aplicarea_teledetectiei_viticultura

IOAN STOIAN INTRODUCERE IN TELEDETECTIE

1. Introducere

1.1 Noiuni de teledetecie

Teledetecia este tehnica ce permite culegerea de informaii cu privire la obiectele i fenomenele de pe suprafaa Pmntului, prin intermediul nregistrrilor ce se pot concretiza i n imagini, fr a fi n contact direct cu obiectele i fenomenele studiate.Teledetecia nglobeaz toate procesele ce constau n capturarea i nregistrarea energiei unei raze electromagnetice emise sau reflectate, pentru a trata i a analiza informaiile i pentru a utiliza aceste informaii.n cele mai multe cazuri, teledetecia implic o interaciune dintre energia incident i subiect (obiect sau fenomen). Prelucrrile de teledeteciei a nregistrrilor de tip imagine comport apte etape ce vor fi descrise ulterior. Meninm c teledetecia poate de asemenea s utilizeze i energie emis de captatori ce nu produc informaie de tip imagine.

1. Surse de imagine sau de iluminare:(A) - La originea tuturor proceselor de teledetecie se afl, n mod necesar, o surs de energie pentru iluminarea intei (obiectului sau fenomenului).2. Radiaia i atmosfera:

(B) n drumul parcurs ntre surs i int, radiaia interacioneaz cu atmosfera. O a doua interaciune se produce n timpul traseului parcurs ntre int i captator.

3. Interaciunea cu inta:

(C) Odat ajuns la inta, energia interacioneaz cu suprafaa acesteia. Natura acesteiinteraciuni depinde de caracteristicile radiaiei i de proprietile suprafeei.4. nregistrarea energiei prin captatori:(D) Energia difuzat sau emis de int este captat la distan (printr-un captator ce nu este n contact direct cu inta) i ulterior este nregistrat.5. Transmiterea, receptarea i tratamentul:

(E) - Energia nregistrat de captatori este transmis, prin intermediul mijloacelor electronice, la o staie de recepie unde informaiile sunt transformate n imagini (numerice sau fotografice).6. Interpretarea i analiza:

(F) O interpretare vizual i/sau numeric a imaginii tratate este necesar ulterior pentru extragerea informaiilor ce s-a decis s fie obinute despre int (obiectul sau fenomenul studiat).7. Aplicaii:

(G) Ultima etap a procesului const n utilizarea informaiilor extrase din imagine pentru cunoaterea mai bun a obiectului sau fenomenului (inta) studiat.1.2 Radiaia electromagnetic

Este necesar ca o surs de energie sub form de radiaie electromagnetic s ilumineze inta, dac aceasta din urm nu produce chiar ea aceast energie.

Conform teoriei undelor, toate radiaiile electromagnetice au proprieti fundamentale i se comport ntr-un mod previzibil. Radiaia electromagnetic este alctuit dintr-un cmp electromagnetic (E) i un cmp magnetic (M). Cmpul electromagnetic variaz n ceea ce privete mrimea sa i este orientat perpendicular pe direcia de propagare a radiaiei. Cmpul magnetic este orientat perpandicular pe cmpul electric. Cele dou cmpuri se deplaseaz cu viteza luminii (c).Pentru a nelege mai bine teledetecia este necesar s se cunosc cele dou componente ale radiaiei electromagnetice: lungimea de und i frecvena.

Lungimea de und este echivalent cu ciclul unei unde, ceea ce corespunde la dou vrfuri succesive ale undei, se reprezint prin i se msoar n metri sau prin submultiplii ai acestora, ca de exemplu nanometri (nm, 10-9 m), micrometri (m, 10-6m) sau centimetri (cm, 10-2 m). Frecvena reprezint numrul de oscilaii pe unitatea de timp. Frecvena este msurat n Herzi (Hz, n alt fel spus este numrul de oscilaii pe secund) sau prin multiplii de Herzi.Urmtoarea formul ilustreaz relaia dintre lungimea de und i frecvena:

c =

Unde:

este lungimea de und;

este frecvena;

c este viteza luminii

Ceea ce nseamn c cu ct lungimea de und este mai mic frecvena este mai mare, iar cu ct lungimea de und este mai mare frecvena este mai mic.Pentru a nelege mai bine informaiile extrase din datele furnizate de teledetecie este esenial s se cunoasc caracteristicile radiaiilor electromagnetice.

1.3 Radiaia electromagneticRadiaia electromagnetic acoper domeniul de la undele scurte (dintre care fac parte undele gama i razele X) la undele lungi (microunde i undele radio). Dintre acestea, teledetecia utilizeaz mai multe zone ale spectrului electromagnetic.

Undele de lungime scurt utilizate cel mai des n teledetecie sunt cele situate n domeniul ultraviolet. Acestea sunt situate n apropierea violetului de la nceputul spectrului vizibil. Unele materiale de pe suprafaa terestr, cum ar fi rocile i mineralele, intr n florescen sau emit rspuns spectral n domeniul vizibil, atunci cnd asupra lor acioneaz radiaia ultraviolet.

Lumina pe care ochiul uman (primul captor n lanul de teledetecie) o poate distinge se afl n domeniul vizibil sau altfel spus n spectrul vizibil. O mare parte a radiaiilor electromagnetice ce ne nconjoar sunt invizibile ochiului uman dar pot fi sesizate de captatori sau de alte dispozitive specifice teledeteciei. Lungimea undelor vizibile este cuprins n intervalul 0,4-0,7 mm. Culoarea care are lungimea de und cea mai mare este rou, iar cea cu lungimea de und cea mai scurt este violetul. Undele ale cror lungimile le nscriu n spectrului vizibil le pecepem ca i culori i trebuie reinut c aceste acoper doar o poriune a spectrului.

Violet: 0,4 0,446 m Galben: 0,578 0,592 m

Albastru: 0,446 0,500 m Oranj: 0,592 0,620 m

Verde: 0,500 0,578 m Rou: 0,620 0,700 m

Albastrul verdele i roul sunt culori primare ale spectrului vizibil. O culoare primar nu poate fi creat din combinarea a dou sau mai multe culori primare. Chiar dac vedem lumina solar ca avnd o culoare uniform sau omogen, n realitate aceasta este compus dintr-o multitudine de lungimi de und cuprinse ntre ultravioletul vizibil i infraroul spectral. Poriunea vizibil a radiaiei se descompune, la traversarea unei prisme transparente, n culorile componente deoarece lumina este refractat diferit, n funcie de lungimea de und.

Domeniul frecvenelor nalte este important pentru teledetecie. Aceast domeniu al undelor utilizate n teledetecie cuprinde undele cu lungime ntre 1mm i 1m, n timp ce undelu cu lungime scurt se apropie de infrarou termic iar cele cu lungime mare se apropie de undele radio.

De asemenea, n ultima perioad, undele de hiperfrecven sunt subiect de interes pentru teledetecie. Lungimea undelor din aceast categorie se situeaz n intervalul 1m-1mm, propriettile lor semnnd cu cele din infrarou termal i cu undele radio.Spectrul electromagneticLungimea de und

Vizibil0.4 0.7 m

Infrarou apropiat0.7 1.5 m

Infrarou mediu1.5 3 m

Infrarou termic3 15 m

Microunde1mm 1m

1.4 Interaciunea cu atmosfera

nainte ca radiaia emis s ating suprafaa Pamntului, aceasta traverseaz straturile atmosferei. Gazele din atmosfer pot bloca radiaiile incidente, fapt care cauzeaz mecanisme de difuzie i absorbie. Difuzia se produce ntre radiaie i particulele sau moleculele de dimensiuni mari aflate n gazele prezente n atmosfer. Aceste particule deviaz radiaiile de la traiectoria lor iniial. Difuzia depinde de lungimea undei, de densitatea particulelor i moleculelor din gaze i de traversarea atmosferei de ctre radiaie.

Exist trei tipuri de difuzie:

difuzie Rayleigh

difuzie Mie

difuzie nonselectiv

`Difuzia de tip Rayleigh se produce atunci cnd dimensiunea particulelor este inferioar lungimii de und a radiaiei. Acest tip de difuzie este specific straturilor superioare ale atmosferei. Acest fenomen explic de ce nu ntotdeauna cerul este albastru n decursul unei zile. La rsritul i la apusul Soarelui radiaia parcurge distane mai amri pentru a traversa atmosfera dect la prnz. Difuzia radiaiilor cu lungime de und mai mic este mai important, pentru radiaiile cu lungime de und mare acest tip de difuzie nu provoac difuzie semnificativ.Difuzia de tip Mie se produce atunci cnd particulele din gazele atmosferice au dimensiuni apropiate de lungimea de und a radiaiilor. Acest tip de difuzie este datorat particulelor de fum, praf, polen, ap, etc. i se produce n straturile inferioare ale atmosferei influennd radiaiile cu lungime de und foarte mare.

Difuzia de tip nonselectiv se produce cnd particulele din gazele atmosferice sunt mai mari dect lungimea de und a radiaiilor i se numete aa pentru c indiferent de lungimea de und a radiaiilor acestea sunt dispersate. Particulele de ap din atmosfer disperseaz albastru, verdele i roul n mod egal i duce la apariia radiaie alb. Aceasta este explicaia pentru care norii i percepem ca fiind albi.Absorbia este un alt fenomen ce intervine la interaciunea radiaiilor cu atmosfera.

Absorbia se manifest atunci cnd particule mari din atmosfer (ozon, bioxid de carbon, vapori de ap, etc) absorb energii de diverse lungimi de und. Ozonul absoarbe razele ultraviolete, bioxidul de carbon pe cele din domeniul infrarou termic, iar vaporii de ap absorb undele cu lungimi cuprinse ntre 22 i 1 mm.

Zonele din spectru care nu sunt influenate n mod important de ctre absorbiile atmosferice i care sunt utile n teledetecie, se numesc ferestre atmosferice.Fereastra din spectru cea mai util n teledetecie se nscrie ntre valorile 10 mm (n apropiere de infrarou termal) i 1 mm.

1.5 Interaciunea cu obiectul sau fenomenul studiat (inta)

Radiaia care nu este absorbit sau difuzat de atmosfer poate s ating sau s interacioneze cu suprafaa Pmntului. Totodat aceast radiaie vine n contact cu inta. La atingere intei, suprafaa acesteia poate absorbii (A), retransmite (T), sau s reflecte (R) energia incident. Energia incident total interacioneaz cu suprafaa intei dup una sau dup combinarea tuturor metodelor de interaciune enumerate anterior. Proporia fiecrei interaciuni depinde de lungimea de und a energiei precum i de natura i condiiile de la suprafaa intei.Absorbia (A) se produce atunci cnd energia radiaiei este absorbit de int, transmisia (B) are loc cnd energia radiaiei traverseaz inta i reflexia (C) se produce atunci cnd inta redirecioneaz energia radiaiei.

