o Vybrané kapitoly z DPZ III Petr Dobrovolný Tento materiál se týká shrnujících informací o současných družicových systémech používaných pro mapování zemského povrchu. Doplňuje základní informace uvedené ve skriptu (Dobrovolný, 1998) a informace prezentované na stránkách http://www.sci.muni.cz/~dobro/Svstemv.html METEOSAT Západoevropská geostacionární meteorologická družice, kterou provozuje EUMETSAT. Snímá ve třech intervalech spektra celý disk s frekvencí 30 minut. Snímky jsou vytvářeny ve třech pásmech Označení pásma Interval v. délky [mikro. M] Vlikost pixelu [km] Viditelné 0,4-1,0 2,5 Vodní absorpce 5,7-7,1 5 Tepelné 10,5-12,5 5 METEOSAT - vzhled jednotlivých pásem pásmo viditelné pásmo pásmo vodních par infračervené termální Interpretace - viz skriptum MFTFOS A T ^ r ^^ vynesena na oběžnou dráhu nová družice MSG (METEOSAT Second Hlavní produkty • Složky vektoru větru v různých hladinách • Analýza oblačnosti (druh, pokryti) • Výška horní hranice oblačnosti • Vlhkost střední a horní troposféry • Index konvektivnlch srážek • Vyzařováni čisté atmosféry • Stupeň instability vzduchových hmot • Koncentrace ozónu Hlavní oblasti využití • Velmi krátkodobé předpovědi počasí (nowcasting) • Numerické modely • Monitorováni nebezpečných hydrometeorologických jevů • Studium kolísáni klimatu St NOAA Americké družice na polární dráze s původně čistě meteorologickým určením poskytuji mimo jiné snímky využitelné pro tzv. globální mapováni. Snímky mají původní velikost pixelu 1,1x1,1 km z pruhu území přes 2000 km širokého. Snímky jsou vytvářeny skenerem AVHRR v pěti intervalech spektra (viditelná (1), infračervená (2) a termální (3-5) část spektra. Ze snímků je sestavována řada tématických map základních meteorologických prvků v globálním měřítku - např. SST (Sea Surface Temperature) pro účely meteorologie a klimatologie, dále mapy základních druhů povrchů či mapy vegetačních indexů (NDVI). Kromě snímkováni provádí také vertikální sondáž atmosféry a monitorováni koncentrace ozónu Poslední ze série družic NOAA 17 byla uvedena na oběžnou dráhu 24.6.2002. V současné době poskytuji snímky NOAA-14, 16 a 17. 1 LANDSAT ■M» Landsati (1972-1978) Landsat 2 (1975-1982) Landsat 3 (1978-1983) Landsat 4 (1982-1985) Landsat 5 (1984 - stále funkční) Landsat 6 (1993 - havárie při startu) Landsat 7 (1999 -2003?) Nejvýznamnější z družicových systémů pro výzkum přírodních zdrojů Země. Základním přístrojem na palubě LANDSAT 7 je Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+). Snímá v panchromatickém režimu (15 m prostorové rozlišeni). V muitispektrálnlm režimu pořizuje 8 snímků s rozlišením 30 m (viditelná a infračervená část spektra) resp. 60 m (termální pásmo). Pohybuje se na subpolárnl dráze ve výšce 705 km a poskytuje snímky 1 x za 16 dnů. Velikost scény je přibližně 185 x 185 km. Snímky hojně využívány i v ČR pro mapováni základních druhů povrchů, pro detekce změn, v lesnictví apod. Snímky jsou vhodné pro tvorbu map měřítek 1 : 100 000 a větších. T3TSTT-----ETTTTTTTra—u < l ü h r , y i—land! JJi-kAk SPOT >#** Systém francouzských družic funkční od r. 1986. Družice SPOT 4 byla vypuštěna v r. 1998 a družice SPOT 5 v r. 2002 Scéna o velikosti 