ΤΜ αναφέρεται παρακάτω: Landsats 4-5 (µέτρα) Band 1 30 Band 2 30 Band 3 30 Band 4 30 Band 5 30 Band Band 7 30 Προσωρινή Κάλυψη

32 32 Πληροφορία από ορυφόρους Landsat και χαρακτηριστικά Landsat status. ορυφόρος Απογείωση Ολοκλήρωση α- Σαρωτές ποστολής Landsat 1 July 23, 1972 January 6, 1978 MSS- RBV Landsat 2 January 22, 1975 February 25, 1982 MSS- RBV Landsat 3 March 5, 1978 March 31, 1983 MSS- RBV Landsat 4 July 16, 1982 * TM - MSS Landsat 5 March 1, 1984 ** TM - MSS Όλα τα κανάλια είναι υπολογισµένα σε µορφή 8bit quantified Tα µικρόµετρα Micrometers και η σχέση τους µε το ηλεκτροµαγνητικό φάσµα electromagnetic spectrum, επεξηγούνται στη διεύθυνση Worldwide Reference System (WRS). Οργάνωση Πληροφορίας Η εταιρία EDC προσφέρει συστηµατικά διορθωµένες εικόνες και δεδοµένα για 10 και παραπάνω χρόνια στο κοινό. Τα δεδοµένα αυτά είναι ραδιοµετρικά και γεωµετρικά διορθωµένα, χρησιµοποιώντας µοντέλο δορυφόρου και βάση µε εφήµερη πληροφορία. Η EDC συστηµατικά παράγει και προσφέρει πληροφορία σε κανάλι ενσωµατωµένο µε γραµµή (BIL) ή τα δεδοµένα σε κανάλι φερέσυχνο (BSQ). Άλλα φορµάτ που είναι διαθέσιµα από την EDC στην Αµερικάνικη Κυβέρνηση και στους επιλεγµένους χρήστες της (USGAU) είναι τα ακόλουθα: Χαρτογραφικά Εγκεκριµένα εδοµένα : Αυτά τα δεδοµένα είναι ραδιοµετρικά και γεωµετρικά διορθωµένη χρησιµοποιώντας µοντέλο δορυφόρου από συγκεκριµένη βάση και εφήµερη πληροφορία. Η εικόνα και η πληροφορία επεξεργάζεται και µετακινείται σύµφωνα µε µία χαρτογραφική προβολή, χρησιµοποιώντας σηµεία επίγειου ε- λέγχου. Γεωδαιτικά ιορθωµένα : Αυτά τα δεδοµένα είναι ραδιοµετρικά και γεωµετρικά διορθωµένη χρησιµοποιώντας µοντέλο δορυφόρου από συγκεκριµένη βάση και τροχιακά δεδοµένα. Η εικόνα και η πληροφορία επεξεργάζονται και µετακινούνται σύµφωνα µε µία χαρτογραφική προβολή, χρησιµοποιώντας σηµεία επίγειου ελέγχου αλλά και ένα ψηφιακό µοντέλο εδάφους.η µετακίνηση, η ταύτιση γίνεται για να βελτιωθεί µε το δορυφορικό µοντέλο και να δηµιουργηθεί ένα µοντέλο µεγαλύτερης γεωδαιτικής ακρίβειας λόγο του σφάλµατος παράλλαξης που εντοπίζεται λόγο του τοπικού υψοµετρικού ανάγλυφου. Και οι δυο παραπάνω βάσεις δεδοµένων χρησιµοποιούν φορµάτ BSQ ή BIL.