Download - 72893308 Teledetectie Si Fotointerpretare Geografica

Transcript

http://www.cameredigitale.ro/nikon-coolpix-l120-red http://www.evomag.ro/FOTO-Aparate-Foto-Compacte/NIKON-Camera-Foto-DigitalaL120-Neagra-62658.html#

TELEDETECIE I FOTOINTERPRETARE GEOGRAFICCURS 2009

1. INTRODUCERE1

Cu un grad mare de generalitate, teledetecia este definit ca fiind o tehnologie care permite obinerea de informaii asupra unor obiecte i fenomene fr a intra n contact nemijlocit cu acestea. Teledetecia a fost definit n funcie de accentul care s-a pus pe o form sau alta a tehnologiei respective. n Principiile privind teledetecia Pmntului din spaiu adoptate de ONU, se poate citi: Termenul teledetecie semnific perceperea din spaiu a suprafeei Pmntului, folosind proprietile undelor electromagnetice emise, reflectate sau refractate de obiectele studiate, n scopul mbuntirii gestiunii resurselor naturale i utilizrii terenurilor, precum i pentru protecia mediului. Fiind vorba de rezoluiile tratatelor internaionale ale ONU privind utilizarea panic a spaiului extraterestru, n aceast definiie nu sunt amintite aplicaiile militare. n Remote sensing: principles and interpretation, Floyd F. Sabirs (1978) arat c :Teledetecia este tiina culegerii, prelucrrii i interpretrii imaginilor care nregistreaz interaciunea dintre energia electromagnetic i materie. n prezent, cel mai adesea, teledetecia este asociat cu imaginile digitale preluate de senzori plasai pe satelii i prelucrate apoi prin intermediul calculatorului electronic. n ara noastr primele nregistrri de la sateliii NASA, respectiv sateliii Landsat I i II, au fost primite n anii 1975-1976, cnd profesorul N. Oprescu, de la Facultatea de Construcii din Bucureti, a ncheiat cu NASA un contract privind eantionarea i supervizarea imaginilor care se refereau la ara noastr. Astfel, muli cercettori s-au ocupat de acest domeniu n aceast perioad, cu toate greutile inerente nceputului, dar mai ales lipsei resurselor materiale i a dotrii tehnice. n ce privete definiia teledeteciei, Cristian Vasile (1993) arat c: Teledetecia este tiina culegerii, prelucrrii i interpretrii imaginilor satelitare care nregistreaz interaciunea dintre energia undelor electromagnetice i suprafaa Pmntului. Tehnologiile de teledetecie permit achiziia i analiza datelor specifice. Captarea de la distan a datelor se face din atmosfer sau din spaiul cosmic, unde aparatura de nregistrare este trimis cu diverse mijloace de zbor: avioane, baloane, nave, satelii sau laboratoare cosmice. n anul 1972 era lansat de ctre NASA primul satelit din seria Landsat. Succesul deosebit n ce privete utilizarea datelor obinute n urma acestei misiuni, a condus la o dezvoltare continu a domeniului teledeteciei. Au fost lansai n continuare i ali satelii de teledetecie, tot mai performani, att de ctre NASA, ct i de alte agenii. Astfel, Frana lanseaz seria sateliilor SPOT, India lanseaz seria sateliilor IRS, Agenia European lanseaz sateliii ERS, iar Rusia sateliii de spionaj COSMOS. n acest fel, pn n prezent au fost lansai peste 4000 satelii, dintre care mai sunt n funciune cca. 400. Anual sunt lansai cca. 20 satelii, din care 3/4 sunt pentru telecomunicaie. Astfel, n prezent exist n spaiul extra-atmosferic din jurul Pmntului un mare numr de platforme satelitare care sunt purttoare de senzori de teledetecie. Un alt domeniu de dezvoltare l constituie platformele aeriene, acestora fiindu-le proprii senzorii hiperspectrali, senzori caracterizai prin existena unui mare numr de benzi (canale) spectrale (frecvent peste 20). Platformele aeriene sunt instalate de obicei pe avioane construite special pentru nregistrri att fotogrammetrice ct i a celor multispectrale. Pentru diverse cercetri de finee, pentru unele calibrri sau eantionri a diverselor tipuri de suprafee de teren, camerele multispectrale se mai instaleaz pe unele construcii nalte sau pe macarale. Noile generaii de satelii echipai cu senzori de mare precizie vor deschide noi domenii de aplicabilitate teledeteciei. Prin coborrea rezoluiei la 1 m sau mai puin, teledetecia se aproprie de performanele care erau specifice fotogrammetriei. Odat cu dezvoltarea fotogrammetriei digitale, grania dintre aplicaiile cartografice ale teledeteciei i cele ale fotogrammetriei ncep s se estompeze. Un avantaj deosebit al imaginilor de teledetecie l constituie faptul c acestea se gsesc deja ntr-un format digital. O parte important a semnalelor emise sau reflectate de obiecte i fenomene const din radiaii luminoase care alctuiesc imagini vizuale. Inventarea fotografiei a permis ca imaginile acestea s poat fi nregistrate, imaginea fotografic putnd fi examinat oricnd. Din ea se pot extrage numeroase2

informaii, ce au fost transmise prin semnalele luminoase venite de la obiectele i fenomenele fotografiate. Procesul complex de examinare a fotografiilor i de obinere a diverselor informaii se numete fotointerpretare, iar dac fotografiile au fost fcute din atmosfer sau din spaiul cosmic, acest proces poate fi denumit de aerofotointerpretare. Informaiile obinute prin aerofotointerpretare sunt att de ordin calitativ ct i cantitativ. Prima care s-a individualizat este fotogrammetria, care se ocup cu efectuarea msurtorilor pe fotograme, cu determinarea dimensiunii obiectelor i proceselor, precum i poziia lor spaial. Aerofotointerpretarea urmrete ns cunoaterea ct mai aprofundat a obiectelor i proceselor vizibile sau invizibile pe fotograme, msurarea lor se face doar pentru realizarea unei mai mari exactiti. Fotografiile terestre se caracterizeaz prin aa numitele zone moarte, n care unele obiecte se profileaz peste altele. Fa de acestea, fotografiile aerospaiale pe lng c redau ntinderi mari ale suprafeei terestre, ele privesc vertical aceast suprafa, astfel c obiectele nu se mai profileaz unele peste altele. Din acest punct de vedere, pentru geografie, aerofotointerpretarea prezint importante avantaje, astfel, fa de observarea direct n teren, se realizeaz o considerabil reducere a cheltuielilor de timp, de energie i de mijloace financiare. Nu se pot elimina ns deplasrile n teren, deoarece fotointerpretarea nu permite precizarea sigur a tuturor informaiilor necesare studiului geografic propus.

2. SCURT ISTORICIstoria fotointerpretrii este o creaie a secolului XX, fiind pregtit de ntreaga dezvoltare a tiinei i tehnicii, dar n special de dezvoltarea ridicrilor topografice n a doua parte a secolului al XVIII-lea i a inventrii fotografiei n secolul al XIX-lea (1839 - de Jaques Daguerre i Nicphore Nipce). Apoi s-a trecut la utilizarea fotografiilor pentru ridicrile topografice, iar arhitectul german Meydenbauer a introdus termenul de fotogrammetrie (1893). Spre sfritul secolului al XIX-lea a aprut ideea utilizrii fotografiilor stereoscopice i s-a nscut stereofotogrammetria. Primele fotografii aeriene au fost realizate din balon n anul 1858 de ctre Gerard Felix Tournachon, iar n 1909, un ofier italian, cel nsoea pe americanul Wilbur Wright, a fcut prima fotografie din avion la Centocelle, n Italia. La sfritul secolului al XIX-lea, n unele ri a nceput ntocmirea hrilor topografice dup fotogramele aeriene. O dezvoltare accentuat a cptat aceast aciune n timpul primului rzboi mondial, fotogramele aeriene fiind folosite i pentru obinerea de informaii diverse, nscndu-se n acest fel fotointerpretarea. Dup rzboi, fotogramele aeriene au nceput s fie utilizate i n scopuri civile, cum sunt studiile de geografie, geologie, arheologie, agricultur, amenajarea teritoriului, silvicultur sau urbanism. n al II-lea rzboi mondial s-au perfecionat mult att avioanele ct i aparatura fotografic, realizndu-se un numr enorm de fotograme aeriene. Dup rzboi s-a trecut treptat la dezvoltarea aplicaiilor civile ale fotointerpretrii, mai ales n domeniul cercetrilor geomorfologice, pedologice, geologice sau silvice, precum i n cel al mbuntirilor funciare i a altor necesiti economice. In 1950 s-a nfiinat la Delft, n Olanda, Institutul Internaional de Fotogrammetrie i Fotointerpretare, institut ce a contribuit la pregtirea postuniversitar a diverilor specialiti din numeroase ri. Lansarea primului satelit artificial al Pmntului de ctre URSS, n anul 1957, a deschis noi posibiliti pentru aplicarea teledeteciei n explorarea Pmntului i a altor corpuri cosmice. Prima imagine orbital a Pmntului a fost realizat la 7 august 1959 de ctre satelitul american Explorer 6. Aplicarea teledeteciei s-a fcut n primul rnd n domeniul meteorologiei prin lansarea sateliilor americani din seria TIROS (Television Infrared Observation Satellite),ntre anii 1960 1965 fiind lansai 10 astfel de satelii. ntre anii 1964-1975 a fost lansat seria sateliilor NIMBUS, apoi din 1966 pn n 1969 au fost lansai 9 satelii ESSA (Environmental Survey Satellite), din 1970 sunt n funcie3

sateliii NOAA (National Oceanic and Atmosferic Administration), iar din anul 1978 pn n 1985 a fost lansat noua serie de satelii TIROS. Programul sovietic de observare a Pmntului a cuprins sateliii din seria COSMOS, satelii de spionaj, iar odat cu lansarea satelitului Cosmos 28 s-au nceput observaiile meteorologice. Seria sateliilor METEOR a inaugurat sistemul operaional meteorologic. Din anul 1972 au fost lansai sateliii speciali LANDSAT care s furnizeze date diverselor tiine despre Pmnt. Ei au fost utilai cu o aparatur de mare precizie, realizndu-se nregistrri cu scanere multispectrale precum i fotografii n pancromatic. Dezvoltarea fotointerpretrii n Romnia n ara noastr, primele aplicaii ale fotointerpretrii s-au realizat n timpul rzboiului din 1877, cnd s-au ntocmit schie topografice dup fotograme terestre. Cele dinti fotografii aeriene s-au efectuat din balon n anul 1899, iar Aurel Vlaicu realizeaz n 1911 primele fotografii din avion. n anul 1914 s-au fcut primele fotografii aeriene asupra oraului Bucureti. n anul 1941 are loc nfiinarea Institutului Aerofotogrammetric, care prin fuzionarea cu Secia aerofotogrammetric din Institutul Geografic al Armatei, petrecut n 1948, devine, n ceea ce cunoatem noi astzi, Direcia Topografic Militar. nceperea colectivizrii agriculturii, a impus o cunoatere mai aprofundat a fondului funciar al rii, astfel c, n cadrul Ministerului Agriculturii este nfiinat un Centru de fotogrammetrie. Acesta este transformat ulterior n Institutul de Geodezie, Fotogrammetrie, Cartografie i Organizarea Teritoriului (IGFCOT). Pentru diverse lucrri de cadastru, de amenajri de irigaii, desecri sau de combaterea eroziunii solului, precum i pentru alte nevoi ale agriculturii, cercetrii sau proiectrii, IGFCOT a realizat aerofotografierea unei mari pri din teritoriul rii i a ntocmit an de an un mare numr de hri topografice la scar mare. n nvmntul tehnic superior s-au introdus cursuri de fotogrammetrie cu ncepere din anul 1925 de ctre I. Vidracu, apoi din 1931 de V. Gonta i Anton Marin, din 1940 i pe urm din 1945 de Gh. Nicolau Brlad, dup 1961 de N. Oprescu, M. Mihilescu i N. Zegheru, iar dup 1972 de G. Marton i N. Zegheru. De asemenea, au fost publicate multe lucrri din domeniul fotogrammetriei. Fotointerpretarea a fost mai puin practicat, abia n anul 1972 a fost introdus un curs facultativ la seciile de geografie din universiti. Dezvoltarea tehnologiilor spaiale, mai ales dup lansarea n iulie 1972 a satelitului Landsat 1 i din ianuarie 1975 a satelitului Landsat 2, a fcut ca i n Romnia s se extind preocuprile din domeniul teledeteciei. Pe baza unor contracte de cercetare ncheiate cu NASA, prin care s-au primit nregistrri multispectrale asupra teritoriului rii, s-au putut face unele prelucrri prin fotointerpretare, dar i pe computer. Aceste cercetri au fost publicate n diverse reviste din ar i strintate, fiind semnate de N. Oprescu, N. Zegheru, M. Albot, M. Corcodel, D. Rdulescu, I. Munteanu, C. Grigora sau I. Vjdea.

