Daljinska detekcija

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Upotreba satelita u daljinskoj detekciji

Daljinska detekcija ili teledetekcija predstavlja metod prikupljanja informacija putem sistema koji nisu u direktnom, fizičkom kontaktu sa ispitivanom pojavom ili objektom.[1][2][3][4][5] Naziv daljinska detekcija je slobodan prevod engleskog termina Remote Sensing. Kada se govori o daljinskoj detekciji obično se misli na uređaje (bilo da su oni na avionu, spejs šatlu, satelitu) za prikupljanje podataka o životnoj sredini. Ipak, avion koji vrši aerosnimanja, opservaciju Zemlje ili satelit koji prati meteorološke promene, ultrazvuk kojim se kontroliše stanje ploda u materici ili uređaji za osmatranje svemira, sve su to vidovi daljinske detekcije. I pored toga, u savremenoj upotrebi, termin daljinska detekcija se vezuje pre svega za satelitska i aerosnimanja i ne obuhvata termine medicinsko snimanje i fotogrametrija. Princip daljinske detekcije se svodi na sistematsko merenje određenog energetskog polja i tumačenje utvrđenih anomalija razlikama u svojstvima ispitivanog objekta. Na istom principu se, kod istraživanja u geologiji, zasnivaju i svi geofizički metodi ispitivanja. Geofizika meri gravitaciono, električno, magnetno i druga energetska polja i njihove anomalije tumači razlikama u geološkoj građi. Daljinska detekcija koristi elektromagnetno energetsko polje. Po svojoj suštini ona, svakako, pripada geofizičkim metodima istraživanja.

U praksi se daljinsko istraživanje sprovodi pomoću različitih na daljinu postavljenih uređaja za prikupljanje informacija o nekom objektu ili području. Svi sledeći postupci primeri su daljinskih istraživanja: osmatranje Zemlje ili meteorološke satelitske kolekcijske platforme, osmatranje okeana i atmosfere sa meteoroloških plutajućih platformi, nadzor trudnoće pomoću ultrazvuka, magnetna rezonantna tomografija (MRI), pozitronska emisiona tomografija (PET) i svemirske sonde. U modernoj upotrebi termin se generalno odnosi na upotrebu tehnologija vizualizacijskih senzora koji uključuju, ali nisu ograničeni upotrebom instrumenata u vazduhoplovima ili svemirskim letelicama, te se razlikuje od ostalih srodnih vizualizacijskih polja kao što je medicinska vizualizacija.

Postoje dve vrste daljinskih istraživanja. Pasivni senzori detektuju prirodnu radijaciju koju emitiraju ili reflektuju posmatrani objekti ili okolno područje. Reflektirano sunčevo svetlo je najčešći izvor radijacije koju mere pasivni senzori. Primeri pasivnih daljinskih senzora uključuju filmsku fotografiju, infracrvene, uređaje uparenih naboja i radiometre. Aktivno prikupljanje, u drugu ruku, emituje energiju radi skeniranja objekata i područja a zatim pasivni senzor detektuje i meri radijaciju koju je cilj reflektovao ili raspršio u pozadini. Radar je primer aktivnog daljinskog istraživanja pri kojem se meri vremensko kašnjenje između emisije i povratka čime se utvrđuje lokacija, visina, brzina i smer objekta.

Daljinska istraživanja omogućuju prikupljanje podataka na opasnim ili nepristupačnim područjima. Primene daljinskih istraživanja uključuju nadzor deforestacije u područjima poput bazena Amazona, učinke klimatskih promena na ledenjake i arktičke i antarktičke regije, te dubinsko sondiranje obalskih i okeanskih dubina. Vojno prikupljanje tokom Hladnog rata omogućilo je korištenje precizne zbirke podataka o opasnim graničnim područjima. Daljinska istraživanja takođe zamjenjuju skupo i sporo prikupljanje podataka na zemlji, te ne uzrokuju u procesu narušavanje objekata ili područja.

Orbitalne platforme prikupljaju i odašilju podatke iz različitih delova elektromagnetnog spektra što u konjunkciji s opsežnijim vazdušnim i zemaljskim istraživanjima i analizama daje istraživačima dovoljno informacija za nadziranje trendova kao što je El Ninjo ili neki drugi prirodni dugotrajni ili kratkotrajni fenomen. Ostale upotrebe uključuju različita područja geonauka kao što je upravljanje prirodnim resursima, zatim u poljoprivrednim poljima upotreba i očuvanje tla, nacionalnu sigurnost te visinska, prizemna i daljinska prikupljanja na graničnim područjima.

