Uydu görüntüleri

Uydu görüntüleri (Dünya gözlem görüntüleri, uzaydan fotoğraf ya da kısaca uydu fotoğrafı), dünyada devletler ve işletmeler tarafından işletilen görüntüleme uyduları tarafından toplanan Dünya'nın görüntüleridir. Uydu görüntüleme şirketleri, Apple Haritalar ve Google Haritalar gibi işletmelere ve hükumetlere lisans vererek görüntüleri satar.
Tarihçe
Uzaydan ilk görüntüler yörünge altı uçuşlarında çekildi. 24 Ekim 1946'da ABD tarafından başlatılan V-2 uçuşu, her 1,5 saniyede bir görüntü aldı. 65 mil (105 km) apogee ile çekilen bu fotoğraflar, 1935'te Explorer II balon görevi tarafından kaydedilen bir önceki rekor 13,7 mil (22 km)'den beş kat daha yüksekti. Dünyanın ilk uydu (yörünge) fotoğrafları 14 Ağustos 1959'da ABD Explorer 6 tarafından çekildi. Ay'ın ilk uydu fotoğrafları 6 Ekim 1959'da Sovyet uydusu Luna 3 tarafından Ay'ın uzak tarafını fotoğraflama göreviyle çekilmiş olabilir. Mavi Bilye fotoğrafı 1972 yılında uzaydan çekilmiş ve medyada ve halk arasında çok popüler olmuştur. Yine 1972'de Amerika Birleşik Devletleri, Dünya'nın uzaydan görüntülerinin alınmasına yönelik en büyük program olan Landsat programı'nı başlattı. 1977'de, ilk gerçek zamanlı uydu görüntüleri ABD'nin KH-11 uydu sistemi tarafından elde edildi. En son Landsat uydusu Landsat 9, 27 Eylül 2021'de fırlatıldı.
NASA tarafından çekilen tüm uydu görüntüleri NASA Earth Observatory tarafından yayınlanır ve halka ücretsiz sunulur. Diğer bazı ülkelerde uydu görüntüleme programları vardır ve ortak bir Avrupa çabası, çeşitli sensörler taşıyan Avrupa Uzaktan Algılama Uydusu (ERS) ve Envisat uydularını başlattı. Ticari uydu görüntüleri sağlayan özel şirketler de vardır. 21. yüzyılın başlarında uydu görüntüleri, birçok şirket ve kuruluş tarafından uygun fiyatlı, uydu görüntü veritabanlarına erişimi olan kullanımı kolay bir yazılım sunulduğunda yaygın şekilde kullanılmaya başlandı.
Veri özellikleri
Uzaktan algılamada uydu görüntülerinden bahsederken beş tür çözünürlük vardır: uzamsal, spektral, zamansal, radyometrik ve geometrik. Campbell (2002) bunları şu şekilde tanımlar:
uzamsal çözünürlük, sensörlerin anlık görüş alanı (IFOV) tarafından belirlenen, zeminde ölçülen yüzey alanının boyutunu (yani m2) temsil eden bir görüntünün piksel boyutu olarak tanımlanır;
spektral çözünürlük, dalga boyu aralığı boyutu (Elektromanyetik Spektrumun ayrık bölümü) ve sensörün ölçtüğü aralık sayısı ile tanımlanır;
zamansal çözünürlük, belirli bir yüzey konumu için görüntü toplama dönemleri arasında geçen süre (örneğin günler) ile tanımlanır
Radyometrik çözünürlük, bir görüntüleme sisteminin birçok parlaklık seviyesini (örneğin kontrast) ve sensörün etkin bit derinliğini (gri tonlama seviyeleri sayısı) kaydetme yeteneği olarak tanımlanır ve genelde8-bit (0255), 11-bit (02047), 12-bit (04095) or 16-bit (065,535) olarak ifade edilir.