60 x 60 km vytvářena CCD čipy podélným skenovánlm. Družice má schopnost snímat pod určitým úhlem podél dráhy letu umožňuje vytvářet stereoskopické dvojice a z nich výškový model terénu. Snímá stejného místo 1 x za 26 dni. Snímky jsou vytvářeny v panchromatickém režimu (2,5 metrů rozlišeni u SPOT 5) a ve 4 pásmech v muitispektrálnlm režimu (rozlišeni 10 m) v pásmu viditelném, blízkém a středním infračerveném v těchto intervalech vlnových délek: 520-590, 610-680, 790-890, 1580-1750 nanometrů SPOT 5 vytváření stereodvojic pro tvorbu modelu terénu iL*n iK0i*nj.Wir4T»9» imrnnri mm v usu m in »w n^n— .i-ufMMmv» i SPOT skener VEGETATION Snímací zařízeni určené pro studium vegetace v globálním měřítku. MultispektrálnI snímky s rozlišením 1,1 km a šířkou záběru 2700 km. Vegetační složku na snímcích lze zdůraznit vytvořením nepravě barevné syntézy či konstrukci tzv. vegetačních indexů. 2 TERRA Družice uvedená na oběžnou dráhu v r. 1999. Je základní součásti programu EOS (Earth Observing System) vedeného NASA. Jeho hlavním cílem je monitorováni klimatu a přírodního prostředí Země. Na družici je umístěno pět základních přístrojů pro monitorováni zemského povrchu, oceánů, atmosféry a interakci mezi nimi. Družice je umístěna na subpolárnl oběžné dráze, přechází rovník v 10,30 hod místního času (minimum oblačnosti). Přístroje jsou založeny na pasivním snímáni odraženého a emitovaného zářeni. ENVISAT Projekt Evropské kosmické agentury (ESA). Velká družice vypuštěna na polární dráhu v r. 2002. Rozměry: 10 m, 8,5 tuny, následník družic ERS-1 a 2. Zaměřena na monitorováni životního prostředí v regionálním a globálním měřítku. Pohybuje se na subpolárnl oběžné dráze ve výšce 800 km, vykoná 14 oběhů za den a navrací se do stejné polohy po 35 dnech. Družice je vybavena deseti hlavními přístroji. Ty, které vytvářejí obrazové záznamy jsou tři: ASAR zobrazující radar pracující v C-pásmu (5,5 cm) AATSR podélně skenujlcl radiometr pracující v m.j. pásmech 1,6 (SWIR), 3,7 (MWIR) a 12 (LWIR) mikrometrů. Určen především pro mapováni SST. . Šířka záběru 500 km, rozlišeni 1 km MERIS - obrazový spektrometr pracující v 15 pásmech viditelné a blízké IČčásti spektra. Snlmkujev pásu 1150 km širokém svelikostl pixelu 300 m či 1 km. Primárně určen pro oceánografické účely, studium změn v chemickém složeni svrchní části oceánu, druhotně pro studium oblačnosti a též pro monitorováni vegetace v globálním měřítku. EO-1 Družice uvedená na oběžnou dráhu v r. 2000 v rámci programu s názvem New Millennium Program (NMP). Parametry dráhy podobné LANDSAT. Jako první poskytuje hyperspektrálnl snímky z vesmíru. HYPERION - hyperspektrálnl skener s 220 pásmy v rozsahu 0,4-2,5 um s rozlišením 30 metrů a velikosti scény 7,7 x 100 km. Oblasti využiti snímků: geologie a mineralogie, prospekce a těžba surovin, lesnictví a zemědělství (odhady úrody, zdravotní stav plodin), ochrana životního prostředí (mapováni znečišťujících látek). ALI - Advanced Land Imager. Radiometr pracující v 9 pásmech spektra v multispektrálnlm režimu (30 m pixel) a jednom pásmu v režimu panchromatickém (10 m pixel). Hlavni využiti: mapováni základních druhů povrchů, landuse a landcover. IRS-1C, 1D