3. OBINEREA IMAGINILOR AEROSPAIALE ALE SUPRAFEEI TERESTRE 3.1. Energia n naturn natur, energia electromagnetic, ce provine aproape n ntregime de la Soare, se propag prin radiaii, acestea fiind absorbite, emise, reflectate sau difuzate de ctre obiecte. Deci, fa de energia iniial primit de la Soare, energia care provine de la obiecte sau fenomene este modificat, avnd caracteristici specifice datorate proprietilor intrinseci ale acestora. Teoria electromagnetic a luminii consider c radiaia luminoas, radiaiile ultraviolete, radiaiile X i radiaiile infraroii se deosebesc prin lungimile de und. Prin sesizarea i nregistrarea unui obiect n lungimi de und cunoscute, se obin informaii asupra acestuia cu privire la stare, form, dimensiuni, compoziie, temperatur sau alte proprieti specifice. Din energia recepionat de un4

obiect o cantitate este nmagazinat, iar alte cantiti sunt transmise sau reflectate, obiectul emind totodat energie luminoas i termic. Privit ca receptor de energie, corpul absolut negru absoarbe ntreaga energie incident asupra sa, n timp ce un alt corp absoarbe doar parial energia incident, intervenind un coeficient de absorbie. Restul de energie, neabsorbit, este parial reflectat i i se asociaz un coeficient de reflexie. Fiecare obiect sau fenomen emite sau remite radiaii electromagnetice specifice, caracterizate printr-o anumit lungime de und i o anumit intensitate. Aceasta reprezint semntura spectral a obiectului respectiv. Variaiile n timp ale semnturii spectrale ale obiectelor i fenomenelor reprezint aa numita semntur temporal. Aa, spre exemplu, fazele fenologice ale plantelor modific foarte puternic specificul radiaiei electromagnetice emise sau reflectate. Astfel, a aprut necesitatea de a cunoate semntura spectral a obiectelor i fenomenelor n diferite perioade de timp, pentru a putea detecta obiectul sau fenomenul n orice moment al anului. Spectrul electromagnetic Acest spectru cuprinde radiaiile electromagnetice care sunt caracterizate prin lungime de und i frecven. n ordinea crescnd a lungimii de und ( ) i descrescnd a frecvenei sunt: - radiaiile gama ( ) - radiaiile X (Roentgen) - radiaiile ultraviolete - radiaiile vizibile - radiaiile infraroii - microundele - undele radio Senzorii de teledetecie utilizeaz din spectrul electromagnetic cel mai adesea radiaiile ultraviolete, radiaiile vizibile, radiaiile infraroii i cele radar. Zona radiaiilor ultraviolete i a celor infraroii este mprit n trei sectoare: apropiat, mediu i ndeprtat. Zona vizibil, cea mai redus ca ntindere, cuprinde apte sectoare cunoscute: violet, indigo, albastru, verde, galben, portocaliu i rou. Zona undelor radar a fost mprit n 7 benzi de frecven: V, Q, K, X, S, L i P. Ea se suprapune peste microunde i peste undele radio din domeniul celor scurte. Zona vizibilului Cele apte culori ale spectrului vizibil, prin combinarea lor n anumite proporii duc la obinerea culorii albe. Formarea imaginilor cu ajutorul unor senzori este posibil datorit faptului c obiectivele devin vizibile atunci cnd ele sunt luminate, mai exact atunci cnd energia reflectat sau difuzat de acestea este nregistrat pe un material sensibil la energia din domeniul spectral al radiaiei reflectate. Spre deosebire de spectrul vizibil, limitele aa numitului spectru fotografic sunt mai largi, datorit posibilitilor de sensibilizare a materialelor fotosensibile, ntinzndu-se n infraroul apropiat ctre 1,3 m i mult n domeniul radiaiilor ultraviolete i chiar ctre cel al radiaiilor x i . Atmosfera absoarbe o parte nsemnat din radiaiile solare, aceast absorbie depinznd de: distana Pmnt Soare, anotimp, latitudine, altitudine, ora din zi, compoziia atmosferic, prezena norilor etc. n acest fel, compoziia spectral a luminii de zi, folosit pentru nregistrri cu senzori fotografici, variaz foarte mult. Zona infraroului Spectrul electromagnetic din zona radiaiilor infraroii este mult mai extins dect cel din zona vizibilului. Zona infraroului cuprinde 3 sectoare: apropiat, mediu i ndeprtat. Unii specialiti accept i un al patrulea sector, infrarou extrem, localizat ctre zona microundelor. Orice obiect care posed o temperatur mai mare de 0K emite radiaii infraroii. O parte din radiaii sunt reinute de atmosfera terestr, dar exist o fereastr optic prin care atmosfera permite trecerea radiaiilor cu lungimi de und cuprinse aproximativ ntre 0,1 m i 14 m, cuprinznd deci mare parte din infraroul apropiat i infraroul mediu.5

nregistrrile n infrarou folosesc poriuni limitate ale acestei zone. Pentru pelicule fotosensibile cu filtre se nregistreaz domeniul 0,750-0,900 m, iar uneori chiar pn la 1,3 m. Cnd se folosesc senzori speciali se nregistreaz domeniul spectral de 3-5 m sau de 8-14 m, ultimul este cel mai important sector al infraroului termic. nregistrrile termice ajut la cercetarea unui obiect sau fenomen putndu-se afla unele nsuiri i modificri ale acestuia, prin evidenierea temperaturilor superficiale sau de profunzime.

Fig. 1. Spectrul electromagnetic

Zona ultravioletului Radiaiile ultraviolete se ntind de la zona vizibilului pn la lungimea de und de 100 . Zona ultravioletului cuprinde trei sectoare: apropiat, mediu i deprtat. Datorit absorbiei atmosferei, doar o parte din radiaiile ultraviolete ajung la suprafaa Pmntului. nregistrrile fotografice se limiteaz doar la sectorul ultravioletului apropiat, folosind filtre care transmit sau absorb o parte din radiaia ultraviolet.6

3.2. Schimbul de energie n naturSursa principal de energie a suprafeei Pmntului o constituie energia radiat de ctre Soare. n urma efecturii a numeroase msurtori s-a constatat c din radiaia provenit de la Soare, numai aproximativ 31% ptrunde ca radiaie direct, restul de 69% se comport astfel: 30% este reflectat n spaiul cosmic de nori i ali componeni atmosferici, 17% este absorbit de ctre atmosfer, iar 22% este mprtiat i napoiat ca radiaie difuz de ctre suprafaa terestr. Aproape 99% din radiaia solar se propag n domeniul electromagnetic cuprins ntre 0,15 i 4,0 m, deci ntre ultraviolet i infrarou mediu. Bilanul energetic pentru fiecare poriune a suprafeei terestre este exprimat de echilibrul obinut ntre energia recepionat, energia nmagazinat i energia pierdut. Bilanul energetic depinde de perioada din zi i de condiiile climatice. n timpul zilei suprafeele de sol descoperite sau acoperite de vegetaie sunt mai calde dect aerul, radiaiile primite de la Soare fiind absorbite de acestea, iar n timpul nopii pierd din cldur. Ziua suprafaa solului este mai cald dect subsolul, fluxul de cldur transmindu-se treptat n jos. Deoarece energia nmagazinat de sol i vegetaie n timpul zilei este pierdut noaptea, pentru perioade mari de timp, termenii de nmagazinare sunt neglijabili. Radiaia solar vizibil este parial absorbit la suprafaa Pmntului i emis ulterior ca radiaie termic. Mrimea radiaiilor electromagnetice reflectate de sol i vegetaie depinde de reflectana suprafeelor. Reflectana luminoas a suprafeelor obiectelor din teren variaz foarte mult, de exemplu: - asfaltul negru 2 - 6% - suprafeele cu iarb 10 - 15% - betonul 25 - 35% - zpada 65 - 80%

3.3. Obinerea imaginilor 3.3.1. CaptatoriiSenzorii satelitari nregistreaz radiaia electromagnetic ntr-o manier similar fotografiei albnegru. Fiecare tip de suprafa terestr absoarbe o anumit poriune din spectrul electromagnetic, ceea ce i confer o semntur distinct (culoare), exprimat n radiaia electromagnetic. n teledetecie se folosesc diferii captatori pentru nregistrarea diferitelor segmente ale spectrului electromagnetic. Cunoscndu-se semntura spectral a unui obiect sau fenomen, ea poate fi utilizat pentru a cunoate i alte elemente similare din peisajul terestru. Pentru aceasta au fost creai captatori, ce fac msurtori i observaii asupra energiei radiante. Montai pe platforme aeropurtate sau satelitare, ei nregistreaz imagini ale suprafeei de teren vizate. Clasificarea captatorilor se poate face innd cont de mai multe criterii: A. Dup modul de captare i nregistrare, captatorii sunt mprii n captatori analogici i captatori digitali (numerici). Captatorii analogici redau sub form de imagine fotografic energia primit n diverse lungimi de und, cel mai adesea vizibil i infrarou apropiat. Cei mai cunoscui captatori sunt camerele fotografice i camerele TV. Captatorii digitali (numerici) furnizeaz o imagine numeric, realizat n limbaj binar, imagine nregistrat pe o band magnetic. B. Dup sistemul tehnologic de achiziie, captatorii se grupeaz n dou mari sisteme: sisteme pasive i sisteme active. Sistemele pasive nregistreaz i msoar radiaia natural emis sau reflectat de suprafaa terestr. Aa sunt: camerele fotografice i senzorii electrooptici (camerele TV, scanerele multispectrale, radiometrele sau termografele). Sistemele active emit fluxuri artificiale de unde pe care le recepioneaz dup reflexia lor de suprafaa terestr. Acestea sunt aa numitele sisteme radar. Ele au calitatea c pot funciona att ziua7

ct i noaptea, n orice condiii atmosferice, ceea ce le confer o larg aplicabilitate practic i sunt de un interes economic i tiinific deosebit. Sunt utilizate n prezent radarul i radarul laser. Captatorii se difereniaz ntre ei i prin rezoluia spectral, rezoluia spaial i cmpul global. Rezoluia spectral reprezint o band spectral bine determinat de lungimea de und. Cu ct banda este mai ngust, cu att ea este mai specific. Rezoluia spaial se refer la suprafaa de sol (de form ptrat) cea mai mic, ce poate fi nregistrat i care d natere unui semnal utilizabil. Dimensiunile suprafeelor variaz, n general, ntre 10 /10 m i 5 / 5 km. Utilizate frecvent sunt cele cuprinse ntre 20 i 80 m. Sunt unii senzori foarte performani care au o rezoluie de civa centimetri. Elementul corespunztor pe imaginea satelitar este pixelul. Cmpul global sau scena reprezint mrimea total a teritoriului observat instantaneu. Sateliii LANDSAT cuprind o scen de 185 / 185 km, iar cei SPOT de 64 / 64 km.