O suprafa neted produce o reflexie n care toate energiile sunt redirijate ntr-o singur direcie (cazul similar cu al unei oglinzi). Reflexia difuz se produce cnd suprafaa este rugoas ceea ce duce la redirijarea energiei, uniform, n toate direciile. Cele mai multe obiecte de pe suprafaa terestr se situeaz n aceste dou cazuri. Modul n care suprafaa unui obiect (int) reflect radiaiile depinde de gradul de rugozitate n raport cu lungimea undei radiaiei incidente. Dac lungimea de und este mic i suprafaa rugoas reflexia difuz domin. De exemplu un nisip fin pare fin cnd interacioneaz cu radiaie avnd lungimea de und mare i rugoz atunci cnd lungimea de und este vizibil.

S examinm cteva exemple de obiecte situate pe suprafaa Pmntului i s vedem cum intercioneaz aceste cu energie avnd lungimi de und vizibile sau infraroii.

Frunzele: clorofila, molecule ce se gsesc n interiorul frunzelor, absoarbe foarte mult radiaia cu lungime de und a roului, verdelui dar i albastrului i reflect doar verdele. Frunzele conin maxim de clorofil vara i sunt mai verzi n acest sezon. Toamna, cnd frunzele au un coninut mai sczut de clorofil, absorb mai mult rou i de aceea frunzele se vd galbene sau roii. Structura intern a frunzelor funcioneaz ca un excelent reflector pentru undele din domeniul infrarou. Dac ochii umani ar putea percepe infrarou, frunzele ar prea foarte strlucitoare n aceast lungime de und. Specialitii din teledetecie utilizeaz domeniul infraroului pentru a determina starea de sntate a vegetaiei.Apa: apa absoarbe cu precdere undele din domeniul vizibil i infrarou apropiat. Apa nu reflect undele din domeniul celor cu lungimi de und mic, de aceea apa se vede n nuane de albastru i verde. Dac este studiat n domeniul rou sau infrarou, apa apare strlucitoare. Straturile superioare ale apei conine sedimente n suspensie, transmiterea este diminuat, reflexia este mrit i apa apare strlucitoare.

Algele din ap absorb mai mult albastru i reflect verdele, de aceea apa are nuane de verde.

n figura de mai sus este reprezentat reflectana vegetaiei i a apei n funcie de lungimea de und a radiaiei.

Aceste exemple demonstreaz c noi percepem rspunsurile spectrale ale diferitelor obiecte ce sunt funcie de capacitile de absorbie, transmisie i reflexie ale acestora a radiaiilor, depinznd de compoziia obiectului studiat i de lungimea de und a radiaiei. Msurnd energia reflectat sau emis cu o varietate de lungimi de und de ctre obiectul studiat se poate construi o semntur spectral pentru obiectul respectiv. Comparnd semnturile spectrale ale diferitelor obiecte, noi putem s distingem obiectele unele de altele, n timp ce dac le observm doar ntr-un singur domeniu de lungime de und s-ar putea s nu le distingem.De exemplu, apa i vegetaia pot avea aceeai semntur spectral n domeniul vizibil dar sunt difereniate clar n domeniul infraroului.Semnturile spectrale ale aceluiai obiect sunt diferite n raport de timp i spaiu.

Pentru a interpreta corect interaciunea energiei electromagnetice cu o suprafa este important s tim n ce domeniul al spectrului trebuie s ne ncadrm pentru a nelege i interpreta corect factorii ce influeneaz semntura spectral a obiectului.

1.6 Detecia pasiv i activ

Captatori pasivin ceea ce s-a prezentat pn acum s-a vzut c o surs important de energie utilizat n teledetecie este energia emis de Soare. Aceast energie este fie reflectat (partea din domeniul vizibilului), fie absorbit sau retransmis (partea din infrarou termic) de ctre obiectul studiat. Dispozitivele de teledetecie care msoar energia natural utilizat sunt captatori pasivi. Aceti captatori pasivi pot doar s perceap energia reflectat atunci cnd Soarele lumineaz Tera. Energia degajat natural (infrarou termal) de obiecte, ins, este vizibil i atunci cnd cea solar nu exist (de exemplu noaptea). Captatori activiCaptatorii activi produc propria energie pentru a ilumina obiectul. El degajeaz o radiaie electromagnetic ce este dirijat ctre obiectul de studiat. Radiaia reflectat de ctre obiect este perceput i msurat de captatori. Avantajul captatorilor activi este c ei pot fi utilizai independent de lumina solar, n orice perioad a zilei sau n orice sezon. Captatorii activi utilizeaz emisii de radiaii n lungimi de und care nu sunt produse de Soare n cantiti suficiente, cum ar fi cele de nalt frecven, care permit un control mai bun al obiectelor studiate. Exemple de captatori activi sunt laserul florometru i radarul, acestea fiind utilizate de teledetecie pentru sinteze cu privire la tipul de acoperire a solului (vegetaie, ap, etc).

Caracteristicile imaginilor

nainte de a trata subiectul captatorilor i a caracteristicilor lor am definit i explicat unii termeni i concepte fundamentale asociate imaginilor de teledetecie.

Energia electromagnetic poate fi concretizat sub form de fotografie sau n format electronic (nformaii n format fiiere). Procesul fotografic utilizeaz reacii chimice pe suprafee sensibile la lumin pentru captatori i nregistreaz pe acestea variaiile energiei. Este forte important n teledetecie s facem diferena dintre imagine i fotografie. O imagine este o reprezentare grafic care conine lungimea de und n care dispozitivele de teledetecie au captat i nregistrat energia electromagnetic. O fotografie reprezint n mod specific toate imaginile captate i nregistrate pe pelicula fotografic. Fotografia alb-negru de alturi reprezint o zon dintr-o localitate i a fost obinut n zona vizibil a spectrului. Fotografiile nregistreaz, n mod normal, lungimile de und situate ntre 0,3 i 0,9 mm (poriunile vizibile i infrarou reflectate din domeniul spectrului).Putem concluziona, pe baza celor prezentate mai sus c toate fotografiile sunt imagini dar nu toate imaginile pot fi concretizate n fotografii. Altfel spus, pentru imaginile nregistrate printr-un procedeu fotografic, n mod curent, se utilizeaz termenul de imagine.O fotografie poate fi reprezentat i n format digital prin divizarea acesteia n pri mici, de dimensiuni i forme egale, ce port denumirea de pixeli. Luminozitatea fiecrui pixel este reprezentat printr-o valoare numeric. Acest lucru este reprezentat de imaginea alturat. De fapt, aplicnd definiiile prezentate anterior, se poate deduce c imaginea este de fapt o imagine numeric a fotografiei originale. Aceast fotografie a fost numerizat si transformat (subdivizat) n pixeli. Fiecare pixel are o valoare reprezentnd diferite nivele de luminozitate. Calculatorul afieaz fiecare valoare numeric sub forma unui nivel de luminozitate. Captatorii nregistreaz electronic energia n format digital (sub form de cifre). Aceste dou modaliti de reprezentare i de afiare a datelor de teledetecie, prin intermediul fotografiilor sau sub form numeric, sunt interanjabile pentru c ele reprezint aceeai informaie (ns trebuie inut seama de faptul c fiecare conversie poate afecta precizia datelor).

Anterior s-a descris partea vizibil a spectrului i conceptul de culoare. Omul percepe culorile deoarece ochiul uman capteaz ntreaga gam a lungimilor de und vizibile i creierul uman transform aceste informaii n culori distincte. S ne imaginm cum ar arta realitatea nconjurtoare dac am percepe doar o singur lungime de und sau o singur culoare! O multitudine de captatori funcioneaz n aceast manier. Informaia dintr-o gam restrns de lungimi de und este captat i nmagazinat sub form numeric ntr-un fiier reprezentnd banda lungimilor de und. Este posibil ca ulterior s se combine i s se afieze aceste benzi, n informaii n format numeric, utiliznd cele trei culori primare: rou, verde, albastru. Datele din fiecare band sunt reprezentate ca o culoare primar i doar dup luminozitatea relativ (valoarea numeric) a fiecrui pixel din fiecare band. Culorile se combin n proporii diferite pentru a produce culori distincte.

Atunci cnd se utilizeaz aceast metod pentru afiarea unei singure benzi sau a gamei de lungimi de und, se afieaz aceste informaii cu ajutorul acestor trei culori primare. Pentru c luminozitatea fiecrui pixel este aceeai pentru fiecare culoare primar, culorile se combin i produc o imagine n negru i alb. Atunci cnd se afieaz mai mult de o band, fiecare dintre benzi avnd o culoare primar diferit, nivelul de luminozitate poate fi diferit pentru fiecare combinaie de benzi sau de culori primare, culorile se combin pentru a forma culori compuse.2. Platforme i captatori (senzori)2.1 Pe Pmnt, n aer i n spaiu