Tehnike prikupljanja podataka[uredi]

Osnovu za multispektralno prikupljanje i analizu čine proučavana područja ili objekti koji reflektuju ili emituju radijaciju koja se izdvaja od okolnog područja.

Primene podataka iz daljinskih istraživanja[uredi]

  • Konvencionalni radar je većinom povezan s kontrolom vazdušnog prometa, ranim uzbunjivanjem i određenim opsežnim meteorološkim podatcima. Doplerov radar koristi lokalna milicija za nadziranje ograničenja brzine, a u poboljšanom meteorološkom prikupljanju se koristi za određivanje brzine i smera vetra unutar vremenskih sistema. Ostale vrste aktivnog prikupljanja uključuju plazme u jonosferi. Interferometrijski radar sa sintetičkom aperturom koristi se za stvaranje preciznih digitalnih elevacionih modela terena u velikom razmerama (vidi RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan).
  • Laserski i radarski altimetri ili visinomeri na satelitima pružaju širok raspon podataka. Merenjem ispupčenja vode uzrokovanog gravitacijom, oni kartiraju obeležja morskog dna u rezoluciji od milje ili približne veličine. Merenjem visine i talasne dužine okeanskih talasa, visinomeri mere brzine i smerove vetra, te površinske okeanske struje i njihove smerove.
  • Svelosna detekcija i rangiranje (engl. Light Detection And Ranging - LIDAR) dobro je poznata u primerima gađanja oružjem, lasersko iluminiranim praćenjem projektila. LIDAR se koristi za detekciju i merenje koncentracije različitih hemikalija u atmosferi, dok se vazdušni LIDAR može koristiti u merenju visine objekata i obeležja na tlu pouzdanije od radarske tehnologije.
  • Radiometri i fotometri najčešći su instrumenti u upotrebi, te služe za prikupljanje reflektovane i emitovane radijacije u širokom rasponu frekvencija. Najčešći su vidljivi i infracrveni radari, a za njima slede mikrotalasni, gama-talasni i ultraljubičasti. Takođe se mogu koristiti za detektovanje emisionog spektra različitih hemikalija čime pružaju podatke o hemijskim koncentracijama u atmosferi.
  • Stereografski par vazdušnih fotografija često su koristili u izradi topografskih karata analitičari snimaka, terenski analitičari u prometnosti i autoputnim departmanima za moguće rute.
  • Simultane multispektralne platforme poput Landsata nalaze se u upotrebi od 1970-ih. Ovi tematski maperi rade snimke u višestrukim talasnim dužinama elektromagnetske radijacije (multispektralno) pa se obično nalaze na satelitima za osmatranje Zemlje uključujući (na primer) Landsatov program satelita IKONOS. Karte pokrova tla i upotrebe tla iz tematskog mapiranja mogu se koristiti u pretraživanju minerala, detektovanju ili praćenju upotrebe tla, deforestacije, te proučavanja zdravlja autohtonih biljaka i useva uključujući čitave poljoprivredne regije ili šume.
  • U aspektu borbe protiv deforestacije daljinska istraživanja omogućuju praćenje rizičnih područja tokom dugog razdoblja, determinisanje dezertifikacijskih faktora, podupiranje donositelja odluka u definisanju relevantnih mera upravljanja okolinom, te procenjivanju njihovih učinaka[6].

Geodetske tehnike[uredi]

Celokupno geodetsko prikupljanje prvi put je korišteno u vazdušnom detektiranju podmornica, te u gravitacijskim podacima korištenim u vojnim kartama. Ovi podaci otkrivaju kako se male perturbacije u Zemljinom gravitacionom polju (geodezija) mogu koristiti za determinisanje promena u masenoj distribuciji Zemlje što se zatim može koristiti u geološkim ili hidrološkim istraživanjima.

Akustične i paraakustične tehnike[uredi]

Pasivne; sonar se koristi za detektovanje, određivanje raspona i merenje podvodnih objekata i terena. Seizmogrami uzeti na različitim lokacijama mogu locirati i meriti potrese (nakon što se oni pojave) upoređujući relativni intenzitet i precizno vreme. Geolozi koriste pulseve za detektofanje naftnih polja.

