OSNOVNI POJMOVI DALJINSKE DETEKCIJE oobb j jeekkaatt eelleekkttr zr r oom maaggnneettnnoo z r aaččeenn j jee sseennzzoor r ii ppllaattf f oor r m mee ssnniim mccii aannaalliizzaa iinntteer r ppr r eettaacc ji j ijaa ppooddaaccii
I. UVOD
Čovek je upućen na proučavanje svoje sredine. U opažanju i proučavanju Čovek je, međutim, ograničen ne svojim psihičkim, već svojim fizičkim mogućnostima. Neposrednom, vizuelnim opažanjem dostupne su mu pojave milimetarskog do kilometarskog reda veličina. Da bi proširio područ je svog is traživanja, da bi dobio nove no ve podatke, Čovek je morao da pronađe nova sredstva i primeni nove metode. Koristeći lupu, mikroskop, pa elektronski mikroskop, pomerio je donju granicu svojih fizičkih mogućnosti neposrednog osmatranja i proučavanja. Ušao je u svet molekula i atoma.
Gornja granica, granica pojava suviše velikih da bi se neposredno osmatrale i izučavale, ostala je, međutim, zatvorena. Čovek je parcijalno prikupljao podatke i obavljao njihovu sintezu. Ovakav postupak se najbolje poredi sa slaganjem mozaika čiji je krajnji izgled nepoznat. Odavno, dakle, postoji neophodnost da se neposredno opažaju i proučavaju pojave koje svojim dimenzijama prelaze gornju granicu ljudskih mogućnosti. Iz potrebe da osmatranja i izučavanja budu objektivnija od dosadašnjih sinteza, iz potrebe da se dobiju novi podaci, rođen je nov istraživački metod metod - daljinska detekcija.
1. Definicija Naziv daljinska detekcija je slobodni prevod engleskog termina Remote Sensing . U francuskoj literaturi ovaj termin se prevodi kao Teledetection, Teledetection, a u nemačkoj Fernerkundung. U domaćoj literaturi javljaju se nazivi " daljinska daljinska opažanja" opažanja" , " daljinska daljinska istra-živanja" istra-živanja" , " teledetekcija" teledetekcija " , " daljinski daljinski metodi" metodi" i slično. U ovom materijalu biće korišćen termin "daljinska detekcija", kako glasi i naziv predmeta. Za odredbu značenja može se koristi definicija po kojoj "Daljinska detekcija predstavlja čkom kom kontaktu sa metod prikupljanja informa cija putem sistema koji nisu u direktnom, fizi č ispitivanom pojavom ili objektom" .
I. UVOD
Čovek je upućen na proučavanje svoje sredine. U opažanju i proučavanju Čovek je, međutim, ograničen ne svojim psihičkim, već svojim fizičkim mogućnostima. Neposrednom, vizuelnim opažanjem dostupne su mu pojave milimetarskog do kilometarskog reda veličina. Da bi proširio područ je svog is traživanja, da bi dobio nove no ve podatke, Čovek je morao da pronađe nova sredstva i primeni nove metode. Koristeći lupu, mikroskop, pa elektronski mikroskop, pomerio je donju granicu svojih fizičkih mogućnosti neposrednog osmatranja i proučavanja. Ušao je u svet molekula i atoma.
Gornja granica, granica pojava suviše velikih da bi se neposredno osmatrale i izučavale, ostala je, međutim, zatvorena. Čovek je parcijalno prikupljao podatke i obavljao njihovu sintezu. Ovakav postupak se najbolje poredi sa slaganjem mozaika čiji je krajnji izgled nepoznat. Odavno, dakle, postoji neophodnost da se neposredno opažaju i proučavaju pojave koje svojim dimenzijama prelaze gornju granicu ljudskih mogućnosti. Iz potrebe da osmatranja i izučavanja budu objektivnija od dosadašnjih sinteza, iz potrebe da se dobiju novi podaci, rođen je nov istraživački metod metod - daljinska detekcija.
1. Definicija Naziv daljinska detekcija je slobodni prevod engleskog termina Remote Sensing . U francuskoj literaturi ovaj termin se prevodi kao Teledetection, Teledetection, a u nemačkoj Fernerkundung. U domaćoj literaturi javljaju se nazivi " daljinska daljinska opažanja" opažanja" , " daljinska daljinska istra-živanja" istra-živanja" , " teledetekcija" teledetekcija " , " daljinski daljinski metodi" metodi" i slično. U ovom materijalu biće korišćen termin "daljinska detekcija", kako glasi i naziv predmeta. Za odredbu značenja može se koristi definicija po kojoj "Daljinska detekcija predstavlja čkom kom kontaktu sa metod prikupljanja informa cija putem sistema koji nisu u direktnom, fizi č ispitivanom pojavom ili objektom" .
2. Princip daljinske detekcije Suština daljin ske de tek cije kao is traživačkog metoda može se jed nostavno shematski prikazati (slika 1): (1) Postoji objekt koji se ispituje. U naukama o Zemlji (" (" geonauke" geonauke" ), ), među koje spadaju geologija, geodezija, geografija itd objekt je površina Zemlje. (2) Objekt zrači elektromagnetnu energiju. Ova energija može biti sopstvena, ili reflektovana. Sopstvena energija je ona koju sam objekt poseduje i zrači. Reflektovana energija je energija drugog izvora emitovana objektu, bilo iz prirodnog, bilo iz veštačkog izvora. Elektromagnetna energija sadrži informacije o svojstvima objekta koji je zrači. (3) Elektromagnetnu energiju registruje uređaj koji se naziva senzor. (4) Senzor nosi platforma. Platforma, ili nosač senzora, treba da omogući senzoru sistematsku registraciju elektromagnetne energije na većoj površini terena. Plaforma je, po pravilu, pokretna. (5) Registrovanu elektromagnetnu energiju senzor daje u vidu zapisa. Zapis energije naziva se opštim imenom snimak. (6) Snimak se proučava i na njemu se izdvajaju područ ja razli čitih svojstava. Uočavanje razlika u svojstvima i izdvajanje pojedinih područ ja prema tim razlikama je analiza snimka. (7) Utvr đene razlike u svojstvima se objašnjavaju, tj. daje im se značenje sa aspekta discipline u čije se svrhe metod i primenjuje. Tumačenje razlika u svojstvima i određivanje njihovog značenja naziva se interpretacija. Ona predstavlja najznačajniji, ali i najspekulativniji element u procesu daljinske detekcije. (8) Rezultat interpretacije i konačni produkt primene metoda daljinske detekcije je podatak. On, po pravilu, predstavlja novinu u odnosu na podatke prikupljene drugim metodima istraživanja.
Slika 1. Prikaz principa daljinske detekcije
Princip daljin ske detekcije se, najkraće rečeno, svodi na sistematsko merenje određenog energetskog polja i tumačenje utvr đenih anomalija razlikama u svojstvima ispitivanog objekta. Na istom principu se, kod istraživanja u geologiji, zasnivaju i svi geofizički metodi ispitivanja. Geofizika meri gravitaciono, električno, magnetno, i druga energetska polja i njihove anomalije tumači razlikama u geološkoj građi. Daljinska detekcija koristi elektromagnetno energetsko polje. Po svojoj suštini ona, svakako, pripada, geofizičkim metodima istraživanja.
