Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

telemåling

Oprindelige forfattere OWD og SNM Seneste forfatter Redaktionen

Telemåling. Vegetation og jordoverfladens egenskaber som fx vandindhold kan estimeres ud fra optagelser med syntetisk apertur-radar (SAR). Her ses tre billeder af det samme geografiske område ved Forskningscenter Foulum NØ for Viborg i hhv. månederne marts 1, maj 2 og juli 3 1995 optaget fra ca. 10 km højde af den danskudviklede, flybårne EMISAR. Billedernes farver er kunstige og repræsenterer forskellige polarisationer af det tilbagekastede radarsignal. Det mørke område er Tjele Langsø. SAR-billederne ændrer sig gennem vækstsæsonnen i forbindelse med, at afgrøderne ændrer form og vandindhold, egenskaber, som radaren er følsom overfor. Forskellene i polarisation ses tydeligt på de store marker i midten af billedet, hvor afgrøderne er raps, rug og hvede, der kan identificeres pga. disse forskelle.

Telemåling. Vegetation og jordoverfladens egenskaber som fx vandindhold kan estimeres ud fra optagelser med syntetisk apertur-radar (SAR). Her ses tre billeder af det samme geografiske område ved Forskningscenter Foulum NØ for Viborg i hhv. månederne marts 1, maj 2 og juli 3 1995 optaget fra ca. 10 km højde af den danskudviklede, flybårne EMISAR. Billedernes farver er kunstige og repræsenterer forskellige polarisationer af det tilbagekastede radarsignal. Det mørke område er Tjele Langsø. SAR-billederne ændrer sig gennem vækstsæsonnen i forbindelse med, at afgrøderne ændrer form og vandindhold, egenskaber, som radaren er følsom overfor. Forskellene i polarisation ses tydeligt på de store marker i midten af billedet, hvor afgrøderne er raps, rug og hvede, der kan identificeres pga. disse forskelle.

telemåling, eng. remote sensing, måling uden fysisk kontakt med måleobjektet. Telemåling forbindes nu specielt med satellit- og flybaserede målinger af elektromagnetisk udstråling.

Telemåling omfatter en lang række forskellige måleprincipper, oftest anvendt til at udføre målinger på Jordens have, kontinenter og atmosfæren. Målingerne anvender en stor del af det elektromagnetiske spektrum, dog især radiobølger og bølgelængder omkring synligt lys. Telemåling anvendes bl.a. til kortlægning af vegetations- og terræntyper, kortlægning af byområder, isdække, vindhastigheder og bølgehøjder over havet samt målinger af atmosfærens sammensætning.

Teknik

Telemåling baserer sig på registrering af den stråling, der udsendes eller reflekteres fra de objekter, der iagttages. Udstrålingen fra et måleobjekt vil generelt være en blanding af en egenstråling fra objektet, termisk udstråling, der skyldes objektets fysiske temperatur, og stråling fra andre kilder, som reflekteres fra objektet. Da såvel refleksionens størrelse som den omgivende belysning er afhængig af den anvendte bølgelængde, giver forskellige bølgelængder supplerende information.

Annonce

Telemåling var oprindelig ensbetydende med luftfoto, der viser et todimensionalt billede af objekters udsendelse eller refleksioner af lys, oftest sollys. I forbindelse med optagelser fra satellitter er film imidlertid upraktiske, bl.a. fordi det er vanskeligt at sende data (den belyste film) til jordstationer. Der blev derfor tidligt udviklet elektroniske alternativer, først baseret på tv-lignende principper og senere såkaldte multispektralscannere.

Multispektralscannere opsamler data i flere spektrale bånd, der hver har en karakteristisk bølgelængde. Indstrålingen til scanneren fra en bestemt retning ledes til en detektor, der giver et elektrisk signal proportionalt med den indfaldende belysning. Scanneren benytter platformens (flyets eller satellittens) fremadbevægelse til at skandere i den ene dimension, mens et bevægeligt, ofte roterende spejl anvendes til at skandere jordoverfladen på tværs af bevægelsesretningen. Udviklingen af mere avancerede elektroniske komponenter har gjort det muligt at undgå den mekaniske skandering ved at anvende linjedetektorer (eng. detector arrays), der består af flere tusinde separate detektorer, der ligger tæt ved siden af hinanden, og som pga. optikken måler strålingen i lidt forskellige retninger. Linjedetektorerne ligger i det plan, hvor en film ville ligge i et kamera. De mest anvendte multispektralscannere dækker bølgelængder fra det synlige område (0,4-0,7 μm) over det nærinfrarøde område (0,7-2,5 μm) til det termisk infrarøde område (8-12 μm). Der er for satellitsensorer normalt mellem 5 og 14 spektrale kanaler, som hver har en båndbredde på 10-20% af bølgelængden.

Til fly er der også udviklet såkaldte hyperspektrale sensorer. De har et meget stort antal kanaler, normalt mere end 200 målinger per billedpunkt. De optager en spektral profil for hvert målepunkt, som præcist klassificerer det enkelte billedpunkt. Hyperspektrale sensorer blev efterfølgende også udviklet til anvendelse på satellitter og første gang opsendt i 2000 på den solsynkrone satellit EO-1.

