jordobservasjon

Satellittfjernmåling brukar ulike instrument til å skaffe både eit overblikk og i andre tilfelle svært detaljert informasjon om utvalde område på jorda. Sidan satellittane observerer jorda på avstand, kan dei gje eit raskare og betre overblikk over land, hav og atmosfære enn kva ein klarer ved bruk av sensorar utplassert i området ein ynskjer å overvake. Satellittane kan også gje svært detaljerte og høgoppløyste datasett over utvalde område. Mange slike satellittar kan i prinsippet dekkje dei fleste område på jorda i løpet av ein dag. Dei kan programmerast til å gjere opptak over alle utvalde område, der ein har behov for det. Alle område av jorda – både sentrale og utilgjengelege strøk – kan overvakast på like vilkår.

Satellittar i bane rundt jorda kan samle inn data om atmosfæra, slik som samansetning, ozonlag, forureining, skyer, vassdamp med meir.

Data frå satellitt kan både dekke store område og også gje systematiske og regelmessige opptak over relativt lange tidsrom, slik at ein får seriar med gode historiske data. Opptaksmetoden vil vere lik overalt, og endringar i datasett er enkle å oppdage. Ved hjelp av ein god datahandteringsinfrastruktur kan data gjerast tilgjengeleg for brukarane relativt kort tid etter opptak.

Det er nyttig å sette saman satellittdata med data frå andre kjelder. Observasjonar gjort av sensorar nær jordoverflata blir også nytta for kalibrering av satellittobservasjonane. På grunn av fleksibiliteten og dei store datamengdene som kan gjerast tilgjengeleg, er observasjon frå satellittar ofte kostnadseffektivt samanlikna med andre observasjonsmetoder.

I dag blir det generert så enorme mengder data frå ulike jordobservasjonssystem at ein rett og slett har vanskar med å handtere alt; berre Copernicusprogrammet genererer dagleg fleire terabyte.

For å nyttiggjere seg slike data må ein gjere det meste av prosesseringa automatisk og maskinelt med ulike dataprogram. Likevel er det viktig at ein har menneske med i prosesseringskjeda; både for å sette opp automatiserte prosessar og ikkje minst for å tolke og forstå kva som skjer i ein slik prosess, så ein er i stand til å avgjere om resultata som kjem ut av prosesseringa er rette og nyttige.

Dei fleste instrumenta og sensorane byggjer på observasjon av utsendt stråling frå objekta ein ser på innanfor ulike delar av det elektromagnetiske spekteret. Objekta som vi observerer er oftast langt unna sensoren, så dette er difor fjernmåling.

Ein kan klassifisere instrumenta brukt til jordobservasjon på fleire måtar. Typiske inndelingar er aktive og passive instrument og avbildande og ikkje-avbildande instrument. Eit optisk kamera er eit passivt, avbildande instrument, radar er (oftast) eit aktivt instrument som kan – avhengig av design, vere enten avbildande (SAR) eller ikkje-avbildande. Eit avbildande instrument leverer data der ein kan sjå strukturar og former på det som blir observert. Eit ikkje-avbildande instrument måler ein eigenskap over eit område (det kan vere temperatur, høgde, stråling i mikrobølgeband med meir). Slike data kan gjerne presenterast til dømes som eit kartplott, men ein kan ikkje direkte vise den fysiske strukturen til det ein har observert.

Den første satellitten i det amerikanske Landsat-programmet (1972) vart utstyrt med mellom anna ein multispektral sensor med fire band. Ein multispektral sensor er eit instrument som registrerer fleire spektrale band enn vanlege kamera som gjerne registrerer dei tre fargane raud, grøn og blå. Den blå delen av synleg lys vart ikkje registrert i dette instrumentet. Dette vart gjort fordi ein var usikker på kvaliteten av signalet på grunn av rayleighspredning i atmosfæra. Instrumentet fungerte etter whisk-broom-prinsippet, som vil seie at instrumentet scannar (sveipar) på tvers av fartsretninga til satellitten. Opptaka vart gjort rett under satellitten; kalla nadir. Den romlege oppløysinga til bildet var på 80 x 80 meter.