Geometrik çözünürlük, uydu sensörünün Dünya yüzeyinin bir bölümünü tek bir pikselde etkili bir şekilde görüntüleme yeteneğini ifade eder ve tipik olarak Yer örnekleme mesafesi veya GSD cinsinden ifade edilir. GSD, genel optik ve sistemik gürültü kaynaklarını içeren bir terimdir ve bir sensörün yerdeki bir nesneyi tek bir piksel içinde ne kadar iyi "görebildiğini" karşılaştırmak için kullanışlıdır. Örneğin, Landsat'ın GSD'si ≈30m'dir, yani bir görüntüdeki tek bir piksele eşlenen en küçük birimi ≈30m x 30m'dir. En son ticari uydu (GeoEye 1) 0,41 m GSD'ye sahiptir. Bu, Corona uydusu gibi bazı eski askeri film tabanlı Casus uydusu tarafından elde edilen 0,3 m çözünürlükle kıyaslanır.
Uydu görüntülerinin çözünürlüğü, kullanılan alete ve uydunun yörüngesinin yüksekliğine göre değişir. Örneğin, Landsat archive, gezegen için 30 metre çözünürlükte tekrarlanan görüntüler sunar, ancak bunların çoğu ham verilerden işlenmemiştir. Landsat 7'nin ortalama dönüş süresi 16 gündür. Birçok küçük alan için, 41 cm kadar iyi çözünürlüğe sahip görüntüler kullanılabilir.
Uydu görüntüleri bazen daha yüksek çözünürlüğe sahip ancak metrekare başına daha pahalı olan hava fotoğrafı ile tamamlanır. Uydu görüntüleri bir CBS içinde vektör veya raster verilerle birleştirilebilir, ancak görüntülerin diğer veri kümeleriyle düzgün bir şekilde hizalanacak şekilde uzamsal olarak düzeltilmesi gerekir.
Görüntüleme uyduları
Kamu malı
Dünya yüzeyinin uydu görüntülemesi, birçok ülkenin uydu görüntüleme programlarını sürdürmesine yetecek kadar kamu yararınadır. Amerika Birleşik Devletleri, bu verilerin bilimsel kullanım için serbestçe kullanılabilir hale getirilmesine öncülük etmiştir. En popüler programlardan bazıları aşağıda listelenmiştir ve bunları son zamanlarda Avrupa Birliği'nin Sentinel takımyıldızı izlemektedir.
CORONA
CORONA programı, Merkezi İstihbarat Teşkilatı (CIA) Directorate of Science & Technology tarafından A. B. D. Hava Kuvvetleri'nin önemli yardımı ile üretilen ve işletilen bir dizi Amerikan stratejik Casus uydu'suydu. Görüntü tipi panoramik ıslak filmdir ve stereografik görüntüleri yakalamak için iki kamera (AFT&FWD) kullandı.
Landsat
Landsat en eski sürekli Dünya gözlem uydu görüntüleme programıdır. Optik Landsat görüntüleri, 1980'lerin başından beri 30 m çözünürlükte toplanmaktadır. Landsat 5 ile başlayarak, optik verilerden daha kaba uzamsal çözünürlükte termal kızılötesi görüntüler de toplandı. Landsat 7, Landsat 8 ve Landsat 9 uyduları halen yörüngededir.
MODIS
Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometresi olan MODIS, 2000 yılından bu yana 36 spektral bantta dünya günlük uydu görüntülerini topladı. MODIS, NASA'nın Terra ve Aqua uydularındadır.
Sentinel
ESA halen Sentinel uydu topluluğunu geliştirmektedir. Halen, her biri farklı bir uygulama için 7 görev planlanmaktadır. Sentinel-1 (SAR görüntüleme), Sentinel-2 (kara yüzeyleri için dekametre optik görüntüleme) ve Sentinel-3 (kara ve su için hektometre optik ve termal görüntüleme) uyduları zaten fırlatılmıştır.