II. OSNOVNI POJMOVI DALJINSKE DETEKCIJE
Iz razmatranja principa daljinske detekcije proizilazi da u procesu daljinske detekcije učestvuje osam elemenata: objekt, elektromagnetna energija, senzor, platforma, snimak, analiza, interpretacija i podatak . Svaki od njih ima svoje speci-fičnosti. Za razumevanje i primenu metoda daljinske detekcije neophodno je njihovo detaljnije poznavanje.
1. Objekt Različite nauke definišu objekt istraživanja prema svojim zadacima i potrebama. U geonaukama, najšire posmatrano, objekt je Zemljina površina. Njenom istraživanju može se prići sa različitih aspekata. U šumarstvu istraživanja će biti usmerena na vegetacioni pokrivač, u poljoprivredi na pedološki sloj i rasprostranjenje razli čitih kultura, u hidrologiji na snežni pokrivač i raspored voda, dok geološke discipline imaju svoje specifične interese koji se odnose na utvr đivanje geološke građe određenog terena. U geodeziji daljinska detekcija je usmerena na prikupljanje prostornih podataka koji se odnose na reljef i topografiju terena.
2. Elektromagnetna energija Određene čestice materije poseduju električni naboj. One menjaju okolni prostor oko sebe i stvaraju električno polje. Polje deluje silom na svaki električni naboj koji se nalazi u njemu. Čestice sa električnim nabojem u pokretu čine električnu struju. Električna struja izaziva dalje promene okolnog prostora i stvara magnetno polje. Magnetno polje takođe deluje silom na svaku česticu sa električnim nabojem u pokretu. Na taj način izmenjeno električno polje stvara magnetno polje, a izmenjeno magnetno polje stvara električno polje. Nastale promene vode ka uvećanju energije u vidu povezanih električnih i magnetnih polja sa vremenski i prostorno promenljivom ja činom. Vektori električne i magnetne jačine polja međusobno su upravni, a u svakoj tački prostora pružaju se upravno na pravac rasprostranjenja energije (slika 2).
Slika 2. Grafički prikaz električnog i magnetnog polja jednog elektromagnetnog polja Elektromagnetna energija dakle nastaje kao rezultat interakcije električnog i magnetnog polja. Ona se širi zračenjem kroz prostor i za nju važi opšti zakon talasnog kretanja iskazan obrascem:
C λ f =
⋅
gde su: 8
C - brzina svetlosti (2.998 x 1 0 m/s) λ - talasna dužina, definisana kao rastojanje između dva maksimuma, ili dva minimuma talasa f - frekvenca ili učestalost talasa, definisana kao broj celih talasa u sekundi
Jedinice za merenje talasnih dužina zračenja ili radijacije elektromagnetne energije prema Međunarodnom metričkom sistemu mera date su u tabeli 1. Najkraće talasne dužine obično se iskazuju u nanometrima, one duže u mikrometrima i milimetrima, a najduže u centimetrima i metrima. U prikazu pojedinih zra čenja sve talasne dužine su radi jednostavnije korelacije date u mikrometrima.
Veli čina
Jedinica
Oznaka
metar
m
centimetar
cm
10
-2
milimetar
mm
10
-3
mikrometar
µm
10
nanometar
nm
10
-6
-9
Tabela 1. Jedinice mere talasne dužine (λ)
Talasne dužine zračenja elektromagnetne energije variraju u veoma širokom rasponu. Sa promenom talasne dužine menja se frekvenca, ili učestalost talasa, intenzitet zračenja elektromagnetne energije i njegova prodornost kroz atmosferu. Frekvenca talasa je obrnuto proporcionalna talasnoj dužini. Jedinica mere frekvence talasa je herc (Hz), definisana kao ceo talas u sekundi. Veće frekvence talasa daju se u megahercima i gigahercima. Odnos ovih jedinica dat je u tabeli 2.
Tabela 2. Jedinice mere frekvence talasa Skup svih vidova zračenja naziva se spektar . Spektar elektromagnetnog zračenja, promene frekvence i intenziteta energije zavisno od talasne dužine i propustljivost atmosfere za elektromagnetno zračenje pojedinih talasnih dužina prikazuje slika 3.
Slika 3:
Gore - spektar elektromagnetne energije Sredina - prodornost kroz atmosferu Dole - spektralna područ ja koja se koriste u daljinskoj detekciji
Spektar elektromagnetne energije se deli na više područ ja sličnih karakteristika. Jedno područ je obuhvata više kontinualnih spektralnih linija. Svaka spektralna linija predstavlja jedinstvenu talasnu dužinu ili frekvencu. Glavna područ ja elektromagnetnog spektra čine područ je γ i x zra čenja, ultraljubičasto područ je, vidljivo područ je, infracrveno područ je, područ je mikrotalasa i podru č je radiotalasa.
(1) Područ je γ i x zračenja
Područ je γ i x zračenja ima talasne dužine kraće od 0,01µm. Gama zračenje podrazumeva energiju koja dolazi iz atomskih jezgara. Prodornost γ -zraka kroz atmosferu praktično je zanemarljiva, te i intenzitet energije ovog zračenja ne dolazi do izražaja. S obzirom na veoma nisku prodornost γ -zraka kroz atmosferu njihovo korišćenje u daljinskoj detekciji je ograničeno na veoma kratka odstojanja. x -zraci se, u čast njihovog pronalazača Rendgena nazivaju još i rendgenski zraci.
Nastanak elektromagnetne energije x -zraka vezuje se za kruženje elektrona oko jezgra. Nailaskom na prepreku elektroni gube kinetičku energiju koja delom prelazi u elektromagnetnu energiju. Rasprostranjenje energije proizvedene veštački, putem električnih uređaja, nosi naziv rentgensko zračenje. Atmosfersko prigušenje x-zraka je izrazito tako da ni intenzitet njihove energije nije značajan. x -zraci se široko koriste u medicini, pri kristalografskim ispitivanjima i ispitivanjima
materijala uopšte. U najširem smislu i ovakva proučavanja, bez direktnog kontakta sa ispitivanim objektom ili pojavom, mogu se podvesti pod pojam daljinske detekcije. U užem smislu, međutim, ovo su specijalistička ispitivanja sa veoma bliskih rastojanja, kojima se daljinska detekcija ne bavi. Može se, dakle, zaključiti da se rendgenski ili xzraci u daljinskoj detekciji ne koriste.
(2) Ultraljubičasto područ je Ultraljubičasto područ je spektra (standardna oznaka: UV = ultra violet) obuhvata talasne dužine od 0,01 do 0,4 µm. Ovo područ je se deli na tri dela. Daleki (u odnosu na vidljivo područ je) deo UV područ ja ima talasne dužine u rasponu 0,01-0,2 µm, srednji 0,2-0,3 µm, a bliski deo ultraljubičastog područ ja 0,3-0,4 µm. Ultraljubičasti zraci mogu poticati iz prirodnog ili veštačkog izvora. Prirodni izvor ultraljubičastih zraka je Sunce.
Prodornost kroz atmosferu zraka iz dalekog i srednjeg dela UV podru č ja (0,3 µm) prakti čno ne postoji. U bliskom delu, gde talasne dužine iznose 0,3-0,4 µm, prodornost se pove ćava i koli čina energije koja od Sunca dolazi do površine Zemlje postaje zna čajnija. U daljinskoj detekciji ultraljubi časti deo spektra se još uvek dosta retko koristi.
