Satelliidifoto

Allikas: Vikipeedia
Esimesed pildid kosmoses tehti 24. oktoobril 1946 USA raketilt V-2.

Satelliidifoto ehk satelliidipilt on foto Maast või mõnest teisest planeedist, mis on tehtud tehiskaaslaselt mingis elektromagnetilise kiirguse vahemikus. Tavaliselt nimetatakse satelliidifotoks Maa kaugseire käigus saadetud ja ümbertöödeldud andmeid, mis on esitatud kujutistena, nt Google Earth.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esimene töötlemata pilt satelliidilt Explorer 6 kujutab päikesest valgustatud ala Vaikse Ookeani keskel ning selle pilvkatet. Foto tehti 14. augustil 1959 umbes 27000 km kõrgusel Maa pinnast. Sel ajahetkel ületas satelliit Mehhikot.

Esimesed pildid kosmoses tehti lendudel, kus kosmoselaev ei jäänud orbiidile tiirlema. USAst kosmosesse saadetud rakett V-2, mis startis 24. oktoobril 1946, tegi ühe pildi iga 1,5 sekundi tagant. Maksimaalse kõrgusega 105 km olid need fotod tehtud viis korda kõrgemalt kui viimane rekord (22 km), mis oli pärit Explorer II õhupallimissioonilt 1935. aastal.[1] Esimesed orbiidil pildistatud satelliidifotod Maast tehti 14. augustil 1959 USA satelliidilt Explorer 6.[2][3] Esimesed satelliidifotod Kuust tehti tõenäoliselt 6. oktoobril 1959 Nõukogude satelliidilt Luna 3, mille missiooniks oli pildistada kuu kaugemat poolt. Kuulus "Sinise marmorkuuli" nimeline foto tehti kosmosest aastal 1972 ning see on saanud väga populaarseks nii meedias kui rahva seas. Samuti 1972. aastal algatati Ameerika Ühendriikides Landsati programm, kõige ulatuslikum programm kosmosest Maa pildistamiseks. Landsat 7, kõige äsjasem Landsati satelliit, saadeti kosmosesse 1999. aastal. 1977. aastal võeti USA KH-11 satelliidisüsteemilt esimest korda vastu reaalajas satelliidipilte.

Esimene telekujutis Maast, mille edastas ilmasatelliit TIROS-1 1960. aastal.

Kõik NASA toodetud satelliidipildid avaldab NASA Maa observatoorium ning need on avalikkusele vabalt kättesaadavad. Mitmetel teistel riikidel on samuti satelliidipildistamise programmid ning Euroopa koostööprojekt on kosmosesse saatnud mitmesuguste anduritega varustatud ERS ja Envisat satelliidid.

Kasutusviisid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Satelliidifotodest on võimalik toota tervet poolkera katvaid komposiitpilte.
Võimalik on kaardistada väiksemaid Maa piirkondi; näiteks on pilt Alam-Pedja looduskaitsealast.

Satelliidifotodel on palju rakendusi meteoroloogias, põllumajanduses, geoloogias, metsanduses, biodiversiteedi säilitamises, regionaalplaneerimises, hariduses, luures ja sõjanduses. Fotod võivad olla tehtud nähtava valguse värvides või muudes spektripiirkondades. Kõrguskaardid on harilikult tehtud radaripiltidest. Satelliidifotode tõlgendamine ja analüüs viiakse läbi eraldi kaugseiretarkvara kasutades. USA valitsus ja selle alltöövõtjad olid ühed esimestest, kes satelliidifotosid töötlesid. Näiteks ESL Incorporation töötas välja ühe varasema kahedimensioonilise digitaalsel pilditöötlusel tarvitatava Fourier’ teisenduse, et seda kasutada NASA fotodel ning rahvusliku julgeolekuga seotud rakendustes. Satelliidifotod on samuti kasutusel seismoloogias ja okeanograafias, kus uuritakse maavärinate, vulkaanide ja tsunaamide tõttu piltidel esinevaid muutusi (varasemast erinevaid värve) ning järeldatakse nende põhjal, millised on muutused pinnavormides, vee sügavuses ning merepõhjas.[4]