Dei fleste jordobservasjonssatellittane kan gjere skråopptak. Det betyr at satellittane kan gjere hyppigare opptak over eitt og same område på jorda, ved å gjere opptak frå ulike vinklar gjennom fleire passeringar. Dette gjev i tillegg mogelegheit til å lage stereomodellar. Slike opptak vil vidare danne grunnlag for å lage digitale høgdemodellar og andre 3D-produkt. Desse satellittane kan lage samanhengande opptak (det blir som lange, smale bilete). Dette blir kalla avbilding etter push-broom-prinsippet; sensoren registrerer ei linje av gangen. Sensoren står på tvers av fartstreninga til satellitten og bileta blir sett saman og kan difor sjå ut som lange, smale striper langsmed fartsretninga. Multispektrale data frå satellittar kan mellom anna brukast i ulike GIS-system (sjå geografisk informasjonssystem).

Den første satellitten med avbildande radarinstrument (SAR) var Seasat som vart skoten opp 27. juni 1978. Satellitten var utvikla for å observere havet, og data frå satellitten vart nytta av oseanografar. Sidan har det kome til mange fleire radarsatellittar for observasjon av både hav og landområde.

Radarsatellittar er særleg godt eigna til å observere geometriske eigenskapar ved eit objekt, kor ru ei overflate er, samt andre fysiske eigenskapar som mellom anna fuktigheit både i og under overflate som blir trefte av signala. Ved å analysere dei dielektrisike karakteristikkane til dei observerte områda kan radarbilete også gje informasjon om vegetasjonstilstand.

Radarsignal er oftast mikrobølger som har så lang bølgelengde at dei går gjennom skydekket. Ein radarsatellitt kan difor observere jordoverflata uavhengig av vêr og tid på døgnet. Til ei viss grad går også signala gjennom is og snø. Signal frå ulike radarband vil trenge gjennom ulike delar av vegetasjonen. SAR kan også godt eigne seg til å detektere menneskeskapte objekt. Sjølv små objekt med regelmessige overflater vil kunne gje eit sterkt ekko.

Eit svært viktig bruksområde er å detektere forureining slik som oljesøl på havet. Ein kan også bruke informasjon frå SAR-satellittar til å overvake ismengda i islagde farvatn slik at ein kan finne gode seglingsruter.

Ein brukar også radar (radarinterferometri) til å registrere små rørsler i jordskorpa. Dette kan vise rørsler på millimeternivå og kan brukast til å varsle ras eller jordskjelv.

Det finst svært mange ulike jordobservasjonssystem og jordobservasjonssatellittar. Dei fleste satellittane er store og har meir enn eitt instrument. Nokre satellittar har som hovudformål å observere vêr og klima, andre driv med kartlegging av land, sjø og ressursar, medan andre utfører geodetiske observasjonar. Mange satellittar er del av større konstellasjonar, slik som dei små kamerasatellittane til Planet. Desse leverer ein omtrent kontinuerleg straum av bilete av jorda.

Nokre av dei viktigaste jordobservasjonsprogramma i dag er EU/ESA sitt Copernicus-program, som består av sju Sentinel-satellittar (per januar 2021), i tillegg til at mange andre system bidreg med data til Copernicus. Radarsatellittane til LandSat samt vêrsatellittane MetOp og franske SPOT er døme på slike program. Andre større program er EOS-programmet til NASA med satellittane Aqua, Terra og Aura.

Historisk sett var ENVISAT eit stort bidrag, og fleire kortare jordobservasjonsoppdrag vart utført i det amerikanske romferjeprogrammet. Den internasjonale romstasjonen ISS er også ein plattform for jordobservasjon, utstyrt med mange ulike kamera og instrument.

Ved å plassere satellittar i ulike baner, kan vi nyttegjere oss svært ulike observasjonseigenskapar, fordi satellittane vil vere på ulik avstand til jorda og gjere observasjonar frå ulike retningar og vinklar.

Jordobservasjonssatellittar går normalt i enten solsynkrone baner (banehøgd mellom 450 og 1000 km), geostasjonære baner (banehøgd 36 000 km) eller meir ellipseforma baner der høgda varierer mellom 19 000 og 119 000 km. Solsynkrone baner er gjerne brukt for satellittar med optiske instrument, då slike baner dekkjer heile jorda frå pol til pol i løpet av eitt døger. Vidare passerer satellittane over same området til omtrent same sideriske tid kvar dag. Dette gjev tilnærma like lystilhøve dag for dag, noko som er viktig for optiske system. Det blir då lettare å samanlikne bileta.

Geostasjonære baner blir nytta av fleire meteorologiske satellittar, for å gje eit overblikk over store delar av jorda.

• fjernmåling
• jordobservasjonssatellitt
• miljøsatellitt
• vêrsatellitt / meteorologisk satellitt

• EO portal
• NASA's Earth Observing System (EOS)
• Sentinel hos ESA
• Copernicusprogrammet