Využití družic pro získávání informací o zemském povrchu

Dálkový průzkum Země (DPZ)

Fyzikální podstata DPZ:

K získávání informací o zemském povrchu je při DPZ využíváno elektromagnetického vlnění. Šíří se rychlostí téměř 300000 km/s a je charakterizováno vlnovou délkou λ a frekvencí f.

Získání snímku povrchu Země znamená zaznamenání intenzity elektromagnetického záření v určité vymezené části intervalu spektra. Čím je delší vlnová délka, tím nižší obsah energie má záření. Toho se využívá při měření teploty zemského povrchu, kdy "horké" objekty intenzivně vyzařují krátkovlnné záření o vysoké frekvenci a naopak "chladné" objekty vyzařují málo intenzivní dlouhovlnné záření. To znamená že je dlouhovlnné záření hůře zjistitelné, ale s použitím dostatečně citlivých senzorů je možno zaznamenat i velmi chladné objekty.

Další fyzikální vlastností elektromagnetického záření je fakt, že může být povrchem Země odrážena nebo pohlcována. Množství pohlcené či odražené energie je ovlivněno fyzikálními a chemickými vlastnostmi povrchů (obsah vody, organických látek, drsnost povrchu atd.).

Odrazové vlastnosti povrchů v závislosti na vlnové délce a na fyzikálních a chemických vlastnostech povrchů formují jejich tzv. SPEKTRÁLNÍ CHOVÁNÍ.

Základní oblasti spektra využitelné v DPZ

Ultrafialové záření - (0,1 -0,4 µm).

Je škodlivé pro živé organismy.
K zemskému povrchu je propouštěna pouze malá část, pohlcuje ji atmosféra.
Do jisté míry prochází vodním sloupcem.
Intenzita pohlcování UV záření O3 slouží k monitorování mocnosti ozónové vrstvy.
Mnoho minerálů odráží charakteristické záření v těchto vlnových délkách (využití v mineralogii).
Může sloužit pro vyhledávání ložisek zlata, pro monitorování ropných skvrn.
V DPZ se využívá v podobě tzv. UV laseru.

Viditelné záření - (0,4 -0,7 µm)

Je nejvyužívanější částí spektra především z historického hlediska a také proto, že jej člověk nejsnáze interpretuje.
Lze ho zaznamenávat pouze v denních hodinách, neprochází oblačností a mlhou.
Značný rozptyl a pohlcování má za následek např. ztrátu kontrastu viditelných snímků.
Ve srovnání s delšími vlnovými délkami je toto záření schopno procházet vodním sloupcem - především v modré části spektra. To umožňuje studovat mnoho fyzikálních vlastností vodních objektů.
Jednotlivé horniny, minerály ani půda neukazují odlišnosti ve spektrálním chování ve viditelné části spektra.

Infračervené záření blízké - (0,7 -1,4 µm).

Lze je zaznamenávat jak konvenčními fotografickými metodami, tak i elektronicky.
Je již méně pohlcováno a rozptylováno atmosférou než ultrafialové záření. V důsledku toho jsou snímky ostré s dobrým kontrastem.
Hodí se k topografickým účelům, důležité jsou tyto vlnové délky pro studium vegetace především v lesnictví a zemědělství.
Voda se v těchto vlnových délkách chová téměř jako absolutně černé těleso.

Infračervené záření střední - (1,4 -3 µm)

Jsou důležité především pro vegetační a geologické studie.
První okno např. umožňuje dobré odlišení druhů vegetace, hodí se k rozpoznávání ledu a sněhu, k odlišení oblačnosti a ke studiu zdravotního stavu vegetace.
Druhé okno je oblastí, ve které má mnoho minerálů charakteristický absorpční pás.
Množství odraženého záření je výrazně větší, než množství záření emitovaného. V důsledku tohoto malého množství záření emitovaného nelze blízké a střední infračervené vlnové délky využít ke zjišťování teplotních vlastností povrchů. To je možné až v oblasti tepelného záření, kde je podíl emitovaného záření větší.

Tepelné záření - (3 µm -1 mm)

Snímků se používá např. ke zjišťování povrchové teploty oceánů, k mapování tepelného znečištění řek a jezer i samotné krajiny, k lokalizaci lesních požárů apod.
Protože v oblasti 3-5 mikrometrů je ještě množství odraženého záření poměrně značné, k měření radiační teploty lze využívat pouze nočních hodin.
V oblasti 8-12 mikrometrů je již množství odraženého slunečního záření ve srovnání s emitovaným zářením velmi malé, těchto vlnových délek proto lze využít ke zjišťování radiační teploty i během denních hodin.
K přesným kvantitativním měřením je nutná dobrá znalost tzv. emisivity objektů a procesů, které ovlivňují záření v atmosféře.
V případě přesné kalibrace umožňují snímky získávat poznatky o tepelné bilanci objektů (např při studiu vulkánů).

Mikrovlnné záření - (1 mm - 1m)

Je využíváno pasivními metodami i aktivními metodami.
Tyto dlouhé vlnové délky mohou za vhodných podmínek pronikat i pod povrch.
Nejméně závisí na podmínkách počasí, je výrazně zeslabováno pouze v případě vydatného deště.
Intenzita přirozeně emitovaného mikrovlnného záření je velmi nízká, musí měřící zařízení k zachycení zjistitelného signálu měřit toto záření na poměrně velké ploše. To je příčinou malého prostorového rozlišení dat získaných pasivními metodami v mikrovlnné části spektra.
Značný rozvoj zaznamenaly aktivní systémy, poskytují data využitelná především pro studium reliéfu, plovoucího ledu, v geomorfologii, v lesnictví i v zemědělství.
Pomocí aktivních mikrovlnných systémů lze získat i neobrazová data, informace o výškových poměrech, o řadě meteorologických prvků atd. Radarové snímky se také využívají pro mapování polárních oblastí.

Použité zdroje:

Url: http://www.geogr.muni.cz/vyuka/DPZ_CVICENI/Texty/DPZ_02_fyzikalni_podstata.pdf