Lahutusvõime ja andmed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kaugseires kasutatavate satelliidifotode puhul räägitakse nelja tüüpi lahutusvõimest: ruumilisest, spektraalsest, ajalisest ja radiomeetrilisest. J. B. Campbell[5] defineeris need 2002. aastal järgnevalt:

  • ruumiline lahutus on defineeritud kui foto ühe piksli suurus, mis esindab mingi anduri vaateväljas maapinnal mõõdetud ala pindala (näiteks ruutmeetrites);
  • spektraalse lahutuse defineerib anduri mõõdetavate lainepikkuste intervalli pikkus (diskreetne osa elektromagnetilisest spektrist) ning intervallide arv;
  • ajalise lahutuse defineerib aeg (näiteks päevades), mis möödub mingi konkreetse maapinna punkti kahe pildistamise vahel;
  • radiomeetriline lahutus on defineeritud kui pildistamissüsteemi võime salvestada palju heleduse tasemeid (näiteks kontrasti).

Radiomeetriline lahutus viitab anduri tegelikule bitisügavusele (bit depth) ehk hallskaala toonide arvule ning on harilikult kas 8 bitti (256 tooni), 11 bitti (2048 tooni), 12 bitti (4096 tooni) või 16 bitti (65536 tooni). Geomeetriline lahutus viitab satelliidi anduri võimele pildistada mingit osa Maa pinnast üheainsa piksli sees ning seda väljendatakse harilikult eraldusvõimena ehk GSD-na (Ground Sample Distance). Eraldusvõime arvestab kõik optilise müra ja süsteemimüra allikad ning on kasulik võrdlemaks, kui hästi mingi andur objekti maapinnal ühe piksli piires „näeb“. Näiteks Landsati GSD on ~30 m, mis tähendab, et vähim pindalaüksus, mis moodustab ühe piksli, on ~30m x 30 m. Uusima kommertssatelliidi (GeoEye 1) GSD on 0,41 m (USA valitsuse tsiviilpiltidele kehtestatud piirangute tõttu efektiivselt 0,5 m).

Satelliidifotode lahutus varieerub sõltuvalt pildistamiseks kasutatavast instrumendist ning satelliidi orbiidi kõrgusest. Näiteks Landsati arhiiv sisaldab kogu planeedist lühikeste intervallide tagant pildistatud fotomaterjali 30-meetrise lahutus, kuid enamikku sellest pole toorandmetest edasi töödeldud. Landsat 7 keskmine kordusperiood on 16 päeva. Paljude väiksemate maa-alade jaoks on olemas pildimaterjal lahutusvõimega kuni 41 cm.[6]

Satelliidifotosid täiendatakse mõnikord aerofotodega, millel on suurem lahutusvõime, kuid mille hind ruutmeetri kohta on kõrgem. Satelliidifotosid saab geoinfosüsteemides (GIS) kombineerida nii vektor- kui rasterandmetega eeldusel, et fotosid on ruumiliselt korrigeeritud, nii et need ühilduksid korralikult teiste andmekomplektidega.

GeoEye[muuda | redigeeri lähteteksti]

GeoEye programmi GeoEye-1 satelliit saadeti kosmosesse 6. septembril 2008.[7] GeoEye-1 satelliidil on äriotstarbel kasutatavatest pildistamissüsteemidest kõige kõrgem lahutusvõime ning see suudab teha nii pankromaatilisi kui must-valgeid pilte lahutusega 0,41 m. Multispektraalseid või värvipilte teeb see 1,65 meetrise lahutusega, kusjuures nimetatud näitaja on kaks korda parem, kui olemasolevatel neljarealistel mitmeastmelise pildistamisvõimega kommertssatelliitidel. Kuigi satelliit suudab teha pilte 0,41 meetrise lahutusega, nõuab USA valitsuse väljastatud tegevusluba GeoEye'lt, et kõigile klientidele, kes pole USA valitsuselt eraldi luba saanud, tuleb pildid ümber töödelda 0,5 meetri peale.[8]