3.3.2. Tipurile de imagine 3.3.2.1 Imaginile analogiceFotografia clasic, alb-negru i color, obinut pe materiale fotosensibile obinuite care cuprinde mai ales zona vizibil a spectrului i numete fotografie convenional. Necesitile teledeteciei au dezvoltat fotografia neconvenional, respectiv spectrozonal, multispectral, fals color i color compus. Fotografia alb-negru i color Obiectivul unei camere fotografice realizeaz imaginea unui obiect, mai mic dect acesta, rsturnat, inversat stnga-dreapta, dar pentru a fi pstrat aceast imagine trebuie s se formeze pe un material fotosensibil. Asupra substanelor fotosensibile din coninutul emulsiei fotografice acioneaz energia luminoas ntr-o cantitate ce este n funcie de intensitatea i durata iluminrii. Emulsia fotografic obinuit Emulsie fotografic ortocromatic Emulsie fotografic pancromatic 0, 720 IR Rou 0,900 0,600 0,505 PortoGalVerde caliu ben 0,630 0,575 Albastru 0,485 0,430 Indigo 0,360 Violet UV 0,400

Filmul aerian alb - negru Filmul aerian infrarouFig. 2. Limitele de sensibilitate a materialelor fotosensibile alb-negru

Fotografia alb-negru Prin impresionarea materialului fotosensibil se formeaz o imagine latent, invizibil, care poate fi fcut vizibil prin tratare chimic, prin reducerea srii de argint n argint metalic. Se obine n acest fel o imagine negativ a obiectului, care conine diferite nuane de cenuiu, culorile naturale fiind transformate n tonuri de gri. Pentru a pstra imaginea obinut se recurge la o nou tratare chimic n procesul de fixare. Emulsiile fotografice pentru filmele obinuite sunt sensibile pentru anumite poriuni ale spectrului din zona vizibilului. Pentru filmul aerian alb-negru limitele sunt cuprinse ntre 0,360 m i 0,720 m, iar la filmele aeriene infraroii limita superioar ajunge la 0,900 m.

8

Fotografia color Datorit faptului c ochiul omenesc poate s disting cteva zeci de mii de culori i doar cteva sute de tonuri de gri, imaginea fotografic n culori poate oferi o cantitate mai mare de informaii cu privire la obiectul sau fenomenul nregistrat. Sesizarea culorilor este explicat pe baza teoriei tricromatice a vederii, care admite c perceperea unei culori se compune din perceperea a trei culori fundamentale n proporii diferite. Cele trei culori ale spectrului sunt: albastru - violet (0,400 0,490 m) verde (0,490-0,585 m) rou (0,585-0,750 m) Se consider c retina ochiului posed elemente senzoriale sensibile la cele trei zone, ea putnd sintetiza orice culoare dac este excitat simultan de cele trei culori corespunztoare. Prin expunerea a dou culori de baz se obin culorile complementare: galben, purpuriu i azuriu, iar prin suprapunerea celor 3 culori de baz se realizeaz sinteza aditiv a luminii obinndu-se culoarea alb. Fotografia aerian color depinde n mare msur de starea atmosferic. Starea atmosferic se apreciaz vizual cu ajutorul scrii de vizibilitate (elaborat de Optical Standard Atmosphere). n acest scop se au n vedere 4 trepte, stabilite n raport cu distana pe orizontal pn la care obiectele pot fi corect identificate: - Treapta 6, vizibilitate 4-10 km = vl atmosferic moderat - Treapta 7, vizibilitate 10-20 km = vl luminos - Treapta 8, vizibilitate 20-50 km = aproape senin - Treapta 9, vizibilitate peste 50 km = senin Fotografia spectrozonal i multispectral Din nevoia de a scoate n eviden anumite elemente calitative coninute de o imagine fotografic, n plus fa de o imagine convenional, s-a urmrit producerea de materiale fotosensibile, sensibilizate pentru anumite zone bine delimitate ale spectrului vizibil, sau din imediata sa vecintate sau au fost utilizate filtre n procesul fotografierii. nregistrrile fotografice pentru una sau mai multe zone nguste, aparinnd domeniului vizibil, ultravioletului apropiat sau infraroului apropiat, constituie ceea ce se numete fotografia spectrozonal i fotografia multispectral. Cu ajutorul emulsiilor fotosensibile se fac n prezent nregistrri n zona 0,750-0,950 m a infraroului apropiat. Fotografiile se realizeaz n alb-negru sau color. Fotografia spectrozonal selecioneaz anumite obiecte sau fenomene, precum i unele caracteristici ale acestora, fiind un instrument preios la ndemna celor care folosesc nregistrrile fotografice de teledetecie pentru diferite utiliti. De obicei se execut fotografii multispectrale, aeriene sau din spaiul cosmic, folosind grupaje de mai multe camere fotografice cu filme i filtre diferite sau camere fotografice multispectrale speciale. nregistrrile multispectrale se realizeaz i cu dispozitivele de baleiere multispectral, obinndu-se nregistrri digitale care se convertesc n imagini fotografice. Aa sunt sateliii de teledetecie Landsat 1 i 2 care fragmenteaz domeniul 0,5-1,1 m al spectrului n patru zone 0,5-0,6 m, 0,6-0,7 m pentru vizibil (verde-galben i rou) i 0,7-0,8 m i 0,8-1,1 m pentru infrarou apropiat. Apollo 9 a realizat cu patru camere multispectrale nregistrri n benzile 0,510-0,890 m (color I.R.), 0,470-0,610 m (alb-negru), 0,680-0,890 (alb-negru IR) i 0,590-0,715 m (alb-negru). Imaginile multispectrale stau la baza realizrii fotografiilor color compus. Fotografia fals color i color compus Fotografia fals color se realizeaz din fotografia alb-negru convenional, colorat n mod artificial prin procese chimice de laborator n intenia de a evidenia anumite elemente de coninut. Tot n aceast categorie intr i fotografia color infrarou. Cele trei straturi ale filmului color infrarou sunt sensibilizate pentru radiaiile infrarou, rou i verde. Radiaiile albastre sunt eliminate cu un filtru galben, astfel c, vlul atmosferic i chiar ceaa nu mai reprezint un impediment pentru nregistrrile pe acest film. Din aceast cauz culorile din natur apar altfel redate, verdele apare albastru, roul apare prin verde, iar infraroul apropiat apare prin rou. Spre exemplu, vegetaia verde, sntoas reflect9

mult mai puternic n infrarou dect n poriunea verde a spectrului, astfel c, ea va aprea pe fotografie n rou intens. Atunci cnd frunzele sunt atacate de duntori, ele apar pe fotografie n rou deschis spre alb. Fotografia color compus este rezultat din combinarea fotografiilor multispectrale. Se folosesc de obicei combinaiile de cte trei imagini spectrale ale nregistrrilor Landsat MSS, pentru benzile 0,5-0,6 m, 0,6-0,7 m i 0,8-1,1 m sau 0,7-0,8 m. Aceste fotografii fac posibil o mai bun cunoatere a fenomenelor din natur, mrirea coninutului informaional al imaginilor i interpretarea mai complet.

3.3.2.2. Imaginile digitaleRadiaia electromagnetic recepionat de la o suprafa prin intermediul unui sistem optic sau electronic, produce o imagine bidimensional. Aceast imagine poate fi convertit direct ntr-un semnal electric analogic de ctre un senzor sau poate fi nregistrat fotografic i convertit ulterior. Imaginile recepionate de captatorii satelitari pot ajunge la sol fie prin aducerea filmelor i benzilor magnetice de ctre echipajul aflat la bord sau prin aducerea direct a satelitului sau doar a capsulei cu aceste materiale (metod utilizat mai ales de rui), fie prin transformarea imaginii n semnal electric i apoi n semnal radio i emis ctre staiile terestre. Imaginile luate de captatorii analogici sunt baleiate, scanate la nivelul platformei satelitare, transformate n semnale electrice i apoi n semnal radio. Imaginile recepionate de captatorii digitali sunt preluate ca semnale electrice, numerizate direct i transformate n semnale radio. Transmiterea la sol prin sistem radio este utilizat de sateliii LANDSAT, NOAA, SPOT i METEOSAT. La sol, informaiile sunt primite de ctre staii de recepie care nregistreaz i prelucreaz n mod continuu datele. Transmisia i recepia datelor se face n sistem analogic sau digital. Semnalele electrice, reprezentate printr-un curent electric cu tensiune variabil, sunt numite semnale analogice. Avnd o structur continu, ele nu se preteaz la prelucrarea pe ordinator, astfel c, semnalele electrice trebuie convertite n semnale numerice. Pentru acest lucru, curentul electric este secionat n segmente egale, ct mai subiri. Fiecare segment primete un numr, ce reprezint valoarea tensiunii medii a segmentului respectiv. Segmentarea i numerizarea se face cu o anumit caden, ce corespunde unei anumite lungimi de baleiaj, adic a unei mici parcele a suprafeei terestre. Aceast suprafa este n funcie de mrimea rezoluiei spaiale. Ea reprezint un punct al imaginii cu o anumit valoare radiometric. Acest punct este numit pixel (picture element), element ce reprezint cea mai mic parte dintr-o imagine. Valoarea unui pixel se numete nivel de gri i reprezint msura strlucirii unei poriuni de teren ntr-un anumit canal spectral. Strlucirea este proporional cu cantitatea de lumin sau cldur emis de poriunea de teren nregistrat, aceasta fiind dependent de tipul de ocupare a terenului respectiv. Considernd pixelul un ptrat, mrimea laturii d a acestuia se numete rezoluie. Pentru identificarea poziiei pixelului, se folosete un sistem rectangular de axe, notate cu X i Y. Se creeaz n acest fel o gril de linii i de coloane, astfel c, fiecare pixel poate fi uor identificat. Fiecare senzor (receptor) este caracterizat de o anumit sensibilitate spectral, ceea ce nsemn c rspunsul su depinde de lungimea de und a radiaiei recepionate. Rspunsul total al senzorului la radiaia electromagnetic primit de la o scen este dat de sensibilitatea senzorului i intensitatea radiaiei recepionate, ambele exprimate ca funcie a lungimii de und. Atunci cnd o imagine este digitizat (sau discretizat), se realizeaz un proces de eantionare prin care se extrage din imagine un set de valori numerice egale. Aceste eantioane sunt nivele de gri, msurate ntr-o reea regulat (rectangular) de puncte (Punctul fiind adimensional, se msoar de fapt nivelul de gri mediu pentru o anumit zon, vecintate, n jurul punctului). Valorile obinute sunt n continuare cuantificate la un set de valori egal distribuite. Astfel, scara de gri a fost mprit n K+1 intervale egale i cuprinde un numr de 256 valori posibile (ntre 0 i 255). Testarea i calibrarea nregistrrilor n general, fotogrammetria considera ca fiind necesar doar calibrarea senzorilor, a camerelor fotogrammetrice de prelucrare-nregistrare i, odat cu aceasta, imaginile metrice obinute se puteau utiliza n condiii perfecte pentru diferite scopuri cartografice sau pentru necesiti tematice de10

