Satellietbeeldvorming: hoe werkt het en waarvoor wordt het gebruikt?

De eerste beelden die vanuit de ruimte werden genomen, waren van suborbitalvluchten in de jaren 1940, en het eerste satellietbeeld werd in 1959 gemaakt door Explorer 6. Satellietbeeldvorming is het gebruik van satellieten om gegevens over de aarde te verzamelen via satellieten in een baan om de aarde of vliegtuigen op zeer grote hoogte.

Sindsdien heeft satellietbeeldvorming een lange weg afgelegd. Er zijn nu meer dan 2.000 satellieten in een baan rond de aarde, en veel verschillende soorten met verschillende mogelijkheden. Satellietbeeldvorming wordt gebruikt in meteorologie, natuurbehoud, geologie, landbouw, cartografie, onderwijs, intelligentie, oorlogvoering en meer.

Dit artikel behandelt een deel van de technologie achter satellietbeeldvorming, hoe het werkt en waarvoor het kan worden gebruikt.

Hoe werkt satellietbeeldvorming?

Satellietbeeldvorming is een breed onderwerp. Er zijn verschillende soorten sensoren en verschillende methoden om satellietbeelden te verkrijgen. Hier zijn enkele manieren waarop satellieten en hun sensoren kunnen variëren.

Passief versus Actieve detectie

Er zijn twee brede categorieën sensoren voor beeldvormende satellieten. Dit zijn actieve sensoren en passieve sensoren. Passieve sensorsatellieten verzamelen gegevens over de aarde via elektromagnetische straling die wordt uitgezonden door de zon en weerkaatst op de aarde. Aan de andere kant zenden actieve sensorsatellieten hun eigen straling uit en analyseren deze terwijl deze terugkaatst naar de satelliet.

Sensorresolutie:

Net als een normale camera, andere satelliet sensoren hebben verschillende mogelijkheden. Elke sensor zal een bepaalde ruimtelijke resolutie hebben. Dit is in feite hoeveel gebied per keer door de sensor kan worden vastgelegd, of hoeveel en hoe klein de pixels zijn. Sommige sensoren kunnen een resolutie tot 0,31 vierkante meter per pixel vastleggen, hoewel de meeste niet zo'n goede resolutie hebben.

Houd er rekening mee dat satellieten constant in beweging zijn. Dat betekent dat om beelden van een breed gebied vast te leggen, de sensor moet kunnen bewegen of dat er een reeks sensoren moet zijn. Als de satelliet bijvoorbeeld van noord naar zuid draait, kan deze een sensor of spiegel hebben die in de tegenovergestelde richting beweegt om een ​​groter gebied te "scannen" terwijl hij beweegt.

De spectrale resolutie daarentegen is wat voor soort licht de sensor kan opvangen. Verschillende structuren op aarde reflecteren elektromagnetische straling op een andere manier, waardoor satellieten zo nuttig kunnen zijn. Elektromagnetische straling omvat zichtbaar licht (zoals we door onze ogen zien), infrarood en ultraviolet licht. Sneeuw reflecteert bijvoorbeeld alle straling vrij sterk, terwijl dichte vegetatie veel rood licht absorbeert maar infrarood licht uitstraalt.

Op deze manier kan een satelliet met sensoren die zichtbaar en infrarood licht opvangen, onderscheid maken tussen verschillende omgevingen op het aardoppervlak. Maar dit is niet alles wat satellieten kunnen doen.

In tegenstelling tot normale camera's hebben satellieten ook een tijdelijke resolutie. Dit verwijst naar de hoeveelheid tijd tussen afbeeldingen voor een bepaalde locatie. Als een satelliet wordt gebruikt om een ​​bepaald gebied te bewaken, duurt het een bepaald aantal uren voordat de satelliet die locatie boven de aarde weer bereikt.

Je kunt dus zien dat satellieten zeer gespecialiseerde apparaten zijn. Elke satelliet wordt geproduceerd met een specifieke taak in gedachten (of meerdere taken).

Afbeelding verwerken

Vanwege de grootte van de aarde, de aard van beeldsensoren en het pure volume aan afbeeldingen dat moet worden gemaakt, is beeldverwerking vereist om bruikbare afbeeldingen te maken.

Een voorbeeld is het naaien van afbeeldingen. Ongeacht de sensorgrootte, voor het maken van afbeeldingen met een hoge resolutie van grote gebieden, moeten meerdere afbeeldingen worden gemaakt. Deze zullen dan aan elkaar moeten worden "genaaid" (gelukkig doet software dit nu bijna naadloos) om een ​​enkele, grotere afbeelding te creëren.

