Wat is teledetectie?
Principes van teledetectie
Remote Sensing is een interactie tussen licht en het object van interesse (koraal, boom, veld, etc.). Er zijn zes hoofdcomponenten:
- A bron van licht - hetzij van de zon of kunstmatig
- An object van belang (bijv. koraal, boom, huis)
- A sensor gemonteerd op een platform (bijv. satelliet, vliegtuig, drone), dat straling verzamelt die wordt uitgezonden of gereecteerd door het object van belang
- A receptor op aarde of in de ruimte die informatie van de sensor ontvangt
- A system om de teledetectie-informatie in gegevens te vertalen into
- Experts die gegevens in kaarten kan vertalen
Zie de onderstaande afbeelding voor een weergave van een passief op satelliet gebaseerd remote sensing-systeem.
Voorbeeld van een passief op satelliet gebaseerd teledetectiesysteem. Afbeelding © The Nature Conservancy
Remote sensing is gebaseerd op het principe dat er altijd een wisselwerking is tussen elektromagnetische straling (licht) en een object. Objecten absorberen, weerkaatsen, verstrooien, zenden of breken straling. Objecten weerkaatsen straling op verschillende manieren terug naar een externe sensor, afhankelijk van hun grootte, oriëntatie, textuur, kleur of chemische samenstelling.
Droog wit zand heeft bijvoorbeeld een hoog albedo en zal meer licht weerkaatsen dan natte, donkere modder. Het zijn de verschillen in reflectiepatronen die unieke spectrale kenmerken creëren en differentiatie van habitats, objecten of zelfs texturen mogelijk maken.
De gereflecteerde golflengten worden gedetecteerd door sensoren en door computers omgezet in data. Dit maakt het mogelijk om op grote ruimtelijke schaal op afstand informatie te verzamelen die verder gaat dan alleen beelden, zoals temperatuur, chemische samenstelling, hoogte of vochtgehalte. Experts met remote sensing en kaartvaardigheden vertalen de door de computer gegenereerde gegevens naar kaarten. De kaarten zijn klaar om door niet-experts te worden gebruikt voor toepassingen zoals participatieve kaarten die lokale kennis en geografische gegevens combineren.
Soorten sensoren
Sensoren worden gecategoriseerd als actief of passief, afhankelijk van hun lichtbron. Ze kunnen op verschillende platforms worden gemonteerd, zoals satellieten, vliegtuigen of zelfs drones.
Verschil tussen passieve en actieve sensoren voor teledetectie. Afbeelding © The Nature Conservancy
Passieve sensoren natuurlijke energie opnemen die wordt weerkaatst of uitgezonden door het aardoppervlak. De meest voorkomende stralingsbron die door passieve sensoren wordt gedetecteerd, is gereflecteerd zonlicht. Een voorbeeld van een passieve sensor is een camera met uitgeschakelde flitser.
Actieve sensoren bieden hun eigen energiebron, zoals een laser of elektromagnetische straling van microgolven, om de objecten die ze waarnemen te verlichten. Een actieve sensor kan dag en nacht werken door straling uit te zenden in de richting van het te onderzoeken doel. Een voorbeeld van een actieve sensor is een camera met de flitser aan.
Spectrale handtekening
Satelliet- en luchtfoto's zijn gemaakt van pixels, georganiseerd in een raster, zoals een afbeelding die is verkregen van uw digitale camera. Elke pixel bevat numerieke informatie die de helderheid van elk gebied vertegenwoordigt met een numerieke waarde. Sensoren zullen de helderheid van een gebied op verschillende golflengten vastleggen. De sensor op de satelliet WorldView 2 legt bijvoorbeeld beelden vast met negen banden op verschillende golflengten in vergelijking met Planet Dove-sensoren die er maar vier gebruiken. De WorldView 2-sensor heeft een hogere spectrale resolutie.
Vergelijking van de spectrale resolutie tussen de multispectrale sensor van Planet Dove (4 banden) die wordt gebruikt om koraalrifbeelden vast te leggen voor de Allen Coral Atlas en de multispectrale sensor van WorldView-2 (9 banden). WorldView-2 heeft een hogere spectrale resolutie. Afbeelding © DigitalGlobe
Elk object op aarde heeft een unieke spectrale signatuur, een unieke manier om licht te reflecteren. Hoe meer spectrale banden de sensor heeft, hoe beter hij deze spectrale handtekeningen kan vastleggen en reflectieverschillen tussen objecten kan laten zien.
Spectrale signatuur van verschillende benthische en substraatklassen gemeten onder water bij Heron Reef, Australië. N is het aantal monsters dat is gemeten om de curve te verkrijgen. Bron: Leiper et al. 2014
Welke banden zijn het nuttigst voor het in kaart brengen van onderwaterkenmerken zoals koraalriffen?
Water absorbeert het grootste deel van de binnenkomende straling over golflengten binnen de eerste meter diepte. De enige golflengten die verder in de waterkolom kunnen doordringen zijn de zichtbare banden, kustaerosol, blauw, rood, geel en groen. Rood licht wordt eerst geabsorbeerd, gevolgd door groen en vervolgens blauw licht, waardoor de waarneming van onderwaterkenmerken wordt beperkt naarmate u dieper gaat, zelfs in het helderste water. Uit deze zichtbare banden proberen we de spectrale signatuur van onderwaterkenmerken zoals koralen, algen en zeegras te extraheren.
De levendige kleuren van een rif. Foto © Jeff Yonover