S-au definit anterior cele trei principale componente ale procesului tehnic al teledeteciei.: sursa de energie, interaciunea dintre energie i atmosfer i interaciunea dintre energie i suprafa. De asemenea s-a prezentat faptul c sunt utilizate dopu tipuri de captatori pasivi i activi, s-a vorbit despre caracteristicile imaginilor iar acum ne vom ocupa de al patrulea component al lanului teledeteciei, i anume despre nregistrarea energiei de ctre captatori.Pentru a nregistra corespunztor energia reflectat sau emis de suprafaa obiectelor studiate sau intele, trebuie ca acetia captatori s fie instalai pe platforme aflate la distan fa de obiectul studiat. Platformele pot fi n apropierea suprafeei terestre, ca de exemplu la sol, ntr-un avion, ntr-un balon sau exterior atmosferei terestre, ca de exemplu ntr-un vehicol spaial sau ntr-un satelit. n general, n Romnia sunt utilizate datele captate de pe aceste din urm platforme (satelii), dar i cele preluate din avion (imagini fotografice).2.2 Caracteristicile unui satelit: orbita i culoarul acoperireTraiectoria unui satelit n jurul Terei se numete orbit. Aceasta este aleas n funcie de captatorii utilizai i de caracteristicile obiectelor inte. Orbitele pot fi determinate prin altitudine (nlimea satelitului fa de Tera), orientare i rotaie n raport cu Tera. Unii satelii se afl la o altitudine mare dar observ mereu aceeai suprafa din Tera, acetia fiind cei cu orbit geostaionar. Ei se afl la altitudinea de aproximativ 36 000 km i se deplaseaz cu vitez egal cu cea a Pmntului. Dintre aceti satelii menionm pe cei de comunicaii i cei meteorologici.Ali satelii au orbite orientate de la nord la sud sau invers. Acest tip de orbit n combinaie cu rotaia Pmntului (de la est la vest) permite ca ntr-o perioad de timp captatorii din satelit s realizeze o observare, aproape n totalitate, a suprafeei Pmntului. Acest tip de orbit este cvasipolar n raport cu o linie imaginar ce trece prin Polul Nord i Polul Sud. Majoritatea acestor satelii au i orbit heliosincron, adic permit studierea mereu aceleeai suprafee de pe Pmnt la aceeai or local solar. Acest lucru este important gndindu-ne la faptul c mereu obiectele studiate sunt aproximativ similar iluminate.Actualmente, majoritatea platformelor satelitare sunt plasate pe orbite cvasipolare i se deplaseaz de la Nord pe o parte a Terei i de la Sud pe cealalt parte. Aceste dou tipuri de treceri ale sateliilor se numesc orbit ascendent, respectiv orbit descendena. Dac orbita este i heliosincron, orbita ascendent este pe zona Pmntului neiluminat de Soare iar orbita descendent este pe zona iluminat de Soare. Captatorii care nregistreaz energia solar reflectat de Pmnt nu nregistreaz dect n perioada orbitei lor descendente, cnd Pmntul este iluminat de Soare. Captatorii activi care au propria lor surs de iluminare sau captatorii pasivi care pot nregistra energia emis de Pmnt (ca de exemplu energia infrarou-termic), pot furniza date att din perioada orbitei ascendente a sateliilor ct i din perioada orbitei descendente.Atunci cnd satelitul este pe orbit n jurul Pmntului, captatorii observ o anumit parte din suprafaa Pmntului. Aceast suprafa poart denumirea de culoar-acoperire. Captatorii de pe platforme satelii au un culoar-acoperire de pn la civa kilometri. Datorit rotaiei Pmntului, sateliii ce au o deplasare de tip nord-sud permit nregistrarea succesiv a unor noi zone. mpreun, cele dou micri (satelit i Pmnt) permit o acoperire cu nregistrri satelitare complet a suprafeei planetei dup un ciclu orbital complet. Punctele de pe suprafaa Pmntului, care se gsesc chiar sub traiectoria satelitului sunt puncte nadirale. Denumim ciclul de pasaj al satelitului ca fiind perioada de timp necesar pentru ca satelitul s revin deasupra punctelor nadirale nregistrate anterior. Datorit unor captatori orientabili, instrumentele de pe satelit pot observa o suprafa situat fa de int nainte i napoi, iar aceasta scurteaz ciclul orbital. Perioada de trecere la nadir este un factor important n aplicaiile de teledetecie, mai ales n situaia n care trebuie preluate imagini ale aceluiai obiect ntr-un interval de timp scurt (de exemplu n cazul urmririi deversrii de hidrocarburi n mediul marin sau cnd se studiaz amploarea inundaiilor sau pentru urmrirea strii de dezvoltare sau de sntatea a culturilor).2.3 Rezoluia spaial, spaierea pixelilor i scara

Pentru unele instrumente de teledetecie, distana dintre obiectul de studiat i platform joac un rol important pentru c ea determin mrimea regiunii observat i deteliul cel mai mic despre care se poate culege informaie. O platform aflat mai departe de int permite observarea unei regiuni mai mari dar dimensiunea obiectului cel mai mic care poate fi observat este mai mare. n schimb, dac platforma este mai aproape de obiectul studiat suprafaa cuprins ntr-o nregistrare este mai mic n schimb dimensiunea detaliului cel mai mic este mai mare (acesta este valabil pentru preluarea nregistrrilor din avion).Detaliul cel mai mic ce poate fi sesizat pe o imagine depinde de rezoluia spaial a captatorilor utilizai. Rezoluia spaial a unui captator pasiv depinde de cmpul su de vedere instantaneu (CVI). CVI este definit ca fiind conul de vizibilitate al captatorului (A) i determin aria suprafeei vizibile de la o altitudine dat i la un moment precis (B). Mrimea acestei arii este obinut prin nmulirea CVI cu distana de la suprafa la captator (C). Aceast arie se numete suprafa de rezoluie sau celul de rezoluie i constituie o etap critic pentru determinarea rezoluiei spaiale maxime a captatorului. Pentru a putea diferenia un element al suprafeei observate, elementul respectiv trebuie s aib dimensiune egal sau superioar celei a celulei de rezoluie. n general, dac elementul este mai mic, el nu va putea fi difereniat deoarece sistemul face o medie a elementelor celulei de rezoluie care se va capta. Un element mic poate fi detectat doar dac reflexivitatea sa le domin pe celelalte prezente n celula de rezoluie iar acest lucru se petrece doar n anumite condiii specifice. n acest ultim caz putem vorbi de teledetecie de nalt rezoluie.Aa cum am specificat anterior (punctul 1), imaginile de teledetecie sunt compuse din matrice de elemente numite pixeli. Pixelul este cel mai mic element al unei imagini. El este de obicei ptrat i reprezint o prticic dintr-o imagine. Este important s se fac distincie ntre spaierea pixelilor i rezoluia spaial. Dac un captator are rezoluia spaial de 20 m este posibil s se ncarce pe ecranul monitorului o imagine, provenit de la acest captator, la ntreaga sa rezoluie, fiecare pixel avnd n coresponden, la teren, o suprafa de 20m X 20 m. n acest caz rezoluia i spaierea pixelilor sunt identice. De asemenea este posibil s se fac afierea unei imagini i n cazul n care spaierea pixelilor i rezoluia sunt diferite. De obicei, la prelucrarea imaginilor se realizeaz i combinarea i medierea pixelilor, dar aceste procedee nu modific rezoluia spaial a captatorilor utilizai.

Imaginile n care doar elementele mari se vd au o rezoluie grosier sau de baz, pe cnd imaginile ce permit identificarea elementelor de mici dimensiuni au rezoluie fin.

Se poate concluziona c cu ct rezoluia este mai fin cu att suprafaa cuprins n imagine este mai mic.

Raportul dintre distana msurat pe o imagine sau o hart i corespondenta sa la sol se numete scar (de reprezentare a imaginii sau hrii). n funcie de numitorul scrii, imaginile i hrile pot fi reprezentate la scri mari (cnd numitorul scrii are valoare mic) sau la scri mici (cnd numitorul scrii are valoare mare).2.4 Rezoluia spectral

La punctul 1 am tratat noiunile de rspuns spectral i curb de emisivitate spectral care caracterizeaz o int sau o suprafa dup un ansamblu de lungimi de und. Adesea, este posibil ca ntr-o imagine s se disting clase de caracteristici i de detalii prin compararea rspunsurilor lor diferite, pe un ansamblu de lungimi de und. Aa cum am vzut, clase foarte generale, ca apa i vegetaia pot fi separate utiliznd un interval de unde destul de larg (vizibile i infraroii, de exemplu). Clasele mai specifice, ca de exemplu diferitele tipuri de roci, de culturi agricole, etc, nu pot fi uor difereniate aa i atunci este necesar s se utilizeze un interval de unde mai fin. Pentru aceasta se utilizeaz captatori ce au rezoluia spectral mai mare. Rezoluia spectral descrie capacitatea unui captator de a utiliza ferestre mici de lungimi de und. Cu ct rezoluia spectral este mai fin mai multe ferestre ale diferitelor canale ale captatorilor sunt utilizate.

O pelicul alb negru utilizat ntr-un aparat de fotografiat nregistreaz lungimile de und situate n domeniul vizibil al spectrului. Rezoluia sa spectral este destul de grosier, pentru c diferitele lungimi de und nu sunt difereniate de pelicula pe care se face nregistrarea, diferenierea fcndu-se doar pe baza ansamblului de energie luminoas captat de ctre obiectiv. O pelicul color este i ea sensibil la ansamblul de unde cu lungimi n domeniul vizibil, dar aceasta din urm are o rezoluie spectral mai mare deoarece ea poate s disting lungimile de und n albastru, verde i rou. Aceast pelicul poate caracteriza intensitatea luminoas detectat doar n aceste intervale de lungimi de und.Unele instrumente de teledetecie pot nregistra energia primit pe diverse intervale de und cu rezoluii spectrale diferite. Aceste instrumente se numesc captatori multispectrali. Captatorii multispectrali mai performani se numesc captatori hiperspectrali i sunt capabili s detecteze benzi spectrale foarte fine n poriunea de spectru a undelor electromagnetice reunind pe cele vizibile, pe cele din infrarou i pe cele din infrarou mediu. Rezoluia spectral mare a captatorilor hiperspectrali uureaz diferenierea caracteristicilor unei imagini pe baza rspunsului diferit din fiecare band spectral.

2.5 Rezoluia radiometric

Dac modul de aranjare a pixelilor determin structura spaial a unei imagini, caracteristicile radiomatrice ale imaginii descriu informaia coninut n imagine. De fiecare dat cnd o imagine este capatat pe o pelicul sau de un captator, sensibilitatea sa la energia electromagnetic determin rezoluia sa electromagnetic. Rezoluia electromagnetic a unui sistem de teledetecie descrie capacitatea sa de a recunoate micile diferene dintre intensitile energiei receptate. Gama de lungimi de und n interiorul creia un captator este sensibil se numete plaje dinamic.

Datele imagine sunt reprezentate prin valori numerice variind ntre 0 i 2 . Acest interval corespunde la un numr de bii utilizai pentru codificarea binar. Fiecare bit reprezint un exponent al bazei 2 (de exemplu 1 bit = 21 = 2). Numrul maxim de nivele de intensitate disponibil depinde de numrul de bii utilizat pentru reprezentarea intensitii nregistrate. De exemplu, un captator ce utilizeaz 8 bii pentru nregistrarea datelor va avea 28 = 256 nivele de intensitate disponibile, pentru c sunt 256 valori numerice disponibile ntre 0 i 255. Dac sunt utilizai doar 4 bii, sunt disponibile doar 24 = 16 valori cuprinse ntre 0 i 15. Datele sunt afiate n nuane de gri, negru fiind valoarea 0 iar alb valoare maxim (255 sau 15, n exemplele date anterior).Aa cum se poate vedea i n imaginea de mai sus, exist o mare diferen ntre cele dou imagini ale aceeai zone de la sol, pe imaginea de 8 bii se pot observa mai multe detalii care pot fi distinse datorit rezoluiei radiometrice mai mari a acestei imagini.2.6 Rezoluia temporal

n plus fa de rezoluia spaial exist i rezoluia temporal care este un alt concept important n teledetecie. Aa cum am vzut la punctul 2.2, unui satelit i este necesar o perioad de timp pentru a executa un ciclu orbital complet. Aceast perioad este n general de cteva zile. Unui satelit i sunt necesare, deci, cteva zile pentru a putea observa din nou exact aceeai zon (scen) din acelai punct din spaiu. Rezoluia temporal absolut a sistemului de teledetecie este deci egal cu acest perioad. Unii satelii au posibilitatea de a fixa captatorii lor n direcia aceluiai punct n diferite treceri ale satelitului. Rezoluia temporal efectiv a satelitului depinde deci de o varietate de factori dintre care amintim: acoperirea zonal dintre culoarele-acoperire adiacente (la Poli aceasta este mai mare), de capacitatea satelitului i a senzorilor si captatori, precum i de latitudine.