fotointerpretare. Teledetecia abordnd, n principal, aspectul coninutului calitativ al nregistrrilor i apoi aspectul lor metric, cartografic, introduce o nou noiune, cea de calibrare a nregistrrilor sub form analogic sau digital, dar aceasta nu exclude calibrarea senzorilor. Calibrarea nregistrrilor se execut n funcie de: - felul nregistrrii analogic sau digital; - poziia platformei de nregistrare aerian sau spaial (circumterestr sau spaial ndeprtat); - zona din spectrul electromagnetic n care lucreaz senzorul (US, IR, vizibil, UV); - tipul de senzor fotografic, de baleiere, radar; - destinaia nregistrrilor. nregistrrile satelitare pot fi analogice sau digitale. Pentru rspunsul spectral i termic se execut o calibrare fotometric, iar pentru localizarea datelor nregistrate n raport cu obiectul ce urmeaz a se studia se execut o calibrare geometric. Aceste calibrri se realizeaz cu aparatur i programe speciale. Calibrarea nregistrrilor se bazeaz pe zone test i pe mire etalon. Asupra acestor zone test i mire, n afar de nregistrrile din satelit, se execut nregistrri aeriene i nregistrri de teren (de la civa metri sau zeci de metri nlime), cu aparatur ce lucreaz n aceleai benzi spectrale ca i cea montat pe satelii. Corelarea informaiilor obinute din satelit cu cele realizate n cadrul celorlalte dou trepte, reprezint testarea-etalonarea nregistrrilor de teledetecie. Cu toate c radiaia solar este constant, radiaia reflectat de suprafaa Pmntului este condiionat de mai muli factori: condiiile atmosferice, structura suprafeei terestre, unghiul fcut de razele solare cu suprafaa terestr, obiectele nconjurtoare sau unghiul dintre suprafaa Pmntului i punctul de nregistrare. Pentru calibrarea nregistrrilor spaiale n zonele test se execut msurtori complexe cu privire la coninutul de informaii i msurtori spectroradiometrice. Msurarea rspunsului spectral al obiectului i a fiecrui detaliu a acestuia permite precizarea modului n care diferene de caracteristici spectroradiometrice din zona test s-au transmis sub form de diferene de culoare n nregistrarea din satelit pe poriunea nregistrat a zonei test. Aceste transferuri limitate de informaii reprezint calibrarea nregistrrilor, urmnd a extrapola concluziile la ntreaga nregistrare sau la mai multe nregistrri din satelit. Zonele test sunt specifice fiecrui domeniu de aplicare a teledeteciei (agricultur, hidrologie, geologie, urbanism, silvicultur, cartografie etc.) i se stabilesc pe suprafee de teren limitate. Se aleg cele mai reprezentative zone, cu posibiliti uoare de acces i obinerea datelor de teren, precum i de inerea acestora la zi i predare rapid la centrul de prelucrare a nregistrrilor de teledetecie. Deseori, se aleg mai multe zone test pentru aceeai utilizare a teledeteciei, n special cnd datele trebuie extrapolate la suprafee ntinse. Determinrile n zona test sunt geometrice i calitative. Cele geometrice privesc ridicarea riguroas, exact a zonei cu toate limitele, parcelrile i delimitrile specifice, cu suprafee i volume, practic un plan topografic amnunit, realizat la una sau mai multe scri. Determinrile calitative din cadrul zonelor test se refer la: msurtori spectrofotometrice asupra fiecrui element din cuprinsul zonei; msurtori radiometrice; determinri de temperatur la suprafaa i n interiorul solului, a vegetaiei sau a altor obiecte, variaia temperaturilor n cursul unui sezon sau n limitele noapte-zi; determinri de transpiraie, evapotranspiraie, aciditate, salinitate, umiditate etc; alte determinri specifice domeniului de aplicare sau care sunt necesare calibrrilor. Prelucrarea imaginilor utilizate n teledetecie Prelucrarea datelor nregistrate presupune aplicarea de corecii geometrice i radiometrice pentru eliminarea distorsiunilor aprute n timpul nregistrrii satelitare sau a celor de retransmisie la staiile de recepie de la sol.11

Tipuri de prelucrri Dup scopul urmrit: - Prelucrri pentru creterea calitii imaginilor din punct de vedere al examinrii acestora de ctre un observator uman. n acest scop se procedeaz la unele lucrri de mbuntirea imaginilor, urmrindu-se modificarea nivelului de gri al pixelilor n scopul obinerii unei imagini digitale ct mai adecvate prelucrrii ulterioare. mbuntirea imaginilor se poate realiza prin: - modificarea contrastului, o redistribuie a nivelului de gri - reducerea gradului de degradare a imaginii - vizualizarea unor date bidimensionale sub forma unor imagini compozite. - Prelucrri pentru separarea din context a unei anumite informaii Dup tipul de operaie utilizat: - operaii punctuale - operaii locale - operaii geometrice Dup modul de realizare - operaii liniare - operaii invariante la deplasare Clasificarea imaginilor multispectrale Clasificarea imaginilor multispectrale este procesul de sortare i atribuire a pixelilor unei imagini unui numr finit de clase individuale. Un pixel este atribuit unei anumite clase dac satisface criteriile corespunztoare clasei respective. Procesul de clasificare Recunoaterea obiectelor sau fenomenelor este procesul de identificare a acestora, ce se gsesc reprezentate dintr-un set de date. Acestea pot fi extrase i apoi utilizate printr-un proces de clasificare. mbuntirea imaginii, att n domeniul spectral ct i n cel geometric, conduce la creterea eficienei algoritmilor de clasificare a imaginilor multispectrale. Exist dou tipuri de clasificare: - Clasificare supervizat - Clasificare nesupervizat n clasificarea supervizat utilizatorul selecteaz pixelii sau grupe de pixeli care au un corespondent n fenomene sau obiecte cunoscute. Obiectele cunoscute se pot identifica prin studii de teren, prin utilizarea fotogramelor aeriene sau prin alte metode. Utilizatorul instruiete algoritmul de clasificare n vederea identificrii pixelilor cu caracteristici similare. Rezultatul clasificrii este n funcie de acurateea procesului de selectare a pixelilor atribuii unor categorii sau grupe de fenomene cunoscute. Clasificarea nesurpervizat se preteaz automatizrii ntr-o mai mare msur dect cea supervizat. Prin alegerea unui set de parametri de ctre utilizator, algoritmul de clasificare nesupervizat asigur gruparea pixelilor (clustering). Grupele de pixeli pot fi continue sau nu. Asigurarea atribuirea unei grupe ctre o clas de fenomene sau obiecte, urmnd a fi fcut de ctre utilizator. Aceast metod se utilizeaz n special n cazul n care informaiile despre obiectele i fenomenele studiate sunt reduse sau chiar inexistente. Semnturile spectrale sunt caracteristici ale unor obiecte i fenomene determinate n domeniul de frecven al senzorului utilizat.

12

4. NREGISTRAREA SUPRAFEEI TERESTRE DIN SPAIUL EXTRAATMOSFERIC 4.1. Programe de teledetecie a PmntuluiProgramul american LANDSAT Sateliii LANDSAT (iniial ERTS, adic Earth Resources Technology Satellite) au fost lansai de NASA (National Aeronautic and Space Administration, SUA) ncepnd cu anul 1972, fiind concepui pentru observarea resurselor terestre. Primul satelit, LANDSAT 1, era echipat cu trei camere de televiziune care furnizau imagini color n domeniul vizibil al spectrului electromagnetic i un scaner multispectral care nregistra imagini prin baleiere n patru game de lungimi de und canal 4 0,5-0,6 m vizibil canal 5 0,6-0,7 m vizibil canal 6 0,7-0,8 m infrarou apropiat canal 7 - 0,8-1,1 m infrarou apropiat Satelitul se deplasa la 920 km altitudine, revenind deasupra aceluiai loc la un interval de 18 zile. El avea o orbit circular, heliocentric, ceea ce nseamn c satelitul trece la un punct dat, mereu la aceeai or local (9h 2 min. la ecuator). Deplasarea lui se face de la nord la sud pe faa luminat a Pmntului, singura poriune de orbit utilizabil. Au urmat nc doi satelii de acelai tip, LANDSAT 2 i 3, ultimul funcionnd foarte puin timp. LANDSAT 2 a fost astfel poziionat n timp, nct mpreun cu primul, s realizeze nregistrarea aceleiai suprafee de teren la un interval de 9 zile. Ca urmare a cercetrilor efectuate pentru utilizarea acestor date n observarea diverselor aspecte ale suprafeei terestre i a rspunsurilor spectrale a numeroase obiecte i fenomene, s-a cutat, pentru o mai bun decelare a acestora pe imaginile satelitare, crearea unor senzori de baleiere care s funcioneze pe o lungime de und ct mai apropiat de valorile rspunsurilor (signaturilor) spectrale ale obiectelor de la suprafaa terestr. Astfel, pe sateliii LANDSAT 4 i 5 au fost instalate scanere multispectrale specializate care au mai multe game de lungimi de und. Ele sunt cunoscute sub denumirea de Thematic Mapper. Sateliii LANDSAT 4 i 5 zboar la altitudinea de 705 km, avnd un ciclu orbital de 16zile. Ei au o rezoluie la sol de 80 m , n cazul canalelor MSS 4, 5, 6 i 7 i 28,5 m n cazul canalelor TM 1, 2, 3, 4, 5, 7, excepie fcnd canalul 6 infrarou termic, care are o rezoluie la sol de 120 m. Scena acestor nregistrri este de 185/185 km. Satelitul LANDSAT 7 ETM, lansat n luna aprilie 1999, furnizeaz date similare cu LANDSAT 4 i 5 TM, dar prezint n plus un senzor pancromatic cu rezoluie de 15 m, ce este sensibil i la o mic zon din infrarou. Acest senzor ajut la o mai bun discriminare a vegetaiei. Senzorii scanerului TM nregistreaz energia electromagnetic n spectrul vizibil, infrarou apropiat, infrarou mediu i infrarou termic. Avnd rezoluii spaiale, spectrale i radiometrice mai ridicate dect scanerul MSS, informaiile recepionate cu ajutorul scanerului TM sunt utile mai ales n determinarea tipurilor i a condiiilor de vegetaie (banda 6 infrarou termic), umiditatea i tipurile de sol, diferenierea zpezii fa de nori, determinarea tipurilor de roci etc. Dup Alexandru Badea (2006), benzile spectrale ale sateliilor Landsat 4 i 5 au urmtoarele utilizri: Banda 1 (0,45 - 0,52 m - albastru) util pentru cartografierea zonelor de coast, pentru diferenierea solului de vegetaie, observarea turbiditii apelor, cartografierea suprafeelor forestiere i a lucrrilor inginereti. Banda 2 (0,52 - 0,60 m - verde) util n detectarea lucrrilor inginereti i a turbiditii apelor. Banda 3 (0,63 - 0,69 m - rou) util pentru diferenierea diferitelor specii de plante i pentru determinarea limitelor diferitelor categorii de soluri, a structurilor geologice i a lucrrilor inginereti.13

Banda 4 (0,45 - 0,52 m - infrarou apropiat) util n determinarea biomasei vegetale, identificarea culturilor, scoaterea n eviden a contrastului sol / cultur i pmnt / ap, deci la delimitarea suprafeelor acvatice de cele uscate. Banda 5 (1,55 -1,74 m - infrarou mediu) ajut la sesizarea cantitii de ap din plante, fiind util la studierea fenomenului de secet i analizarea stadiilor fenologice ale plantelor. De asemenea, nregistrrile din aceast band ajut la separarea norilor de zpad i a zpezii de ghea, ca i a suprafeelor de uscat de cele acvatice. Banda 6 (10,40 - 12,50 m - infrarou termic) util la determinarea fazelor vegetative ale plantelor, a atacurilor de duntori i urmrirea efectelor aplicrii insecticidelor. Poate fi folosit la localizarea polurii termale, a activitii geotermale a unor pri din suprafaa Pmntului. Banda 7 (2,08 2,35 m - infrarou mediu) util n detectarea tipurilor de roci i soluri, n stabilirea umiditii solului i a activitii clorofiliene a plantelor i n separarea suprafeelor uscatului de cele acvatice. Analizele de teledetecie utilizeaz n mod obinuit combinaii standard de benzi spectrale pentru anumite scopuri: - benzile 3, 2 i 1 realizeaz o compoziie n culori naturale a obiectelor, similar unei fotografii color. - benzile 4, 3 i 2 creeaz culori false, similar unei fotografii n infrarou, aici vegetaia apare n culoare roie, apa n albastru nchis sau negru etc. - benzile 5, 4 i 2 creeaz la fel culori false, dar obiectele i fenomenele din natur apar n alte nuane, se realizeaz contraste ce evideniaz anumite nsuiri. Aplicaiile de teledetecie folosesc i alte combinaii de benzi spectrale pentru evidenierea unor aspecte care intereseaz utilizatorul. Programul francez SPOT Sateliii lansai de Centrul Naional de Studii Spaiale din Frana au devenit operaionali n anul 1986, prin lansarea satelitului SPOT 1, urmai n 1990 de SPOT 2, n 1993 de SPOT 3 i n 1998 de SPOT 4. n ceea ce privete sateliii SPOT, acetia conin un canal pancromatic i 3 canale multispectrale. Imaginile SPOT sunt reprezentri numerice a unei suprafee de 64 / 64 km. Ei revin pe aceeai orbit la un interval de 26 de zile. O caracteristic a sateliilor SPOT este aceea c instrumentele de captare pot fi nclinate cu pn la +/- 27 fa de vertical, ceea ce corespunde unui culoar la sol larg de 425 km. Aceast caracteristic ofer posibilitatea nregistrrii unei anumite zone repetat, mai multe zile consecutiv, de pe orbite alturate, atunci cnd sunt situaii cnd rapiditatea de analiz i intervenie are importan crucial, cum este cazul unor dezastre naturale sau generate de om. n acelai timp, nregistrarea de pe orbite alturate a aceleiai suprafee de teren permite analiza stereoscopic a celor dou imagini. Satelitul SPOT 4 are n plus un canal spectral n infrarou mediu, numit VEGETATION, cu o rezoluie la sol sczut. Benzile spectrale ale sateliilor SPOT au urmtoarele utilizri: Banda 1 (0,50 - 0,59 m - verde) (similar canal TM 2 a captatorului LANDSAT - TM) nregistreaz reflectana n verde a vegetaiei. Acest canal are rezoluia spaial de 20/20 m Banda 2 (0,61 - 0,68 m - rou) (similar canal TM 3 a captatorului LANDSAT - TM) util pentru deosebirea speciilor de plante, a solurilor i rocilor. Acest canal are rezoluia spaial de 20/20 m Banda 3 (0,79 - 0,89 m - infrarou apropiat) (similar canalului TM 4 a captatorului LANDSAT TM) ofer informaii despre cantitatea de biomas vegetal, ajut la identificarea culturilor i ariilor cu diverse folosine, marcheaz contrastul dintre sol i plante sau dintre pmnt i ap. Acest canal are rezoluia spaial de 20x20 m Banda 4 (a sateliilor SPOT 1, 2 i 3 de 0,51 - 0,73 m i a satelitului SPOT 4 de 0,59 0,75 m - pancromatic) sensibil la culorile vizibile, realizeaz o imagine similar unei fotografii alb-negru.14

