Kaugseire: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
Silusin |
||
1. rida:
[[Pilt:Satellite image of Estonia in April 2004.jpg|pisi|[[Satelliidipilt]] Eestist (2004)]]
'''Kaugseire''' on eemal asuvate objektide kohta informatsiooni hankimine
mittekontaktsete meetoditega. Kõige sagedamini nimetatakse kaugseireks
[[lennuk]]itelt või [[satelliit]]idelt tehtavaid [[elektromagnetkiirgus]]e
mõõtmisi, kusjuures mõõdetavad objektid asuvad [[Maa (planeet)|Maal]]. Kaugseire
on näiteks [[aerofoto]]de tegemine. Kaugseire on ka [[sonar]]iga mõõtmine.
[[Astronoomia|Astronoomilisi]] vaatlusi tavaliselt kaugseireks ei nimetata, kuigi
ka neis on kasutuses palju maapinna kaugseires kasutatavaid meetodeid.
==Ülevaade==
Kaugseire jaguneb passiivseks ja aktiivseks kaugseireks<ref name="xJIzX" />.
Passiivsed andurid püüavad looduslikku [[kiirgus]]t, mis on kiirgunud või
peegeldunud uuritavatelt objektidelt või nende lähiümbrusest. Peegeldunud
[[päikesekiirgus]] ja maapinna (veepinna) [[soojuskiirgus]] on kõige tavalisemad
passiivsete anduritega mõõdetavad kiirgusliigid. Passiivsed andurid on kasutusel
näiteks [[fotograafia]]s, [[infrapunakiirgus]]e mõõtmiseks, [[CCD]] ja
[[radiomeetria|radiomeetrid]]. Aktiivse kaugseire korral sondeeritakse objekti
mõõduriistast (skannerist) välja kiiratava energiaga. Andur tuvastab ja mõõdab
kiirgust, mis on uuritavalt objektilt tagasi peegeldunud või hajunud. [[Radar]]
ja [[LIDAR]] on näited aktiivsetest kaugseire meetoditest, kus mõõdetakse aega
kiirgusimpulsi väljasaatmise ja objektil hajunud kiirguse tagasijõudmise vahel,
võimaldades teavet objekti asukoha ning liikumiskiiruse ja suuna kohta.
==Andmekogumistehnikad==
Radar seondub tavaliselt [[õhuliiklus]]e juhtimisega, eelhoiatamisega ja
[[meteoroloogia|meteoroloogiliste]] andmetega. [[Doppleri efekt|Doppleri
radarit]] kasutab [[politsei]] selleks, et mõõta sõidukite kiirust,
ning [[ilmajaam]]ad [[tuul]]e suuna ja kiiruse mõõtmiseks. Teised aktiivse seire
tüübid kasutavad [[ionosfäär]]is olevat [[plasma]]t.
[[Interferents|Interferomeetrilist]] radarit kasutatakse kõrguse täpse
digitaalse mõõtmise jaoks suurtel maa-aladel.
Laserikiirt kasutatakse keemiliste ainete [[kontsentratsioon]]i mõõtmiseks
atmosfääris. Laser-kaugusmõõtjaga ([[lidar]]iga) mõõdetakse kaugust eemalasuva
objektini. Lennukitel ja satelliitidel kasutatakse laserskannerit, mis on loomult
kiirestitöötav kaugusmõõtja, millega skaneeritakse mingit vaatesuundade
piirkonda. Lennuki-laserskannerite üks põhilisi rakendusi on [[taimestik]]u
kaugseire. Laser- ja radarkõrgusmõõturid satelliitidel on andnud suurel hulgal
andmeid. [[Gravitatsioon]]i põhjustatud kühmusid mõõtes kaardistatakse
merepõhjas olevaid pinnakonarusi 1,7-kilomeetrise lahutusvõimega.
[[Radiomeeter|Radiomeetrid]] ja [[fotomeeter|fotomeetrid]] on kõige tavalisemad
instrumendid, mida kasutatakse peegeldunud kiirguse ja kiiratud kiirguse
registreerimiseks laias sageduste vahemikus. Kõige tavalisemad on nähtava ja
infrapunakiirguse andurid, neile järgnevad [[mikrolaine]]id, [[gammakiirgus]]t ja
harva ka [[ultraviolettkiirgus]]t registreerivad seadmed. Neid võib kasutada kemikaalide
[[Aatomispekter|emissioonispektri]] tuvastamiseks, saades teavet nende
kontsentratsioonide kohta atmosfääris.