(3) Vidljivo po dru č je Vidljivo područ je spektra elektromagnetne energije obuhvata zračenja talasnih dužina od 0,4 do 0,7 µm. Njegove granice su postavljene prema osetljivosti ljudskog oka. Čovek registruje zračenje energije u vidljivom područ ju kao tzv. " belu svetlost" . Prema talasnoj dužini u vidljivom delu spektra razlikuje se, međutim, više boja, od ljubičaste sa najkraćom (0,4-0,044 µm), preko plave (0,44-0,5 µm), zelene (0,5-0,57 µm), žute (0,57-0,59 µm) i narandžaste (0,59-0,62 µm), do crvene sa najvećom talasnom dužinom (0,62-0,7 µm). Spektar " bele svetlosti" može se generalizovati u tri osnovne boje koje sadrži svaka od ostalih boja (slika 4). Osnovne boje su plava (0,4-0,5µm), zelena (0,5-0,6 µm) i crvena (0,6-0,7 µm). Osnovni izvor elektromagnetne energije vidljivih zraka je Sunce. Njihova prodornost kroz atmosferu je izuzetno visoka. Vidljivi deo stoga predstavlja tradicionalno najviše i najčešće korišćeno spektralno područ je u daljinskoj detekciji.
(4) Infracrveno podru č je Infracrveno područ je, označeno kao IC područ je (standardna oznaka: IR = infra red) obuhvata vrlo širok spektar zračenja čije talasne dužine variraju u rasponu od 0,7 do 1000 µm (0,7µm do 1 cm). U okviru njega razlikuju se tri dela (slika 4). Bliski infracrveni deo ima talasne dužine 0,7-1,5 µm, srednji deo 1,5- 5,6 µm, a daleki infracrveni deo 5,61000 µm. Treba napomenuti da su granice ovih delova uslovne. Razli čiti autori i discipline ih prema svojim potrebama različito postavljaju. Prema izvoru zračenja u okviru infracrvenog područ ja razlikuje se reflektovani i emitovani ili termalni deo. Reflektovani deo obuhvata IC radijaciju koja potiče od sunčevog zračenja i odbija od površine zemlje, odn. od objekata na njoj. Talasne dužine reflektovanog IC zračenja imaju raspon od 0,7 do 3 µ m. U emitovani, ili termalni deo, spada infracrveno zračenje koje neprekidno emituju atmosfera ili zemljina površina, kao i objekti na njoj. Ovo zračenje ima talasne dužine koje variraju u opsegu od 3 do 1000 µm. Termalna energija je kinetička energija haotičnog kretanja čestica materije. Haotično kretanje je uzrok sudara čestica koji izazivaju promene u kruženju elektrona. Idealni emiter termalne energije naziva se crno telo. Ono pretvara termalnu energiju u zračenje u najvećem odnosu koji dozvoljavaju termodinamički zakoni. Maksimumi energije termalnog infracrvenog zračenja javljaju se u opsezima talasnih dužina 3-10 µm i 3-20 µm. Prvi opseg odgovara crnom telu temperature od 600 K, a drugi crnom telu na temperaturi od 300 K. Razlika između stepena Kelvina i stepena Celzijusa je približno 273. Apsolutna nula, temperatura od 0 K, ima vrednost od minus 273,16 C. o
Slika 4:
Gore - vidljivo i infracrveno spektralno područ je Dole - mikrotalasno područ je
Prodornost reflektovanih infracrvenih zraka kroz atmosferu je veoma visoka, približna prodornosti vidljivih zraka. Prodornost emitovanih, ili termalnih infracrvenih zraka je generalno uzev dosta visoka do talasnih dužina od 14 µm. Talasi većih dužina su pretežno prigušeni u atmosferi i teško se mogu registrovati. Sa aspekta daljinske detekcije termalno IC zračenje ima veći značaj od IC zračenja Sunca i reflektovanog od zemljine površine. Termalno IC zračenje koje emituje sam objekt zavisi od njegovih unutrašnjih svojstava, te će i količina, odn. intenzitet registrovane energije iskazivati ta svojstva. Svako reflektovano zračenje, te i infracrveno, zavisi od spoljnih svojstava objekta. Intenzitet solarnog IC zračenja koje reflektuje stenska masa zavisiće u velikoj meri od ovih spoljnih svojstava kao što su vlažnost, vegetacioni pokrivač, boja stene i sl. Problem, međutim, predstavlja tehnika
registrovanja termalnog IC zračenja. Intenzitet reflektovanog zračenja je znatno veći od emitovanog pa reflektovani IC zraci " prekrivaju" ” emitovane zrake. Temperatura Sunca odgovara zračenju crnog tela zagrejanog na oko 6.000 K.
(5) Mikrotalasno područ je Područ je mikrotalasa (slika 4) obuhvata zračenja velikih talasnih dužina čije se vrednosti kreću u rasponu od 1.000 µm (1 cm) do 1.000.000 µm (1 m). Izvor zračenja mikrotalasa može biti prirodan, kada mikrotalase emituje površina zemlje, ili veštački gde zrake opsega ovih talasnih dužina proizvodi čovek.
Prodornost mikrotalasnih zraka kroz atmosferu je izuzetno velika, čak veća i od vidljivih zraka. Ovi zraci prodiru kroz oblake, vlagu u vazduhu, krošnje drve ća, čak i kroz plitke naslage na površini terena kao što su peskovi i finozrni aluvijalni sedimenti. Njihova primena u daljinskoj detekciji svakodnevno se proširuje.
(6) Područ je radio talasa Radiotalasi predstavljaju zračenje velikih talasnih dužina, preko 1 m, koja se koriste za potrebe radiokomunikacija. Ova energija je veštačkog porekla, proizvodena od strane čoveka. U daljinskoj detekciji se koristi izuzetno retko, samo u specijalnim slučajevima.
Tabela 3. Raspodela energije sunčevog zračenja po delovima spektra
Glavni emiteri elektromagnetnog zračenja su, dakle, Sunce, površina zemlje i objekti na njoj i veštački izvori koje stvara čovek. Sunce sa temperaturom od 6.000 K je izvor najveće energije zračenja. Količina ove energije koja stiže do zemljine površine nije ravnomerno raspoređena po spektralnim područ jima, odn. talasnim dužinama. Tabela 3 prikazuje procentualno učešće pojedinih delova spektra u raspodeli ukupne energije sunčevog zračenja. Veštački izvori elektromagnetne energije su raznovrsni i emituju zračenja različitih talasnih dužina. Tabela 4 prikazuje samo neke od ovih izvora.
Tabela 4. Neki izvori veštačke elektromagnetne energije Kratki prikaz glavnih spektralnih područ ja pokazuje da elektromagnetno zračenje obuhvata veoma veliki broj zraka različitog nastanka, talasne dužine, frekvence, intenziteta, te stoga i različite primenljivosti u daljinskoj detekciji. Daljinska detekcija u geologiji ispituje svojstva površine zemlje bez direktnog kontakta, tj. sa rastojanja koja se mere dekametrima, hektometrima, najčešće kilometrima, desetinama i stotinama kilometara. Zraci elektromagnetne energije, koja potiče iz prirodnog ili veštačkog izvora, emitovane ili reflektovane, moraju između izvora i senzora da pređu određeni put kroz atmosferu. Propustljivost atmosfere nije jednaka za zrake različitih talasnih dužina. Zračenje iz pojedinih područ ja biva potpuno ili u znatnoj meri prigušeno u atmosferi. Za pojedine delove spektra atmosfera je pak potpuno propustljiva. Područ ja gde je
prigušenje minimalno, odn. prodornost zraka najveća, nazivaju se prozori. Raspored glavnih prozora gasovite atmosfere prikazuje tabela 5. Prozor (λ u µm)
Vrsta zraka
0,3-1,1
UV, vidljivi, reflektovani IC
1,5-1,8
reflektovani IC
2,0-2,4
reflektovani IC
3,0-5,0
termalni IC
8,0-14,0
termalni IC
Tabela 5. Glavni prozori gasovite atmosfere Glavni prozori u gasovitoj atmosferi prema tabeli 5 leže u podru č jima bliskih ultraljubičastih zračenja, vidljivih zraka, bliskog infracrvenog (tj. reflektovanog) zračenja, u uskim zonama termalnog infracrvenog (tj. emitovanog) zračenja i u širokom dijapazonu mikrotalasa. Sa izuzetkom bliskog UV dela navedena područ ja istovremeno pokazuju i vrste elektromagnetne energije koje se najčešće i rutinski koriste u daljinskoj detekciji.