Marele avantaj al teledetecie satelitare este capacitatea sa de a furniza informaii periodice despre aceeai regiune de pe suprafaa Pmntului. Caracteristicile spectrale ale regiunii observate se pot schimba n timp. Compararea imaginilor multitemporale permite detectarea schimbrilor acestea. Aceast calitate este utilizat de exemplu pentru studierea fazelor de dezvoltare a vegetaiei, teledetecia satelitar ofer posibilitatea sesizrii diferenelor dintre fazele respective, dar calitatea acestor informaii depinde foarte mult de frecvena cu care sunt culese datele precum i de proprietile fizice i tehnice ale sateliilor cu care sunt preluate dar mai ale de cele ale senzorilor utilizai. Avnd date preluate periodic este posibil s se urmreasc fenomene naturale (ca dezvoltarea vegetaiei, starea de sntate a acesteia, evoluia inundaiilor, etc) sau fenomene de natur uman (ca de exemplu dezvoltarea zonelor urbane sau defriarea zonelor forestiere).Un factor important n teledetecie este factorul timp deoarece: atunci cnd acoperirea cu nori este persistent acesta limiteaz momentele optime de observare a suprafeei sau obiectului;

atunci cnd se urmresc fenomenele de scurt durat (inundaii, deversarea de hidrocarburi, etc);

atunci cnd este nevoie de imagini multitemporale (pentru studierea de la un an la altul a evoluiei unei maladii ce afecteaz o cultur agricol, o pdure, etc);

atunci cnd schimbrile temporale din apariia unei caracteristici sunt utilizate pentru a o diferenia pe acesta de alt caracteristic similar (de exemplu pentru a face diferena dintre cultura de gru i cea de porumb).2.7 Baleiajul multispectral

Captatorii electronici achiziioneaz datele utiliznd un sistem de baleiere (scanare). Acest sistem folosete un cmp de vedere instantanee (CVI) care este ngust., dar care baleiaz suprafaa astfel nct s se produc o imagine bidimensional a suprafeei. Sistemele de baleiere se pot utiliza montate pe platforme aeriene sau satelitare i opereaz n esen cam n acelai mod. Un sistem de baleiaj care utilizeaz mai multe lungimi de und pentru a achiziiona datele se numete baleiator (scaner) multispectral (BMS). Acest ultim sistem este cel mai utilizat n teledetecie. Sunt dou moduri principale de baleiere pentru obinerea de date multispectrale: baleiajul perpendicular pe traiectorie i baleiajul paralel cu traiectoria.Baleiajul perpendicular pe traiectorie scaneaz Tera dup o serie de linii. Baleiajul se efectueaz dintr-o parte n alt a captatorului, utiliznd o oglind rotativ (A). radiaia care atinge captatorii este divizat n mai multe componente spectrale care sunt separate n ultraviolete, vizibile, infrarosu apropiat i infrarou i care sunt separate de lungimile lor de und. Un ansamblu de detectori interiori (B), sensibili la fiecare dintre benzile spectrale, msoar i nregistreaz energia i convertete semnalul electric produs de detectori n date numerice.Cmpul de vedere instantaneu (CVI) (C) al captatorului i altitudinea platformei determin dimensiunea celulei de rezoluie la sol (D) i rezoluia spaial. Cmpul de vedere unghilar (E) este determinat prin baleiajul efectuat de oglind. Cmpul de vedere este msurat n grade i determin lrgimea culoarului acoperire. Dispozitivele de baleiere situate pe aeronave baleiaz cu unghiuri situate ntre 90 i 120 grade, iar cele de pe platformele spaiale cu unghiuri de 10 pn la 20 de grade, dar datorit altitudinii mai mari la care se afl platformele spaiale, suprafaa de la sol baleiat este mai mare. Timpul de reziden influeneaz rezoluiile spectrale, spaiale i radiometrice.Baleiajul paralel la traiectorie utilizeaz i micarea platformei i nregistreaz datele n lungul liniilor succesive construind o imagine bidimensional. Oglinda este nlocuit n acest caz cu un ansamblu de detectori aliniai (A) i situai n planul focal al imaginii (B) format de un sistem de lentile (C). Detectorii individuali msoar energia pentru o celul de rezoluie de la sol (D). Cmpul de vedere instantaneu (CVI) determin rezoluia spaial a sistemului. Pentru fiecare band spectral este necesar un ansamblu distinct de detectori. Energia este detectat electronic de fiecare detector, n parte, din fiecare ansamblu liniar de detectori. Datele sunt astfel nregistrate numeric. Balaiajul paralel la traiectorie care utilizeaz ansambluri liniare de detectori prezint mai multe avantaje dect baleiajul perpendicul pe traiectorie. Aceste sisteme au rezoluii spaiale i spectrale mai fine. n plus, cum detectorii sunt dispozitive micro-electronice, sistemele sunt mai mici, mai uoare, necesit consumuri mai mici de energie i au o durabilitate mai mare.Datele culese de sistemele de teledetecie aeriene sau spaiale sunt transmise la sol, la staii de recepie i prelucrare.2.8 Teledetecia n infrarou termal

Multe sisteme de teledetecie multispectrale (SMS) capteaz radiaia infraroie. (sau termic).

Detectarea radiaiei infraroie emise de ctre Tera (ntre 3 i 15 microni) necesit o tehnic diferit de tehnica utilizat pentru captarea energiei infraroie reflectat. Captatorii de infrarou termic utilizeaz fotoreductoare a cror suprafa este sensibil n contact cu fotonii infraroii emii de Tera. Aceti detectori sunt rcii pn la temperaturi apropiate de 0 absolut, cu scopul de a limita ct mai mult propria lor emisie de infrarou. Captatorii termici msoar n esen temperatura suprafeei i proprietile termice ale obiectului studiat (inta).

Sistemele de detecie termic sunt captatori cu baleiere perpendicular pe traiectorie care capteaz radiaiile emise n poriunea infrarou termic a spectrului de energie. Acest sistem utilizeaz una sau mai multe referine de temperatur interne pentru a etalona radiaiile detectate. n acest mod, captatorii termici pot determina temperaturile absolute ale radiaiilor captate. Rezoluia de temperatur cea mai comun este de 0,1 o C. Dup ce se analizeaz imaginea temperaturii radiant relativ (termograma imaginea din stnga a figurii de mai sus) acesta este convertit i afiat n nivele de gri. Temperaturile calde sunt n tonuri deschise iar cele sczute sunt n tonuri nchise. Se poate calcula temperatura absolut dar aceasta cere o etalonare precis, o msurare a temperaturii de referin i cunoaterea aprofundat a proprietilor termice a intei, a distorsiunii geometrice i a efectelor radiometrice. Imaginile se pot prelua att ziua ct i noaptea (radiaia fiind emis i nu reflectat). Procedeul este utilizat n domeniul militar, n gestionarea dezastrelor (n cazul incendiilor de pdure) precum i pentru detectarea evoluiei cldurii (meteorologie).2.10 Distorsiunile geometrice ale imaginilor

Se pot ntnli mai multe forme de distorsiune a imaginilor. Toate imaginile de teledetecie, la afiarea lor prezint una sau mai multe forme de distorsiune geometric. Aceste probleme sunt inerente n teledetecie pentru c trebuie avut n vedere faptul c datele colectate, cu privire la suprafaa terestr tridimensional, sunt reprezentate pe o imagine bidimensional. Distorsinile unei imagini de teledetecie sunt dependente de locul din care i modul n care au fost achiziionate. Iat care sunt cei mai importani factori ce pot influena distorsiunea geometric:

efectul de perspectiv a prii optice a captorului; micarea sistemului de baleiere;

micarea i stabilitatea platformei;

altitudinea, viteza i comportamentul platformei;

relieful de la suprafaa de studiat;

curbura Pmntului i rotaia sa.

Principala distorsiune care apare n fotografiile aeriene verticale se prezint sub forma unei deplasri a reliefului. Obiectele aflate n punctul de nadir (chiar sub centrul lentilelor obiectivului) au vizibil doar vrful, partea lor superioar. Celelalte obiecte din imagine care se afl spre exteriorul acesteia dau impresia de alungire spre marginile pozei. Cu ct obiectul este mai nalt sau mai deprtat de centru cu att el este mai deformat.Geometria sistemelor de baleiere paralele la traiectorie seamn cu distorsiunea fotografiilor realizate din avion deoarece fiecare detector realizeaz o imagine instantaneu pentru fiecare celul de rezoluie la sol. Variaiile geometrice ntre liniile de baleiere pot fi cauzate de variaiile pe altitudine i de comportamentul platformei n lungul traiectoriei sale.

Imaginile provenite de la un sistem de baleiere perpendicular pe traiectorie prezint dou tipuri de distorsiuni. Acestea sunt: deplasarea reliefului (A) n direcia paralel cu direcia de baleiere i distorsiunea datorat de rotirea sistemului de baleiere (B). Modul n care sunt deformate detaliile n cele dou tipuri de baleieri este prezentat n imaginea alturat. n ambele cazuri nu sunt deformate detaliile aflate n punctul nadiral. Distorsiunea ce face ca punctele aflate la distan faa de nadir s sufere o compresiune se numete distorsiune tangenial de scar. Deplasarea imaginii zonei studiate ctre est, datorat rotaiei de la est la vest a Pmntului se numete distorsiune oblic. Aceasta se manifest n cazul imaginilor provenite de la captatori multispectrali satelitari.Aplicaiile informatice specializate pentru prelucrarea datelor de teledetecie conin module de ndeprtare sau de reducere a distorsiunilor, dar erorile date de aceste distorsiuni trebuie avute n vedere atunci cnd se extrag informaiile din imaginile de teledetecie.

2.11 Satelii i captatori pentru studierea Pmntului

Landsat

Muli dintre satelii, inclusiv dintre cei cu misiuni meteorologice sunt utilizai n acelai timp i pentru supravegherea suprafeei terestre. Primul satelit a fost lansat n anii 60, iar primul din seria Landsat-1 a fost lansat de NASA n 1972. Cunoscui sub acronimul ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite), sateliii din clasa Landsat au fost construii pentru a investiga n domeniul multispectral suprafeele nelocuite ale Pmntului. Programul Landsat a permis colectarea de date pe toat suprafaa Terei. Programul Landsat a fost gestionat la nceput de NASA, dar a trecut n responsabilitatea NOAA din 1983. Din 1985 a nceput s comercializeze date diverilor utilizatori civili. Caracteristicile speciale ale programului Landsat sunt: combinaii de captatori din domeniul spectral adaptai la observarea Pmntului, o rezoluie spaial ce funcioneaz pentru o acoperire n ntregime a suprafeei Pmntului, etc. Longevitatea programului a permis alctuirea unei arhive considerabile de date n ceea ce privete resursele Terei precum i alctuirea unei arhive istorice cu privire la cercetrile efectuate. Primii trei satelii (Landsat-1 pn la Landsat-3) se afl la o altitudine de 900 km i au o repetativitate de 18 zile, n timp ce ultimii satelii din aceast clas orbiteaz la o altitudine de aproximativ 700 km cu o repetativitate de 16 zile. Toi sateliii Landsat traverseaz Ecuatorul la orele dimineii pentru a utiliza condiiile optime de iluminare date de Soare. Sateliii din seria Landsat poart mai multe tipuri de captatori cum ar fi sistemele de camere RBV (Return Beam Vidicon), sistemul MSS (Multi Spectral Scanner), i ultimii dintre ei sistemul TM (Thematic Mapper). Fiecare dintre aceti captatori au o band canal de acoperire de 185 km, iar dimensiunea unei scene complete (suprafaa la sol acoperit) de 185 km pe 185 km. Sistemul MSS capteaz razele electromagnetice de la suprafaa Pmntului care provin n patru benzi spectrale. Fiecare band spectral are o rezoluie spaial de 60 m pe 80 m, i o rezoluie radiometric de 6 octei, sau de 64 valori numerice. Sistemul MSS capteaz radiaia cu un baleiator mecanic ce utilizeaz o oglind oscilant. Cu ajutorul acestui baleiator se pot achiziiona date simultan pe 6 linii de scanare, de la est la vest. Tebelul urmtor descrie domeniul spectral a benzilor MSS.