Za koordinaciju nizom opsežnih osmatranja većina istraživačkih sistema zavisi od sledećeg; lokacija platforme, trenutno vreme, te rotacija i orjentacija senzora. Krajnji instrumenti danas često koriste pozicione informacije iz satelitskih navigacionih sistema. Rotaciju i orijentaciju često daju unutar jednog ili dva stupnja elektroniski kompasi. Kompasi mogu meriti ne samo azimut (tj. stupnjeve magnetskog severa), nego takođe visinu (stupnjeve iznad horizonta) jer magnetsko polje ponire u Zemlju u različitim stupnjevima na različitim geografskim širinima. Egzaktnije orjentacije zahtevaju žiroskopsku orjentaciju, periodično nanovo usklađene različitim metodama uključujući navigaciju pomoću zvezda ili poznatih referentnih tačaka.

Rezolucija utiče na prikupljanje, a najbolje je objašnjena sledećim odnosom; niža rezolucija = manje detalja & veća pokrivenost, viša rezolucija = više detalja, manja pokrivenost. Izvežbano upravljanje prikupljanjem rezultira isplativim prikupljanjem i izbegavanjem situacija poput upotrebe višestrukih visokorezolucijskih podataka koji uzrokuju zapreke transmisijskoj infrastrukturi i onoj za pohranu podataka.

Senzori[uredi]

Uređaji za otkrivanje, registraciju i merenje zračenja elektromagnetne energije, sopstvene (emitovane) i/ili saopštene (reflektovane), nazivaju se zajedničkim imenom senzori. Podela senzora izvršena je na osnovu nekoliko kriterijuma. Osnovna podela senzora zasniva se na poreklu registrovane energije. Po ovom kriterijumu senzori se dele u dve kategorije:

  • pasivni senzori;
  • aktivni senzori.

Prema konstrukciji i načinu rada, senzori se mogu svrstati u tri osnovne kategorije, koje čine:

  • fotooptički sistemi;
  • elektrooptički sistemi;
  • mikrotalasni sistemi.

Primena daljinske detekcije[uredi]

Daljinskom detekcijom se mogu proučavati opasna i teško dostupna područja. Takva mesta mogu biti područja hazarda kao što su požari, područja zahvaćena uraganom i dr. Mogu se vršiti merenja na Severnom polu i u dubinama okeana, a ovakva proučavanja osiguravaju da mesta koja se snimaju nisu poremećena prisustvom čoveka. Koristeći daljinsku detekciju mogu se bolje razumeti kretanja vode, a u ekološkom smislu širenje zagađenja bilo vazduhom ili vodenim putevima. Daljinska detekcija se koristi u meteorološke svrhe pri praćenju promene vremena i za potrebe vremenske prognoze ali može se koristiti i koristi se u raznim geološkim istraživanjima: regionalnim tektonskim, geofizičkim, geotehničkim, istraživanjima ležišta mineralnih sirovina, i uopšte pri geološkom kartiranju. Daljinska detekcija omogućava brže prikupljanje podataka, smanjenje troškova i olakšava sagledavanje celine istražnog prostora. Daljinska detekcija se koristi i prilikom prostornog planiranja raznih regionalnih objekata poput, putnih pravaca i železničkih pruga, dalekovoda, gasovoda i dr. U geodeziji daljinska detekcija se koristi prilikom izrade različitih vrsta karata. Daljinska detekcija se koristi i prilikom izrade različitih vrsta geografskih informacionih sistema. U vojnobezbednosne svrhe vrše se satelitska snimanja kretanja vojnih trupa, osmatranje izgradnje nuklearnih postrojenja i postrojenja dalekometnih raketa, za otkrivanje izvršenih nuklearnih proba i njihovih posledica, pri globalnom pozicioniranju područja od interesa, snimanje kretanja brodova i dr.

Kompjuterski programi koji se koriste u daljinskoj detekciji[uredi]

Podaci koji su prikupljeni pomoću daljinske detekcije procesiraju se i analiziraju pomoću kompjuterskih programa, poznatijih kao aplikativni programi u daljinskoj detekciji. Postoji veliki broj komercijalnih i besplatnih programa za procesiranje podataka u daljinskoj detekciji. Neke od njih su: Erdas imedžin (ERDAS IMAGINE), Er maper (ER Mapper), Envi (ITT Visual Information Solutions ENVI); MapInfo (MapInfo), Tienti mips (TNTmips), Idrizi (Idrisi) .

Za jednostavan i besplatan pregled snimaka koji se koriste u daljinskoj detekciji može se koristiti Er vjuer (ER Viewer). GRASS GIS slobodan softver otvorenog koda posjeduje module za apriori nenadgledanu klasifikaciju (i.cluster, i.maxlik), apriori nadgledanu klasifikaciju (i.class, i.maxlik) i aposteriori klasifikaciju (i.smap) snimaka.