3. Senzor Uređaji za otkrivanje, registraciju i merenje zračenja eletromagnetne energije, sopstvene (emitovane) i/ili saopštene (reflektovane) nazivaju se zajedničkim imenom senzori . Prema konstrukciji, područ ju spektra elektromagnetnog zračenja koji registruju, načinu otkrivanja, registracije i merenja, prikazu utvr đene energije i slično, postoje mnogobrojni tipovi različitih senzora koji se međusobno veoma razlikuju. Ljudsko oko, koje registruje samo vidljive zrake, predstavlja senzor. U senzore se svrstavaju fotokamera, TV i video kamera, skeneri, radari, itd. Spektar elektromag netnog zračenja pokazuje izuzetno veliki dijapazon različitih talasnih dužina. Ni jedan postojeći instrument ne može odjednom obuhvatiti ovakav raspon. Senzori se konstruišu tako da registruju šire ili uže spektralno područ je, odn. zrake više talasnih dužina u celini, pojedinačne spektralne linije, tj. zrake jedne talasne dužine, ili odjednom više razdvojenih spektralnih linija koje obuhvata jedno spektralno podru č je. Osnovna podela senzora zasniva se na poreklu registrovane energije. Po ovom kriterijumu senzori se dele u dve kategorije:
-
Pasivni senzori registruju energiju koja dolazi od samog objekta, bez obzira da li je sam objekt poseduje i emituje, ili pak reflektuje energiju saopštenu od nekog prirodnog izvora. Pasivni senzori, dakle, samo primaju energiju.
-
Aktivni senzori proizvode sopstvenu, veštačku energiju, šalju je ka objektu i registruju odbijeno zračenje. Za razliku od pasivnih oni i šalju i primaju energiju.
Prema konstrukciji i načinu rada senzori se mogu svrstati u tri osnovne kategorije koje čine: •
foto-optički sistemi
•
elektro-opti čki sistemi
•
mikrotalasni sistemi
(1) Foto-opti čki sistemi Senzori iz kategorije foto-optičkih sistema obuhvataju široki spektar različitih konstrukcija foto kamera. Princip njihovog rada je uvek isti. Elektro magnetno zračenje se otkriva i registruje primenom fotohemijskog (svetlosno-hemijskog) procesa. Prozirna podloga izrađena od celuloida ili poliestera se presvla či emulzijom koju čine kristali halogenida srebra (bromidi, hloridi, ili jodidi) u želatinskoj smesi (slika 5). Ovakav materijal, nazvan fotografski film, stavlja se u mračnu komoru foto kamere (slika 6). Otvaranjem zatvarača film se preko sočiva (objektiva) kamere u većoj ili manjoj meri osvetljava. Dužina osvetljavanja (ekspozicija) zavisi od jačine zračenja objekta na koji je fotokamera usmerena i osetljivosti filma na svetlost.
Slika 5 Generalizovani presek crno-belog filma Halogenidi srebra su u mraku postojani. Prilikom osvetljavanja dolazi do slabljenja veze između srebra i halogenih elemenata. Slabljenje je utoliko veće ukoliko je jači intenzitet osvetljavanja. Na taj način na filmu se formira skrivena, tzv. latentna slika objekta. Dejstvom hemijskog reagensa (razvijač) na emulziji se koncentrišu čestice srebra. Izdvajanje i koncentracija srebra su utoliko veći, ukoliko je bilo jače osvetljavanje. Delovi snimka sa koncentrisanim srebrom postaju tamniji. Nasuprot tome na neosvetljenim, ili slabije osvetljenim delovima snimka koncentracija čestica srebra je znatno manja, emulzija se uklanja sa podloge i ti delovi filma postaju svetliji. Drugim hemijskim
reagensom (fiksir) raspadanje halogenida srebra se prekida i preostala emulzija stabilizuje. U odnosu na objekte koje predstavlja dobijeni snimak daje inverziju svetlih i tamnih područ ja i stoga se naziva negativ.
Slika 6. Shematizovani presek kamere sa jednim objektivom Negativ predstavlja registrovanu energiju elektromagnetnog zračenja koja se kvantitativno iskazuje količinom svetlosti propuštene kroz film. Propuštanjem svetlosti kroz negativ na posebnu podlogu, obično specijalni papir takođe presvučen emulzijom sačinjenom od halogenida srebra, ponavlja se fotohemijska reakcija. U prirodi tamnija područ ja na negativu su prozirnija. Propuštanje svetlosti ovde je znatno veće i veza srebra i halogenih elemenata u emulziji podloge više slabi. Hemijskom reakcijom, razvijanjem, na ovakvim mestima povećava se koncentracija srebra i osvetljeno područ je na podlozi postaje tamnije. Suprotno tome, u prirodi jako osvetljena mesta na negativu su tamnija. Film ovde propušta znatno manje svetlosti, pa je u emulziji podloge slabije razaranje halogenida srebra, javlja se manja koncentracija čestica srebra, emulzija se uklanja i takvi delovi snimka ostaju svetliji. Proces se zaustavlja i preostala emulzija stabilizuje fiksirom. Odnosi svetlih i tamnih delova su identični odnosima u prirodi. Ovakav snimak čini pozitiv. Fotokamera je, dakle, osnovni senzor foto-optičkih sistema (slika 7). Skup postupaka registracije i merenja elektromagnetne energije ovim senzorom nosi zbirni naziv fotografisanje. Elektromagnetna energija registrovana na ovaj način naziva se fotosnimak ili fotografija. Prvobitna fotografija je bila ograničena na spektralno područ je vidljivih zraka. Sa razvojem tehnike povećavana je osetljivost filmova, tako savremena fotografija obuhvata šire spektralno područ je, po čev od bliskog ultraljubičastog zračenja (0,3-0,4 µm) do bliskog infracrvenog zračenja (0,7-1,5 µm). Fotografija se može javiti kao crno-beli ili kolor snimak u celom vidljivom područ ju spektra, kao crno-beli snimak iz pojedinih, užih delova spektra (ultraljubičasti, plavi, zeleni, crveni, bliski infracrveni), ili kao kolor kompozit načinjen kombinacijom više pojedinačnih spektralnih delova.