DigitalGlobe[muuda | redigeeri lähteteksti]

Enne GeoEye-1 kosmosesse lennutamist pakkus maailma parima lahutusvõimega satelliidifotosid (ainult pankromaatilisi) äriotstarbelisse kasutusse DigitalGlobe’i programmi WorldWiew-1 satelliit.[9] WorldWiew-1 pankromaatiliste piltide 0,5-meetrine lahutus laseb satelliidil eristada maapinnal objekte, mis asetsevad vähemalt 50 cm lahus. Sarnaselt pakub DigitalGlobe’i QuickBird satelliit 0,6-meetrise lahutusvõime (nadiiris) multispektraalseid pilte.

Spot Image[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kolm SPOT satelliiti orbiidil (Spot 2, 4 ja 5) teevad pilte laia valiku lahutusvõimega – alates 2,5 meetrist kuni 1 km-ni. Firma Spot Image vahendab ka erineva lahutusvõimega andmeid teistelt optilistelt satelliitidelt, milleks on konkreetselt Formosat-2 (Taiwan) ja Kompsat-2 (Lõuna-Korea), ning radarisatelliitidelt (TerraSar-X, ERS, Envisat, Radarsat). Spot Image’ist saab tulevikus ka väga kõrge lahutusvõimega Pleiades satelliitide andmete (lahutusvõimega 0,5 meetrit) ainulevitaja. Esimese satelliidi kosmosesse saatmine on planeeritud 2011. aasta lõppu. Firma pakub ka infrastruktuure piltide vastuvõtmiseks ja töötlemiseks ning satelliidifotode väärtust tõstvaid lisateenuseid.

RapidEye[muuda | redigeeri lähteteksti]

RapidEye viis satelliiti, mis saadeti kosmosesse augustis 2008,[10] kannavad identseid multispektraalseid andureid, mis on ühtmoodi kalibreeritud. Seega on ühelt satelliidilt tehtud foto võrdväärne millisega tahes ülejäänud neljast satelliidist, lubades koguda suure hulga andmeid (4 miljonit km² päevas) ja igapäevaseid pilte samast alast. Kõik satelliidid liiguvad 630 km kõrgusel orbiidil ning nende toodetavate fotode piksli suurus on 5 meetrit. RapidEye satelliidipildid on eriti sobivad põllumajanduse, keskkonnaseire, kartograafia ja katastroofihinnangutega tegelemisel. Lisaks pildimaterjali pakkumisele konsulteerib firma klientidega, et luua teenuseid ja lahendusi fotode analüüsimiseks.

ImageSat International[muuda | redigeeri lähteteksti]

EROS (Earth Resource Observation Satellites) satelliidid on kerged madalal Maa orbiidil tiirlevad kõrglahutusega satelliidid, mis disainiti pidades silmas kiiret manööverdamisvõimet pildistatavate sihtmärkide vahel. Kommertslike kõrglahutuslike satelliitide turul on EROS kõige väiksem väga kõrge lahutusvõimega satelliit; see liigub väga kergesti ja annab seega häid tulemusi. Satelliidid on paigutatud positsioonidele ringikujulisel päikesesünkroonsel lähis-polaarorbiidil kõrgusel 510 km (+/- 40 km). EROSe satelliitidelt tehtud fotod on peamiselt kasutusel luures, riikliku julgeoleku ja rahvuslike huvide toetamisel, kuid neid tarvitatakse ka tsiviillahendustes, muu hulgas kaardistamiseks, piiride kontrolliks, infrastruktuuri planeerimiseks, põllumajandusega seotud vaatlusteks, keskkonnaseireks, katastroofihinnanguteks, koolitusteks, simulatsioonideks jne.

EROS A — kõrglahutusega satelliit, pankromaatiline lahutusvõime 1,9—1,2 m, saadeti kosmosesse 5. detsembril 2000.