Indické družice poskytuji snímky s rozlišením od 6 m do řádově stovek metrů. Kromě snímků s vysokým rozlišením, které vytvářejí družice IRS-1Ca IRS-1D, lze získat multispektrálnl sním kyze skeneru LISS s rozlišením 23,5 metrů pořízené ve viditelné a blízké infračervené části spektra, případně snímky ze skeneru s označením WiFS s rozlišením 188 m. Družice IRS-1Ca 1D mohou snímat území i mimo čáru nadiru a z takto pořízených obrazových záznamů lze sestavovat stereoskopické dvojice a generovat digitální model terénu. 3 ER0S-A1 ImageSat 1997 Israel Aircraft industries (IAl), Electro-Optical Industries (ELOP) and Core Software Technology (CST). Izraelská družice, start 5.12. 2000 Družice s váhou pouze 250 kg, výška letu 488 - 503 km, inklinace 97,3 stupně, poziční chyba do 100 m Poskytuje panchromatické snímky v panchromatickém režimu (0.5 - 0.9 um) s rozlišením 1,8 m při šířce záběru 12,5 km a s časovým rozlišením kolem dvou dnů. V budoucnu by měl celý systém obsahovat 8 družic v takové konstelaci, že budou poskytovat snímky celou zeměkouli denně. Systém mobilních přijímacích stanic mají uživateli umožňovat získávat snímky téměř v reálném čase. OFEQ5 Špionážní družice - IZRAEL Start 28. května 2002, Hmotnost 300 kg Inklinace 143 stupňů (směr východ -západ), výška 370 - 600 km Panchromatický(0,6 - 0,7 m) a multispektrálntrežim (3.28 m) pro národní účely V průběhu dalších let je plánováno vypuštěni dalších 6 družic, které mají poskytovat snímky minimálně 1 x denně IKONOS IKONOS 2 byla první komerční družici poskytující snímky s prostorovým rozlišením 1 metr, start 24. 9. 1999. Je provozována společnosti Spacelmaging. Družice se pohybuje na dráze synchronní se sluncem ve výšce 681 km s inklinacl 98,1 stupňů. Pracuje ve dvou režimech: panchromatickém, kdy poskytuje snímek v intervalu vlnových délek 450 - 900 nanometrů s prostorovým rozlišením 1 metr. Druhý režim je multispektrálnt, který nabízí 4 snímky v následujících intervalech vlnových délek: 450 - 520 (modrá), 520 - 600 (zelená), 630 -690 (červená), 760 - 900 nanometrů (blízká infračervená). Multispektrálnt snímky mají rozlišeni 4 metry. Scéna má velikost 11x11 km. Polohová přesnost dat je 12 m horizontálně a 10 m ve vertikálním směru.V případě použiti vllcovaclch bodů je potom udávána přesnost 2 resp. 3 metry. Opakovatelnost snímáni je 2,9 dne při rozlišeni 1 m na 40 stupni zeměpisné šířky cena min 3000 USD, tj. 1 scéna, poplatek za programováni (3 pokusy 17-35 000 Kč)_________________________ QUICK BIRD Ns '"^p Družice soukromé společnosti DigitalGIobe, vypuštěna 19.10.2001 Družice se pohybuje na oběžné dráze ve výšce 450 km s inklinacl 98 ° Systém poskytuje panchromatické snímky s rozlišením 0,61 m a dále snímky v multispektrálnlm režimu s rozlišením 2,5 m při šířce záběru 16,5 km. Radiometrické rozlišeni 11 bitů V multispektrálnlm režimu poskytuje 4 snímky: 450-520 nm (modrá), 520-600 nm (zelená), 630-690 nm (červená) a 760-900 nm (blízké IČ) Termínové rozlišeni 1-3,5 dne podle zem. šířky Snímky umožňuji podrobné a přesné mapováni zemského povrchu. Fotografie z amerických družic Družicový systém CORONA představoval dlouhou sérii družic vypouštěných zpočátku pouze jeden