Sisteme actuale de teledetectie IntroducereCu un grad mare de generalitate, teledetecţia este definită ca fiind o tehnologie care

permite obţinerea de informaţii asupra unor obiecte şi fenomene fără a intra în contact nemijlocit cu acestea.

Teledetecţia a fost definită în funcţie de accentul care s-a pus pe o formă sau alta a tehnologiei respective. În Principiile privind teledetecţia Pământului din spaţiu adoptate de ONU, se poate citi: Termenul teledetecţie semnifică perceperea din spaţiu a suprafeţei Pământului, folosind proprietăţile undelor electromagnetice emise, reflectate sau refractate de obiectele studiate, în scopul îmbunătăţirii gestiunii resurselor naturale şi utilizării terenurilor, precum şi pentru protecţia mediului. Fiind vorba de rezoluţiile tratatelor internaţionale ale ONU privind utilizarea paşnică a spaţiului extraterestru, în această definiţie nu sunt amintite aplicaţiile militare.

În Remote sensing: principles and interpretation, Floyd F. Sabirs (1978) arată că :Teledetecţia este ştiinţa culegerii, prelucrării şi interpretării imaginilor care înregistrează interacţiunea dintre energia electromagnetică şi materie.

În prezent, cel mai adesea, teledetecţia este asociată cu imaginile digitale preluate de senzori plasaţi pe sateliţi şi prelucrate apoi prin intermediul calculatorului electronic.

Tehnologiile de teledetecţie permit achiziţia şi analiza datelor specifice. Captarea de la distanţă a datelor se face din atmosferă sau din spaţiul cosmic, unde aparatura de înregistrare este trimisă cu diverse mijloace de zbor: avioane, baloane, nave, sateliţi sau laboratoare cosmice.

În anul 1972 era lansat de către NASA primul satelit din seria Landsat. Succesul deosebit în ce priveşte utilizarea datelor obţinute în urma acestei misiuni, a condus la o dezvoltare continuă a domeniului teledetecţiei. Au fost lansaţi în continuare şi alţi sateliţi de teledetecţie, tot mai performanţi, atât de către NASA, cât şi de alte agenţii. Astfel, Franţa lansează seria sateliţilor SPOT, India lansează seria sateliţilor IRS, Agenţia Europeană lansează sateliţii ERS, iar Rusia sateliţii de spionaj COSMOS. În acest fel, până în prezent au fost lansaţi peste 4000 sateliţi, dintre care mai sunt în funcţiune cca. 400. Anual sunt lansaţi cca. 20 sateliţi, din care 3/4 sunt pentru telecomunicaţie. Astfel, în prezent există în spaţiul extra-atmosferic din jurul Pământului un mare număr de platforme satelitare care sunt purtătoare de senzori de teledetecţie.

Un alt domeniu de dezvoltare îl constituie platformele aeriene, acestora fiindu-le proprii senzorii hiperspectrali, senzori caracterizaţi prin existenţa unui mare număr de benzi (canale) spectrale (frecvent peste 20). Platformele aeriene sunt instalate de obicei pe avioane construite special pentru înregistrări atât fotogrammetrice cât şi a celor multispectrale. Pentru diverse cercetări de fineţe, pentru unele calibrări sau eşantionări a diverselor tipuri de suprafeţe de teren, camerele multispectrale se mai instalează pe unele construcţii înalte sau pe macarale.

O parte importantă a semnalelor emise sau reflectate de obiecte şi fenomene constă din radiaţii luminoase care alcătuiesc imagini vizuale. Inventarea fotografiei a permis ca imaginile acestea să poată fi înregistrate, imaginea fotografică putând fi examinată oricând. Din ea se pot extrage numeroase informaţii, ce au fost transmise prin semnalele luminoase venite de la obiectele şi fenomenele fotografiate.

Procesul complex de examinare a fotografiilor şi de obţinere a diverselor informaţii se numeşte fotointerpretare, iar dacă fotografiile au fost făcute din atmosferă sau din spaţiul cosmic, acest proces poate fi denumit de aerofotointerpretare.

Informaţiile obţinute prin aerofotointerpretare sunt atât de ordin calitativ cât şi cantitativ. Prima care s-a individualizat este fotogrammetria, care se ocupă cu efectuarea măsurătorilor pe fotograme, cu determinarea dimensiunii obiectelor şi proceselor, precum şi poziţia lor spaţială. Aerofotointerpretarea urmăreşte însă cunoaşterea cât mai aprofundată a obiectelor şi proceselor vizibile sau invizibile pe fotograme, măsurarea lor se face doar pentru realizarea unei mai mari exactităţi.

Fotografiile terestre se caracterizează prin aşa numitele zone moarte, în care unele obiecte se profilează peste altele. Faţă de acestea, fotografiile aerospaţiale pe lângă că redau întinderi mari ale suprafeţei terestre, ele privesc vertical această suprafaţă, astfel că obiectele nu se mai profilează unele peste altele. Din acest punct de vedere, pentru geografie, aerofotointerpretarea prezintă importante avantaje, astfel, faţă de observarea directă în teren, se realizează o considerabilă reducere a cheltuielilor de timp, de energie şi de mijloace financiare. Nu se pot elimina însă deplasările în teren, deoarece fotointerpretarea nu permite precizarea sigură a tuturor informaţiilor necesare studiului geografic propus.