Banzi MSS

BenziLungimea de und (microni)

Landsat 1,2,3Landsat 4,5

MSS 4MSS 10,5 - 0,6 (verde)

MSS 5MSS 20,6 - 0,7 (rou)

MSS 6MSS 30,7 - 0,8 (infrarou apropiat)

MSS 7MSS 40,8 - 1,1 (infrarou apropiat)

Culegerea de date curent cu MSS s-a fcut pn n 1982 cnd s-a trecut la utilizarea TM, care a debutat cu Landsat 4.

Captatorul TM ofer urmtoarele avantaje:

rezoluii spaiale i radiometrice mai bune; 7 benzi spectrale (3 n plus fa de MSS care are numai 4);

- suplimentarea numrului de detectori pe band (16 pentru benzile nontermice fa de 6 din MSS).

Cu sistemul TM sunt captate, n acelai timp, 16 linii de baleiere pentru fiecare band nontermic i 4 pentru benzile termice. Acest lucru este posibil datorit unei oglinzi oscilante care baleiaz att la direcia dus (de la vest la est) i ct i la direcia ntors (de la est la vest). Limita rezoluiei spaiale a captatorilor de tip TM este de 30 m pentru toate benzile, mai puin pentru infrarou termic unde este de 120 m. Toate benzile sunt nregistrate n 256 de valori numerice (8 octei).

Tabelul urmtor descrie rezoluia spectral a benzilor individuale TM i aplicaiile lor:Benzi TMBandaDomeniul spectral

(microni)Aplicaii

TM 10,45 - 0,52 (albastru)Culturi agricole i zone urbane

TM 20,52 - 0,60 (verde)Zone urbane

TM 30,63 - 0,69 (rou)Diferenierea specii de plantelor cu frunze de cele fr frunze (absorbia de crolofil), identificarea culturilor i n urbanism.

TM 40,76 - 0,90

(IR (infrarou) apropiat)Identificarea tipurilor de vegetaie i a plantelor stoase i a coninutului de mas biologic, delimitarea zonelor acoperite de ap, umiditatea solului.

TM 51,55 - 1,75 (IR de lungime mic de und)Sensibil la umiditatea din sol i din plante, poate diferenia zpada i norii.

TM 610,4 - 12,5 (IR termic)Diferenierea fazelor de deteriorare a vegetaiei i a umiditii n sol n pe baza radiaiei termice, cartografiere termic;

TM 72,08 - 2,35 (IR de lungime mic de und)Diferenierea mineralelor i a tipurilor de roci, umiditatea n vegetaie

Datele furnizate de captatorii TM i MSS sunt utilizate n aplicaii pentru gestionarea resurselor, n cartografiere, la monitorizarea mediului nconjurtor i la detectarea eventualelor modificri produse. SPOTSistemul SPOT (Systme pour l'observation de la Terre) cuprinde o serie de satelii pentru observarea Terei, au fost construii i lansai de Frana - Centre National d'tudes Spatiales (CNES) n colaborare cu Belgia i Suedia. SPOT-1 a fost lansat n 1986 i apoi a fost urmat de ali satelii lansai la inteval de 3-4 ani.

Toi sateliii din acest program au orbite heliosincrone polare i o altitudine de 830 km, ceea ce duce la o repetativitate de 26 de zile. Ei traverseaz Ecuatorul la ora solar local 10h30. Sateliii din categoria SPOT permit baleijul longitudinal i au dou scanere multibenzi HRV (haute rsolution visible).Fiecare HRV poate capta n mod pancromatic (ntr-o singur band) i ofer o rezoluie spaial de 10 m. Pot capta i n mod multiband (MLA) (3 benzi) ceea ce ofer o rezoluie spaial de 20 m. Fiecare scaner cu baret, cu care sunt dotai aceti satelii, este compus din 4 cmpuri liniare de detectori : unul de 6 000 de elemente pentru a nregistra n mod pancromatic, i unul de 3 000 de elemente pentru a nregistra n fiecare dintre cele trei benzi spectrale. Banda de scanare n teren, pentru fiecare dintre cele dou moduri de scanare, este de 60 km plecnd de la nadir.

Tabelul urmtor descrie caracteristicile spectrale n cele dou moduri:

Mod / bandDomeniul spectral (microni)

Pancromatic (PLA)0,51 - 0,73 (albastru-verde-rou)

Multispectral (MLA)

Banda 10,50 - 0,59 (verde)

Banda 20,61 - 0,68 (rou)

Banda 30,79 - 0,89 (infrarou apropiat)

Captatorii pot fi reglai pentru a putea viza oblic (pn la 27 grade fa de nadir) permind lrgirea culoarului de achiziie a datelor pn la 950 km. Datorit capacitii de vizare oblic a captatorilor, imaginile obinute de sateliii SPOT pot forma modele stereoscopice i permit vizionarea lor tridimensional.

Imaginile SPOT sunt utile pentru aplicaii care necesit o rezoluie spaial bun (cum este cartografia urban) i au avantajul unui cost destul de bun comparativ cu multitudinea de date oferite. Imaginile SPOT sunt utilizate n aplicaiile pentru agricultur i silvicultur, aplicaii ce necesit o frecven mare de informaii actualizate la o periodicitate redus de timp.

De asemenea, achiziionarea de imagini stereoscopice pe care o reuete programul SPOT, face ca imaginile furnizate de acesta s fie utilizate la cartografiere pentru obinerea de informaii topografice (cum ar fi modelul digital al terenului MDT sau DTM).IRS

Seria de satelii IRS (Indian Remote Sensing satellite) combin caracteristicile captatorilor Landsat MSS i TM cu a celor HRV de la SPOT. Al treilea satelit al seriei, IRS-1C, a fost lansat n decembrie 1995. Acesta are trei captatori: o camer de nalt rezoluie pancromatic cu o band (PAN), un captator cu patru benzi LISS-III (Linear Imaging Self-scanning Sensor) de rezoluie medie i captator n dou benzi WiFS (Wide Field of View) de rezoluie scazut.Tabelul urmtor conine caracteristicile captatorilor din programul IRS:Captatorii IRS

CaptatorulDomeniul spectral

(microni)Rezoluia spaialLrgimea benzi de scanare la solRepetativitatea

(la Ecuator)

PAN0,5 - 0,755,8 m70 km24 zile

LISS-II

Verde0,52 - 0,5923 m142 km24 zile

Rou0,62 - 0,6823 m142 km24 zile

IR apropiat0,77 - 0,8623 m142 km24 zile

IR mediu1,55 - 1,7070 m148 km24 zile

WiFS

Rou0,62 - 0,68188 m774 km5 zile

IR apropiat0,77 - 0,86188 m774 km5 zile

n plus de rezoluia spaial mare, programul IRS are captatori pancromatici ce baleiaz liniar dar care pot fi nclinai la 26 de grade, ceea ce permite preluarea imagini stereoscopice. Cele patru benzi multispectrale LISS-III seamn cu benzile 1 pn la 4 ale captatorului de tip TM de la Landsat. Aceasta ofer posibilitatea utilizrii imaginilor furnizate de IRS la diferenierea vegetaiei, la planificarea urban, la cartografierea terestr precum i la gestionarea resurselor naturale. Captatorii WiFS sunt asemntori cu AVHRR cei de la NOAA. Rezoluia spaial a acestor captatori permite utilizarea imaginilor IRS la supravegherea vegetaiei la scar regional.

Tabelul urmtor este o sintez a sateliilor utilizai n prezent n domeniul civil i cuprinde i o serie de caracterisctici ale acestora i ale senzorilor (captatorilor) cu care sunt dotaiSatelitul Senzori

(Captatori)Benzi spectrale utilizate(m)Rezoluia

(m)Traiectoria orbitalPrincipalele utilizri

012345

Landsat

Thematic Mapper 10.46 0.52

(vizibil)30heliosincron(900 km)Troposfera,

hidrosfera,

biosfera

TM 20.52 0.6030

TM 30.63 0.6930

TM 4pn la 0.90

(infrarou apropiat)30

TM 5pn la 1.75

(infrarou mediu)30

TM 6pn la 12.5

(infrarou termal)120

TM 7pn la 2.35

(infrarou mediu)30

MSS 4pn la 0.6

(vizibil)80

MSS 5 pn la 0.780

MSS 6 pn la 0.8

(infrarou apropiat)80

MSS 70.8 1.180

MSS 8 pn la 12.4

(infrarou termal)240

RBV0.5 0.7540

Radarsat

RAAS deband C, fascicole diverse.5.3 GHzde la 25 100 mCircular neheliosincron

Spot -1-2

HRV

XS1

(vizibil)0.50 0.5920heliosincronTroposfera,

hidrosfera,

biosfera

XS2

(vizibil)0.61 0.6920

XS3

(infrarou apropiat)0.79 0.9020

P

(XS1 + XS2)0.51 0.7310

Spot 4

HRV

XS1 + XS2 + XS3

####

XS4 (infrarou mediu)1.58 1.7520

Seasat

Radiometre IR i m-o,

Altimetru pulsant,

difuziometru,

radar de imagine..De la infrarou la radar50 m 100 kmCircular neheliosincron (800 km)T (temperatura) de suprafa,

amplitudinea valurilor,

intensitatea vnturilor,

nlimea geodului,

pollution...

Meteosat

Radar AAnten Sintetic (RAAS)vizibil,

infrarou mediu,

infrarou termic2.5 5 kmheliosincrondeplasarea maselor de aer...