Slika 7:
a) Kamera Zeiss RMK za aerosnimanja b) Glavne komponente kamere sa jednim sočivom
Film na kome se obavlja registracija elektromagnetne energije predstavlja i osnovno ograničenje upotrebljivosti foto-optičkih sistema, odn. fotokamere kao senzora u daljinskoj detekciji. Film je neobnovljiv materijal za arhiviranje podataka. Jednom snimljen ne može se koristiti za nova snimanja. Kontinuirano, ili pojedinačno snimanje fotokamerom stoga je vremenski ograničeno dužinom filma. Snimanje zahteva aktivno
učešće operatera. Automatska registracija elektromagnetne energije, uobičajena kod sistematskih snimanja većih površina Zemlje, ovim je jako ograničena. Kao poseban senzor iz grupe foto-optičkih sistema može se navesti oko čoveka (slika 8). Oko se može uporediti sa fotokamerom. Ono u celini predstavlja zatvorenu, mračnu komoru. Sočivo oka fokusira objekt. Očni kapak ima ulogu zatvarača kamere. Dužica oka reguliše veličinu zenice, slično blendi kod fotokamere. Na taj način oko podešava količinu svetlosti koja dopire u njega. Prizme i konusi koje čini mrežica oka su materijal osetljiv na svetlost. Na njima se formira slika objekta, koju preuzima odgovarajući moždani centar kao vizuelni čovekov utisak. Ovako registrovana elektromagnetna energija nema trajnu vrednost. Vizuelni utisak traje samo toliko koliko se otvoreno oko zadržava na određenom objektu. Osetljivost ljudskog oka je ograničena na spektralno područ je vidljivih zraka (0,4-0,7 µm).
Slika 7. Struktura ljudskog oka
(2) Elektro-optički sistemi
Elektro-optički sistemi pretvaraju emitovanu i/ili reflektovanu elektromagnetnu energiju u električni impuls. Od registrovanih impulsa zatim se stvara slika koja se može posmatrati na uobičajeni način. Osnovni vidovi senzora iz grupe elektro-optičkih sistema su video i televizijske kamere i skeneri. Video i televizijske kamere prevode elektromagnetnu energiju, po pravilu registrovanu u vidljivom spektralnom područ ju (0,4-0,7 µm), u televizijski signal koji se snima na neki od nosača digitalnih medija. Snimak se po pravilu pri samom snimanju reprodukuje na odgovarajućem monitoru. Savremene video kamere obavljaju snimanja u crno-beloj tehnici, koloru, ili multispektralno, u više pojedinačnih užih spektralnih područ ja istovremeno. Razvoj tehnike povećava osetljivost video kamera, tako da se danas obavljaju snimanja i u bliskom infracrvenom spektralnom područ ju sa talasnim dužinama do 1,1 µm.
Video i televizijske kamere su portabilne, lake za korišćenje sa zemlje, iz vazduha ili iz kosmosa i obavljaju kontinuirana snimanja. Jedino vremensko ograničenje njihovog dejstva čini trajanje izvora pogonske energije, obično obezbeđene korišćenjem solarnih električnih baterija. Načinjeni snimci, tj. registrovana elektromagnetna energija, čuvaju se na nekom digitalnom nosaču medija na samom uređaju, ili se pak radio-vezom prenose do neke prijemne stanice. Navedena svojstva čine video i televizijske kamere izvanrednim senzorom, široko upotrebljivim za potrebe daljinske detekcije. Skeneri takođe funkcionišu na principu konverzije elektromagnetne energije u električne impulse. Naziv (u engleskom originalu "scanner" ) je izveden od engleskog glagola "to scan" , u slobodnom prevodu pregledati, pretraživati. Fotografske i video kamere registruju elektromagnetnu energiju za celo posmatrano područ je odjednom. Skener koristi rotirajuće ili oscilirajuće ogledalo putem koga registruje elektromagnetnu energiju po uskim, međusobno bliskim i gusto raspoređenim trakama, upravnim na pravac kretanja nosača-platforme (slika 9). Napredovanjem platforme snimanje se obavlja po novim trakama i na taj način pokriva površina terena. Ovakav tip skenera nosi naziv poprečni skener ("Across-Track Scanner" ). Skener može biti konstruisan tako da posebno registruje elektromagnetnu energiju različitih talasnih dužina, tj. zračenja različitih spektralnih područ ja i onda se naziva multispektralni skener (slika 10). Konstrukcija skenera može biti usmerena i tako da senzor registruje elektromagnetno zračenje samo u određenom uskom spektralnom područ ju od posebnog interesa. Takav je npr. termalni infracrveni skener podešen, kako samo ime kaže, za registraciju infracrvenog termalnog zračenja. Multispektralni skener (u originalu "Multispectral Scanner" , skraćeno MSS) simultano registruje elektromagnetnu energiju u bliskom ultraljubi častom (UV), vidljivom, reflektovanom infracrvenom (IC) i termalnom IC spektralnom područ ju. Ovakav senzor registruje dakle i reflektovano i emitovano elektromagnetno zračenje. Svaka pojedinačna talasna dužina ima na skeneru svoj kanal. Modernije konstrukcije multispektralnih skenera obično obuhvataju 5-10 kanala. Skeneri sa manje od 5 i više od 10 kanala nisu, međutim, redak izuzetak. Raspon talasnih dužina koje registruju multispektralni skeneri je od 0,3 do 14 µm. Kao i kod prethodnih senzora iz kategorije elektro-optičkih sistema elektromagnetna energija koju registruje multispektralni skener se konvertuje u električni impuls za svaki talasnu dužinu (kanal) posebno. Impulsi se beleže na nekom nasaču digitalnog modelija, a odatle prevode u vidljivu sliku na televizijskom ekranu ili kompjuterskom monitoru. Multispektralni skeneri predstavljaju senzore koji se široko koriste u daljinskoj detekciji. Registracija elektromagnetne energije, odn. snimanje ovim senzorima obavlja se po pravilu iz letilica, od helikoptera i aviona do veštačkih zemljinih satelita, sa visokim stepenom automatizacije.
Slika 9. Skenerski senzori u daljinskoj detekciji
Slika 10. Multispektralni skeneri Termalni infracrveni skener (u originalu "Thermal IR Scanner" ) spektralnom skeneru. Jedinu razliku čini spektralni opseg u registrovanje elektromagnetnog zračenja. Termalni IC skener atmosferske prozore između 3 i 5 µm, odn. 8 i 14 µm. U ovim zračenje sopstvene energije tela (emitovana energija), koja u odražava svojstva objekata nego reflektovana energija (slika 11).
je identičan multikome se obavlja je ograničen na prozorima javlja se znatno većoj meri
Slika 11: Delovi spektra korišćeni u termalnom infracrvenom područ ju
Intenzitet zračenja reflektovane elektromagnetne energije, koja dolazi od Sunca, znatno je, međutim, veći od intenziteta emitovane energije. Kod spektralnih područ ja čije su talasne dužine preko 2 µm, gde spadaju oba navedena prozora infracrvenog termalnog zračenja, osnovni problem je upravo uticaj toplote površine tla zagrejane zračenjem Sunca. Stoga su senzori namenjeni za registraciju termalnog infracrvenog zračenja opremljeni specijalnim filterima, koji dozvoljavaju prolaz samo zračenju talasnih dužina od 3 do 5 µm i od 8 do 14 µ m. Termalni infracrveni skener pretvara u navedenim prozorima termalno infracrveno zračenje u električne signale čija je jačina proporcionalna intenzitetu zračenja. Intenzitet dobijenih električnih signala beleži se na odgovarajući način na neki nosač digitalnih medija. Uzdužni skener predstavlja noviju generaciju elektro-optičkih sistema. Posebni mikrodetektori veličine 7x7µm - 13x13 µm, poznati pod nazivom CCD (Charge-Coupled Devices, u slobodnom prevodu naponski povezani uređaji) poređani su po redovima. Jedan red može obuhvatiti i 10000 pojedinačnih detektora. Svaki red namenjen je registraciji zračenja određene talasne dužine (kanal). Svaki mikrodetektor registruje zračenje koje dolazi od jediničnog polja sa površine snimanog objekta koje na snimku odgovara pikselu. Jedinično polje, zavisno od konstrukcije i tipa skenera, ima obično dekametarske dimenzije. Jedinična polja su raspoređena po trakama, upravnim na pravac kretanja nosača senzora. Za razliku od poprečnih skenera gde se takva traka postepeno skenira rotirajućim ili oscilirajućim ogledalom, od jednog kraja do drugog, kod uzdužnog tipa cela traka je skenirana odjednom, zahvaljujući mikrodetektorima raspoređenim po redovima paralelnim sa snimanim trakama. Kretanje nosača omogućava redovima mikrodetektora snimanje po zonama paralelnim pravcu kretanja nosača (slika 12). Senzor 17
Slika 12: Princip rada podužnog skenera
Posmatrano u celini senzori iz grupe elektro-optičkih sistema imaju značajne prednosti u odnosu na foto-optičke sisteme:
-
Granice registracije pojedinačnih spektralnih područ ja znatno su šire i obuhvataju zračenja od bliskog ultraljubičastog (0,3 µm) do termalnog infracrvenog (14 µm).
