Szumy - część promieńowania rozproszonego w atmosferze, które nia miało kantaktu z badanym obiektem i nie przynosi o nim informacji, docierająca do urządzenia rejestrującego i tam zarejestrowana.
Korekcja atmosferyczna - czynności mające na celu wyeliminowanie szumów.
Okna atmosferyczne - zakresy spektralne promieniowania elektromagnetycznego nie pochłaniane przez atmosferę - w uproszczeniu: pasmo widzialne i bliska podczerwień (odbita), podczerwień średnia, podczerwień termalna, zakres mikrofalowy. Tylko one mogą być nośnikiem informacji o obiektach na powierzchni ziemi.
Charakterystyka spektralna obiektu - rozkład energii odbitej i wypromieniowanej przez obiekt w różnych zakresach spektralnych.
Zakres spektralny |
Długość fali [nm] |
Typ rejestracji |
nadfiolet |
290-400 |
fotografia, skaner ultrafioletu |
widzialny |
400-760 |
fotografia panchromatyczna i barwna |
podczerwień odbita |
760-900 |
fotografia czarno-biała, barwna w podczerwieni, skanery spektralne |
odbita |
1000-2400 |
skanery wielospektralne |
termalna (podcz. średnia) |
3000-5500 |
skanery termalne |
termalna (właściwa) |
8000-14000 |
skanery termalne |
mikrofale |
6mm-1m |
radar, radiometr pasywny |
Zaletą interpretacji zdjęć panchromatycznych jest dobra czytelność elementów topograficznych (droga, tereny zabudowane, obszary leśne).
Czarno-białe w podczerwieni, mimo iż wykonywane na emulsji o czułości 400-900 nm rejestrują tylko zakres podczerwony lub dodatkowo czerwony, bo promieńowanie krótsze jest wygaszane filtrem czarnym lub czerwonym.
Zaletą interpretacji zdjęć czarno-białych w podczerwieni jest wyraźne zróżnicowanie drzewostanów liściastych i iglastych oraz duży kontrast powierzchni wodnych.
Wadą interpretacji zdjęć czarno-białych w podczerwieni jest to, że czarny ton gleb świeżo zaoranych i jasny ton roślinności utrudnia wnioskowanie o zróżnicowaniu pokrywy glebowej, także nieczytelność zacienionych fragmentów terenu (cienie są czarne) oraz słaba czytelność terenów zabudowanych i dróg.
Zdjęcia barwne powinny dostarczać teoretycznie więcej informacji o terenie niż czarno-białe, bo oko ludzkie jest w stanie odróżnić znacznie więcej odcieni barw niż tonów szarości.
Zdjęcia barwne w podczerwieni wykonywane są na emulsji rejestrującej zakres zielony, czerwony, i podczerwony.
Metody fotograficzne - energia odbita od pow. Ziemi naświetla emulsję fotograficzną, a jego zróżnicowanie zarejestrowane jest jako różnica tonów lub barw na zdjęciu.
Metody nie fotograficzne - odbita energia słoneczna w paśmie widzialnym i bliskiej podczerwieni dochodzi do fotodetektorów, które pod jej wpływem generują prąd elektryczny, a napięcie tego prądu po wzmocnieniu w przetworniku analogowo-cyfrowym zapisywane jest w postaci cyfrowej.
Wartość radiometryczna - wartość pixela, która mówi o energii, jaka doszła od trenu reprezentowanego tym pixelem do detektora.
Kompozycje barwne - uzyskuje się po przyporządkowaniu określonym wyciągom spektralnym barw i nałożeniu optycznie lub komputerowo wyciągów na siebie. Jeżeli zastosujemy takie filtry, jakie samoistnie tworzą się przy fotografii barwnej w podczerwieni (dla wyciągu zielonego-filtr żółty, dla czerwonego-czerwony, dla podczerwonego -zielononiebieski) to otrzymamy kompozycje podobne w wymowie do barw zdjęcia barwnego w podczerwieni. Barwy na kompozycjach zależą od zakresów spektralnych wybranych do ich tworzenia, przypisanych im filtrów barwnych i intensywności barwy filtrów. Znaczenie kolorów ustala interpretator na podstawie znajomości zasad tworzenia kompozycji i własnego doświadczenia.
Klasyfikacja w odróżnieniu od kompozycji daje wynik, w którym znaczenie kolorów jest ściśle określone- polega na grupowaniu pixeli o podobnych wartościach w wybranych do przetworzenia zakresach spektralnych.
Wskaźnik roślinności - jeden z rodzajów przetworzeń, obrazów cyfrowych - służy do przedstawiania gęstości pokrywy roślinnej, wigoru roślin, oszacowania biomasy.
Wskaźnik jasności - służy m.in. do zwiększania zróżnicowania obrazu gleb odkrytych.
W podczerwieni termalnej rejestruje się promieniowanie własne obiektów na powierzchni ziemi.
Całkowita zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego we wszystkich długościach fali na jednostkę powierzchni jest ujęta prawem Stefana-Boltzmana: e=σT^4, gdzie σ- stała Stefana-Boltzmana, T- temp. ciała w Kelwinach. Mierząc wypromieniowaną energie można obliczyć temperaturę ciała. Ilość tej energii wypromieniowanej przez ciała rzeczywiste (ciała szare) zależy nie tylko od ich temperatury, ale i od zdolności emisyjnej: E=EtsT^4, gdzie Et- współczynnik emisyjności ciała szarego- dla ciała doskonale czarnego =1, dla ciał rzeczywistych jest zawsze mniejszy od 1.