NOAA

AVHRR1.1*1.1 KMgostationnaireOceanografie, schimbri climaterice, biomasa vegetal i temperatura de suprafa

ERS

RAAS,

difuziometru

30,

rezoluii slabe...Circular neheliosincron

2.12 Recepionarea, transmiterea i tratarea datelor

Datele culese cu ajutorul captatorilor aeroportai pot fi recepionate odat cu ntoarcerea avionului platform la sol. Apoi ele sunt supuse unor procese de tratare i mai apoi pot fi remise utilizatorului lor. Datele achiziionate cu ajutorul captatorilor aflai la bordul sateliilor sunt transmise prin procedeu electromagnetic la o staie de recepie de la sol, dat fiind faptul c sateliii rmn pe orbita lor pe perioade ndelungate de timp. Metodele utilizate n cazul sateliilor pot fi utilizate i n cazul avioanelor, dac datele au un caracter de foarte mare urgen. Se utilizeaz trei tipuri de transmitere a datelor:

A. dac satelitul se afl n raza de recepie a staiei de la sol, datele pot fi transmise direact;

B. dac satelitul nu este n raza de recepie a niciunei staii de la sol, datele sunt stocate prin nregistrare la bordul satelitului;

C. datele pot fi transmise prin intermediul sateliilor de comunicaii care sunt pe orbit geostaionar n jurul Pmntului. La aceti satelii datele sunt transmise de la sateliii care le produc. Principiul este de tranmisie de la un satelit la altul pn ce unul dintre acetia (de comunicaii) se afl n raza de recepie a unei staii de la sol care poate prelua informaiile respective.

Datele brute ce parvin la staia de recepie sunt n format digital (numeric). Sunt apoi tratate pentru a li se corija distorsiunile atmosferice, geometrice i sistematice, sunt convertite n format standard i sunt nmgazinate pe suporturi magnetice (benzi, CD, DVD, etc). Staiile de recepie i alctuiesc propria lor arhiv de date din cele pe care la achiziioneaz sateliii ce pot transmite ctre acestea. n cazul multora dintre captatori datele pot fi furnizate sub form de imagini ntr-un timp foarte scurt utilizatorilor. De actualitate este teledetecia ce utilizeaz captotori ce lucreaz n domeniul hiperfrecvenei, iar dintre acetia cel mai utilizat este radarul.3. Analizarea i interpretarea imaginilor

3.1 Introducere

Pentru a utiliza datele de teledetecie este necesar s existe personal instruit pentru a putea extrage informaiile semnificative coninute de imagini.Interpretarea i analizarea imaginilor de teledetecie au ca scop identificarea i msurarea diferitelor inte (obiecte de studiat) existente n imagini pentru a putea extrage informaiile utile referitoare la acestea. n teledetecie, intele sunt definite ca fiind toate structurile sau obiectele observabile ntr-o imagine.

intele pot fi puncte, linii sau suprafee. Pot avea forme diferite: un pod, un avion, un autobuz, un drum, un cmp sau un curs de ap, etc;

intele trebuie s fie distincte, adic trebuie s fie contrastante cu structurile din vecintatea lor.Identificarea i interpretarea intelor, n teledetecie, se face de cele mai multi ori n mod vizual, adic prin interpretare uman. n cele mai multe cazuri, imaginea este n format fotografic, indiferent de natura captatorilor i de modul n care datele au fost colectate. n situia n care datele se prezint sub forma clasic a unei fotografii se spune despre acestea c sunt n format analogic.Imaginile de teledetecie pot fi reprezentate prin intermediul calculatorului, printr-o matrice de pixeli unde fiecrui pixel i corespunde un numr care reprezint nivelul de intensitate a pixelului. n acest caz datele sunt n format numeric sau digital. Interpretarea se poate face examinnd reprezentare sub form de imagine numeric de pe ecranul monitorului calculatorului. Imaginile analogice i numerice pot fi reprezentate n negru i alb (monocromatic) sau prin compunerea culorilor i prin combinarea diverselor canale sau benzi reprezentnd diferenele de lungimi de und.

Cnd datele de teledetecie sunt n format digital sunt tratate i analizate prin procedee numerice ceea ce se face prin intermediul calculatorului. Tratamentele i interpretrile pot fi fcute n acest caz i automatic, intele putnd fi identificate i interpretate fr interpretare uman. Analizele i interpretrile numerice sunt fcute de calculator i se bazeaz pe gestionarea numerelor, factorul uman, subiectiv, nefiind implicat, datele nu sunt afectate de erorile umane de interpretare. Rezultatele sunt validate i au o precizie ridicat.Totodat, n unele cazuri, cele dou metode, analizele vizuale i cele numerice, sunt utilizate mpreun, luarea unei decizii finale cu privire la calitatea datelor se face ntotdeauna dup validarea acestora de ctre analiti.3.2 Elemente de interpretare vizual

Aa cum am vzut deja, analizarea imaginilor de teledetecie necesit identificarea intelor respective n imagini. Aceste inte pot fi structuri naturale sau artificiare, alctuite din puncte, linii sau suprafee. intele pot fi definite n funcie de modul n care acestea difuzeaz radiaia. Intensitatea radiaiei este msurat i ntregistrat de ctre captatori pentru ca mai apoi s fie transformat n produse utilizabile, ca de exemplu n imagini aeriene sau imagini satelitare.

n multe dintre aplicaiile de teledetecie este necesar vizualizarea n spaiul tridimensional a imaginilor i aceasta se realizeaz cu ajutorul stereoscopiei aplicabil pe cuple de imagini i utiliznd aplicaii software ce ruleaz pe staii de lucru (hardware) specializate.

Recunoaterea intelor este baza modalitii de interpretare i extragere a informaiilor despre acestea. Observarea diferenelor dintre inte i compararea intelor ntre ele sau cu inte eantion se bazeaz pe urmtoarele caracteristici: ton, form, dimensiune, tipar (model), umbr i asociere.

Identificarea intelor n procedurile de teledetecie se bazeaz pe aceste 7 caracteristici vizuale care permit o interpretare i o analiz mai bune. n cele ce urmeaz vom descrie i vom exemplifica fiecare dintre cele 7 caracteristici.1. Tonul se refer la claritatea obiectelor n imagine, exprimat n culori (tente). n general, o nuan de ton este elementul fundamental pentru a diferenia intele i structurile. Variaia tonurilor permite diferenierea formelor, texturilor i modelul (ablonul) obiectelor.

2. Forma se refer la alura general, la structura sau la conturul obiectelor, luate n individualitatea lor. Forma poate fi un indiciu foarte important n interpretare. Astfel, n zona urban, limitele diverselor suprafee vor avea caracteristici mai rectilinii fiind rezultatul activitii umane, spre deosebire de limitele obiectelor naturale, cum ar fi apele, pdurile, culturile, care se gsesc n zonele neconstruite i care au forme neregulate.

3. Dimensiunea unui obiect, ntr-o imagine, este dat de scara imaginii. Este foarte important s se fac comparaia ntre dimensiunea (relativ i cea absolut) unei inte i dimensiunea celorlalte obiecte coninute n imagine. O evaluare rapid a dimensiunii relative a intei uureaz de multe ori interpretarea intei respective. De exemplu ntr-o imagine se poate evalua zonele de ocupare a solului i suprafeele lor, prin comparaie cu casele. Construciile de dimensiuni mari n comparaie cu casele pot duce la interpretarea acestora ca fiind fabrici sau complexe comerciale

4. Tiparul (modelul) se refer la aranjarea spaial a obiectelor vizibile i care pot fi distinse individual. O repetiie ordonat de tonuri similare i de texturi produc un tipar distinctiv i uor de recunoscut. De exemplu viile cu butucii dispui uniform sau strzile regulate ce au case de-o parte i alta a lor sunt exemple bune pentru ilustrarea noiunii de tipar.

5. Textura se refer la aranjarea i frecvena variaiei de tente n regiuni particulare ale imaginii. Texturile rugoase (pentru zone de teren accidentate) se caracterizeaz prin schimbri dese i brute ale tonurilor de gri, spre deosebire de texturile netede care caracterizeaz zonele de suprafee plane (cmpurile). Texturile rugoaze (aspre) sunt texturi neregulate, ca de exemplu imaginea unei pduri.

6. Umbra este de asemenea util n interpretare pentru c ea ofer informaii cu privire la nlimea relativ a intei i faciliteaz identificarea ei. Umbrele pot fi uneori eliminate pentru c intele aflate n zonele umbrite ale imaginilor nu pot fi identificate i observate. Imaginile de tip radar elimin umbrele.

7. Asocierea ine cont de relaia dintre inta ce prezint interes i restul obiectelor ce au structuri recognoscibile i se afl n proximitatea intei. De exemplu, n imaginea alturat locuinele pot fi asociate strzilor din apropiere, zonele rezideniale pot fi asociate cu colile, terenurile de sport sau de joac. n exemplul nostru, lacul este asociat cu ambarcaiunile i cheiurile precum i cu un parc recreativ.

3.3 Tratarea numeric a imaginilor

Majoritatea datelor de teledetecie sunt n format digital, astfel nct toate interpretrile i analizele de imagine necesit o etap de prelucrare numeric. Aceste prelucrri au ca scop formatarea i corectarea datelor precum i intensificarea, prin procedeu numeric, a imaginilor pentru a facilita interpretarea lor vizual i clasificarea intelor n totalitate de ctre calculator.Tratamentul numeric al imaginilor de teledetecie necesit existena datelor nregistrate i disponibile n format numeric, stocate pe suporturi magnetice (benzi, dicuri, etc). Tratarea numeric a datelor necesit i existena unui sitem informatic (sistem de analizare a imaginilor) precum i a echipamentelor i a aplicaiilor informatice specializate n tratarea imaginilor de teledetecie.

Funciile uzuale de tratare a imaginilor de teledetecie sunt:

1. Pretraterea - cuprinde aplicarea coreciilor radiometrice (datorate iregularitii captatorilor) i geometrice (aducerea datelor n sisteme de coordonate)2. Intensificarea imaginii permite ntrirea contrastelor i filtrajul spaial (eliminarea iregularitilor);

3. Transformarea imaginii conine operaii matematice de combinare a informaiilor din diferite benzi pentru a crea elemente mai clare n imaginea final. Aceste metode cuprind rapoarte de band (rapoarte spectrale) i analize ale componentelor principale;

4. Clasificarea i analizarea imaginii sunt utilizate pentru a identifica i clasifica numeric pixelii din imagine. Clasificarea poate fi fcut supervizat (cu asistena uman) sau nesupervizat (numai de ctre calculator).

3.4 Tratarea imaginilor

1. Operaiile de pretratare (sau restaurarea i rectificarea imaginii) se fac pentru a reduce sau corecta distorsiunile geometrice i radiometrice. Aceste operaii au ca scop eliminarea sau reducerea distorsiunilor geometrice i radiometrice datorate platformei i captatorilor utilizai. Coreciile radiometrice pot fi necesare i datorit variaiei n iluminarea imaginii.Se aplic o serie de corecii erorilor datorate atmosferei.

Zgomotul ntr-o imagine de teledetecie se poate datora i iregularitilor sau erorilor rspunsurilor captatorilor sau transmiterii datelor i nregistrrii acestora.

Liniile lips care pot aprea n imaginile de teledetecie se datoreaz absenei datelor sau deficitului acestora n lungul unei linii de baleiere. Aceast deficien se corijeaz prin nlocuirea liniei cu valorile pixelilor din linia de deasupra, sau prin media dintre pixelii din linia de deasupra i cei din linia de sub linia lips.