Banda 5 a satelitului SPOT 4 (1,58 1,73 m - infrarou mediu) nregistreaz caracteristici simple ale covorului vegetal i este utilizat pentru unele experimentri la nivel regional i local. Sateliii meteorologici ncepnd cu data de 1 aprilie 1960, cnd a fost lansat primul satelit meteorologic TIROS 1, numeroi satelii au nregistrat atmosfera terestr i au sesizat fenomene care se produc n cadrul ei, furniznd informaii deosebit de utile meteorologiei i prognozelor meteorologice. n afara informaiilor meteorologice, senzorii instalai pe aceste platforme satelitare au nregistrat i imagini ale scoarei terestre n diferite benzi spectrale. Dei rezoluia la teren este mic, imaginile spaiale obinute sistematic i pe mari suprafee sunt folosite pentru urmrirea mediului nconjurtor. Programele TIROS, Nimbus, ESSA i Meteor n cadrul programului TIROS (Television and InfraRed Observation Satellite) au fost lansai ntre 1960 i 1965 un numr de 10 satelii, nzestrai cu cte 2 camere de televiziune, ce au nregistrat zonele terestre luminate de Soare. Programul Nimbus a avut pe orbit un numr de 6 satelii, ce evoluau la cca. 1100 km altitudine pe orbite polare. Ei au avut ca scop cercetarea i dezvoltarea sistemelor de senzori i a celor de prelucrare a datelor. Ei au fost dotai cu camere de televiziune i radiometre de baleiere pentru temperatur i umiditate. Se menioneaz realizarea de ctre Nimbus 5 de imagini termice ale suprafeei terestre i a oceanelor cu un radiometru de baleiere cu microunde, precum i de imagini cu natura compoziiei suprafeelor terestre cu un radiometru de baleiere n infrarou cu trei canale spectrale (0,8-1,1 m, 8,3-9,3 m i 10,2-11,2 m). Programul ESSA (Evironmental Science Services Administration) a avut un numr de 9 satelii, lansai ntre anii 1966 1969. Acetia au fost dotai cu senzori de preluarea imaginilor, testai n programele TIROS i Nimbus 1 i 2. Programul Meteor cuprinde sateliii meteorologici ruseti n numr de 30, plasai pe orbit ntre 1969 i 1977. Primii 15 satelii evoluau la cca. 600 700 km altitudine, iar urmtorii la cca. 900 km altitudine. Sateliii erau dotai cu camere de televiziune, ce lucrau n banda spectral de 0,50-0,64 m. Au fost obinute imagini ale sistemelor noroase i ale stratului de zpad. Cu ajutorul camerelor de televiziune i a celor ce lucreaz n infrarou s-au identificat unele din marile rupturi din interiorul Pmntului, care sunt acoperite de formaiuni mai tinere. Programul meteorologic cuprinde i sateliii geostaionari din seria METEOSAT, lansai de Agenia Spaial European i sateliii din seria GOES lansai de NASA. Aceti satelii sunt plasai la altitudinea de 36000 km deasupra unui punct al ecuatorului. Ei nu pot observa dect una din feele Pmntului, dar au avantajul c la fiecare jumtate de or furnizeaz o imagine. Programul american NOAA Sateliii meteorologici NOAA-AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) au fost lansai de NASA (National Aeronautic and Space Administration, SUA) ncepnd cu anul 1960, fiind concepui pentru producerea de imagini ale Pmntului i observarea atmosferei. Ei evolueaz pe o orbit la 833 km altitudine, acoper un cmp larg de 2700 km cu o rezoluie geometric mic (1,1 km), dar cu o rezoluie radiometric foarte ridicat. Ei sunt specializai n observaii meteorologice, repectiv n determinarea temperaturii solului, mrii i suprafeelor acoperite cu nori, ziua i noaptea, prin msurarea radiaiei vizibile reflectate i a radiaiei infraroii. Senzorii AVHRR au 5 canale spectrale: Banda 1 (0,58-0,68 m vizibil) - util pentru discriminarea speciilor vegetale. Banda 2 (0,725-1,10 m infrarou apropiat) poate reda cantitatea de biomas, identifica culturile, accentueaz limita dintre soluri/culturi/ap. Banda 3 (3,55-3,93 m infrarou termic) folosit pentru discriminarea ariilor acoperite cu zpad sau ghea i la identificarea incendiilor. Banda 4 (10,30-11,30 m la NOAA 7, 9, 11 i 10,50-11,50 m la NOAA 6, 8, 10) util pentru studiul stresului vegetaiei naturale i al culturilor, identificarea resurselor geotermale.15

Banda 5 (11,50-12,50 la NOAA 7, 9, 11) util pentru studiul stresului vegetaiei naturale i al culturilor, identificarea resurselor geotermale. Sateliii NOAA au un ciclu orbital de 12 ore, revenind deasupra unui teritoriu de dou ori pe zi. Programul european ERS Agenia Spaial European a lansat n anul 1991 satelitul radar ERS-1, iar n 1995 ERS-2, ce evolueaz n tandem cu primul. Ei evolueaz pe o orbit heliosincron la o altitudine medie de 785 km. Aceti satelii furnizeaz n principal date privind studiul vnturilor, curenilor oceanici i calotelor glaciare. Imaginile radar permit evidenierea foarte clar a structurilor geomorfologice i a umiditii solului, prin analiza vizual i a informaiei fals color. Diversa aparatur instalat pe aceti satelii (AMI Image Mode-SAR, AMI Wind Mode, AMI Wawe Mode, Radar Altimeter-RA, ATSR-M, PRARE, Retro-reflectorul Laser) permite realizarea diverselor aplicaii oceanografice sau terestre. Astfel se poate obine cu mare precizie modelul digital al terenului, chiar dac zona este acoperit cu nori. Aceste caracteristici permit monitorizarea fenomenelor naturale din categoria cutremurelor i a erupiilor vulcanice, fenomene nsoite de deplasri crustale sau de modificare a suprafeei topografice. nregistrrile decadale ale temperaturii apelor marine, ale deplasrii curenilor oceanici i a altor aspecte sunt utilizate n domeniul climatologiei sau n domeniul pescuitului. nregistrrile asupra cuverturii vegetale a planetei i etalonarea densitii i calitii acesteia, permite observarea i monitorizarea covorului vegetal sezonier, anual i multianual.

4.2. Domeniile de utilizare a teledeteciei 4.2.1. Domeniul geodezieGeodezia se ocup cu determinarea formei, dimensiunilor i a cmpului gravitaional al Terrei, caracteristici care evolueaz n timp, planeta noastr nefiind un corp indeformabil. Iniial, geodezia studia forma i dimensiunile Pmntului cu ajutorul mijloacelor aflate la suprafaa terestr. S-a creat o reea de triangulaie care a acoperit aproape ntreaga suprafa a Pmntului, acestea fiind puncte matematice de sprijin pentru lucrrile cartografice. Odat cu dezvoltarea tehnologiilor spaiale, geodezia a nceput s utilizeze sateliii artificiali pentru a studia forma Pmntului, structura sa intern, micarea sa de rotaie i cmpul gravitaional. Sateliii geodezici sunt utilizai n dou moduri: ca repere nalte, vizibile din regiuni foarte ndeprtate, de sute sau mii de km; fa de geodezia terestr, unde curbura Pmntului mpiedic formarea de triunghiuri cu latura mai mare de 50 km; ca sfere evolund n cmpul de gravitaie al Pmntului, micarea lor fiind supus la diverse perturbaii, se obin astfel date asupra formei i structurii interne a Pmntului, a variaiei forelor gravitaionale i altele. n domeniul acesta al geodeziei spaiale au fost utilizate mai multe tehnici: Fotografierea bolii cereti nstelate pentru localizarea mai corect a staiilor de la sol; Telemetria laser. Msurarea distanelor de la satelit la sol a devenit treptat tot mai performant, dac n 1967 precizia era la cca. 2 m, acum aceasta a ajuns la civa centimetri; Msurtori Doppler-Fizeau pentru localizarea de repere fixe sau mobile. Prin dezvoltarea geodeziei spaiale s-a putut crea un sistem geodezic global prin racordarea reelelor geodezice de triangulaie continental i pe deasupra mrilor i oceanelor. n reeaua sateliilor geodezici se deosebesc dou categorii: satelii geodezici activi i satelii geodezici pasivi (care nu au destinaie geodezic expres, respectiv sateliii de telecomunicaii, meteorologici, oceanografici etc.). Dintre sateliii geodezici activi lansai pn n prezent menionm: ANNA 1 B (1962), GEOS 1, 2, 3 (1965, 1968, 1975), STARLETTE (1975), LAGEOS (1976) i sistemul GPS-NAVSTAR (1989). Aceti satelii sunt echipai cu camere fotografice, radare, lasere, retroreflectoare laser pentru16

determinarea coordonatelor satelitului i a distanei staie-satelit, emitoare de semnale radio i altimetre radar. Reeaua sateliilor de navigaie americani GPS-NAVSTAR face posibil determinarea cu mare precizie a poziiei oricrui punct de la sol. Aceast reea, creat pentru necesiti militare, este accesibil i utilizatorilor civili. Dac pentru armat localizarea se face la o zecime de metru, pentru civili s-a fcut o degradare voluntar a performanelor, astfel c precizia de localizare este ntre 50 i 100 m. Sistemul GPS-NAVSTAR este operaional pe deplin din anul 1992. El cuprinde un numr de 24 satelii de tip NAVSTAR, ce evolueaz la 20 000 km altitudine, pe orbite circulare cu perioada de revoluie de 12 ore. Cu ajutorul geodeziei spaiale s-a reuit conexarea datelor geodezice locale i continentale i racordarea reelelor continentale de triangulaie peste mri i oceane. Cu ajutorul reelei GPSNAVSTAR s-a putut determina cu mare precizie poziia oricrui punct de pe glob. Cu ajutorul sateliilor geodezici s-a studiat cmpul gravitaional al Pmntului, acesta prezentnd variaii locale i regionale. Aceasta a fcut posibil calcularea cu mare precizie a suprafeei de referin care se numete geoid. Geoidul se comport ca o suprafa echipotenial a gravitaiei, el coincide cu nivelul mediu al oceanelor aflate n repaus, iar n zonele continentale cu prelungirea sa definit matematic. Ecartul fa de elipsoidul de revoluie este destul de mic, de maximum 100 m. Geoidul constituie echipotenialul de referin (altitudinea zero) pentru msurarea altitudinilor n geodezie. Observaia Pmntului de sateliii geodezici a fcut posibil determinarea asimetriilor geoidului, prezena unor spaii convexe sau a altora concave. n nordul Australiei geoidul se ridic pn la 81 m, n sudul Indiei este o depresiune, ce coboar pn la 113 m. Observaii mult mai precise s-au fcut i asupra deplasrii polilor, obinndu-se date asupra factorilor care influeneaz aceste deplasri (circulaia atmosferic, cureni marini sau micrile seismice). S-a calculat c Polul Nord se deplaseaz n interiorul unui ptrat cu latura de cca. 30 m. Determinarea deplasrii polilor a ajutat la descoperirea variaiilor seismice ascunse, ce se pot prelungi pe durata mai multor zile sau sptmni i care sunt greu de nregistrat de staiile terestre. Prezena lor se consider c reprezint un semn precursor al unor cutremure violente. Cu ajutorul sateliilor geodezici s-au determinat fluctuaiile vitezei de rotaie a Pmntului. ntruct exist variaii seculare, sezoniere sau neregulate s-a putut determina cu foarte mare precizie ora. Fluctuaiile care se nregistreaz reflect aciunea unor fenomene geofizice foarte variate (maree, micrile maselor atmosferice, activitatea Soarelui, micrile din interiorul planetei etc.). n domeniul militar i civil, sateliii geodezici permit reperarea cu mare precizie a navelor, aeronavelor, vehiculelor terestre sau a persoanelor.

4.2.2. Domeniul cartografieRealizarea hrilor topografice Primele imagini ale Pmntului, vzute din spaiul extraatmosferic, dateaz din anul 1959. Dezvoltarea puternic a nregistrrilor asupra tuturor geosferelor Terrei, prin luarea a zeci de imagini pe zi, constituie preioase surse de informaii de nivel planetar, regional sau local. Teledetecia spaial contribuie n ultima vreme la ridicarea eficienei lucrrilor cartografice, necesare ntocmirii i actualizrii hrilor topografice i tematice. Mai ales sateliii dotai cu sisteme radar transmit o informaie bogat, adesea sub form numeric, ceea ce permite realizarea de numeroase aplicaii cartografice. Imaginile, aa cum sosesc ele de la satelii, nu pot fi transpuse direct pe hri, pentru c prezint anumite distorsiuni datorate sistemului n care se face nregistrarea, datorit sistemelor de proiecie diferite ale hrilor, fa de cele ale imaginilor nregistrate etc. Pentru transpunerea unei imagini spaiale pe o hart se realizeaz o serie de corecii geometrice i apoi are loc plasarea imaginii ntr-un sistem de referin geografic. n aceast operaie, pe imagini, ca i pe hri sunt identificate ct mai multe puncte de reper, iar prin procedee matematice, reperele de pe imagine sunt deplasate, nct s se suprapun perfect peste17

cele de pe hart. Coreciile pentru fiecare punct al imaginii se determin prin mijloace automate de calcul. Pentru reducerea erorilor se iau n calul msurtorile gravimetrice asupra punctului respectiv, ca i forma suprafeei geoidului din zona respectiv. Pentru obinerea unor coordonate precise n latitudine i longitudine, uneori se folosete i sistemul GPS, obinndu-se direct imagini n proiecie cartografic. Imaginile satelitare servesc, n primul rnd la ridicarea hrilor topografice. Imaginile realizate de primii satelii LANDSAT, cu o rezoluie la sol de 70 m, au fost folosite la realizarea de hri topografice la scara 1:200 000 i mai mici, pentru regiuni unde nu existau astfel de hri, dar i pentru actualizarea hrilor existente. Odat cu perfecionarea senzorilor instalai pe satelii i mrirea puterii de rezoluie la teren pn la 20 m i 10 m (sateliii SPOT), s-au putut ridica hri topografice la scara 1:50 000. n viitor, prin creterea puterii de rezoluie se va putea ajunge la realizarea de hari la scri mai mari. Imaginile satelitare obinute prin baleiere multispectral contribuie la identificarea mai multor categorii de elemente ale suprafeei topografice, cum sunt pdurile, culturile agricole, reeaua hidrografic, localitile etc. Prin urmrirea acestor elemente n timp, se pot actualiza hrile topografice existente. Realizarea hrilor tematice Aplicaiile teledeteciei spaiale n cartografie privesc, n al doilea rnd, realizarea hrilor tematice. Ultimii satelii, dotai cu senzori specializai pentru nregistrarea anumitor tipuri de suprafee, au dus la obinerea mai uoar a hrilor tematice. Acestea sunt cele mai solicitate, fiind utilizate n diverse scopuri, de la cele de cercetare pn la cele de interes economic. De mare interes sunt hrile de impact, hrile de risc, hrile de potenial sau cele de intervenie prioritar. Realizarea unor astfel de materiale rezid din faptul c satelitul nregistreaz starea suprafeei terestre la un moment dat. ns, prin faptul c luarea de vederi a aceluiai loc se realizeaz periodic, se poate identifica evoluia diferitelor procese i se pot stabili zonele n care s-au produs schimbri sau se vor putea produce. Metoda satelitar de detecie a schimbrii face posibil reducerea considerabil a anchetelor de teren din zonele cu mutaii, diminund foarte mult costul ridicrilor de teren. n cazul c fenomenele au mare extensiune, cartografia schimbrilor se face direct pe baza imaginilor satelitare. Aa este modul cum FAO (Organizaia pentru Alimentaie i Agricultur) urmrete defririle din pdurile ecuatoriale. Hrile de impact trateaz informaia n termeni de efecte de proximitate. Aa spre exemplu, construirea unui canal de irigaie, poate avea ca efect provocarea unei salinizri n zonele nvecinate. Prin analiza imaginilor satelitare se poate stabili suprafaa de teren care va fi afectat.

4.2.3. Domeniul geologieCercetarea scoarei terestre cu ajutorul sateliilor tehnologici vizeaz cteva probleme de ordin geologic: Petrografia i structura formaiunilor ce compun scoara terestr; Zcmintele minerale utile; Dinamica scoarei terestre; Cartografierea formaiunilor geologice. Studiul rocilor i structurilor geologice se bazeaz pe analiza caracteristicilor spectrale ale mineralelor i rocilor. Utilizarea nregistrrilor satelitare, mai ales cele obinute de sateliii specializai (LANDSAT-TM), ne ajut la obinerea unor informaii precise i detaliate asupra naturii i repartiiei diferitelor tipuri de roci, identificarea i caracterizarea structurilor geologice la scri medii i mari i corelarea lor, prin extrapolare, cnd sunt ndeprtate unele de altele i actualizarea hrilor geologice.. Pentru observaii petrografice, perioada ce mai indicat este prima jumtate de or dup rsritul Soarelui, cnd rocile rcite n timpul nopii emit pe lungimi de und proprii caracteristicilor lor. Prin acest procedeu se pot detecta sistemele de fracturi, deoarece pe liniile de dislocaie emiterea de cldur teluric este intens.18

Cele mai clare observaii asupra naturii i structurii formaiunilor geologice au fost obinute pentru regiunile unde climatul aspru limiteaz dezvoltarea vegetaiei, cum sunt regiunile deertice sau cele arctice. n afara acestor observaii directe, n studiul rocilor i structurilor geologice se folosesc o serie de elemente indicatoare, cum sunt formele de relief petrografic i structural, vegetaia prin tipurile de formaiuni i compoziia floristic, reeaua hidrografic i solurile. Prin analiza structurilor geologice s-au putut determina, mai ales n regiunile greu accesibile i puin cercetate, diverse categorii de resurse minerale. Au fost puse n eviden structuri geologice ce conin hidrocarburi, diamante i cupru n regiunea Shaba din Africa de Sud, sau sateliii ruseti Meteor au pus n eviden importante zcminte de petrol i gaze naturale n Cmpia Siberiei de Vest. La fel, staia orbital Gemini, prin analiza nregistrrilor asupra structurii reelei hidrografice de pe coasta estic a Golfului Persic a atras atenia asupra structurilor prezente n adncime. Prin forajele executate ulterior, s-au descoperit imensele rezerve de petrol din aceast regiune a Iranului. Depistarea marilor acumulri de petrol i gaze a fost posibil i prin determinarea cmpului gravitaional al Pmntului de ctre sateliii geodezici, care semnaleaz repartiia ne omogen a maselor n cuprinsul scoarei terestre. Rezultate deosebite au adus cercetrile spaiale n studierea dinamicii scoarei terestre, fiind nregistrate din spaiu micrile seismice, erupiile vulcanice, deplasrile plcilor crustale sau mareele terestre. Studiul acestor micri n diverse puncte ale globului cum sunt cercetrile din California, cele ale Marelui Rift African sau coliziunea dintre Placa Indian i Placa Euro-asiatic, precum i msurtorile de precizie fcute de sateliii geodezici, ce surprind ordinul de mrime a diverselor micri ale scoarei, toate acestea aduc o contribuie tiinific important la cunoaterea tectonicii globale ct i a celei regionale sau locale.

4.2.4. Domeniul geomorfologieTeledetecia spaial este utilizat cu mult succes n delimitarea marilor uniti de relief, cel tectono-structural, respectiv al scuturilor continentale, a unitilor de platform sau a celor de orogen. De asemenea, nregistrrile satelitare sunt utilizate n analiza unitilor afectate de morfodinamica actual. Se poate evidenia: morfologia catenelor muntoase, diferitele structuri sedimentare, vulcanice, cutate, faliate, configuraia culmilor, vilor sau a depresiunilor etc.; influena pe care o exercit unele culmi muntoase n distribuia elementelor climatice, a vegetaiei solurilor sau a activitii umane; morfologia podiurilor i piemonturilor, gradul lor de fragmentare, adncimea fragmentrii, rspndirea proceselor denudaionale etc.; morfologia deerturilor, unde se poate evidenia distribuia tipurilor de relief, a ergurilor, hamadelor, depresiunilor, oazelor etc.; morfologia glaciar a regiunilor nordice, modelate n timpul glaciaiunilor cuaternare; morfologia litoral, analiza tipurilor de rmuri i a proceselor de eroziune i sedimentare costier.

4.2.5. Domeniul meteorologieObservarea din spaiul cosmic a atmosferei Pmntului s-a fcut odat cu lansarea primilor satelii artificiali. ncepnd din 1960 au fost lansai sateliii meteorologici, TIROS, NOAA, GOES (SUA), METEOR (Rusia), METEOSAT (Uniunea European), INSAT (INDIA) i GMS (Japonia); satelii echipai cu o a aparatur specific nregistrrii diferitelor elemente i fenomene atmosferice. Cele mai utilizate metode de nregistrare sunt n domeniul radiaiilor infraroii, n cele vizibile i n domeniul undelor radar. Aceste nregistrri spaiale, corelate cu datele obinute prin sondaje (sonde meteorologice, baloane stratosferice i altele) i cele provenite de la reeaua terestr de staii meteorologice permit19

monitorizarea continu a atmosferei, ameliorarea continu a prognozei strilor de vreme, precum i sesizarea modificrilor climatice sau a celor privind chimia atmosferei. Datele de teledetecie spaial a atmosferei Pmntului sunt utilizate cotidian n diverse activiti umane: agricultur, transporturi aeriene, navale, terestre, turistice, construcii etc. Cercetarea spaial a atmosferei terestre a fcut s se obin numeroase date referitoare la proprietile fizice i chimice ale atmosferei medii i nalte. Prin aceste observaii se pot nelege schimbrile la nivel global, de care depinde calitatea mediului pe Terra. Sunt cunoscute i foarte mediatizate problemele de poluare a atmosferei, mai ales cu CFC (cloroflorcarbon) cu repercusiuni asupra distrugerii stratului de ozon, de dispariia acestuia deasupra Antarcticii. Acest fenomen a fost observat din 1980, iar aria acestei aa zise guri n stratul de ozon s-a tot extins, ajungnd n 2001 la 26 milioane km2. Observaiile privesc de asemenea cunoaterea cantitii de vapori de ap, de dioxid de carbon, de oxigen atomic i a altor constitueni, elemente de care depind unele fenomene meteorologice ca i evoluia general a climei. Tehnologiile spaiale fac observaii de foarte bun calitate i pe suprafeele mari privind diferitele fenomene atmosferice, supravegherea meteorologic, elaborarea de prognoze a vremii. Sunt studiate sistemele noroase, vnturile, precipitaiile, zpada i gheaa, temperatura i umiditatea suprafeei uscatului, temperatura suprafeei marine sau bilanul radiaiei Pmntului. Cercetarea spaial a climei are n vedere observarea unor serii de parametri meteorologici, climatici, oceanografici, chimici, biosferici i alii care prin urmrirea lor continu ne pot ateniona asupra posibilelor schimbri climatice. Pentru aceasta s-au ntreprins mai multe activiti n cadrul Programului Mondial de cercetare a Climatului (PMRC), cum ar fi Experiena mondial asupra ciclurilor energiei i apei (GEWEX), Studiul proceselor atmosferice i rolul lor n climat (SPARC), Experiena mondial privind circulaia oceanic (WOCE) sau Studiul variabilitii i previzibilitii climatului (CLIVAR) i altele.