Vanwege straling vertonen satellietbeelden vaak artefacten zoals strepen of strepen. Het verwijderen van afbeeldingen is het proces waarbij deze worden verwijderd om betere afbeeldingen te maken.

Verder kunnen, afhankelijk van het gebruik van de afbeeldingen, afzonderlijke regio's opnieuw worden afgebeeld, afhankelijk van de bewolking of andere obstakels voor de opname. Dit is waar temporele resolutie om de hoek komt kijken en waarom het duizenden uren kan vergen om door afbeeldingen te bladeren om een ​​ideale kaart van een gebied te maken.

Waar wordt satellietbeeldvorming voor gebruikt?

Zoals we al zeiden, heeft satellietbeeldvorming een breed scala aan toepassingen. Deze omvatten cartografie en navigatie, stadsplanning, weersvoorspelling, ecologisch toezicht en militair toezicht. Drie van de meest voorkomende toepassingen van satellietbeeldvorming worden hieronder in meer detail uitgelegd.

Afbeeldingen en kaarten

Het bekendste voorbeeld van satellietbeelden is waarschijnlijk Google Earth. U kunt deze tool gemakkelijk gebruiken om: zie je eigen huis. Veel andere organisaties hebben zich ook ontwikkeld databases met satellietbeelden die zijn verzameld in bruikbare kaarten. Dit kan resulteren in de mogelijkheid om op elke locatie op de planeet in te zoomen tot een bepaald detailniveau.

Om kaarten te maken, moeten voor elke locatie op veel hoogten afbeeldingen met een hoge resolutie worden gemaakt. Dit omvat zowel satelliet- als luchtfotografie. Geavanceerde software wordt gebruikt om de hoogten in elkaar te "mengen" terwijl u inzoomt op de kaart.

Wijzigingsdetectie

Satellieten kunnen veranderingen in een bepaald gebied van het aardoppervlak volgen. Een goed voorbeeld zijn de poolgebieden. Satellieten kunnen niet alleen volgen hoeveel ijs er op een bepaald moment aanwezig is (via zichtbaar en infrarood licht) reflectie) maar zijn ook in staat om topologische kaarten van de grond te maken om hoogteveranderingen in poolgebieden te meten ijs.

Weersvoorspelling

Ooit de weersvoorspelling bekeken of een weer-app gebruikt? Daar kun je satellieten voor bedanken.

Satellieten hebben sensoren die bepaalde golflengten van infrarood licht kunnen opvangen en informatie kunnen krijgen over warmteniveaus.

In combinatie met beeldvorming met zichtbaar licht kunnen satellieten een bijna volledig beeld van weersystemen vastleggen. Dit komt omdat zichtbaar licht informatie geeft die mogelijk niet beschikbaar is via infrarood, zoals mist (die zeer dicht bij de temperatuur van het land eronder ligt).

Thermische beeldvorming is ook 's nachts beschikbaar (wanneer zichtbaar licht niet beschikbaar is). Dit is belangrijk voor weersvoorspellingen omdat verschillende soorten weersystemen verschillende warmtekenmerken hebben (bijvoorbeeld wolkentypes).

Geostationaire satellieten zijn in staat om vanaf zeer grote hoogte een bepaalde regio in de gaten te houden. Ze doen dit door met dezelfde snelheid om de aarde te draaien als de aarde ronddraait. Deze bieden de meeste informatie die u op de weersvoorspelling ziet. Het andere soort weersatelliet draait om een ​​poolcirkel en kan slechts twee keer per dag een gebied in beeld brengen, maar biedt een veel hogere resolutie.

Door informatie over warmte en gereflecteerd licht te combineren, kunnen wolkensystemen, vervuiling, branden, stormen, oppervlaktetemperaturen en meer worden geanalyseerd.

Satellietbeeldvorming: een nieuw tijdperk van wetenschap

Met de komst van satellietbeelden konden wetenschappers de aarde observeren op een nieuw detailniveau dat voorheen ondenkbaar was. Met gemakkelijke toegang tot wereldwijde beelden over het hele lichtspectrum, werd het bestuderen van weerpatronen en ecologische patronen veel geavanceerder.

Maar alle nieuwe technologie heeft ook een gevaarlijke kant. Satellietbeeldvorming is onmisbaar voor moderne militaristische inspanningen, waaronder het surveilleren van buitenlandse staten of planningsstrategieën.

We hopen dat dit artikel je iets heeft geleerd wat je nog niet wist over hoe beeldsatellieten beelden verzamelen!

Hoe verschillen verschillende soorten digitale camerasensoren?

Sensoren van digitale camera's variëren aanzienlijk. Hier leest u hoe ze verschillen en hoe verschillende sensorformaten de fotokwaliteit beïnvloeden.

Lees volgende

Over de auteur