Georeferenierea const n efectuarea unei corespondene geometrice ntre imagine i un sistem cunoscut de coordonate din teren.

Procesul const n identificarea de coordonate imagine (linie i coloan) a mai multor puncte distincte din teren ce se numesc puncte de control teren sau reperi teren (PCS), pe imaginea corectat A (A1 la A4) i a cror poziii reale n coordonate teren sunt msurate pe o hart B (B1 la B4). Prin procese matematice se aplic rotaii, translaii i modificri de scar pn ce punctele din imaginea A ajung la coordonatele i poziia din B.2. Intensificarea imaginii are ca scop mrirea contrastului i modificarea calitativ a imaginii de teledetecie pentru a putea identifica mai bine intele (obiectele studiate).

Filtrarea spaial este o alt metod de tratare a imaginilor de teledetecie pentru a le spori calitile cantrastului.

3. Transformarea imaginilor implic utilizarea informaiilor din mai multe benzi spectrale pentru aceeai zon, pentru a obine o imagine nou care combin diferitele surse de informaii i conine volum de date mai mare i de calitate mai bun.

4. Clasificarea i analizarea imaginilor ine de clasificarea caracteristicilor unei imagini, utiliznd elementele de interpretare vizual. Clasificarea numeric a imaginilor folosete informaiile spectrale coninute n una sau mai multe benzi spectrale pentru a clasifica fiecare pixel individual. Acest tip de clasificare este denumit regrupare spectral. Exist dou procedee de realizare a acestui tip de clasificare, manual sau automat i ambele funcioneaz dup principiul atribuirii unei clase particulare sau teme (de exemplu: ap, pdure de conifere, vi de vie un anumit soi, porumb, gru, etc) fiecrui pixel dintr-o imagine. Noua imagine, care reprezint clasificarea, este compus dintr-un mozaic de pixeli care aparin fiecreia dintre temele particulare. Aceast imagine este o reprezentare tematic a imaginii originale. Trebuie fcut diferenierea dintre noiunea de clase informaice i clase spectrale. Clasele informatice sunt categorii de interes de care analistul ine cont n interpretarea, cum ar fi: diferite tipuri de cultur, de pdure, de caracteristici geologice sau de roci, etc Clasele spectrale sunt grupe de pixeli care au aceleai caracteristici (sau apropiate) i care au aceeai valoare de intensitate n diferite benzi spectrale ale datelor. Obiectivul final al clasificrii este de a realiza concordana ntre clasele spectrale i cele informatice. Cazurile n care aceast coresponden se realizeaz direct sunt foarte rare. Pe de alt parte, o clas informatic foarte larg ,de exemplu pdure, poate conine mai multe subclase spectrale ce pot fi determinate de diferena de vrst dintre arbori, de spaierea lor, densitatea acestora sau pur i simplu de efectul de umbrire sau de variaiile de iluminare. Metodele de clasificare cele mai cunoscute pot fi mprite n dou mari categorii: clasificri supervizate i clasificri nesupervizate. n cazul clasificrilor supervizate se utilizeaz eantionajul, fiecare dintre eantioane formnd un ansamblu de date test.

Clasificarea supervizat ncepe prin identificarea claselor de informaii care sunt utilizate apoi pentru a definii clasele spectrale pe care le reprezint. n clasificarea nesupervizat nti sunt formate clasele spectrale, pe baza doar pe informaiile numerice ale datelor apoi, prin utilizarea aplicaiilor informatice de tip algoritm de clasificare, se determin grupele statistice naturale sau structurile de date. n procesul de clasificarea nesupervizat pot fi specificai i unii parametrii referitori la distanele dintre clase i la varianele interioare din aceeai clas. Uneori aceast metod nu ncepe prin predeterminarea unui ansamblu de clase, aa cum ncepe metoda clasificrii supervizate. Clasificarea nesupervizat se bazeaz pe procese iterative ce au la baz algoritmi de calcul.

3.5 Integrarea datelor i analizarea

Majoritatea datelor de teledetecie sunt n acest moment n format numeric, indiferent de proveniena lor, ceea ce face din integrarea lor o metod comun de interpretare i analiz. Integrarea datelor este o metod ce implic combinarea datelor provenite din diferite surse, extrase din cantitti de date mari i de calitate foarte bun Combinaiile de date includ date multitemporale, date de rezoluii diferite, provenite din surse diferite i de mai multe tipuri.Integrarea datelor multitemporale const n integrarea imaginilor achiziionate n perioade de timp diferite dar coninnd aceeai zon de pe suprafaa terestr. Detectarea modificrilor multitemporale se poate efectua fie simplu, doar prin comparare, fie prin procedee mai complexe ce constau n compararea clasificrilor multiple sau a clasificrilor de ansamblu a datelor multitemporale.Integrarea datelor de mai multe rezoluii este util n mai multe domenii de activitate. Combinarea dintre datele de rezoluie mare cu cele de rezoluie sczut favorizeaz semnificativ numrul de detalii spaiale dintr-o imagine i poate contribui la accentuarea unor caracteristici ale imaginii. Datele SPOT se preteaz foarte bine la o astfel de metod pentru c datele pancromatice la 10m pot fi combinate n mod facil cu datele multispectrale la 20m. Mai mult, n acest caz datele multispectrale rein o bun rezoluie spectral, n timp ce datele pancromatice permit mrirea rezoluiei spaiale a imaginii.Datele provenite de la diversi captatori pot fi combinate, ceea ce este definit ca fuzionare a datelor multisenzori. Combinarea datelor optice multispectrale cu imagini radar este unul dintre exemple. Datele optice furnizeaz informaii spectrale detaliate, utile pentru a face diferenieri ntre diversele tipuri de suprafee, n timp ce imaginile radar pun n eviden structurile suprafeelor.Integrarea datelor provenite de la diveri senzori necesit o legtur geometric ntre acestea sau cu un sistem de coordonate comun. De exemplu, datele altimetrice provenite din msurtorile topografice i avnd form numeric, denumite Model Numeric al Terenului (DTM) pot fi utile n realizarea clasificrilor. DTM-ul poate fi util la corectarea erorilor n reprezentarea cartografic datorate variaiei pantelor terenului. DTM-ul mai este utilizat i la producerea imaginilor cu perpectiv n trei dimensiuni. Imaginea obinut prim teledetecie este apoi suprapus peste datele de altimetrie ceea ce sporete capacitatea de vizualizare a imaginii.Combinarea datelor din diferite surse i de diferite tipuri constituie doar nceputul procesului de integrare i analizare a acestora. ntr-un mediu numeric, unde toate sursele de date sunt legate geometric la o baz geografic comun, potenialul pentru extragerea de informaii este foarte mare. Astfel se definete principiul de analiz numeric ntr-un Sistem Informatic Geografic (SIG). Toate datele care pot fi refereniate la un sistem de coordonate geografice comune sunt succeptibile de a fi utilizate ntr-un mediu GIS. Modelul Digital al Terenului, hri ale tipurilor de sol, ale tipurilor de pdure, ale reelei de ci de comunicaii, etc. sunt doar o mic parte de date ce pot fi utilizate ntr-un GIS. Datele de teledetecie sunt utilizate n mod curent la actualizarea hrilor existente.n concluzie, analiza diverselor surse de date combinate permite extragerea de informaii mai multe i mai precise i asta prin utilizarea sinergiei dintre diversele tipuri de date.. 4. Aplicaii ale teledetecie

4.1 Introducere

Aa cum am vzut n cele prezentate pn acum, fiecare tip de captator senzor este utilizat pentru aplicaii specifice. Benzile spectrale achiziionate de senzorii optici determin aplicaiile pentru care au fost preluate. Cnd senzorul este de tip radar, unghiul su de inciden i frecvena sunt cele ce determin domeniul de utilizare al datelor. Pentru fiecare tip de aplicaie exist posibilitatea unei combinri specifice de rezoluii spectrale, spaiale i temporale. Rezoluia spectral se refer la lungimea de und a fiecrei benzi de nregistrare. De exemplu, imaginile pancromatice care acoper o toate lungimile de und din domeniul vizibil nu sunt sensibile la modificrile vegetaie datorate factorilor de stres. n cazul studierii vegetaiei se recomand utilizarea nregistrrilor fcute n benzi spectrale din domeniul infraroului deoarece clorofila din plante absorbe foarte mult radiaiile infraroii. Rezoluia spaial realizeaz referenierea oricrui detaliului perceptibil din imagine la un sistem de coordonate sau la obiecte a cror poziie spaial este cunoscut.Rezoluia temporal se refer la perioada de timp n care s-a facut preluarea datelor sau la periodicitatea cu care s-au prelut datele. Mai multe aplicaii necesit existena unor imagini repetitive preluate cu cea mai mare frecven posibil (de exemplu n cazul urmririi extinderii inundaiilor, a deversrilor de carburani, etc). Alte aplicaii, ca de exemplu urmrirea dezvoltrii culturilor agricole, monitorizarea recoltelor, invazia insectelor, propagarea bolilor la unele culturi sau pduri, etc, necesit imagini sezoniere. n cazul cartografierii structurilor geologice i a altor elemente stabile de la suprafaa Pmntului este necesar o singur serie de imagini.Aplicaiile teledeteciei sunt multiple, dar, n ceea ce urmeaz ne vom referii numai la cele care pot concura la realizarea monitorizrii i gestionrii moderne a culturilor de vi de vie.Utilizarea mai multor surse de informaiiFiecare band de date achiziionate de ctre un captator conine informaii importante i unice. tim c inta interacioneaz diferit, n funcie de lungimea de und a energiei incidente pe care o reflect, o absoarbe, o difuzeaz sau retransmite n proporii diferite.n ceea ce urmeaz facem o enumerare a tipurilor de date i a modului de utilizare a lor n cazul culturilor de vi de vie:

datele multispectrale au fost utilizate n cele maimulte cazuri pentru a identifica atacurile bolilor i a insectelor asupra culturilor de vi de vie;

datele multisenzori au fost utilizate pentru cartografierea, interpretarea i clasificarea terenurilor i a solurilor;

datele temporale au fost utilizate pentru urmrirea fazelor de dezvoltare a culturilor de vi de vie.

Pentru o mai bun precizie a analizei multitemporale critice i calitative se utilizeaz date calibrate. Este necesar s se stabileasc o relaie ntre nivelul de luminozitate dintr-o imagine i unitile de msur care pot face posibil compararea imaginilor ntr-o manier precis i cuntificabil i astfel se determin natura i cantitatea schimbrilor observate.4.2 Aplicaiile teledeteciei n domeniul agriculturii

Agricultura joac un rol primordial n economia rilor dezvoltate. Este nevoie de informaii precise i actuale pentru gestionarea eficient a exploataiilor agricole i a recoltelor. De asemenea, este necesar s se dispun de informaii reale i n timp util pentru a putea aplica tratamentele necesare n cazul afectrii culturilor de ctre boli sau insecte, de ctre intemperii, de ctre secet sau alte pagube datorate stresului vegetal.O surs important de date o constituie imaginile satelitare sau aeriene furnizate de teledetecie i fotogrammetrie.