4.2.6. Domeniul hidrologie i oceanografieSuprafeele acvatice i cele cu exces de umiditate sunt foarte bine puse n eviden de radiaiile electromagnetice provenite din zona infraroie a spectrului. Diferitele benzi spectrale din acest domeniu pot evidenia pe lng contrastul cu celelalte categorii de medii continentale, unele proprieti i nsuiri ale apelor (turbiditate, temperatur, substane poluante, salinitate etc.) Prin nregistrrile de teledetecie, corelate i cu informaii din alte surse se pot soluiona o serie de probleme privitoare la apele continentale: distribuia resurselor de ap pe bazine hidrografice; urmrirea alimentrii rurilor din precipitaii i din topirea zpezilor; supravegherea scurgerilor apelor n albii, a viiturilor i inundaiilor; valorificarea rezervelor de ap prin proiectarea i construcia lacurilor de acumulare; depistarea i evaluarea rezervelor de ap subteran; fundamentarea studiilor pentru proiectarea i realizarea sistemelor de irigaie pe baza surselor de aprovizionare i a nevoilor de consum. Aa, spre exemplu, nregistrrile satelitare permit determinarea evoluiei scurgerii pe bazine hidrografice, i permit cunoaterea rezervelor de ap n anumite perioade ale anului, la scar anual i multianual, date care sunt extrem de importante atunci cnd ne ocupm de amenajarea complex a bazinelor hidrografice. n multe regiuni, rezervele de ap se gsesc sub form de zpad i ghea. Pentru a ti la un moment dat care este rezerva de ap se recurge la exploatarea cantitativ i calitativ a nregistrrilor. Se poate calcula suprafaa ocupat cu zpad i ghea, i se poate determina apoi volumul. Diferiii senzori, mai ales cei din benzile infraroii i radar, ne pot da informaii privind tipul de zpad i ghea, temperatura, prezena apei lichide, densitatea etc. nregistrrile satelitare au facilitat localizarea unor importante rezerve de ape subterane dulci n nisipurile Saharei i n Podiul Iran sau la detectarea de noi surse de ape termale i minerale.20

Teledetecia satelitar a adus o important contribuie la cunoaterea apelor oceanice. nregistrrile efectuate asupra apelor oceanice pe mari ntinderi au scos n eviden o serie de elemente privind curenii, mareele, valurile sau gheaa marin. n afara sateliilor de tip LANDSAT sau a celor meteorologici sau geodezici, au fost lansai satelii specializai pentru nregistrri oceanografice, cum sunt sateliii SEASAT (1978) de SUA i TOPEX-POSEIDON (1992) de ctre SUA i Frana, JERS (1992) de Japonia, RADARSAT (1995) de Canada sau ADEOS (1996) de Japonia. Aceste platforme satelitare sunt echipate cu instrumente ce pot nregistra spre exemplu temperatura la suprafaa apei, coninutul de clorofil, poluarea mrilor, viteza vntului pe mare, ntinderea i vrsta gheii oceanice, coninutul atmosferei n vapori de ap, topografia suprafeei marine i altele. Corelate cu investigaiile fcute de navele oceanografice specializate, aceste date ajut la nelegerea anumitor fenomene ce se petrec pe glob, cum sunt oscilaiile de nivel ale mrilor, deplasarea gheurilor marine, fenomenul El Nio i altele.

4.2.7. Domeniul silvicultur i agriculturDezvoltarea tehnicilor de nregistrare a suprafeei Pmntului n diverse benzi spectrale, specializate pentru anumite componente ale mediului, cum sunt cele ale ultimilor satelii LANDSAT sau SPOT, s-au putut urmri unele aspecte legate de domeniul silvic i agricol. nregistrrile satelitare realizate n diferite benzi spectrale ajut la identificarea asociaiilor vegetale naturale sau cultivate. Imaginile n infrarou sunt foarte utile n diferenierea asociaiilor ierboase de cele arbustive sau arborescente, a foioaselor sau a coniferelor. Prin prelucrarea acestor nregistrri (realizarea de imagini fals-color) se pot identifica diferitele specii de arbori i starea lor fenologic. Pe baza lor se poate efectua inventarul vegetaiei spontane i al celei cultivate. De asemenea, se pot detecta atacurile de duntori, incendiile etc. nrgistrrile multispectrale sau spectrozonale pot oferi determinri de detaliu. Inregistrrile radar sunt ntrebuinate pentru identificarea limitelor asociaiilor vegetale, ele ajut la identificarea speciilor de plante, la determinarea vrstei, densitii i mrimii arboretelor. n domeniul agricol, un ajutor important al inregistrrilor satelitare este n problema prognozei recoltelor, prin urmrirea modului de dezvoltare a culturilor n anumite stadii fenologice. Apoi, nregistrarea atacurilor de duntori a fcut posibil intervenia din primele stadii ale fenomenului. Aa spre exemplu, ncepnd de la sfritul anilor 1990, EADS Astrium (agenie ce se ocup cu prelucrarea datelor satelitare) mpreun cu Institutul Agronomic Arvalis a nfiinat Serviciul de management al culturilor din Frana (FARMSTAR), pentru nevoile agricultorilor. Aproximativ 10 000 de fermieri folosesc zilnic datele derivate din imaginile satelitare i modelele agronomice de conducere a lucrrilor cmpului i de optimizare a creterii culturilor. Din 2005, FARMSTAR folosete imagini de la sateliii SPOT, FORMOSAT-2 (satelit taivanez) i IRS (satelit indian). Acest serviciu ajut fermierii s reduc costurile operaionale, s controleze calitatea cmpului i s adopte practici de cultur n concordan cu mediul. Analiza cmpului se realizeaz n mai multe benzi spectrale vizibile i n banda infraroie. Astfel se poate estima caracteristicile fizice ale vegetaiei, respectiv tipul culturii, densitatea, indexul suprafeei foliare etc. Aplicnd aceste analize la diferite stadii ale dezvoltrii culturilor se poate prognoza producia agricol, se poate preveni apariia diverselor riscuri de realizare a recoltei i se pot face recomandri n realizarea unui bun management. Acest program este orientat n mod curent pe culturile de gru, rapi, porumb i sfecl de zahr, dar el se poate extinde, n funcie de cerine, pentru alte tipuri de culturi. Un alt domeniu, care privete mai ales terenul agricol, este realizarea hrilor cadastrale la scar mare. Creterea preciziei la sol a nregistrrilor satelitare, ce a ajuns pn la 2,5 m, folosind diverse surse de imagini satelitare (SPOT, IKONOS, Quickbird, KOMPSAT-2, FORMOSAT-2, LANDSAT 4, 5) i msurtori GPS, a permis realizarea de hri cadastrale digitale la scara 1: 10 000 i n ultimii ani la scara 1: 5000 i 1: 2000. Spre exemplu, n vederea accederii n Uniunea European, Bulgaria, ca i Romnia, trebuia s reorganizeze instituiile agricole i s adopte procedurile UE de aducerea lor la Politica Agricol Comun. Una din cele mai importante msuri privesc dezvoltarea celor mai potrivite instrumente de21

management, cum este sistemul integrat de control administrativ. Pentru aceasta fiecrui stat membru UE i s-a cerut s dezvolte Sistemul de identificare a parcelelor de teren. Acest sistem trebuie s descrie cu destule detalii cartografice i acuratee (egal cu scara 1 : 10 000), referinele terenurilor folosite de fermieri la pregtirea cererilor lor de subvenie. Acest Sistem de identificare a parcelelor de teren trebuie s acopere ntreaga ar i s reflecte starea actual a terenurilor agricole i utilizarea lor corespunztoare. Aceste informaii pot fi extrase din imagini aeriene redresate sau din imagini satelitare nu mai vechi de 5 ani. Pentru c nregistrarea aerian a teritoriului cerea foarte mult timp, precum i costuri financiare foarte ridicate, s-au acceptat realizarea hrilor cadastrale dup imaginile satelitare, acestea oferind un set de date uniform pentru ntreaga Bulgarie.

4.2.8. Domeniul GIS (Sistemele Informaionale Geografice)Sistemele Informaionale Geografice sunt sisteme care servesc la colectarea, punerea n memorie, analizarea i afiarea datelor extrase din diferite surse, cum sunt hrile, sursele satelitare sau datele statistice. Realizarea de hri tematice derivate (hri de risc, hri de potenial, hri de intervenie prioritar) necesare n timp real, nu este posibil dect cu instrumente informatice performante. Acestea au dus la dezvoltarea cartografiei asistate de calculator. Sistemul de informaie geografic se poate imagina ca o stiv, fiecrui nivel corespunzndu-i un strat de informaie. Prin introducerea n acest sistem a informaiilor satelitare, nu numai c se obin informaii noi, dar ele sunt n mod continuu actualizate. Prin aceasta se asigur o mai bun cunoatere i o mai bun gestionare a mediului nconjurtor prin luarea deciziilor de utilitate la toate nivelurile. n domeniul amenajrii teritoriului, teledetecia spaial, GIS-ul i cartografia asistat de calculator au importan i justificare n faptul c, presiunea asupra ocuprii spaiului se face fr ncetare i c trebuie vizat o mprire optimal a terenurilor pe categorii de utilizare, pentru a satisface exigenele socio-economice i criteriile ecologice. n prezent, sunt operaionale tehnicile de actualizare a hrilor topografice i de producere a hrilor de ocupare a teritoriului. De asemenea, se realizeaz i o serie de produse derivate specializate, cum sunt hrile privind potenialul de dezvoltare regional, care exprim valoarea fiecrui loc n termeni de urbanizare i de spaiu verde. Cercetarea abordeaz analiza regional, prin delimitarea aglomeraiilor urbane, a zonelor de influen economic a oraelor i a direciilor de cretere a acestora. Aspectele privind protecia mediului nconjurtor, conservrii biodiversitii, valorificrii turistice i planificrii rurale sunt avute n vedere n toate planurile de dezvoltare a infrastructurii. Pentru aceasta sunt ntocmite studii de impact, ce evalueaz efectele induse asupra mediului. n rile n curs de dezvoltare, cartografia bazat pe teledetecie satelitar rezolv o serie de probleme legate de accesibilitate, lipsa informaiilor de teren, urgena problemelor economice i de mediu. Pentru unele teritorii s-a realizat analiza regional de sisteme agro-pastorale, supravegherea creterii urbane, urmrirea defririlor de pdure sau extinderea fenomenului de deertificare. Una din problemele grele ale rilor n curs de dezvoltare const n a furniza populaiei resurse agricole i energetice suficiente. Analiza teritoriului pe imagini satelitare permite realizarea rapid a unui recensmnt agricol i identificarea de zone omogene unde pot fi aplicate anumite strategii de dezvoltare.

5. OBINEREA IMAGINILOR AEROFOTOGRAFICEFotografia aerian, care se realizeaz cu ajutorul camerelor fotografice instalate pe platforme aeriene, cum sunt baloanele, avioanele sau elicopterele, constituie nc principala surs de informaii i date metrice sub form analogic. Aceste nregistrri se prezint sub form de fotografii alb-negru, color sau spectrozonale. Fotografiile alb-negru se folosesc, n special, pentru ntocmirea planurilor topografice prin metode fotogrammetrice, iar cele color i spectrozonale, cu un bogat coninut informaional, se utilizeaz pentru diferite scopuri.