Satelitski programi[uredi]

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. ^ Ran, Lingyan; Zhang, Yanning; Wei, Wei; Zhang, Qilin (2017-10-23). „A Hyperspectral Image Classification Framework with Spatial Pixel Pair Features”. Sensors. 17 (10). doi:10.3390/s17102421. 
  2. ^ Schowengerdt, Robert A. (2007). Remote sensing: models and methods for image processing (3rd izd.). Academic Press. str. 2. ISBN 9780123694072. 
  3. ^ Schott, John Robert (2007). Remote sensing: the image chain approach (2nd izd.). Oxford University Press. str. 1. ISBN 978-0-19-517817-3. 
  4. ^ Guo, Huadong; Huang, Qingni; Li, Xinwu; Sun, Zhongchang; Zhang, Ying (2013). „Spatiotemporal analysis of urban environment based on the vegetation–impervious surface–soil model” (Full text article available). Journal of Applied Remote Sensing. 8: 084597. Bibcode:2014JARS....8.4597G. doi:10.1117/1.JRS.8.084597. 
  5. ^ Liu, Jian Guo & Mason, Philippa J. (2009). Essential Image Processing for GIS and Remote Sensing. Wiley-Blackwell. str. 4. ISBN 978-0-470-51032-2. 
  6. ^ „Begni Gérard, Escadafal Richard, Fontannaz Delphine and Hong-Nga Nguyen Anne-Thérèse, 2005. Remote sensing: a tool to monitor and assess desertification. Les dossiers thématiques du CSFD. Issue 2. 44 pp.”. Arhivirano iz originala na datum 13. 12. 2010. Pristupljeno 19. 02. 2019. 

Literatura[uredi]

  • Radmila Pavlović, Tomas Čupković, Miroslav Marković (2004), Daljinska detekcija, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd
  • Campbell, J. B. (2002). Introduction to remote sensing (3rd izd.). The Guilford Press. ISBN 1-57230-640-8. 
  • Jensen, J. R. (2007). Remote sensing of the environment: an Earth resource perspective (2nd izd.). Prentice Hall. ISBN 0-13-188950-8. 
  • Jensen, J. R. (2005). Digital Image Processing: a Remote Sensing Perspective (3rd izd.). Prentice Hall. 
  • Lentile, Leigh B.; Holden, Zachary A.; Smith, Alistair M. S.; Falkowski, Michael J.; Hudak, Andrew T.; Morgan, Penelope; Lewis, Sarah A.; Gessler, Paul E.; Benson, Nate C. (2006). „Remote sensing techniques to assess active fire characteristics and post-fire effects”. International Journal of Wildland Fire. 3 (15): 319—345. doi:10.1071/WF05097. 
  • Lillesand, T. M.; R. W. Kiefer; J. W. Chipman (2003). Remote sensing and image interpretation (5th izd.). Wiley. ISBN 0-471-15227-7. 
  • Richards, J. A.; X. Jia (2006). Remote sensing digital image analysis: an introduction (4th izd.). Springer. ISBN 3-540-25128-6. 
  • US Army FM series.
  • US Army military intelligence museum, FT Huachuca, AZ
  • Datla, R.U.; Rice, J.P.; Lykke, K.R.; Johnson, B.C.; Butler, J.J.; Xiong, X. (2011). „Best practice guidelines for pre-launch characterization and calibration of instruments for passive optical remote sensing” (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 116 (2): 612—646. doi:10.6028/jres.116.009. 
  • Begni G., Escadafal R., Fontannaz D. and Hong-Nga Nguyen A.-T. (2005). Remote sensing: a tool to monitor and assess desertification. Les dossiers thématiques du CSFD. Issue 2. 44 pp.
  • KUENZER, C. ZHANG, J., TETZLAFF, A., and S. DECH, 2013: Thermal Infrared Remote Sensing of Surface and underground Coal Fires. In (eds.) Kuenzer, C. and S. Dech 2013: Thermal Infrared Remote Sensing – Sensors, Methods, Applications. Remote Sensing and Digital Image Processing Series, Volume 17, 572 pp., ISBN 978-94-007-6638-9, pp. 429–451
  • Kuenzer, C. and S. Dech 2013: Thermal Infrared Remote Sensing – Sensors, Methods, Applications. Remote Sensing and Digital Image Processing Series, Volume 17, 572 pp., ISBN 978-94-007-6638-9
  • Lasaponara, R. and Masini N. 2012: Satellite Remote Sensing - A new tool for Archaeology. Remote Sensing and Digital Image Processing Series, Volume 16, 364 pp., ISBN 978-90-481-8801-7.

Spoljašnje veze[uredi]