Sisteme actuale de teledetectie: IKONOS si QuickBird - comparatie

Domeniul teledetectiei s-a schimbat dramatic pe 24 septembrie 1999, odata cu lansarea cu succes a satelitului IKONOS de catre Space Imaging Corporation. Lansarea ulterioara a satelitului QuickBird de catre Digital Globe a avut loc pe data de 18 octombrie 2001. Caracteristicile celor 2 sateliti sunt ilustrate in tabelul 1. IKONOS si QuickBird difera in primul rand din punct de vedere al designului, QuickBird fiind unic deoarece nu utilizeaza lentile Cassegrain, insa ambele utilizeaza sisteme telemetrice de tip „store-and-dump”. Compania Space Imaging utilizeaza un numar mare de statii la sol, pe cand cei de la Digital Globe utilizeaza una sau doua staii de latitudine mare.Ambele companii au suferit pierderi in sistem in perioada lansarilor intiale.

Tabelul 1 Carcateristicile satelitilor IKONOS si QuickBird

Fig.1 Prima imagine preluata cu ajutorul satelitului IKONOS pe 30 septembrie 1999

IKONOS a fost creat de către corporația Lockheed Martin ca un satelit în Sistemul Comercial de Teledetecție (CRSS - Commercial Remote Sensing System). În aprilie 1994 Lockheed a primit una dintre primele licențe de la Departamentul de Comerț al SUA pentru imagini satelitare comerciale de mare rezoluție. În 25 octombrie 1995 compania partener Space Imaging a primit o licență de la Comisia Federală pentru Comunicații (FCC) pentru transmiterea datelor telemetrice prin satelit în banda de 8-gigahertz Earth Exploration Satellite Services. Înaintea lansării, Space Imaging a schimbat numele satelitului în IKONOS.

Inițial au fost planificați 2 sateliți. Lansarea lui IKONOS-1 în 1999 a eșuat când încărcătura rachetei Athena nu s-a separat, împiedicând satelitul să-și atingă orbita. Lansarea lui IKONOS-2 a fost planificată în 2000, dar a fost redenumit IKONOS și lansat pe 24 septembrie 1999 de la Complexul de Lansare Spațială 6 (SLC-6) la Baza Aeriană Vandenberg în California. Senzorii de imagini sunt pancromatic și multispectral. Satelitul are o orbită polară, circulară și heliosincronă de 681 km, amândoi senzorii având o arie de acoperire de 11 km. Greutatea este de 720 kg.

Fig 2 Satelitul IKONOS in perioada de teste la Lockheed Martin Missiles and Space

În noiembrie 2000 Lockheed Martin a primit Marele Premiu "Cea mai bună noutate" la categoria Spațiu și Aviație din partea revistei Popular Science. Space Imaging a fost cumpărată de ORBIMAGE în septembrie 2005 și redenumită ulterior GeoEye.

Aplicatii ale sistemelor actuale de teledetectie

1. GOES-9 Satelitii de mare altitudine (de exemplu satelitii meteorologici) capteaza imagini de

dimensiunea unei emisfere. GOES-9 capteaza o imagine a unei emisfere la fiecare 30 de min cu o rezolutie spatiala de 1km. In mod frecvent, grafica prezenta in buletinele meteo este ilustrata cu ajutorul satelitior GOES.

Pentru domeniul militar, acest gen de informatii se dovedesc a fi extrem de valoroase. Norii reprezinta un motiv de ingrijorare pentru combatantii razboiului modern, afectand in mod direct abilitatea pilotilor si a armelor autonome de a localiza tintele.

Imaginea intregului Pamant din figura 3 ilustreaza faptul ca trebuiesc adoptate o serie de compromisuri intre rezolutia spatiala, frecventa de acoperire si zona de acoperire. Satelitii de mare altitudine precum satelitii meteorlogici geosincroni, ofera o arie de acoperire foarte mare, mai mult sau mai putin continua, producand o imagine la fiecare 15-30 de minute, la o rezoltie spatiala de 1 km.

Fig 3. GOES-9 :Imagine de test pe timp de zi

Fig. 4 Imagine GOES – IR. Culoarea norilor ofera informatii cu privire la altitudinea la care se afla (in functie de temperatura si continutul de apa)

2. DMSP DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) reprezinta un sistem meteorologic

militar, complementar lui GOES-9, avand aceleasi caracteristici spatiale si temporale.Acesti sateliti polari capteaza imagini ale Pamantului la o rezolutie de 1km pe timp de

zi, cu rezultate similare lui GOES. Acesta ofera acoperire la latitudini mari, rezultatele fiind imposibil de obtinut cu ajutorul sistemelor geosincrone, dar cu acoperire temporala relativ slaba. Fiecare regiune de latitudine mica spre mediu va fi captata doar de cateva ori pe zi. Ceea ce face acest sistem sa se diferentieze de celelalte este capabiliatea de a vedea nori pe timp de noapte. Astfel, capacitatea DMSP-ului de a capta imagini pe lumina slaba ofera imagini precum: aurora boreala, incendii mari, luminile oraselor precum si surse de lumina slaba rezultate in urma activitatilor industriale.

Imaginea din figura 5 a fost obtinuta la o rezolutie spatiala de 2.6 km, pe timp de noapte, ilustrand prezenta norilor.

Fig. 5 Imaginea nocturnă a coastei de est a USA

ConcluziiSistemele actuale de teledetecție de înaltă rezoluție sunt indispensabile pentru

rezolvarea unor probleme deosebit de complexe cu care se confruntă, în prezent societatea omenească, cum ar fi: apărarea și culegerea de informații pentru protecția împotriva atacurilor teroriste, managementul dezastrelor naturale, navigație terestra, navala si aeriana, arhitectură, inginerie, construcții și agricultură.