den, se zdokonalováním snímacího zařízeni se na počátku 70. let jednotlivé lety prodlužovaly až na 16 dni. Na palubě družic byly umístěny fotografické komory s označením KEYHOLE (KH). Šlo o panoramatické kamery s obrazovým úhlem 70 stupňů a s ohniskovou vzdálenosti 60 cm, které později umožňovaly tvorbu stereoskopických dvojic snímků o rozměru přibližně 217 x 16 km. Prostorová rozlišovací schopnost se pohybovala od cca 12 metrů do 2 metů v závěrečné fázi. Snímků je téměř 1 milión a pokrývají značné části území bývalého východního bloku. Snímky představuji cenný materiál pro studium časových změn, pro geologii, archeologii či geografii obyvatelstva a sídel. OrbView 3 M Soukromá družice společnosti ORBIMAGE. Na oběžné ^4č" dráze od 26.6.2003. První snímky poskytla 18.12.2003. ^ Družice se pohybuje na subpolárnl dráze synchronní se Sluncem, inklinace 97,29 °, výška dráhy 470 km. Poskytuje snímky v režimu PAN s 1 m pixelem a MS s velikosti pixelu 4 m. Programovatelný režim s časovým rozlišením do 3 dnů. Geometricky korigované produkty z původních snímků (OrbViewORTHO) deklaruji geometrickou přesnost 12m Hlavni oblasti použiti: sledováni životního prostředí, záchranné operace, podrobné mapováni, posuzováni rozsahu škod u přírodních katastrof, kontrolováni využíváni půdního fondu. Data se uplatni tradičně v zemědělství a v lesnictví, nově též v obchodu s realitami, pojišťovnictví, cestováni, zpravodajství a v počítačových hrách http://www.orbimaqe.com/ Fotografie z ruských družic Původně zpravodajské družice nabízejí digitalizované fotografie s velmi vysokým rozlišením řádově jednotek metrů. Fotografie ISS Významnými zdroji fotografií zemského povrchu z vesmíru jsou také pilotované kosmické lodě: • ISS (International Space Station - následník stanice MIR) • Raketoplány Přehled systémů s vysokým rozlišením (1968) 1998 Corona 3m film stereo 1972 Landsat MSS 80m digital - 1982 Landsat TM 30m digital - 1983 Metrie Camera -SL 10m film stereo 1984 Large Format Camera 5m film stereo 1986 Spot P 10m digital (stereo) 1987 KFA 1000 7m film stereo 1991 KVR1000 2m film TK350 (stereo) 1993 MOMS 02 5m digital stereo 1996 MOMS 02-P 6m digital stereo 1996 IRS1C/D 6m digital (stereo) 1999 Ikonos 2 1m digital stereo 2000 EROS A1 1.8m digital (stereo) 2001 Quickbird 0.6 m digital stereo 2002 Spot 5 2.5 m digital (stereo) 2003 OrbView 1 m digital (stereo) Připravované systémy Licence pro Earth Watch (2004) 0,3- 0,5m a Space Imaging ALOS - (2003) 2 m Japonsko CBERS - (2004) 2 m Čína - Brazílie Cartosat - (2003) 2 m Indie Rapideye - (2004) 4 m Německo Plánované mise - Small Sats Název Země Rok Pixel Scéna Meisat Korea 8.5 m 47 km Khrumichev Rusko 2006 8m, 3-5m radar S.Res.Inst. Rusko 1m radar 10 km Rapideye Německo 2004 6.5 m 4 Tubitac Turecko 2003 Rocsat 2 Taiwan 2003 8 m 24 km Hypseo Itálie 2003 5 m pan 20 km Topsat UK 2003 2.5 m Sunsat JAR 5- 10 m 80 km KAIST Korea 2.5 m pan 20 km Interferom. Německo 2004 1 - 3 m Cartwheel radar interferometry Měřítko mapy a potřebná velikost pixelu 1: 5000 0,7 m QuickBird PAN 1: 10 000 1 m Ikonos PAN 1: 25 OOO 2, 5 m SPOT 5 PAN 1: 50 OOO 5 - 6 m IRS-IC PAN 1: 100 OOO 10 m SPOT 4 PAN 1: 250 OOO 30 m LANDSAT TM