[[Multispektraalne analüüs]] tähendab, et uuritavaid alasid vaadeldatakse
samaaegselt mitmes spektripiirkonnas. Kaugseiresatelliitide multispektraalsed
skannerid registreerivad maapinnalt peegeldunud kiirgust mitmes
kitsasribafiltritega eraldatud lainepikkuste vahemikus samaaegselt. Mitme korraga
töötava spektraalkanaliga satelliidid on olnud kasutusel juba alates [[1970. aastad|1970-ndatest]]. Nad teevad pilte elektromagnetkiirguse eri lainepikkustel
ja on kasutusel maa vaatlemiseks, sealhulgas [[Landsat]]i ja [[IKONOS]]e
programmis ja [[ESA]] Maa seire programmis [[Copernicus]]. Maa pinnakattetüüpide
ja maakasutuse kaartide põhjal saab teha teemakaardid, mis näitavad näiteks
[[mineraal]]ide kasutamisvõimalust, võimaldavad uurida ja jälgida [[raie]]t,
[[taimestik]]ku ja saaki, sealhulgas põllumajandusalasid ja [[mets]]i.
[[Hüperspektraalne kujutamine|Hüperspektraalne analüüs]] on multispektraalse
analüüsi erijuht, kui spektraalkanalite arv on suur (mitukümmend kuni mõnisada)
ja katab ühtlaselt kogu vaadeldava spektripiirkonna.
Hüperspektraalset kujutamist kasutatakse
[[mineraloogia]]s, [[bioloogia]]s, [[riigikaitse]]s ja [[keskkond|keskkonna]]-
uuringutes.
[[Pilt:Tallinn old town 2006.jpg|pisi|Aerofoto Tallinna vanalinnast]]
[[Stereofotograafia]]t ja [[aerofoto]]sid kasutatakse [[Topograafiline kaart|topograafiliste kaartide]] tegemiseks. Kujutlusvõimet rakendades ja
maastikku analüüsides otsustab maanteeamet võimalikud rajatavate teede asukohad. [[Sonar]] võib olla nii aktiivne kui passiivne. Passiivne sonar on teiste
objektide (vaala, laeva jms) tekitatud helide kuulamiseks. Aktiivne sonar saadab
ise helisignaali välja ja registreerib [[kaja]]. Aktiivset sonarit kasutatakse
veealuste objektide avastamiseks ja maastiku mõõdistamiseks.
Eri kohtadest saadud [[Seismomeeter|seismogrammid]] annavad teavet
[[maavärin]]ate toimumiskoha ja võimsuse kohta pärast toimumist, kui võrrelda
nende suhtelist võimsust ja ajastust.
Koordineerides suuremat uurimissüsteemi, sõltub suurem osa seiresüsteeme
järgmistest teguritest: platvormi asukoht, kellaaeg ja anduri vaatesuuna muutmise
võimalus. Tänapäevased instrumendid kasutavad navigeerimissüsteemi abil
positsioneerimist. Elektroonilised [[kompass]]id määravad
[[pöörlemine|pöörlemise]] ja suuna sageli kraadi või paari täpsusega. Kompassid
mõõdavad [[asimuut]]i, aga ka kõrgust (kraade üle horisondi), kuna [[magnetväli]]
kaardub Maa sisemusse erinevatel kõrgustel eri nurkade alt. Täpsemad suunamised
vajavad [[Güroskoop|güroskoobi]] abi, neid kohandatakse regulaarselt eri
meetoditega, sealhulgas navigeerimisel [[täht (astronoomia)|tähtede]] ja muude
orientiiride järgi.
==Andmetöötlus==
[[Pilt:Thunderstorms over Estonia on a Copernicus Sentinel-1 synthetic aperture radar image.jpg|pisi|Kuigi [[tehisavaradar]]eid loetakse ilmast sõltumatuteks,
siis vahel harva võib tugevate äikesetormide ajal ilma mõju siiski radaripildil
näha olla. Pilt: Sentinel-1 satelliit, töötlus Kaupo Voormansik ([[Tartu
Observatoorium]]).]]