-
Registracija energije se obavlja u digitalnom vidu direktno na neki od nosa ča digitalnih medija, što omogućava kasniju kompjutersku obradu podataka.
-
Registrovana energija u vidu snimka se može neposredno osmatrati tokom registracije - snimanja.
-
Registrovana energija se može prenositi radio vezom, te su ovakvi senzori veoma pogodni za dugotrajna, kontinuirana i automatizovana snimanja, bez učešća čoveka.
(3) Mikrotalasni sistemi Mikrotalasno područ je elektromagnetnog spektra obuhvata zračenja talasnih dužina 1.000 do 1.000.000 µm, tj. od 1mm do 1 m. Ova zra čenja mogu biti prirodna, kada ih emituje sam objekt, u daljinskoj detekciji površina Zemlje, ili emitovana iz nekog veštačkog izvora, upućena ka objektu i reflektovana od njega. Shodno tome senzori iz grupe mikrotalasnih sistema mogu biti pasivni, koji registruju emitovanu sopstvenu energiju objekta, i aktivni, koji proizvode energiju, upućuju je ka objektu i registruju reflektovano zračenje. Intenzitet prirodnog mikrotalasnog zračenja je izuzetno slab. Pasivni senzori, u koje spadaju mikrotalasni radiometri, u daljinskoj detekciji se ne koriste. Osnovni aktivni senzor iz grupe mikrotalasnih sistema je radar . Naziv radar je akronim reči "Radio Detection And Ranging" , u slobodnom prevodu otkrivanje i merenje udaljenosti objekata putem radio talasa. Ovakav naziv danas predstavlja anahronizam. U prvim danima radara korišćena je, naime, elektromagnetna energija velikih talasnih dužina, 1.000.000 do 10.000.000 µm, ili 1-10 metara. Ove talasne dužine pripadaju radio-talasima. Savremeni senzori ove vrste koriste elektromagnetnu energiju mikrotalasnog zračenja, znatno kraćih talasnih dužina (1.0001.000.000 µm), te bi akronim trebalo da glasi midar (Microwave Detection And Ranging ). Originalni naziv " radar " ostao je, međutim, i dalje u upotrebi. Radar proizvodi mikrotalasno zračenje, usmerava ga ka objektu i registruje reflektovanu energiju kao signal nazvan eho. Intenzitet eha za jedan tip radara zavisi od svojstava objekta. Proces detekcije kod radara je nezavisan od sunčeve energije, te se podjednako uspešno primenjuje i danju i noću. Sem toga, zračenja velikih talasnih dužina su prodornija od kratkih. Mikrotalasi prodiru kroz maglu i oblake, koji drugim senzorima predstavljaju velike smetnje pri snimanju. Podešavanjem ugla i pravca zračenja radara mogu se isticati pojedina svojstva istraživanih objekata. Radari koriste zračenja više pojedinačnih talasnih dužina. Svaka od njih (kanal) označena je posebnim slovom, zadržanim kao šifre iz ratnih vremena. Glavni kanali, opsezi
talasnih dužina zračenja i standardne talasne dužine pojedinih kanala koje koristi radar dati su tabelarno (tabela 6).
Oznaka kanala Ka K Ku
Opseg talasnih dužina [µm]
Standardna talasna dužina [µm]
8.000-11.000
8.600
11.000-17.000 17.000-24.000
X
24.000-38.000
30.000; 32.000
C
38.000-75.000
60.000
S
75.000-150.000
L
150.000-300.000
235.000;240.000; 250.000
Tabela 6. Talasne dužine kod radara
Radarski zraci najvećih talasnih dužina prodiru i kroz rastresite materijale na površini terena, kao što su pesak, sneg i vegetacija. Senzori ovakvih talasnih dužina su izvanredno pogodni za otkrivanje svojstva geološke građe terena. Daljinska detekcija koristi radar sa bočnim zahvatom, koji se javlja u dve varijante: kao radar sa realnom aperturom, odn. kao radar sa sinteti čkom aperturom. Pod aperturom se podrazumeva otvor kroz koji senzor emituje ili prima elektromagnetnu energiju. U širem smislu može se shvatiti i kao najveća širina zraka elektromagnetne energije emitovana, ili prihvaćena od senzora. Radar sa bočnim zahvatom poznat je pod nazivom SLAR, koji se javlja kao akronim od Side Looking Airborne Radar , u slobodnom prevodu bočno usmereni radar za snimanja iz vazduha. Ovaj naziv se sve češće zamenjuje kraćim nazivom SLR, od Side Looking Radar (bočno usmereni radar). Promena naziva nije samo terminološko pitanje. Bočna radarska snimanja ne obavljaju se samo iz vazduha. Ovaj senzor se široko koristi i pri kosmičkim snimanjima, tako da je naziv SLR kao širi adekvatniji od ograničavajućeg termina SLAR. Svi senzori tipa SLR imaju antenu postavljenu izvan letilice, koja obuhvata odašiljač proizvedene elektromagnetne energije i prijemnik reflektovanog zračenja (eho), i uređaj za arhiviranje primljenih signala u digitalnom obliku. Antena je izdužena u pravcu kretanja letilice, a opremljena je posebnim prekidačem koji automatizovano reguliše njenu aktivnost kao odašiljača, ili kao prijemnika energije. Odašiljač i prijemnik su usmereni bočno, upravno na pravac leta i koso na dole. Usmereni zrak energije koju odašiljač
emituje zahvata uzanu traku terena. Antena šalje kratak impuls u trajanju od oko 100 ns -9
(1 nanosekunda = 10 s). Teren reflektuje impuls, zavisno od svojstava reljefa i geološke građe. Deo ovog reflektovanog impulsa prihvata antena, prebačena u međuvremenu na funkciju prijemnika. Posle određenog vremena prekidač prebacuje antenu na funkciju odašiljača i ona emituje novi impuls. U tom vremenu je i letilica prešla određeni put, tako da impuls zahvata novu traku terena, paralelnu sa prethodnom i pomerenu u pravcu leta. Antena, ponovo kao prijemnik, prima eho novog impulsa. Postupak se tokom snimanja višestruko ponavlja sve dok se teren ne pokrije nizom traka koje grade red, paralelan pravcu kretanja letilice, odn. nizom od više paralelnih redova, koji pokrivaju veće površine terena. Shematski prikaz principa radarskog snimanja sa bočnim zahvatom prikazuje slika 13.
