Fra målinger til kart

Hvert satellittbilde du ser er i grunnen en matrise av numeriske målinger. Før et flyfoto ser ut som en elv, en avlingssirkel eller en vulkansk kaldera, finnes det som kvantiserte digitale verdier registrert av fotoelektriske detektorer i bane 705 kilometer over jorden.

1. De fire oppløsningene i jordobservasjon

For å vurdere en påstand basert på satellittbevis må du undersøke de fire parameterne som definerer hvert fjernmålingsdatasett:

Romlig oppløsning

Romlig oppløsning angir de fysiske bakkedimensjonene som fanges i én piksel. Landsat gir multispektrale piksler på 30 meter; Sentinel-2 gir 10 meters oppløsning i synlige og nær-infrarøde bånd; kommersielle sensorer som WorldView-3 når 0.31 meter. En piksel på 30 meter betyr at et enkelt hus og hageplassen foran blir slått sammen til ett numerisk gjennomsnitt av reflektert lys.

Spektral oppløsning

Spektral oppløsning angir antallet og smalheten av bølgelengdebåndene som registreres. Mens vanlige smarttelefonkameraer måler tre brede, overlappende kanaler (rød, grønn og blå), deler vitenskapelige jordobservatører spekteret inn i 13 eller flere diskrete kanaler. Dette gjør at datamaskiner kan beregne NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) eller NDWI (Normalized Difference Water Index) uten optisk forvrengning.

Tidsmessig oppløsning (gjenbesøksfrekvens)

Hvor ofte flyr satellitten over nøyaktig det samme punktet på jorden? Landsat passerer hver 16. dag (eller hver 8. dag når Landsat 8 og 9 veksler); Sentinel-2-par gir et gjenbesøk hver 5. dag ved ekvator og hver 2.–3. dag på midtre breddegrader. Påstander om «plutselig forsvinning over natten» må alltid sjekkes mot de faktiske datoene for banepassasjene.

Radiometrisk oppløsning

Radiometrisk oppløsning måler hvor følsom en detektor er for små forskjeller i fotonenergi. Tidlige 8-bits sensorer registrerte verdier mellom 0 og 255. Moderne 12- og 14-bits instrumenter skiller mellom 4,096 og 16,384 diskrete nivåer og avslører variasjoner inne i dype fjellskygger eller lyse hvite saltsletter som tidligere så ut som utbrente, flate tomrom.

«Uten å kjenne både den romlige og den radiometriske oppløsningen til en sensor, er enhver påstand om hva et bilde «beviser» bare gjetning.» Dr. Evelyn Reed, Physical Cartography Review

2. Geometrisk rettelse og topografisk parallakse

Rådata fra satellitt er forvrengt. Fordi sensoren skanner fra en skrå bane og jorden roterer under den, blir rå piksler skjevt av atmosfærisk refraksjon og fjellterreng. En 4,000-meter høy topp lener seg bort fra satellittens nadirsyn – en forvrengning kjent som topografisk reliefforskyvning.

Kartografer bruker digitale høydemodeller (DEM) hentet fra Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) eller TanDEM-X for matematisk å flate ut og feste hver piksel til et eksakt geografisk koordinatsystem (for eksempel WGS 84 / UTM). Først etter ortorektifisering kan avstander eller overflateareal beregnes nøyaktig.

3. Usikkerheten i fargekomposittene

Fordi det menneskelige øyet ikke kan se infrarød stråling, legger satellitter disse usynlige bølgelengdene over på våre synlige fargekanaler (rød, grønn, blå) for å lage «falske farger»-komposittbilder. I et standard falskfargebilde (bånd 8, 4, 3 på Sentinel-2) fremstår tett klorofyll som lyst rødt, vann som mørkeblått eller svart, og tørr, bar stein som gråbrun.