EROS B — väga kõrge lahutusvõimega satelliitide teine põlvkond, pankromaatiline lahutusvõimega 70 cm, saadeti kosmosesse 25. aprillil 2006.

Puudused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eesti satelliidipilt (aprill 2004)

Kuna Maa pinna kogupindala on niivõrd suur ning satelliidifotode lahutusvõime küllaltki kõrge, on satelliitide andmebaasid tohutu suured ning piltide töötlemine (toorandmetest kasulike piltide loomine) nõuab rohkelt aega. Sõltuvalt kasutatavast andurist võivad fotode kvaliteeti mõjutada ilmastikutingimused: muu hulgas on keeruline muretseda pilte tihtiesineva pilvkattega piirkondadest, näiteks mäetippudest.

Kommertslikud satelliidifirmad ei muuda oma fotomaterjali avalikult kättesaadavaks ning ei müü satelliidifotosid; selle asemel tuleb nende materjali kasutamiseks muretseda litsents. Seega on võimalused kommertssatelliitide pildimaterjalist seaduslikult edasisi tooteid luua minimeeritud.

Inimesed, kes ei soovi, et nende valdusi ülalt võiks jälgida, on välja toonud privaatsusega seotud probleeme. Google Maps vastab sellistele muredele oma KKK sektsioonis järgneva väitega: "Me mõistame teie privaatsusemuret… Pildid, mis on nähtaval Google Maps keskkonnas, ei erine millegi poolest vaatepildist, mida võib näha igaüks mingist kindlast kohast üle lennates või mööda sõites."

Liikuvad pildid[muuda | redigeeri lähteteksti]

2005. aastal kuulutas Austraalia firma AstroVision välja plaani saata kosmosesse esimene kommertslik geostatsionaarne satelliit Aasia ja Vaikse ookeani piirkonnas. Kavas oli pakkuda reaalajas otseandmeid satelliidilt lahutusvõimega kuni 250 m üle kogu Aasia ja Vaikse ookeani piirkonna, Indiast Hawaiini ja Jaapanist Austraaliani. Neid võimalusi kavatseti pakkuda 3G telefonide vahendusel, tasulises televisioonis ilmakanalina ning äriühingute ja valitsuste kasutusse.

Kahjuks jäi turu reageering AstroVisioni kontseptsioonile leigeks: välja toodud võimalused pakkusid potentsiaalsetele klientidele huvi, kuid nad ei soovinud (või valitsuste puhul üldiselt ei suutnud) allkirjastada lepinguid finantseerimaks teenust, mis ei jõuaks kohale enne 3—4 aasta möödumist (nii kaua kuluks aega satelliidi ehitamiseks ja kosmosesse saatmiseks). AstroVision jäi rahadega kitsikusse ning 2006. aastal oldi sunnitud programm lõpetama.

Vaata lisaks[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. The First Photo From Space, Tony Reichhardt, Air & Space Magazine, November 01, 2006
  2. "50 years of Earth Observation". 2007: A Space Jubilee. Euroopa Kosmoseagentuur. October 3, 2007. Vaadatud 2008-03-20. 
  3. "First Picture from Explorer VI Satellite". NASA. 
  4. Lovholt, F., Bungum, H., Harbitz, C.B., Glimsal, S., Lindholm, C.D., and Pedersen, G. "Earthquake related tsunami hazard along the western coast of Thailand." Natural Hazards and Earth System Sciences. Vol. 6, No. 6, 979–997. November 30, 2006.
  5. Campbell, J. B. 2002. Introduction to Remote Sensing. New York London: The Guilford Press
  6. http://hothardware.com/News/Worlds-HighestResolution-Satellite-Imagery/
  7. Shall, Andrea (September 6, 2008). "GeoEye launches high-resolution satellite". Reuters. Vaadatud 2008-11-07. 
  8. "About GeoEye-1". GeoEye, Inc. 2011. 
  9. "Ball Aerospace & Technologies Corp.". Vaadatud 2008-11-07. 
  10. RapidEye Press Release

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]