note curs teledetectie

Download Note Curs Teledetectie

Post on 12-Jul-2015

221 views

Category:

Documents

10 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

DOCTOR INGINER BADESCU GABRIEL. NOTE DE CURS TELEDETECTIE

TELEDETECIE Definiii Detectarea de la distan informaii asupra obiectelor, fenomenelor din realitatea nconjurtoare fr a veni n contact direct cu ele. Lintz i Simonette achiziia de date fizice asupra unui obiect Barrett i Curtis observarea unei inte, corp material cu un aparat situat la o anumit distan. Shot achiziia de date i informaii derivate asupra obiectelor sau materialelor localizate la suprafaa Pmntului sau n atmosfer prin utilizarea de senzori montai pe platforme situate la distan de inte pentru a face msurtori (multispectrale) ale interaciunii dintre int i radiaia electromagnetic. Un complex de metode tehnici capabile s conduc la obinerea de informaii de la distan asupra Pmntului, celorlalte planete i a spaiului extraterestru pe baza nregistrrilor realizate n diferite benzi ale spectrului magnetic prin intermediul platformelor aeriene sau spaiale. Teledetecia nu este o tehnologie nou. De mai mult timp omul s-a ridicat deasupra Pmntului, n primul rnd pentru a-l observa de la distan i, apoi, pentru a obine mai multe informaii despre forma i structura sa, n general despre caracterele suprafeei n toat complexitatea alctuirii ei. Aplicaiile tehnicilor de teledetecie n domeniul nelegerii i cunoaterii resurselor planetei, sunt acceptate n prezent de comunitile tiinifice i guvernamentale drept instrument tehnologic perfect adaptat obinerii de informaii obiective care pot fi utilizate cu mare eficien n sistemele informaionale. Naterea teledeteciei satelitare se situeaz n anii '60, odat cu lansarea primelor platforme cu destinaie meteorologic. Dup 1972 progresul tehnologic a permis plasarea pe orbit a primilor satelii pentru monitorizarea resurselor naturale, dar numai dup 1980 se poate spune c acest domeniu de activitate a devenit operaional. Treptat tehnicile de captare a semnalului au permis dezvoltarea unor algoritmi sofisticai de exploatare a informaiilor provenite de la satelii, a cror utilizare rmne, din nefericire, accesibil numai celor iniiai. n sens larg teledetecia (en. remote sensing, fr. tldtection) este ansamblul de mijloace care permit nregistrarea de la distan a informaiilor asupra suprafeei terestre. O definiie sintetic a teledeteciei a fost formulat de Colwell (1983) : "achiziia de date despre un obiect sau un grup de obiecte cu ajutorul unui senzor situat la distan de acestea". O alt definiie a teledeteciei, de aceast dat mai detaliat, s-ar putea enuna astfel : Teledetecia este o tehnic modern de investigare care permite detectarea de la distan a variaiilor de absorbie, reflexie i de emisie caracteristice undelor electromagnetice i stocarea semnalelor sub forma de fotografii, de nregistrri (care pot constitui imagini), sau de profile spectrale. Fiecare din definiiile reproduse mai sus a fost enunat de specialiti aparinnd unor domenii de activitate particulare (construcii aerospaiale, fizic). Din punct de vedere al geografului definiia ar putea fi formulat astfel: Ansamblu de cunotine i tehnici utilizate pentru determinarea caracteristicilor fizice i

DOCTOR INGINER BADESCU GABRIEL. NOTE DE CURS TELEDETECTIE

biologice ale suprafeei terestre prin msurtori efectuate de la distan fr a intra n contact material cu acestea. Observarea suprafeei terestre din spaiu faciliteaz cunoaterea obiectelor naturale i antropice care o constituie i mbuntete nelegerea relaiilor dintre acestea, comparativ cu un studiu n situ. Problematica teledeteciei se rezum la studiul fenomenelor urmrindu-se analizarea acestora n funcie de : natura, specificitatea i caracteristicile lor ; durata acestora cu ordin de mrime difereniat de natura fenomenelor derulate (ore, luni, ani, decenii...) sau, generaliznd, se pot lua n considerare elemente temporale (trecutul, mai mult sau mai puin cunoscut, prezentul studiat, viitorul prognosticat) spaiul geografic definit de : dimensiunile laterale x,y referitoare la un plan sau o suprafa, dimensiunea vertical (altitudine, nlime, profunzime, grosime), relaiile dintre obiecte Din punct de vedere conceptual datele provenind de la sistemele de observare a planetei permit ordonarea spaial-temporal a acestora, evoluia lor fiind tratat difereniat : pentru trecut : este posibil arhivarea evoluiei istorice a mediului i constituirea de baze de date referitoare la resurse (pentru realizarea studiului tendinelor), n prezent : este posibil monitorizarea i analiza schimbrilor survenite (funcia de evaluarea strii actuale), pentru viitor : se simuleaz situaia posibil a mediului i se estimeaz disponibilul de resurse (funcia de prevenire i planificare). Folosirea imaginilor provenite de la sateliii de observare a Pmntului ine cont de caracteristicile proprii fiecrui satelit utilizat, mai precis de cei trei parametrii fundamentali: rezoluia spaial, rezoluia spectral i repetitivitatea spaiotemporal. Orice analiz multitematic este realizat, obligatoriu, innd cont de caracteristicile sateliilor la care analistul are acces, n cazul nostru LANDSAT TM, SPOT, ERS, NOAA-AVHRR i care furnizeaz periodic date interesante i utile pentru cunoaterea i gestionarea spaiului.

