Czujniki satelitarne

1. Czujniki satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

2. Promieniowanie elektromagnetyczne Wszystkie czujniki znajdujące zastosowanie w satelitarnych badaniach morza jako sposób pozyskania informacji wykorzystują promieniowanie elektromagnetyczne Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

3. Rejestrują one albo naturalne promieniowanie morza (mówimy wtedy o radiometrii pasywnej) albo promieniowanie specjalnie generowane w celu uzyskania określonej informacji o nim (radiometria aktywna). • Wybór określonego pasma w widmie, użytecznego do badań satelitarnych morza, zależy od przepuszczalności atmosfery oraz od rodzaju informacji, którą chcemy uzyskać. Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

4. Oddziaływanie promieniowania z atmosferą - okno atmosferyczne Wielkość sygnału zawierającego informację Wpływ atmosfery Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

5. Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

6. Rozdzielczość przestrzenna • przybliżone określenie najmniejszego elementu powierzchni morza (Ziemi) jaki jest rejestrowany przez czujnik - IFOV = ang. Instantaneous Field of View • wyrażana w mierze łukowej (w [mrad] lub [µrad]) • przybliżony liniowy rozmiar określany jest jako GIFOV lub GSD (ang. Ground Sampled Distance) Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

7. Szerokość ścieżki lub Pole widzenia (FOV - Field of View) - określa kąt skanowania i wyraża się w stopniach (pole widzenia) lub w kilometrach (szerokość ścieżki) • Szerokość pasma (FWHM - Full Width at Half Maximum) - szerokość pasma czułości detektora w połowie widma jego czułości spektralnej Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

8. Szerokość spektralna określa szerokość pasma czułości detektora • promieniowanie widzialne (ang. visible): 0.4-0.7 µm • bliska podczerwień (ang. near-IR): 0.7-1.0 µm; • VNIR (ang. visible and near-IR lub silicondetectorrange): 0.4-1.0 µm; • krótkofalowa podczerwień (ang. SWIR - shortwave IR): 1.0 - 2.5 µm; • zakres odbicia słonecznego (ang. solarreflectiverange): 0.4-2.5 µm; • podczerwień termalna: 2.5-14 µm; Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

9. Rozdzielczość spektralna (Spectral resolution) • Określa rozmiary i liczbę obszarów (pasm) w widmie promieniowania elektromagnetycznego, w których może rejestrować energię dany czujnik • Biorąc pod uwagę rozdzielczość spektralną czujniki dzielimy na 4 grupy: • Szerokopasmowe (broad-band) • Wąskopasmowe (narrow-band) • Spektralne (spectral) • Hiperspektralne (hyperspectral) Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

10. Liczba poziomów kwantowania- określa maksymalną liczbę poziomów, na które może być podzielony sygnał docierający do czujnika. Zależy ona od możliwości przetwornika analogowo-cyfrowego. Zazwyczaj stosowana jest kwantyzacja od 6 do 12 bitowej. Np. kwantyzacja 8-bitowa pozwala na uzyskanie 256 (28) poziomów, 10-bitowa na 1024 (210) itd. • Rozdzielczość czasowa- określa jak często dany punkt na kuli ziemskiej może być próbkowany • Stosunek sygnału do szumu (ang. SNR - signal to noiseratio) oraz szumowy odpowiednik odbicia lub różnicy temperatur (ang. noiseequivalentreflectance and temperaturedifferences - NEΔρ i NEΔT) jest miarą czułości sensora Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

11. Podstawowe systemy rejestracjiKamery video (ang. 2-D E-O framingcameras) - są to urządzenia odpowiadające zwykłym 'cywilnym' kamerom video. Obraz jest rejestrowany przez matrycę detektorów umieszczoną w płaszczyźnie ogniskowej. IFOV jest określone przez wielkość pojedynczego detektora w matrycy. W przypadku zakresu promieniowania od 0.4 do 1.0 µm stosuje się detektory krzemowe CCD (ang. charge coupleddetector) o standardowych rozmiarach ok. 25 µm. W obszarze bliskiej podczerwieni (SWIR) tzn. od 1 do 2.5 µm są to detektory PtSi, PbS i HgCdTe. Poszczególne elementy są większe od poprzednich jednak ze względu na mniejszą rozdzielczość spektralną w sumie ich powierzchnia jest mniejsza. Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

12. Podstawowe systemy rejestracji Systemy spinowo-skanujące (ang. spin-scan systems). Zazwyczaj stosuje się je na satelitach geostacjonarnych (np. VISSR (Visible and InfraredSpin-Scanradiometer) na satelicie GOES). Satelita lub jego część obraca się dookoła własnej osi, za każdym obrotem zmieniając kąt patrzenia obiektywu kamery, tak że po pewnym czasie 'ścieżka za ścieżką' zostaje pokryty określony obszar. VISSR ma GIFOV 0.9 km w paśmie widzialnym i 9 km w termicznej podczerwieni. Zeskanowanie całej Ziemi (20×20 stopni) zajmuje mu 18.2 min. Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

13. Podstawowe systemy rejestracji Skanery podłużnie i poprzecznie zbierające (pushbroom and whiskbroomscanners) Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

14. Podstawowe systemy rejestracji Skanery podłużnie i poprzecznie zbierające Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

15. Podstawowe systemy rejestracjiKlasyfikacja w zależności od rodzaju produktu • No-imaging: rejestracja danych o parametrach powierzchni badanej. Uzyskana informacja nie ma charakteru mapy cyfrowej. • Imaging: generowane jest zdjęcie cyfrowe badanej powierzchni. Systemy obrazowania można podzielić na: • Framing systems: rejestracja całego obrazu w tym samym czasie • Scanning systems: rejestracja obrazu linia po linii Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3

16. Systemy pomiarowe w satelitarnych badaniach morza

17. Systemy pomiarowe w satelitarnych badaniach morza

18. Systemy pomiarowe w satelitarnych badaniach morza Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 3