Mittauksista karttoihin

Jokainen näkemäsi satelliittikuva on periaatteessa numeeristen mittausten matriisi. Ennen kuin ilmakuva näyttää joelta, viljelykuviolta tai tulivuoren kalderalta, se on olemassa kvantisoituina digitaalisina lukuina, jotka valosähköiset ilmaisimet tallentavat 705 kilometrin korkeudessa Maan yllä kiertävillä satelliiteilla.

1. Maanhavainnoinnin neljä resoluutiota

Jotta minkä tahansa satelliittinäyttöön perustuvan väitteen voi arvioida, on tutkittava neljää parametria, jotka määrittävät jokaisen kaukokartoitusaineiston:

Paikkaresoluutio

Paikkaresoluutio tarkoittaa maanpinnan fyysistä kokoa, jonka yksi pikseli kattaa. Landsat tarjoaa 30 metrin monikanavaisia pikseleitä, Sentinel-2 10 metrin resoluution näkyvän valon ja lähi-infrapunan kaistoilla, kaupalliset sensorit kuten WorldView-3 saavuttavat 0,31 metriä. 30 metrin pikselissä yksittäinen omakotitalo ja sen etupiha sulautuvat yhdeksi heijastuneen valon numeeriseksi keskiarvoksi.

Spektriresoluutio

Spektriresoluutio kertoo, kuinka monta aallonpituuskaistaa tallennetaan ja kuinka kapeita ne ovat. Tavalliset älypuhelinkamerat tallentavat kolme laajaa, osittain päällekkäistä kanavaa (punainen, vihreä ja sininen), kun taas tieteelliset maanhavainnoijat jakavat spektrin 13 tai useampaan erilliseen kanavaan. Tämän ansiosta tietokoneet voivat laskea normalisoidun kasvillisuusindeksin (NDVI) tai normalisoidun vesi-indeksin (NDWI) ilman optista vääristymää.

Ajallinen resoluutio (uudelleenkuvauksen tiheys)

Kuinka usein satelliitti lentää täsmälleen saman pisteen yli Maassa? Landsat palaa 16 päivän välein (tai 8 päivän välein, kun Landsat 8 ja 9 vuorottelevat); Sentinel-2-parit tarjoavat 5 päivän uudelleenkuvausvälin päiväntasaajalla ja 2–3 päivän välin keskileveysasteilla. Väitteet "äkillisestä katoamisesta yön aikana" on aina verrattava todellisten kiertoratalentojen kalenteripäiviin.

Radiometrinen resoluutio

Radiometrinen resoluutio mittaa, kuinka herkästi ilmaisin erottaa pieniä eroja fotonienergiassa. Varhaiset 8-bittiset sensorit tallensivat arvoja väliltä 0–255. Nykyaikaiset 12- ja 14-bittiset laitteet erottavat 4 096–16 384 erillistä tasoa ja paljastavat vaihteluita syvien vuoristovarjojen sisällä tai kirkkaiden valkoisten suolatasankojen pinnalla, jotka aiemmin näyttivät ylivalottuneilta tasaisilta tyhjiöiltä.

"Ilman tietoa sekä sensorin paikka- että radiometrisestä resoluutiosta mikä tahansa väite siitä, mitä kuva "todistaa", on pelkkää arvailua." Dr. Evelyn Reed, Physical Cartography Review

2. Geometrinen oikaisu ja topografinen parallaksi

Raaka satelliittidata on vääristynyt. Koska sensori skannaa kulmikkaalta kiertoradalta ja Maa pyörii sen alla, raa'at pikselit vääristyvät ilmakehän taittumisen ja vuoristoisen maaston vuoksi. 4 000 metrin huippu näyttää kallistuvan poispäin satelliitin nadiirinäkymästä – tätä vääristymää kutsutaan topografiseksi reliefisiirtymäksi.

Kartografit käyttävät Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) -ohjelman tai TanDEM-X:n tuottamia digitaalisia korkeusmalleja (DEM), jotta jokainen pikseli voidaan matemaattisesti tasoittaa ja kiinnittää tarkasti maantieteelliseen koordinaatistoon (kuten WGS 84 / UTM). Vasta ortokorjauksen jälkeen etäisyys tai pinta-ala voidaan laskea tarkasti.

3. Väriyhdistelmien epävarmuus

Koska ihmissilmä ei näe infrapunasäteilyä, satelliitit kuvaavat nämä näkymättömät aallonpituudet näkyviin värikanaviimme (punainen, vihreä, sininen) luodakseen "väärän värin" yhdistelmiä. Tavallisessa väärän värin kuvassa (Sentinel-2:n kaistat 8, 4, 3) tiheä klorofylli näkyy kirkkaan punaisena, vesi tummansinisenä tai mustana ja paljas kuiva kallio harmaanruskeana.