Kaugseire töötab pööratud probleemi põhimõttel. Kui huvipakkuvat objekti või nähtust ei saa otse mõõta, on sageli
võimalik mõõta mingeid muid sellega seotud objekte ja nähtusi ning huvipakkuva
objekti kohta andmeid saada mõõdetud andmeid töödeldes. Tavaline analoog on
looma äratundmine tema jalajälgede põhjal. Näiteks kuni pole võimalik otse mõõta
ülemiste atmosfäärikihtide temperatuuri, saab seda teha, mõõtes spektraalset
emissiooni tuntud aines (näiteks süsihappegaasis) selles piirkonnas. Emissiooni
sageduse saab siis seostada temperatuuriga selles piirkonnas
[[Termodünaamika|termodünaamiliste]] suhete kaudu.
Kaugseire lahutusvõime mõjutab andmete kogumist. Väiksema lahutusvõimega saame vähem
detaile ja suurema katvuse, suurema lahutusvõimega rohkem detaile ja väiksema
katvuse. Kogutud andmete oskusliku haldamise korral on võimalik mõne valdkonna
hinnapoliitikat tõhustada. Kuid vältida tuleb niisuguseid olukordi, kus suure
lahutusvõimega uuringute andmed kipuvad ülekande- ja mäluseadmeid ummistama.
Kaugseire andmete kvaliteet sõltub ruumilisest, spektraalsest, radiomeetrilisest
ja ajalisest lahutusvõimest.
Ruumiline lahutus on piksli suurus, mis on salvestatud
[[Rastergraafika|rasterpilti]]. Tüüpiliselt võivad pikslid vastata ruudule, mille
küljepikkus on 1–1000 meetrit.
Spektraalne lahutus on kiirgussensori tundlikkuse sageduste (lainepikkuste)
vahemik. Filterradiomeetris määrab spektraalse lahutuse kiirgusdetektori
tundlikkuse piirkond ja filtri läbilaskeriba lainepikkuste vahemik. Spektromeetri
spektraalse lahutuse määravad dispergeeriva elemendi tüüp ([[prisma]] või
[[difraktsioonivõre]]), sisendpilu laius ning kiirgusdetektorite arv ja mõõtmed.
Uusim Landsat võimaldab pildistada 7 spektripiirkonnas, sealhulgas mitmes
infrapunase kiirguse piirkonnas, spektraalse lahutus jääb vahemikku 0,07–2,1 μm.
Radiomeetriline lahutus näitab, kui mitut signaalitaset suudab andur eristada.
Tavaliselt jääb see 8–14 [[bitt|biti]] vahele, millele vastavad 256 kuni 16 384
intensiivsuse taset igas spektriribas. Radiomeetriline lahutus oleneb ka
instrumendi [[müra]]tasemest.
Ajaline lahutus on satelliitide või lennukite kordusmõõtmiste vaheline ajavahemik.
See on oluline ajaliste muutuste uuringutes ja sellistes uuringutes, mis nõuavad
tavalist või mosaiikpilti, nagu raie monitooring. Korduspildistamist kasutati
esimesena luures, et tuvastada muutusi [[infrastruktuur]]is, üksuste
ümberpaigutamist positsioonidel või muudatusi varustuses. Lisaks satelliitide
ülelennu intervallile mõjutab kaugseire ajalist lahutust [[pilvkate]].
Anduripõhiste kaartide loomiseks ekstrapoleerib enamik kaugseiresüsteeme andmeid
mingi etalonpunkti suhtes, võttes arvesse maapinnal teadaolevate punktide
omavahelisi kaugusi. See oleneb kasutatava anduri liigist. Näiteks tavalises
fotograafias on kaugused pildi tsentris täpsed, mõõdete moonutused suurenevad
pildi ääre suunas. Filmi pinna kõverdumine on veel üks asjaolu,
mis põhjustab vigu fotodelt kauguste mõõtmisel. See probleem lahendatakse
[[georeferents]]iga, mis hõlmab punktide sobitamist arvuti abil (tavaliselt 30
või rohkem punkti pildi kohta), mis ekstrapoleeritakse orientiiri suhtes,
"koolutades" pilti nii, et saadakse täpne ruumiline andmestik. Alates [[1990. aastad|1990. aastatest]] on müüdavad satelliidipildid täielikult
geograafiliselt seotud. Lisaks võivad pildid vajada radiomeetrilist ja atmosfääri-korrektsiooni.