Slika 13: Geometrijske karaktiristike bočnog radara (SLAR)
Radar sa realnom aperturom, nazvan RAR (akronim od Real Aperture Radar ), obuhvata već poznate elemente: antenu, koja služi za emitovanje i prijem energije, odašiljač, prijemnik, prekidač za promenu funkcije antene, uređaj za registrovanje i prikaz reflektovanog zračenja (slika 14). Tokom leta letilice ponavlja se prethodno prikazani proces smenjivanja emitovanja impulsa i registracije njegovog eha. Prijemnik pretvara svaki eho u odgovaraju ći signal, čija je amplituda u svakoj tački proporcionalna intenzitetu odbijenog zračenja. Ovaj signal se beleži u digitalnom ili analognom obliku. om aperturom poznat je pod imenom SAR (akronim od Synthetic Radar sa sinteti čk Aperture Radar ). Antena kod ovog senzora je veštački (sintetički) produžena (slika 15). Osnovno ograničenje radara sa realnom aperturom (RAR) jeste mala dužina antene, što uslovljava i nizak kvalitet snimka. Kod radara sa sintetičkom aperturom (SAR) iskorišćeno je kretanje letilice. Relativno kratka stvarna antena se elektronski pozicionira u položajima koji se nižu jedan za drugim, kao da oni predstavljaju pojedinačne elemente jedne iste antene (slika 16).
Slika 14: Prikaz radarskog sistema sa stvarnom antenom (RAR) Dužina antene sa sintetičkom aperturom je proporcionalna širini popre čnog zahvata. Ona može dostići značajne dužine. Stvarna antena dužine npr.1-2 metra postavljena na avionu može proizvesti sintetičku antenu dužine i do 600 metara. Stvarna antena od 11 metara, postavljena na kosmičkoj letilici, može sintetizovati antenu efektivne dužine od 15 kilometara. Nedostatak radara sa sintetičkom aperturom je znatno viša cena proizvodnje i funkcionisanja nego što je slučaj kod radara sa realnom aperturom.
Slika 15: Princip radara sa pravom antenom
Slika 16: Princip formiranja veštačke antene
Prikazani sistemi daju pregled glavnih senzora koji se u široj meri koriste u daljinskoj detekciji. Pored njih postoje i brojni drugi, čija je upotreba ograničena na specifične primene. Takvi su npr. spektralni radiometar, koji se obično kortisti za terestričko merenje elektromagnetne energije koju zrači površina zemlje, zatim sonar, akustični senzor kod koga se koristi energija zvučnih talasa za podvodna ispitivanja, kao što je morfologija morskog dna, itd. Principi rada ovih i drugih senzora mogu se podvesti pod prikazane kategorije foto-optičkih, elektro-optičkih, ili mikrotalasnih sistema.
4. Platforma Platforma je pokretni nosač senzora, koji treba da omogući registraciju elektromagnetne energije na većoj površini terena. Platforma se može kretati po površini zemlje (terestrička platforma), u vazduhu (aero platforma) i u kosmosu (kosmička platforma) (slika 17). U svim slučajevima platforma treba da obezbedi sistematsko snimanje. Da bi ovaj zahtev bio ispunjen pravci kretanja platforme moraju biti unapred utvr đeni i prostorno definisani. Tokom kretanja mora neprekidno postojati mogućnost odredjivanja njenog tačnog položaja. Dobar kvalitet snimaka podrazumeva pri kretanju visoku stabilnost platforme, odn. senzora. Terestričke platforme se mogu kretati po kopnu ili vodi, te se u te svrhe koriste vozila ili plovila, posebno opremljeni automobili, odn. brodovi. Utvr đivanje položaja platforme, odn. senzora pri snimanju obavlja se po pravilu GPS tehnologijom. Terestričke platforme obično od senzora nose termalne infracrvene skenere i/ili radare. Aero-platforme se kreću u vazduhu, na visinama kilometarskog, znatno ređe hektometarskog ili pak dekakilometarskog reda veličina. U principu to može biti svaka letilica - balon, helikopter ili avion. Za sistematska snimanja, posebno kada su u pitanju veće površine terena, isključivo se koriste teži avioni dovoljno stabilni u vazduhu, opremljeni pored senzora i svim potrebnim uređajima za preciznu navigaciju i pozicioniranje položaja u momentu snimanja. Sa platformi iz vazduha obavljaju se različite vrste aerosnimanja. Fotografska snimanja u vidljivom delu spektra, po pravilu u stereo tehnici, zatim infracrvena i ultraljubičasta fotografska snimanja predstavljaju klasične postupke. Veoma često avioni se koriste i za skenerska infracrvena termalna snimanja, kao i radarska snimanja sa bočnim zahvatom, bilo sa stvarnom, bilo sa sintetičkom antenom. Kao kosmičke platforme koriste se veštački Zemljini sateliti i kosmički brodovi. Sateliti imaju fiksnu putanju kretanja i rade potpuno automatizovano, bez ljudske posade. Putanja kretanja kosmičkih brodova je promenljiva, dirigovana komandama posade. Ukoliko je brod automatizovan, bez ljudske posade, njegovim kretanjem se upravlja radiovezom iz komandnog centra sa Zemlje. Kosmičke platforme se kreću na hektokilometarskim visinama.
Slika 17: Platforme za snimanje u daljinskoj detekciji Za sistematska snimanja iz kosmosa redovno se koristi više različitih senzora. Standardnu opremu čine multispektralni skeneri (MSS), i/ili radari sa bočnim zahvatom. Za radarska snimanja u kosmos se sve češće upućuju i posebni, namenski sateliti. Prema prostoru kretanja platforme i snimanja se dele na terestrička, aero i kosmička. Položajem senzora, odn. platforme koja ga nosi, određeni su zahvat snimka i njegova razmera, tj. veličinsko područ je prikaza registrovanih podataka.
5. Snimak Registrovano zračenje elektromagnetne energije nosi opšti naziv snimak . U našoj svakodnevnoj terminologiji ovaj naziv se veoma često uzima kao sinonim za fotografiju. Njegovo značenje u daljinskoj detekciji, međutim, znatno je šire. Pod snimkom se podrazumeva vizuelni utisak ljudskog oka, fotografija, električni impuls na ekranu izazvan zračenjem, zapis na video-traci, zapis na kompjuterskom disku (CD ROM), ukratko svaki zapis zračenja elektromagnetne energije, bez obzira na sredstvo i na čin prikaza. Da bi snimak ispunio zahteve koji se pred njega stavljaju, tj. da bi postao izvor informacija o objektu koji predstavlja, zapis elektromagnetne energije mora se prevesti u vidljivu sliku. Kod klasične fotografije zapis se već javlja u takvom obliku. Kod drugih sistema kao što su skeneri, radar i dr., digitalni zapis energije se može prevesti u vidljivu sliku prikazom na monitoru kompjutera. Zavisno od vrste senzora kojim je načinjen vidljivi snimak dobija i naziv. Tako se fotografski snimak naziva fotogram, skenerski skenogram, zapis elektromagnetne energije načinjen radarom radarski snimak, itd. Kompjutersko procesiranje dozvoljava znatna poboljšanja snimka. Ova poboljšanja obuhvataju povećanje ili smanjenje kontrasta, ujednačavanje svih delova jednog ili više snimaka po intenzitetu osvetlenja i kontrasta, njihovu geometrijsku korekciju, kombinovanje snimaka iz različitih spektralnih područ ja, i/ili snimaka različitih senzora, itd. Snimci daljinske detekcije se skoro po pravilu koriste u digitalnom pbliku. Snimak preveden u vidljivu sliku se može javiti u različitim vidovima. On može biti negativ ili pozitiv, crno-beli (gray scale), kolor, lažni kolor ili kolor kompozit. Značajno svojstvo, koje određuje kvalitet i upotrebljivost snimka jeste njegova moć razlaganja ili rezolucija. Ovaj termin podrazumeva minimalno rastojanje između pojedinih objekata, neophodno da bi se oni izdvojili i jasno uo čili na snimku. Rezolucija zavisi od vrste senzora, tj. od načina registracije elektromagnetne energije i visine snimanja, odn. od razmere snimka. Rezoluciju ne treba izjednačavati sa pojmom najmanjeg objekta koji se može uočiti na snimku. Kod savremenih snimaka pohranjenih u digitalnom formatu, rezolucija odgovara jediničnom elementu slike, tj. pikselu.