Radar er en anden vigtig teknik til telemåling. Radarsystemer opererer normalt ved bølgelængder mellem 1 cm og 1 m, dvs. meget længere bølgelængder end for multispektralscannere. Radarbilleder viser radarrefleksionen i de enkelte billedpunkter, og da radaren selv udsender det signal, der reflekteres, er målingen uafhængig af sollys. Der anvendes forskellige radarsystemer til telemåling. Syntetisk apertur-radar (SAR) kan producere billeder med lige så høj opløsning som multispektralscannere. Såkaldte interferometriske SAR-teknikker kan anvendes til tredimensional kortlægning af Jordens overflade.

Altimetre er en radartype, der måler afstanden fra en satellit til fx havoverfladen med centimeters nøjagtighed. Det sker ved at bestemme tidsforsinkelsen af radarekkoet. Satellittens position kan bestemmes meget nøjagtigt, og signalets forsinkelse, spredning og styrke kan anvendes til at måle hhv. højden af havoverfladen, bølgehøjden og vindstyrken. Altimetre anvendes fx til at forudsige vejrfænomener som El Niño.

Scatterometre er billeddannende radarsystemer med forholdsvis begrænset opløsningsevne, normalt 5-20 km. De måler radarrefleksionens størrelse med stor nøjagtighed, og ved at observere refleksioner fra flere forskellige retninger kan man bestemme vindhastigheder og -retninger med stor præcision. Scatterometre har bl.a. målt orkaners vindhastigheder.

Mikrobølgeradiometre har meget følsomme modtagere, men udsender i modsætning til radar ikke selv et signal. I lighed med multispektralscannere er det modtagne signal derfor afhængigt af måleobjektets temperatur og refleksionskoefficient. Radiometre har været anvendt til kortlægning af bl.a. havis.

Platform

Både fly og satellitter anvendes til telemåling. Fly er billigere og mere fleksible end satellitter, når det drejer sig om kortlægning af bestemte områder på bestemte tidspunkter. De opererer fra meget lavere højde end satellitter, og det er derfor lettere at opnå høj opløsning. Satellitter er på den anden side den eneste mulighed, når man ønsker en konsistent og global dækning. Til meget hyppig kortlægning med relativt lav opløsning anvendes normalt geostationære satellitter (se satellit). Mange vejrsatellitter skanderer således Jorden to gange i timen. Satellitter, der skal dække Jorden fx en gang om dagen, er konstrueret med en stor kortlægningsbredde (2500 km), da en satellit normalt kun har 14-15 jordomløb per døgn. De fleste højopløsningssatellitter med multispektralscannere eller radar dækker et bestemt punkt på Jorden en gang for hver 17 til 35 dage. Særlige satellitbaner benyttes til at dække Jordens polare områder (polarbane) og til at dække et givet område på det samme tidspunkt hver dag (solsynkron bane).

Anvendelser

Telemåling har en lang række operationelle og videnskabelige anvendelser. Vejrsatellitter måler bl.a. skydække og dets bevægelser, temperaturer, vindhastigheder og udstrækning af havis. Satellitter kan også bestemme olieudslip på havets overflade og kontinuerligt måle atmosfærens sammensætning og udstrækningen af ozonhuller. Af videnskabelige anvendelser kan nævnes kortlægning af Jordens biosfære, dvs. vegetationen i landbrugs- og skovområder. Satellitter med meget høj opløsning (fx 1 m) anvendes i stigende udstrækning til detaljeret kortlægning af byområder.

Telemåling fra satellitter i omløb om andre planeter har kortlagt disses overflade. Den amerikanske rumsonde Magellan anvendte fra 1990 syntetisk apertur-radar til at kortlægge Venus' overflade gennem planetens tykke og permanente skydække, og Mars Global Surveyor har siden 1997 kortlagt Mars' overflade med en opløsning på ca. 10 m.

Historie

Luftfotos blev første gang optaget fra balloner i 1840'erne. Efter udviklingen af flyvemaskiner i begyndelsen af 1900-t. fik luftfotografering stor udbredelse, og under 1. Verdenskrig var kameraer monteret på fly af væsentlig betydning for militær rekognoscering. De første infrarøde luftfotos blev optaget i 1931.

Satellitbaseret telemåling startede i slutningen af 1950'erne fra satellitter i omløb om Jorden. Den første egentlige vejrsatellit, Nimbus-1, blev opsendt af USA i 1964, og siden er der opsendt en lang række vejrsatellitter, som leverer data, der gør det muligt kontinuerligt at lave vejrforudsigelser verden over. Landsat-satellitterne, som bl.a. er meget anvendte til kortlægning af vegetation og geologiske forhold, blev opsendt fra begyndelsen af 1970'erne.

Radarsystemer blev under og efter 2. Verdenskrig konstrueret mhp. at detektere fjendtlige fly og skibe. Det blev imidlertid snart klart, at radar også er følsom over for nedbør, og en tidlig anvendelse af jordbaserede radarsystemer var at estimere nedbør. Radar installeret på fly registrerer betydelige ekkosignaler fra jordoverfladen under flyet. De blev oprindelig betragtet som forstyrrelser, der gjorde det vanskeligere at se lavtgående fly, men det viste sig, at netop disse ekkoer kunne anvendes til telemålingsformål. Den første billeddannende radarsatellit, SeaSAT, blev opsendt af USA i 1978, og der er derefter opsendt en lang række radarsatellitter af mange lande.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ove W. Dietrich, Søren Nørvang Madsen: telemåling i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 20. august 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=170571