22

Calitatea imaginilor fotografice este influenat direct de o serie de factori, cum sunt: calitatea camerelor fotografice, calitatea materialelor fotosensibile, condiiile de mediu din momentul aerofotografierii i condiiile de prelucrare. Calitatea fotografiei aeriene depinde n mare msur de condiiile de mediu, n care o importan mai mare o au: iluminarea, reflectarea luminii de ctre obiectele de pe suprafaa terestr, mprtierea luminii n atmosfer, grosimea stratului de atmosfer dintre suprafaa terestr i platforma aeropurtat, poziia Soarelui n momentul aerofotografierii, compoziia spectral a luminii, precum i altele. Iluminarea se poate defini ca fiind fluxul luminos incident pe unitatea de suprafa. Aceasta este produs de radiaia solar direct i de lumina cerului, care constituie radiaia solar indirect. ntr-o regiune, iluminarea se modific att n timpul unei zile ct i n cursul fiecrui anotimp. Aceste modificri se datoreaz variaiei lungimii drumului optic pe care l parcurg razele solare prin atmosfer, precum i condiiilor atmosferice. Intensitatea luminoas n timpul zilei atinge valoarea maxim n jurul orei 12, iar n cursul unui an aceasta se nregistreaz n luna iunie urmat de iulie.Tabelul nr. 1 nlimea Soarelui Lungimea razelor Variaia lungimii drumului optic strbtut de razele solare prin atmosfer n funcie de scderea unghiului zenital 90 70 50 30 20 10 5 3 1 1,00 1,06 1,31 2,00 2,90 5,60 10,45 15,37 26,90 0 35,40

Lumina zilei apare ca fiind alb,ns compoziia ei spectral variaz cu nlimea Soarelui fa de orizont. La unghiuri zenitale mari, deci cnd Soarele se gsete n poziie joas, zona albastr a spectrului radiaiilor este difuzat i absorbit aproape n ntregime, datorit grosimii mari a atmosferei prin care trebuie s treac lumina. Din cauza acestei difuziuni, Soarele apare roiatic dimineaa la rsrit i seara la asfinit. Astfel, pentru o iluminare optim i o distribuie spectral omogen a luminii aerofotografierea trebuie s se realizeze n timpul orelor de prnz. Obinerea imaginii obiectelor de pe suprafaa terestr prin aerofotografiere se bazeaz pe nregistrarea fluxului radiaiilor solare reflectate de obiectele respective. Reflectana luminoas variaz foarte mult n funcie de natura i culoarea obiectelor luminate i de unghiul de reflexie. Raportul contrastelor nregistrate pe fotografiile aeriene scade puternic cu nlimea prin interpunerea atmosferei ntre obiecte i camera fotografic aeropurtat. Astfel, de la raportul de contrast msurat la suprafaa terestr, ce poate ajunge la 1000 : 1 n cazul vecintilor obiectelor cu reflectan minim i maxim n zilele cu lumin solar puternic, acelai contrast, nregistrat de la 4000 m nlime, nu depete raportul de 10 : 1, el continund s scad odat cu creterea nlimii. Influena atmosferei asupra iluminrii terenului este important n realizarea unor aerofotografii de calitate. Fenomenul de difuziune a luminii solare se petrece n funcie de cantitile de impuriti din atmosfer. Cnd sunt puine impuriti, predomin radiaiile albastre, razele solare fiind difuzate n principal de molecule de gaz. Cnd atmosfera este bogat n impuriti, radiaiile albastre sunt absorbite, astfel c predomin radiaiile spre rou. Difuziunea luminii genereaz aa numitul vl atmosferic, ce se interpune ntre suprafaa terestr i obiectivul camerei fotografice. Vlul atmosferic influeneaz calitatea imaginilor fotografice prin faptul c este cu att mai intens cu ct densitatea i dimensiunea particulelor de aerosoli este mai mare, dar i prin grosimea acestuia, respectiv nlimea de la care se aerofotografiaz. Pentru realizarea unor fotografii de calitate se utilizeaz diferite tipuri de filtre de lumin prin care pot trece numai radiaii cu anumite lungimi de und, eliminndu-se influena diverselor tipuri de radiaie.

23

5.1. AerofotografiereaOperaia de nregistrare a radiaiei terestre se realizeaz cu aeronave special amenajate, la bordul crora se afl aparatur fotogrammetric de mare precizie i cu grad ridicat de automatizare. Avioanele fotogrammetrice trebuie s ndeplineasc o serie de condiii specifice, printre care gradul de stabilitate n timpul zborului, posibiliti de montare i folosire a aparaturii, autonomie de zbor, un anumit cmp de vizibilitate, o vitez constant etc. Deviaiile pe orizontal pe direciile de aerofotografiere nu trebuie s depeasc 3, iar cele pe vertical 2% din nlimea de zbor, cmpul de vizibilitate trebuie s fie bun n fa, n jos i lateral, pentru identificarea rapid a reperelor necesare orientrii i meninerii aparatului pe direcia de zbor. Aparatele s fie instalate n partea central a avionului, iar n sectorul din spate s fie amenajat o camer obscur pentru ncrcarea i descrcarea casetelor pentru filme. Autonomia de zbor trebuie s fie de peste 6 ore. Camerele aerofotogrammetrice cu dispozitivele sale anex regleaz automat timpul de expunere, realizeaz o imagine exact din punct de vedere geometric, reuind s redea clar obiecte de dimensiuni mici situate la distan mare, n condiiile deplasrii aeronavei i asigur acoperirea stabilit ntre imaginile fotografice succesive. O camer aerofotogrammetric se compune din: - corpul camerei - o carcas din metal uor pe care se prind celelalte componente - obiectivul montat n partea de jos a conului obiectivului. El asigur obinerea corect a proieciei centrale i redarea celor mai fine detalii ale obiectului. Fiecare obiectiv se caracterizeaz printr-o anumit distan focal, distorsie, putere de rezoluie, luminozitate i altele. - distana focal este distana de la centrul optic al obiectivului pn la planul principal al imaginii. Camerele aerofotogrammetrice cele mai performante au o distan focal scurt; - distorsia este aberaia optic prin care o linie dreapt din spaiul obiect apare curbat; - puterea de rezoluie reprezint capacitatea obiectivului de a reda detalii de dimensiuni mici i cu contrast slab i se exprim prin numrul maxim de perechi de linii albe i negre care pot fi distinse pe imagine pe distana de 1 mm; - luminozitatea obiectivului este cantitatea maxim de lumin pe care o poate transmite obiectivul fotografic; Prin perfecionri continue au fost reduse imperfeciunile datorit crora este influenat exactitatea i claritatea imaginii (aberaia cromatic descompunerea razelor de lumin, aberaia de sfericitate apariia de mai multe imagini axiale, astigmatismul punctele obiectului au aspect de dou segmente perpendiculare i altele). - conul obiectivului; - obturatorul cu lamele; - cadrul camerei - definete formatul aerofotogramei; - corpul casetei - cu bobina de film; - batiul circular - sprijin corpul camerei; - aparatul de comand pune n funcie camera aerofotogrammetric, el reglnd acoperirea aerofotogramelor succesiv; - luneta de navigaie cu ajutorul ei se observ terenul pentru dirijarea navigaiei; - exponometrul stabilete timpul de expunere n momentul aerofotografiei. Dup realizarea aerofotografierii are loc prelucrarea filmelor, folosindu-se materiale fotosensibile, o aparatur de laborator adecvat i diverse substane chimice pentru developare, fixare, splare, tratare, uscare i copiere.

5.2. Caracteristicile aerofotogramelorCaracteristici generale Aerofotograma este o imagine static, instantanee i obiectiv a suprafeei terestre. Simultaneitatea ntregii imagini permite s se poat aprecia corect relaiile spaio-temporale dintre24

obiecte i procese, deoarece n timpul scurt de expunere nu s-au produs schimbri care s fac s apar raporturi succesive n diferite pri ale imaginii. Spre deosebire de hri, schie sau desene la ntocmirea crora intervine subiectivismul celui care le-a realizat, aerofotograma este o imagine obiectiv a suprafeei terestre. Aerofotograma nu poate reda toate obiectele indiferent de mrimea lor, fiind vorba de o imagine micorat. Prin micorare obiectele mici nu mai pot fi redate individual, imaginile lor devin nite puncte, care se pot contopi ntr-o pat de o anumit culoare sau nuan de gri. Toate obiectele de aceeai mrime sunt reprezentate la fel, nefcndu-se nici o deosebire ntre ele. Aerofotogramele se prezint cel mai frecvent sub form de copii pozitive de contact, realizate pe hrtie fotografic. De obicei, ele sunt de form ptrat, mrimea lor depinznd de cea a clieului, i deci de tipul de camer. Cele mai frecvente sunt de 23/23 cm i 18/18 cm, mai rar de 13/13 cm. Mai puin utilizate sunt aerofotogramele dreptunghiulare, de 13/18 cm, cele sub form de band continu sau aerofotogramele hexagonale, acestea fiind derivate din asamblarea imaginilor obinute cu ajutorul unor camere cu mai multe obiective. Pentru anumite scopuri se utilizeaz i copii mrite. Pe aerofotograme sunt marcate unele date informative care sunt utile n cunoaterea unor proprieti geometrice ale acestora, pentru identificarea lor, a regiunii pe care o prezint i-a timpului cnd s-au efectuat. la coluri i pe mijlocul laturilor sunt indicii fotogramelor, sub forma unor crestturi, cruciulie, puncte, care permit astfel aflarea punctului central al fotogramei; pe unele fotograme apare imaginea unei nivele de bul de aer, care indic poziia axei optice a camerei n momentul aerofotografierii. Cunoaterea mrimii abaterii axei de la vertical este necesar pentru a se putea face, prin redresare, coreciile ce se impun. adesea se imprim i imaginea unui ceas care indic ora fotografierii, a unui altimetru i a unui statoscop care arat abaterea fa de altitudinea de zbor stabilit; distana focal a camerei ; nlimea de zbor; data calendaristic; numrul i seria fotogramei; indicativul sau nomenclatura hrilor topografice. Caracteristici fotografice Aerofotogramele prezint o serie de caracteristici fotografice care au importan pentru fotointerpretare. Culoarea este caracteristic pentru aerofotogramele color. Ea depinde de o serie de factori: culoarea obiectelor din teren; caracteristicile materialului fotografic utilizat: - materialul convenional red aproximativ fidel culorile naturale; - materialul color infrarou d alte culori: verdele este redat prin rou sau albastru este redat prin galben - materialul fotografic color compune toat gama culorilor spectrale prin sinteza a trei culori fundamentale (albastru, verde i rou). Deoarece cele 3 straturi de emulsie nu au sensibilitate identic, culorile sintetizate sunt uor denaturate; condiiile de aerofotografiere: - nu toate obiectele din teren sunt la fel de bine iluminate - spectrul radiaiilor reflectate este modificat prin absorbie sau difuzie de ctre constituenii atmosferici. Radiaiile cu lungime mic de und (albastru, violet) sunt mai intens reflectate difuz, avnd tendina de a se suprapune peste celelalte culori, denaturndu-le, pe cnd cele pe lungime mare de und, (portocaliu, rou) sunt mai puin absorbite de atmosfer i au tendina de a schimba culorile ctre rou. Din aceast cauz, se recomand ca fotogramele color s se execute de la nlime mai mic pentru ca stratul de aer dintre suprafaa terestr i camera aerospaial s fie ct mai subire.25

- ora la care s-a fcut aerofotografierea. Calitatea culorilor depinde i de felul cum s-a fcut aerofotografierea (de expunere), prelucrarea materialului fotografic, filtrele de compensare, soluiile de prelucrare etc. Tonul de gri este caracteristic fotogramelor alb-negru, n care culorile sunt nlocuite cu nuane de gri. Tonul depinde de unele caracteristici ale obiectului, de condiiile n care a s-a realizat aerofotografierea, de caracteristicile materialului fotografic i de modul n care s-a fcut prelucrarea lui. Tonul depinde de culoarea obiectelor, de gradul de iluminare a lor i de puterea de reflexie, albedoul suprafeei lor. Culorile pentru care emulsia negativului este mai sensibil sunt redate pe aerofotograme prin tonuri mai deschise, ca de altfel i obiectele puternic iluminate sau cu albedo ridicat. Dac materialul fotografic negativ este mai sensibil la rou i albastru, obiectele roii i albastre vor aprea pe aerofotograme n tonuri m