Temperatura rzeczywista jest temperaturą wewnętrzną ciała mierzoną metodą kontaktową i wyraża natężenie energii cieplnej ciała. Temperatura radiacyjna wyraża natężenie energii wypromieniowanej przez ciało, jest mierzona z odległości jako wynik reakcji detektora na dochodzące do niego promieniowanie. Ponieważ współczynnik emisyjności ciał rzeczywistych jest mniejszy od jednego to temperatura radiacyjna obliczona z ilości wypromieniowanej energii jest zawsze niższa od rzeczywistej temp. ciała (byłaby taka sama dla ciała doskonale czarnego). Aby z temp. radiacyjnej obliczyć temp. rzeczywistą należy uwzględnić współczynnik emisyjności (różnice wynikające z jego nie uwzględnienia mogą wynosić kilka stopni).
Korekcja atmosferyczna-jest bardzo ważna dla dokładności określania temp., bowiem eliminuje wpływ atmosfery na sygnał generowany w detektorze. Dochodzi do niego promieniowanie wyemitowane przez glebę, ale również przez gazy i cząsteczki zawarte w atmosferze. Ponadto na drodze od gleby do detektora (szczególnie na pułapie satelitarnym) część promieniowania jest pochłaniana. Korekcja opiera się na złożonych modelach i wymaga znajomości takich parametrów atmosfery jak temperatura, skład, ciśnienie, wilgotność i ich rozkład w profilu pionowym.
Najczęstsze zastosowania zdjęć termalnych:
określenie wilgotności gleby odkrytej z amplitudy temperatur dobowych,
określanie wilgotności gleby w warstwie korzeniowej roślin z różnicy temp. radiacyjnej pokrywy roślinnej i temp. powietrza,
badanie anomali cieplnych i inwersji termicznych,
badanie na dużych obszarach związków między agroklimatem i rozwojem pokrywy roślinnej,
przy rejestracj kilku zakresów w oknie 8-12 mikrom wnioskowaniw o skałach macierzystych gleb i zawartości SiO2.
W pasywnych systemach mikrofalowych wykorzystuje się własne promieniowanie obiektów na powierzchni Ziemi. Użyteczny zakres tego promieniowania mieści się w przedziale 0,15-30 cm. Detektorami są bardzo czułe odbiorniki radiowe, odebrane promieniowanie wyrażane jest najczęściej w temp. radiacyjnych.
Zaletą promieniowania mikrofalowego są łagodniejsze niż w podczerwieni termalnej rygory dla korekcji atmosferycznej. Promieniowanie to znalazło największe zastosowanie do pomiaru temperatury oceanów i określania zasięgów pokrywy śnieżnej, stosowane jest również do badania biomasy. Bardzo mała moc promieniowania w tym zakresie powoduje, że pixele muszą być dość duże- stąd też wynikają ograniczenia przy badaniu roślinności.
Zakres mikrofalowy obejmuje promieniowanie od 1 mm do 1 m, dla celów teledetekcji wykorzystuje się zakres 2-30cm.
Wykonanie zdjęcia radarowego polega na wyemitowaniu przez nadajnik (antenę) wiązki promieniowania w kierunku powierzchni Ziemi w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku poruszania się samolotu lub satelity i zarejestrowaniu promieniowania odbitego odebranego przez tę samą antenę. Rejestracja polega na porównaniu amplitudy, fazy i polaryzacji fali powracającej od obiektu z tymi samymi parametrami fali wyemitowanej, notowaniu czasu przebieganiu fali na dystansie nadajnika - obiekt -nadajnik i osłabienia sygnału odebranego w porównaniu z sygnałem wysłanym.
SLAR- nazwa radarów stosowanych w teledetekcji-radary poprzeczne lub bocznego wybierania (Side Looking Airborne Radar). Oznacz to, że rejestrowany jest pas terenu z boku osi lotu-nie pionowo jak przy zdjęciach lotniczych i skanerowych, a w pewnej odległości od rzutu trajektorii lotu.
SAR- (Synthetic Aperture Radar)- tzw. antena wirtualna, w rzeczywistości specjalny typ odbioru i rejestracji sygnału, który wielokrotnie wydłuża antenę rzeczywistą, co pozwala na zwiększenia rozdzielczości zdjęć radarowych.
Barwny obraz radarowy otrzymujemy, jeżeli dla tego samego terenu nałożymy na siebie 2 lub więcej obrazy radarowe wykonane w różnym czasie i każdemu z nich przypiszemy inny kolor (intensywność barwy zależna od intensywności zarejestrowanego promieniowania).
Zalety rejestracji w paśmie mikrofalowym:
przenikanie przez mgłę, chmury i słabsze opady,
niezależność od oświetlenia słonecznego,
przenikanie przez roślinność i częściowo przez glebę,
znajomość i kontrola wyemitowanego sygnału/
Zdjęcia radarowe znalazły zastosowanie głównie do badania obszarów morskich, okołobiegunowych i równikowych.