6. Analiza Analiza snimka je postupak utvr đivanja razlika u svojstvima i izdvajanje područ ja po pojedinim svojstvima. Ta svojstva mogu biti npr. karakteristike reljefa (gustina drenaže, dubina usecanja, nagib padina i sl.), razlike u razvoju vegetacije, intenzitet tona na crno-
belim snimcima, odn. različite boje na kolor, lažnim kolor snimcima i kolor kompozitima, i sl. Geološko značenje uočenih svojstava, odn. njihovih razlika, pri tome se ne određuje. Analiza snimka se u principu može obaviti na dva suštinski različita načina. Prvi predstavlja vizuelna, ili logi č ka, a drugi instrumentalna, ili formalna analiza. Svaki od njih ima određene prednosti i ograničenja. Najbolji rezultati dobijaju se kombinovanjem oba postupka. Vizuelna ili logička analiza obavlja se osmatranjem snimaka, uočavanjem razlika i izdvajanjem anomalnih područ ja, koja se po pojedinim svojstvima jako razlikuju od okoline. Prednost ovakvog postupka je mogućnost logičke selekcije podataka. Čovek koji obavlja analizu izdvojiće npr. kao anomalno područ je naglo zatamnjenje na crnobelom snimku, zasnivajući svoj kriterijum na činjenici da stene različitog sastava imaju i različitu boju, odn. intenzitet sivog tona na crno-belom snimku. U drugom slučaju, zanemariće područ je izrazito tamnog tona uočeno na kanjonskoj strani, s obzirom da je ono očigledno nastalo kao posledica senke. Drugu prednost predstavlja mogućnost istovremene analize više različitih svojstava. Pri izdvajanju jednog područ ja izrazito svetlog tona uočava se da su vodotoci na njemu izuzetno retki, duboko usečeni, a da se javljaju i brojne vrtače (krečnjak). Time će se ovo područ je izdvojiti od susednog, isto tako izrazito svetlog tona, sa retkim, duboko usečenim vodotocima sa strmim stranama, ali na kome nema vrtača (peščar). Nedostatak vizuelne analize su ograničena sposobnost ljudskog čula da uoči veći broj nijansi razlika jednog svojstva i subjektivnost ocene jednog svojstva. Ovo poslednje posebno dolazi do izražaja kod identifikacije područ ja sa istim svojstvima. Svojstva terena često se veoma postepeno menjaju. Postavljanje granice između pojedinih kategorija u takvim slučajevima je veoma teško. Identifikacija područ ja istih svojstava i njihovo razgraničenje sa terenima drugih svojstava tada postaju krajnje subjektivni i nepouzdani. Formalna analiza se obavlja instrumentalnim – računarski podržanim putem. Pri tome se koriste isklju;ivo snimci u digitalnom obliku, te je i ceo postupak poznat i pod imenom digitalna analiza. Suštinsku prednost formalne analize nad logičkom čine daleko veći spektar razlika u svojstvima koje se mogu registrovati i objektivnost postupka. Digitalni način analize omogućava izdvajanje daleko većeg broja tonskih razlika nego prosto vizuelno osmatranje. Više od toga, razlike u svojstvima iskazane su kvantitativno, što omogućuje potpuno objektivno razgraničenje po željenim kategorijama i pouzdano izjednačavanje područ ja identičnih svojstava. Instrumentalni analitički postupak je, sem toga, znatno brži i efikasniji od vizuelnog osmatranja.
7. Interpretacija Pojam interpretacije u daljinskoj detekciji podrazumeva tumačenje fenomena izdvojenih u postupku analize. Analiza i interpretacija predstavljaju jasno odvojene postupke i faze
rada u procesu daljinske detekcije samo u slučaju kada se obavljaju instrumentalno – računarski podržano. Vizuelna, odn. logička analiza snimaka je direktno povezana sa interpretacijom i među njima se granica ne povlači. Interpretacija se obavlja isključivo logičkim putem i iza nje mora stajati čovek sa svojim znanjem i sposobnošću selekcije podataka.
8. Podatak Konačni cilj i rezultat analize i interpretacije, ili preciznije rečeno procesa daljinske detekcije u celini, predstavlja podatak . U odnosu na rezultate drugih vrsta istraživanja terena podatak dobijen primenom daljinske detekcije je i kvalitativno i kvantitativno različit i nov. Kvalitativnu novinu predstavlja novo veličinsko područ je posmatranja. Snimci površine terena koje koristi daljinska detekcija po pravilu dolaze u smanjenoj razmeri, koja varira u veoma širokom opsegu, od 1:50 kod terestričkih snimaka do 1:1.000.000 kod kosmičkih snimaka. Smanjena razmera omogućava uvid u celinu, uz nužni gubitak detalja. Posmatrač koji se nalazi na metarskom rastojanju od neke zgrade, uočiće npr. i takve detalje kao što su vrsta fasade, otpali malter, raspored cigala i način njihovog vezivanja, koji proviruju ispod maltera, i sl. Opšti izgled građevine i njena struktura neće mu, međutim, biti dostupni. Da bi sagledao zgradu u celini, njen izgled i položaj u odnosu na okolinu, posmatrač se mora udaljiti od nje i na taj način promeniti područ je posmatranja od metarskog u npr. hektometarsko. Posmatrajući iz daljine dobiće sinteznu sliku, izgubivši pri tom detalje koje je uočavao iz blizine, u metarskom veličinskom područ ju. Novi kvalitet podataka koji nudi daljinska detekcija leži upravo u takvoj objektivnoj sintezi podataka o terenu. Različite razmere snimaka omogućavaju sinteze, odn. sagledavanja celina od detalja dekametarskih veličina do regionalnih prostora površine od više desetina hiljada kvadratnih kilometara. Proporcionalno povećanju prostora i regionalnijoj slici terena smanjuje se količina detalja koji se pri tome uočavaju. Pored promene veličinskog područ ja istraživanja nov kvalitet podacima daljinske detekcije daju i snimanja u nevidljivim delovima spektra elektromagnetne energije. Na infracrvenim snimcima postaju npr. očigledne hidrotermalne izmene stena, na radarskim snimcima tragovi voda ispod peščanog nanosa u pustinjama, neposredno se prate polucije voda i tla nastale rudarskom aktivnošću, itd. Ovakve pojave su po pravilu nedostupne neposrednim terenskim opažanjima i utvr đuju se obimnim istraživanjima, uzimanjem uzoraka i dugotrajnim i skupim laboratorijskim ispitivanjima. Rezultat primene daljinske detekcije daje u odnosu na klasična istraživanja i kvantitativno nov podatak. Terenska osmatranja nikada ne pokrivaju celu površinu istraživanog