Spectrul electromagneticMrimea cea mai des msurat de sistemele de teledetecie actuale este energia electromagnetic emanat sau reflectat de obiectul studiat. Aceasta pentru c elementele constitutive ale scoarei terestre (rocile, solurile), vegetaia, apa, ct i obiectele care le acoper au proprietatea de a absorbi, reflecta sau de a emite energie. Cantitatea de energie depinde de caracteristicile radiaiei (lungimea de und i intensitatea acesteia), de proprietatea de absorbie a obiectelor i de orientarea acestor obiecte faa de soare sau faa de sursa de radiaie. Toate categoriile de obiecte de la suprafaa Terrei au proprietatea de absorbi o parte a radiaiei electromagnetice, n funcie de aceasta fiind definit semntura spectral a obiectului respectiv. Pe baza cunotiinelor referitoare la categoriile de radiaii cu lungimi de und absorbite i reflectate este posibil analizarea i interpretarea imaginilor de teledetecie. Elementele care stau la baza acestor analize sunt urmtoarele : lungimea de und;

DOCTOR INGINER BADESCU GABRIEL. NOTE DE CURS TELEDETECTIE

intensitatea radiaiei incidente; caracteristicile obiectelor i elementelor (n particular caracteristici de absorbie) ; orientarea acestor obiecte i elemente n raport cu poziia soarelui sau a sursei de iluminare. Teledetecia aerospaial se bazeaz pe nregistrarea radiaiei electromagnetice cu ajutorul senzorilor special concepui n acest scop, utiliznd radiaia luminii, de la ultraviolet la microunde, folosind ca form de stocare a datelor imagini numerice sau analogice. Acest spectru nu este disponibil n totalitate, atmosfera acionnd ca un filtru de absorbie i de difuzie, rmnnd la dispoziie cteva ferestre de transparen. Acestea sunt zonele spectrale utilizate pentru teledetecie, senzorii instrumentelor de captare a semnalului fiind calate n aceste lungimi de und.

1. INTRODUCERE Informaiile obinute cu ajutorul tehnicilor de teledetecie sunt coninute de imaginile cosmice sau aeriene care sunt supuse interpretrii. Formarea acestor imagini se bazeaz pe detectarea i nregistrarea energiei electromagnetice reflectate sau emise de suprafaa corpurilor aflate n cmpul vizual al senzorilor i care au interacionat cu energia electromagnetic emis de o surs natural (Soare, Lun) sau artificial (radar). Rspunsul obiectelor din natur la variatele lungimi de und ale radiaiei electromagnetice este diferit, n funcie de proprietile lor fizice i chimice, configuraia i rugozitatea suprafeei, intensitatea iluminrii ei i unghiul de inciden. Aceste rspunsuri nregistrate prin intermediul senzorilor se traduc pe imagini prin apariia unor modele (trsturi), pe baza crora se pot deosebi i identifica obiectele respective. Interaciunea radiaiei electromagnetice cu un corp solid este exprimat prin reflexia, absorbia sau transmisia radiaiei incidente. Proporia n care au loc aceste fenomene depinde de proprietile materialului din care este constituit corpul i de lungimea de und a radiaiei electromagnetice. Modul n care se comport fiecare material pentru o anumit lungime de und determin "tonul" sau "culoarea" cu care acesta apare pe imaginile satelitare sau aeriene. Procesul formrii imaginilor presupune prezena unei surse de energie electromagnetic, transmiterea energiei de la surs la suprafaa investigat, reflexia

DOCTOR INGINER BADESCU GABRIEL. NOTE DE CURS TELEDETECTIE

sau emisia energiei de la suprafa spre senzorul care o nregistreaz i transformarea acesteia ntr-o imagine vizibil. 2. RADIAIA ELECTROMAGNETIC 2.1. Natura radiaiei electromagnetice Energia electromagnetic este generat de cteva mecanisme: schimbri n nivelele energetice ale electronilor, accelerarea sarcinilor electrice, njumtirea substanelor radioactive i micrile termice ale atomilor i moleculelor. Lumina i toate formele de radiaie se comport att ca unde, ct i ca particule. Ele au forma unor cmpuri de fore electric i magnetic legate ntre ele n pachete (cuante sau fotoni) ce au mas zero n repaus. O particul de materie, cum ar fi un electron, prezint un comportament de und n anumite condiii. Materie pur i energie pur sunt concepte total abstracte. Masa i energia sunt inseparabile i sunt legate prin faimoasa formul a lui Einstein:

E = mc

2

(1)

unde E este energia, m este masa i c este viteza radiaiei n vid. Aceast relaie fundamental a fost demonstrat practic de pierderea net de mas n fuziunea i fisiunea nuclear i prin transformarea energiei n particule subatomice n acceleratoarele de particule de mare energie. Undele asociate cu radiaia sunt unde transversale i implic vibraii perpendiculare pe direcia de propagare. Radiaia poate strbate vidul i, de asemenea, poate afecta particulele din mediul fizic prin schimbarea proprietilor lor electronice, de vibraie i de rotaie. Fiecare cuant are asociate cmpuri electric i magn