ASTER
ASTER, Aralık 1999'da fırlatılan NASA'nın Dünya Gözlem Sisteminin (EOS) amiral gemisi uydusu Terra'da bulunan bir görüntüleme aracıdır. ASTER, NASA, Japonya Ekonomi, Ticaret ve Sanayi Bakanlığı (METI) ve Japon Uzay Sistemleri (J-uzay sistemleri) arasındaki ortak bir çabadır. ASTER verileri, arazi yüzey sıcaklığı, yansıma ve yükseklik ile ilgili ayrıntılı haritalar oluşturmak için kullanılır. Terra da dahil olmak üzere EOS uydularının koordineli sistemi, NASA'nın Bilim Görev Müdürlüğü ve Yer Bilimleri Bölümünün önemli bir bileşenidir. NASA Yer Bilimleri'nin amacı, entegre bir sistem olarak Dünya'nın bilimsel bir anlayışını, değişime tepkisini geliştirmek ve iklim, hava durumu ve doğal afetlerdeki değişkenliği ve eğilimleri daha iyi tahmin etmektir.
Kara yüzeyi klimatolojisikara-yüzey etkileşimini ve enerji ve nem akılarını anlamak için kara yüzeyi parametrelerinin, yüzey sıcaklığının vb. araştırılması
Bitki örtüsü ve ekosistem dinamikleribiyolojik üretkenliği tahmin etmek, kara-atmosfer etkileşimlerini anlamak ve ekosistem değişimini belirlemel için bitki örtüsü ve toprak dağılımının ve bunların değişimlerinin incelenmesi
Volkan izlemegaz emisyonları, patlama bulutları, lav göllerinin gelişimi, patlama geçmişi ve patlama potansiyeli gibi patlamaların ve öncül olayların izlenmesi
Tehlike izlemeorman yangınları, seller, kıyı erozyonu, deprem hasarı ve tsunami hasar boyutu ve etkilerinin gözlemlenmesi
Hidrolojiküresel enerji ve hidrolojik süreçleri ve bunların küresel değişimle ilişkisini anlamak; buna bitkilerden evapotranspirasyon dahildir
Jeoloji ve topraklarkara yüzeyi süreçlerini ve dünyanın tarihini incelemek için yüzey topraklarının ve ana kayaların ayrıntılı bileşimi ve jeomorfolojik haritalaması
Arazi yüzeyi ve arazi örtüsü değişimiçölleşme, ormansızlaşma ve kentleşmenin izlenmesi; koruma yöneticilerine korunan alanları, milli parkları ve vahşi alanları izlemeleri için veri sağlamak
Meteosat
Meteosat-2 durağan hava durumu uydusu 16 Ağustos 1981'de operasyonel olarak görüntü verileri sağlamaya başladı. Eumetsat, 1987'den beri Meteosats'ı işletmektedir.
Meteosat görünür ve kızılötesi görüntüleyici (MVIRI), üç kanallı görüntüleyici: görünür, kızılötesi ve su buharı; Birinci nesil Meteosat üzerinde çalışır, Meteosat-7 hala aktiftir.
12 kanallı Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI), MVIRI tarafından kullanılanlara benzer kanallar içerir ve otuz yılı aşkın süredir iklim verilerinde süreklilik sağlamaktadır; Meteosat İkinci Nesil (MSG).
Meteosat Üçüncü Nesil (MTG) üzerindeki Esnek Kombine Görüntüleyici (FCI) (MTG) de benzer kanalları içerecek yani üç neslin tümü 60 yılı aşkın süredir iklim verilerini sağlamış olacaktır.
Özel sektör
Aşağıdaki gibi birkaç uydu özel şirketlerce imal edilir ve bakımı yapılır.
GeoEye
GeoEye'nin GeoEye-1 uydusu 6 Eylül 2008'de fırlatıldı. GeoEye-1 uydusu, yüksek çözünürlüklü görüntüleme sistemlidir ve pankromatik veya siyah beyaz modda 0,41 metre (16 inç) zemin çözünürlüklü görüntüleri toplayabilir. 1,65 metre çözünürlükte veya yaklaşık 64 inçte multispektral veya renkli görüntüler toplar.