Radiomeetriline korrektsioon annab pikslite väärtuste skaala, nt
monokromaatiline skaala 0–255 teisendatakse kiirguse energeetilistesse väärtustesse.
Atmosfäärikorrektsioon tähendab seda, et atmosfääri panus registreeritud signaali
elimineeritakse. Atmosfääri mõju kaugseiresignaali on kahetine. Atmosfääris
sensori suunas hajunud kiirgus lisandub objektil hajunud kiirgusele. Osa objektil
hajunud kiirgusest kas neeldub või hajub atmosfääris ning ei jõua sensorisse.
Tõlgendamine on oluline osa andmete mõistmisest. Piltide analüüs on
visuaalne ning üha suuremas ulatuses arvutite abil automaatne.
===Kaugseireandmete rakendamine===
====Maapinna ja atmosfääri seire====
Kaugseire võimaldab ohtlikest ja ligipääsmatutest kohtadest ning suurtelt aladelt
andmeid koguda. Muu hulgas saab teavet [[metsaraie]] kohta [[Amasoonia]]s,
jää[[liustik]]e liikumisest ja [[ookean]]ide sügavusest. Sõjaliste konfliktide
korral kasutatakse kaugseiret vaenlase territooriumi kohta andmete saamiseks.
Kaugseire asendab kallid ja aeglased andmekogumissüsteemid maapinnal, tagades
piirkonna puutumatuse.
Orbiidil olevad platvormid koguvad ja edastavad andmeid elektromagnetkiirguse
spektri eri osadest. See annab teadlastele võimaluse uurida suuremaid süsteeme,
nagu [[El Niño]] ja hoovused ookeanides, pilvesüsteemid ja keerised atmosfääris
jms. Lisaks eelnimetatud valdkondadele kasutatakse kaugseiret ka mujal
[[maateadus]]tes, [[põllumajandus]]es maakasutusel.<ref name="dgDdH" />
Satelliitide, lennukite, [[kosmoselaev]]ade, [[poi]]de, [[laev]]ade ja
[[helikopter]]ite abil kogutakse andmeid ja tehakse pilte, mille abil saab
analüüsida ja lihtsalt võrrelda [[vegetatsioon]]i, [[erosioon]]i, saastatust,
[[mets]]astumist, [[ilm]]a ja maakasutust. Kõike seda saab kaardistada ja
edaspidigi jälgida. Kaugseire on kasulik ka linnaplaneerimisel,
[[arheoloogia|arheoloogilistel]] kaevamistel, sõjalistel vaatlustel ja
geomorfoloogilistel mõõdistustel.
Võitluses [[kõrbestumine|kõrbestumise]] vastu annab kaugseire võimaluse jälgida
riskipiirkondi pikas perspektiivis, et teha kindlaks kõrbestumise tegurid,
toetada otsustajaid asjakohase teabega keskkonnajuhtimises ja hinnata nende
tegurite mõju.<ref name="pPzWG" />
====Geodeesia====
Kaugseiret kasutatakse õhust [[allveelaev]]ade avastamiseks ja
[[gravitatsioon]]iliste andmete lisamiseks sõjaväe kaartidele. Need andmed
paljastasid mitu hälvet [[Maa (planeet)|Maa]]
[[Gravitatsiooniväli|gravitatsiooniväljas]]. Neid hälbeid kasutatakse Maa massi
jaotumise muutuste kindlakstegemiseks, mis annab teavet geoloogiliste uurimuste
tarvis.
==Vaata ka==
* [[Eesti tudengisatelliit]]
* [[Satelliidifoto]]
* [[Maa tehiskaaslaste loend]]
* U. Veismann. <i>Keskkonna kaugsondeerimine.</i> Eesti Merehariduskeskus. Tartu Ülikooli Keskkonnafüüsika Instituut, Tallinn 1994.
* T. Nilson. <i> Metsade kaugseire alused.</i> Eesti Metsaamet, Eesti Põllumajandusülikool, Metsakorralduse Instituut, Tartu 1994.
* <i>Kaugseire Eestis. Artiklikogumik.</i> Tartu Observatoorium, Keskkonnaministeeriumi Info- ja Tehnokeskus, Tallinn 2008
* <i>Kaugseire Eestis 2014. Artiklikogumik.</i> Tartu Observatoorium, Keskkonnaagentuur, Tallinn 2014
==Viited==
| |||