Aceste imagini sunt utilizate la clasificarea culturilor, la asigurarea strii de sntate i de viabilitate a produciilori la supravegherea msurilor de intervenie. Printre aplicaiile teledeteciei n cazul agriculturii menionm: Clasificarea tipurilor i subtipurilor de culturi agricole;

Evaluarea strii de sntate a culturilor;

Estimarea produciei totale a unei recolte;

Cartografierea caracteristicilor solului;

Cartografierea practicilor de gestionare a solului;

Supravegherea conformrii cu legea i alte prevederi legale4.2.1 Cartografierea tipurilor de culturi

Contextul generalIdentificarea i cartografierea tuturor culturilor este important din mai multe raiuni. Hrile diferitelor culturi sunt utilizate de ageniile naionale i multinaionale agricole, de companiile de asigurare, de comisiile agricole regionale care trebuie s inventarieze tipurile de culturi practicate n regiunile n care i desfoar activitatea precum i pentru inventarierea perioadelor de cultivare. Aceste hri pot furniza date cu privire la predicia produciei, la realizarea de statistici referitoare la producie, la rotaia culturilor, etc Pe baza informaiilor furnizate de teledetecie se pot realiza: cartografia produciei n concordan cu natura solurilor, identificarea factorilor de influenare a sntii plantelor, evaluarea pagubelor cauzate de modificrile climaterice (inundaii, secat, furtuni, grindin, zpezi, etc) precum i suprevegherea activitilor agricole.Identificarea i calculul suprafeelor cultivate, n totalitatea lor, pe soiuri, pe vrste i pe alte criterii, este o activitate care decurge din cartografierea suprafeelor agricole utiliznd date de teledetecie.Teledetecia ofer avantajul metodei sigure i eficiente de culegere a informaiilor cartografice, ofer o vedere sinoptic putnd oferi informaii cu privire la stadiul de dezvoltare i de sntate al culturilor agricole. Reflectana spectral ofer date despre stadiul de cretere i de sntate al plantelor, microundele evideniaz aliniamentul, structura i la cantitatea de ap prezent n plante i sol iar toate acestea completeaz datele optice.

Rezultatele interpretrii datelor de teledetecie pot fi integrate ntr-un GIS (specializat n cadastru pentru zonele, de exemplu, viticole) i ntr-un sistem de gestionare a culturilor putnd fi combinate cu date suplimentare pentru a furniza informaii asupra dreptului de proprietate, practicile de gestionare, etc

Exigena ce se impune datelor

Identificarea i cartografierea culturilor beneficiaz de utilizarea imaginilor multitemporale care faciliteaz clasificarea innd cont de modificrile n reflectana plantelor n timpul dezvoltrii lor. Datele multitemporale necesit senzori bine calibrai i imagini preluate frecvent pe toat parioada dezvoltrii plantelor. Unele culturi sunt mai uor de identificat n anumite stadii ale lor de dezvoltare (de exemplu n perioada de nflorire) deoarece i schimb reflectana spectral. Datele multisenzori sunt utile pentru c ele asigur o precizie mult mai mare a clasificrii deoarece furnizeaz mult mai multe informaii dect dac se utilizeaz un singur senzor. Imaginile n infrarou evideniaz plantele cu un coninut ridicat de clorofil, n timp ce datele radar furnizeaz informaii cu privire la coninutul de ap din plante i sol.4.2.2 ntocmirea de planuri i hri prin metodele teledeteciei

Cartografia este o component integrant a procesului de gestionare a resurselor terestre, iar informaiile cartografice sunt un produs ce decurge din analizarea datelor de teledetecie. Elementele naturale i infrastructurile artificiale, ca de exemplu reeaua de transport, centrele urbane, limitele administrative, pot fi reprezentate spaial n raport cu sisteme de coordonate cunoscute, putnd, mai apoi s fie combinate cu informaii tematice. Hrile, planurile topografice sau tematice sunt eseniale n planificarea, evaluarea, supravegherea i gestionarea utilizrii solului i n mod particular ele pot fi incluse n Sisteme Informatice Geografice ca informaii de baz. Integrarea datelor de altitudine (DTM) este extrem de important pentru o serie de aplicaii.n Romnia hrile i planurile au fost realizate n marea lor majoritate prin metode fotogrammetrice, acesta fiind un caz particular al teledeteciei.

Utilizarea datelor de teledetecie pentru cartografierea zonelor de interes se justific prin urmtoarele avantaje:

Asigurarea cu imagini stereoscopice a ntregii zone de observat;

O repetare frecvent a prelurii de date;

O livrare rapid a datelor;

O acoperire regional;

Preuri sczute n comparaie cu metodele clasice (msurtori la teren);

Stocarea datelor n format digital;

O integrare facil n GIS;

O actualizare rentabil a planurilor i hrilor existente.

4.2.3 Aplicaii cartografice ale teledeteciei:

1 planimetria;

2 modelul numeric al terenului;

3 cartografia tematic.4.2.3.1 PlanimetriaPlanimetria reprezint identificarea i localizarea geografic (ntr-un sistem de coordonate) a elementelor existente pe suprafaa solului, a diverselor obiecte, a acoperirii solului (pduri, ape, ci de comunicaii, etc) n coordonate X i Y sau similare acestora, n funcie de sistemul de referin ales.

Informaia planimetric este necesar, n general, pentru diverse aplicaii, iar n funcie de necesiti, se decide scara la care acesta s fie reprezentat. Astfel, pentru cartografierea zonelor urbane, pentru aplicaii de tip cadastru, pentru gestionarea diverselor instalaii sau pentru informaii generale despre mediul nconjurtor se aleg scri de reprezentare de la 1:5000 la 1:500 sau chiar mai mari. Pentru studii generale, pentru hri sau alte aplicaii ce nu necesit o precizie mare pentru detaliile planimetrice, se aleg scri de la 1:10000 spre 1:1000000 sau mai mici.

Utilizarea tehnicilor GPS pentru preluarea datelor topo-geodezice la teren este o metod precis dar i costisitoare i se aplic n general pentru zone cu suprafee reduse i accesibile. Pentru zone mari i izolate, greu accesibile se folosesc metode fotogrammetric sau de teledetecie acestea oferind date de calitate, la costuri reduse i n timp scurt.Datele Landsat i SPOT ofer date optime pentru extracia informaiilor planimetrice pentru aplicaiile la nivel regional. Fotografiile aeriene, n mod particular ortofotografiile sunt o variant preferabil pentru zone mici ca dimensiune i bine definite. Pentru zonele acoperite cu nori pe perioade ndelungate din an este de preferat s se utilizeze radarul pentru achiziionarea datelor referitoare la planimetrie.4.2.3.2 Modelul Numeric al Terenului

Existena Modelului Numeric al Terenului (DTM) este primordial pentru realizarea coreciilor geometrice i radiometrice pe imaginile de teledetecie. Aceste modele permit crearea curbelor de nivel i modelarea terenului, furniznd astfel i alte informaii necesare efecturii analizelor ulterioare.Cerinele n realizarea DTM-ului sunt legate i de utilizarea acestuia n GIS. Includerea datelor altimetrice i de relief este obligatorie pentru foarte multe tipuri de aplicaii i n mod special n realizarea hrilor i planurilor topografice i cadastrale. Datele de altitudine utilizate mpreun cu imaginile de teledetecie prelucrate pot produce vederi n perspectiv care sunt foarte utile n vizualizarea vizibilitilor ntre puncte, n aplicaii pentru telecomunicaii, n gestionarea resurselor, etcExist mai multe metode de generare a DTM-ului. Una dintre acestea este de a crea o serie de puncte cotate prin lucrri de teren sau prin lucrri de fotogrammetrie i apoi se ndesesc prin interpolare obinndu-se o densitate optim de puncte avnd cotele cunoscute. Alt metod este de a transforma n format digital planuri i hri existente i realizarea curbelor de nivel n format vector, dar i aceast metod implic costuri i for de munc substaniale.

Crearea MDT prin metodele teledeteciei este eficace din punct de vedere a timpului i a costurilor. Teledetecia dispune de o varietate de senzori i metodologii pentru a crea aceste modele utilizabile n aplicaii cartografice. Cele dou metode de baz n crearea acestor modele sunt:

tehnicile de stereofotogrammetrie utiliznd fotografii preluate din avion;

interferometria radar

Stereofotogrammetria const n extagerea informaiei altimetrice plecnd de la stereoimagini (din aerofotografiere, SPOT sau radar). Curbele de nivel se traseaz pe imagini, de ctre operatori, prin urmrirea formelor terenului cu ajutorul unei mrci luminoase tridimensionale.

Curbele de nivel pot fi trasate i i plecnd de la DTM-ul utilizat n producerea hrilor topografice, de la modele ale pantelor precum i de la orientrile acestora. Acestea sunt utilizate pentru integrarea cu o serie de date de clasificare tematic (ca de exemplu utilizarea solurilor) pentru a corecta geometric alte imagini sau pentru a crea vederi perspective.

Pentru toate DTM-urile i aplicaiile cartografice de topografie, precizia cartografic a datelor este foarte important.

Figura 1

Cele apte etape ale prelucrrilor de teledetecie

LUNGIMEA

(m)

unde lungi

FRECVEN

(HZ)

unde joase

unde scurte unde nalte

unde radio

nalt frecven

vizibile

raze X

raze gama

raze gama

raze X

vizibile

nalt frecven

unde radio

unde scurte unde nalte

FRECVEN

(HZ)

unde joase

LUNGIMEA

(m)

unde lungi

ultraviolete

apropiat ultravioletului

Ultraviolet

Lungimea de und

(metri)

raze gama

raze X

vizibile

nalt frecven

unde radio

unde scurte unde nalte

FRECVEN

(HZ)

unde joase

LUNGIMEA

(m)

unde lungi

Vizibil

Lungimea de und

(metri)

Lungimea de und

raze gama

raze X

vizibile

nalt frecven

unde radio

unde scurte unde nalte

FRECVEN

(HZ)

unde joase

LUNGIMEA

(m)

unde lungi

Infrarou

Lungimea de und

(metri)

apropiat mediu ndeprtat

reflective

emisie radiant termal

unde scurte

Soarele

dimineaa

prnz

seara

Polul Nord

Rotaia

A

V

V

V

A

V

A

Rezoluie grosier

Rezoluie fin

alb-negru

color

albastru+verde+rou

imagine 2 bii

imagine 8 bii

vegetaia

imagine

cu date

Reflectana (%)

amplificator

captator

lentile

Evidenierea modificrilor ntr-o zon forestier

apa

Lungimea de und m

albastru

verde

rou

A= ap

B= cultur agricol

C= roci

Algoritm

Identificarea claselor

A= ap

B= agricultur

C=roci

Clase spectrale

PAGE 34NOTE DE CURS