Maxar
Maxar'ın WorldView-2 uydusu, 0,46 m uzamsal çözünürlüğe (yalnızca pankromatik) sahip yüksek çözünürlüklü ticari uydu görüntüleri sağlar. WorldView-2'nin pankromatik görüntülerinin 0,46 metre çözünürlüğü, uydunun yerdeki birbirinden en az 46 cm uzakta olan nesneleri ayırt etmesine olanak tanır.
Benzer şekilde Maxar'ın QuickBird uydusu da 0,6 metre çözünürlüklü (Semtikadem'de) pankromatik görüntüler sağlar.
Maxar'ın WorldView-3 uydusu, 0,31 m uzamsal çözünürlükle, yüksek çözünürlüklü ticari uydu görüntüleri sağlar. WVIII ayrıca birer kısa dalga kızılötesi sensörü ve atmosferik sensör taşır.
Airbus Intelligence
Pléiades yapay uydu ağı, iki çok yüksek çözünürlüklü (50 santimetre pan ve 2,1 metre spektral) optik yer gözlem uydusu'ndan oluşur. Pléiades-HR 1A ve Pléiades-HR 1B, 26 günlük tekrar döngüsü ile Dünya yüzeyini kapsar.
İkili sivil/askeri sistem olarak tasarlanan Pleiades, Avrupa savunmasının uzay görüntü gereksinimlerinin yanı sıra sivil ve ticari ihtiyaçları da karşılayacaktır. Pleiades Neo, hızlı reaktiviteye sahip dört özdeş 30 cm çözünürlüklü uydulu gelişmiş optik yapay uydu ağıdır.
Spot Image
Yörüngedeki 3 SPOT uydusu (Spot 5, 6, 7) çok yüksek çözünürlüklü görüntüler sağlar Pankromatik kanal için 1,5 m, çoklu spektral (R, G, B, NIR) için 6 m.
Spot Image ayrıca diğer optik uydulardan özellikle Formosat-2 (Tayvan) ve Kompsat-2'den (Güney Kore) ve radar uydularından (TerraSar-X, ERS, Envisat, Radarsat) gelen çok çözünürlüklü verileri dağıtır.
Spot Image ayrıca 0,50 metre veya yaklaşık 20 inç, yüksek çözünürlüklü Pleiades uydu verilerinin tek dağıtıcısıdır.
Bu uydular sırasıyla 2011 ve 2012'de fırlatıldı. Şirket ayrıca alma ve işleme için altyapıların yanı sıra katma değer seçenekleri de sunar.
Planet'in RapidEyeı
Planet, 2015'te BlackBridge'i ve onun Ağustos 2008'de fırlatılan beş RapidEye uydusundan oluşan uydu ağını satın aldı. RapidEye uydu ağı, eşit şekilde kalibre edilmiş aynı Çokluspektral sensörleri içerir. Bu nedenle, bir uydudan alınan görüntü, diğer dördünden herhangi birinden alınan görüntüye eşdeğer olacak ve büyük miktarda görüntünün toplanmasına (günde 4 milyon km2) ve her gün bir alanın yeniden ziyaret edilmesine olanak sağlayacaktır. Her biri aynı yörünge düzleminde 630 km'de seyahat eder ve 5 metrelik piksel boyutunda görüntüler sunar. RapidEye uydu görüntüleri özellikle tarım, çevre, kartografik ve afet yönetimi uygulamaları için uygundur. Şirket sadece görüntülerini sunmakla kalmaz, aynı zamanda bu görüntülerin analizine dayalı hizmetler ve çözümler oluşturmak için müşterilerine danışıyor. RapidEye uydu ağı, Nisan 2020'de Planet tarafından kullanımdan kaldırıldı.