De första bilderna som togs från rymden var från suborbitala flygningar på 1940-talet, och den första satellitbilden togs 1959 av Explorer 6. Satellitbilder är användningen av satelliter för att samla in data om jorden via satelliter i omloppsbana eller flygplan på mycket hög höjd.
Satellitbilder har kommit långt sedan dess. Det finns nu över 2 000 satelliter i omloppsbana runt jorden, och många olika typer med varierande kapacitet. Satellitavbildning har användningsområden inom meteorologi, naturvård, geologi, jordbruk, kartografi, utbildning, underrättelsetjänst, krigföring och mer.
Den här artikeln kommer att täcka en del av tekniken bakom satellitbilder, hur den fungerar och vad den kan användas till.
Hur fungerar satellitbilder?
Satellitbilder är ett brett ämne. Det finns olika sorters sensorer och olika metoder för att ta satellitbilder. Här är några av sätten som satelliter och deras sensorer kan variera.
Passiv vs aktiv avkänning
Det finns två breda kategorier av avbildande satelliters sensorer. Dessa är aktiva sensorer och passiva sensorer. Passiva sensorsatelliter samlar in data om jorden via elektromagnetisk strålning som sänds ut av solen och reflekteras från jorden. Å andra sidan sänder aktiva sensorsatelliter ut sin egen strålning och analyserar den när den reflekteras tillbaka till satelliten.
Sensorupplösning
Liksom en vanlig kamera har olika satellitsensorer olika möjligheter. Varje sensor kommer att ha en viss rumslig upplösning. Detta är i princip hur mycket område som kan fångas av sensorn åt gången, eller hur många och hur små dess pixlar är. Vissa sensorer kan fånga en upplösning på upp till 0,31 meter i kvadrat per pixel, även om de flesta inte kommer att ha en så bra upplösning.
Tänk på att satelliter ständigt är i rörelse. Det betyder att för att ta bilder av ett brett område måste sensorn antingen kunna röra sig eller så måste det finnas en rad sensorer. Till exempel, om satelliten kretsar från norr till söder kan den ha en sensor eller spegel som rör sig i motsatt riktning för att “skanna” ett bredare område när den rör sig.
Spektralupplösningen, å andra sidan, är vilken typ av ljus sensorn kan fånga. Olika strukturer på jorden reflekterar elektromagnetisk strålning olika, vilket gör att satelliter kan vara så användbara. Elektromagnetisk strålning inkluderar synligt ljus (som vi ser genom våra ögon), infrarött och ultraviolett ljus. Till exempel reflekterar snö all strålning ganska starkt, medan tät vegetation kommer att absorbera mycket rött ljus men avge infrarött ljus.
På så sätt kommer en satellit med sensorer som kan fånga upp synligt och infrarött ljus att kunna skilja mellan olika miljöer på planetens yta. Men detta är inte allt satelliter kan göra.
Till skillnad från vanliga kameror har satelliter också tidsupplösning. Detta hänvisar till hur lång tid det tar mellan bilderna för en viss plats. Om en satellit används för att övervaka ett visst område kommer det att ta ett visst antal timmar för satelliten att nå den platsen över jorden igen.
Så du kan se att satelliter är mycket specialiserad utrustning. Varje satellit kommer att produceras med en specifik uppgift i åtanke (eller flera uppgifter).
Bildbehandling
På grund av jordens storlek, bildsensorernas natur och den rena volymen av bilder som måste tas, krävs bildbehandling för att göra användbara bilder.
Ett exempel är bildsömnad. Oavsett sensorstorlek måste flera bilder tas för att högupplösta bilder ska kunna tas av stora ytor. Dessa kommer sedan att behöva “sys” ihop (lyckligtvis gör programvaran detta nästan sömlöst nu) för att skapa en enda, större bild.
På grund av strålning har satellitbilder ofta artefakter som ränder eller ränder. Bildborttagning är processen att ta bort dessa för att skapa bättre bilder.
Beroende på användningen av bilderna kan dessutom enskilda regioner behöva återbildas beroende på molntäcke eller andra hinder för bilden. Det är här den tidsmässiga upplösningen kommer in, och varför det kan kräva tusentals timmars sållning av bilder för att skapa en idealisk karta över ett område.
Vad används satellitbilder till?
Som vi nämnde har satellitbilder ett brett användningsområde. Dessa inkluderar kartografi och navigering, stadsplanering, väderprognoser, ekologisk övervakning och militär övervakning. Tre av de vanligaste användningsområdena för satellitbilder förklaras mer i detalj nedan.
Bilder och kartor
Det mest kända exemplet på satellitbilder är förmodligen Google Earth. Du kan enkelt använda det här verktyget för att se ditt eget hem. Många andra organisationer har också utvecklat satellitbildsdatabaser som sammanställs till användbara kartor. Detta kan resultera i möjligheten att zooma in till en viss detaljnivå var som helst på planeten.
För att skapa kartor måste högupplösta bilder tas på många höjder för varje plats. Detta inkluderar både satellit- och flygfotografering. Sofistikerad programvara används för att “blanda” höjderna i varandra när du zoomar in på kartan.
Ändringsdetektering
Satelliter kan spåra förändringar i ett givet område av jordens yta. Ett utmärkt exempel är polarområdena. Satelliter kan inte bara spåra hur mycket is som finns vid varje given tidpunkt (via synligt och infrarött ljusreflektion) utan kan också producera topologiska kartor över marken för att mäta höjdförändringar i polarisen.
Väderprognos
Har du någonsin sett väderprognosen eller använt en väderapp? Det kan du tacka satelliter för.
Satelliter har sensorer som kan fånga vissa våglängder av infrarött ljus och kan få information om värmenivåer.
I kombination med synligt ljus kan satelliter fånga en nästan fullständig bild av vädersystem. Detta beror på att synligt ljus ger information som kanske inte är tillgänglig via infraröd som dimma (som är mycket nära temperaturen på landet under det).
Värmeavbildning är tillgänglig på natten också (när synligt ljus inte är tillgängligt). Detta är viktigt för väderförutsägelser eftersom olika typer av vädersystem har olika värmesignaturer (till exempel molntyper).
Geostationära satelliter kan hålla koll på en viss region från mycket hög höjd. De gör detta genom att kretsa runt jorden med samma hastighet som jorden snurrar. Dessa ger det mesta av informationen som du ser på väderprognosen. Den andra typen av vädersatellit är polarbana och kan bara avbilda ett område två gånger om dagen, men ger mycket högre upplösning.
Att kombinera information om värme och reflekterat ljus möjliggör analys av molnsystem, föroreningar, bränder, stormar, yttemperaturer och mer.
Satellitbilder: A New Era of Science
Med tillkomsten av satellitbilder kunde forskare observera jorden på en ny detaljnivå som tidigare var ofattbar. Med enkel tillgång till världsomspännande bilder över ljusspektrumet blev det mycket mer sofistikerat att studera vädermönster och ekologiska mönster.
Men all ny teknik har också en farlig sida. Satellitavbildning är oumbärlig för moderna militaristiska strävanden, inklusive övervakning av främmande stater eller planeringsstrategier.
Vi hoppas att den här artikeln har lärt dig något du inte visste om hur bildsatelliter samlar in bilder!
Om författaren
Jake Harfield (40 artiklar publicerade)
Jake Harfield är en frilansskribent baserad i Perth, Australien. När han inte skriver är han vanligtvis ute i bushen och fotograferar det lokala djurlivet. Du kan besöka honom på www.jakeharfield.com
Mer från Jake Harfield
Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, free e-böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera
