Logo of TKK
slanted W3C logo

Maa-57.1010 Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Cover page images (Phototheodolite)

KUVANESIKÄSITTELY - KUVAUSOHJELMAT

Anita Laiho-Heikkinen, Anita.Laiho-Heikkinen@tkk.fi
Jussi Heikkinen, Jussi.Heikkinen@tkk.fi

KUVAN ESIKÄSITTELY 

Ilmakuvaus

  1. Ilmakuvaus
  2. Oikaisu keskusprojektiosta karttaprojektioon

Satelliittikuvat

  1. Satelliittien parametreja
  2. Kuvaominaisuudet
  3. Kuvatuotteet
  4. Passiiviset satelliittiohjelmat
  5. Satellittiohjelmien vertailu
  6. Aktiiviset satelliittiohjelmat

ILMAKUVAUS

Kuvattava alue lennetään siten, että peräkkäiset kuvat peit­tä­vät toisiaan väh. 60% lentosuunnassa  (= pituuspeitto) ja lentojonojen kuvat peittävät toisensa sivusuunnassa väh. 30% (= sivupeitto). Tällä varmistetaan se, että koko alue tullaan näkemään stereona.


Areal imaging
Kuva 1.  Ilmakuvablokin rakenne. (Konecny)

ORTOKUVAUS


error on terrain error on orthoimage
Kuva 2.  Maastokoordinaatisto
ja maastovirhe
Kuva 3. Maastokoordinaatisto
ortokuvalla

ORTOKUVAUS

Aerial and ortho image terrain error

ORTOKUVAUS

Ortho image 1 Ortho image 2
Kuva 9. Orto-oikaistu satelliittikuva

SATELLIITTIEN PARAMETREJA

 

SATELLIITTI

 MAA-ASEMA

  1. reaaliajassa suoraan maa-asemalle
  2. tiedonvälityssatelliittien kautta
  3. talletetaan satelliitin 'kovalevylle' ja lähetetään maa-asemalle saavuttaessa sen lähelle

SATELLIITTIEN PARAMETREJA

MITÄ KAUKOKARTOITUSSATELLIITIN TOIMINNALTA HALUTAAN:


SATELLIITTIEN PARAMETREJA

SATELLIITIN RATA

  1. Planeettaa kiertävän satelliitin rata on ellipsi, jonka toisessa polttopisteessä on planeetta
  2. Satelliitin paikkavektori pyyhkii yhtä suurina aikaväleinä yhtä suuret pinta-alat
  3. Satelliittien kiertoaikojen neliöt suhtautuvat toisiinsa kuten isoakselien puolikkaiden kuutiot

SATELLIITTIEN PARAMETREJA

KUVAOMINAISUUDET

  

Tärkeimmät satelliittikuvan ja –ohjelman ominaisuudet ovat:

KUVATUOTTEET

ORTOKUVAT 

Orto-oikaisu    REF:Satimagingcorp.com/orthorectification

KUVATUOTTEET

STEREOKUVAT


Eros satelite
Kuva 9. EROS-A1 satelliitin kuvausmahdollisuudet ajan ja radan suunnassa /Petrie/ 




Stereo
Kuva 10. Stereokuvien mahdollisuus a) radan suunnassa
b) rataa vastaan kohtisuorassa. /Petrie/. 


PASSIIVISET SATELLIITTIOHJELMAT

kts. esittely

LANDSAT

Landsat-7

Landsat 7

Kuva 11. Landsat-7 satelliitin rakenne

LANDSAT


Enhanced thematic mapper
Kuva 12. ETM+
Kanava Spektr.herkkyys Soveltuvuus Maastoerotuskyky
1 0.45 - 0.515 (sin) vesi, maaperä/kasvillisuus, metsätyypit 30m
2 0.525 - 0.605 (vihr) kasvillisuuden kartoitus 30m
3 0.63 - 0.69 (pun) kasvilajien erottelu 30m
4 0.75 - 0.90 (lähi-infra) biomassa, kasvilajit,  maa/vesi, maaperäkosteus 30m
5 1.55 - 1.75 (infra) lumi/pilvi, kasvillisuuden ja maaperän kosteus 30m
6 10.4 - 12.5 (lämpö) lämpötila, maaperäkosteus, kasvillisuuden kunto 60m
7 2.09 - 2.35 (infra) geologinen kartoitus, kasvillisuuden kosteus 30m
Pan: 0.52 - 0.90 (pan) yleisimmät sovellukset 15m

LANDSAT

Landsat image 1 Landsat image 2
Kuva  13. Landsat-7 satellittikuvia a) erotuskyky 15 m Philadelphia,US 
ja b) erotuskyky 30m Oman (Sat.imagingcorp.com/gallery.html)

SPOT-5

kts. SPOT-5 sivut


Spot-5 Spot-5
Kuva 14. a) SPOT-sateliitin kuvaustavat ja  b) stereokuvien ottaminen

SPOT-5

High Resolution Visible (HRV)


SPOT HRV
Kuva 15. SPOT-sateliitin kuvausleveys maassa

Kaksi toimintatapaa:

  1. Pankromaattinen
  2. Monikanava
Multispectral resoluutio Panchromatic resoluutio
Aallonpituudet (µm) Aallonpituudet (µm)
0 - 0.59 10 m 0.61 - 0.68 5 m tai 2.5 m
0.61 - 0.68 10 m
0.79 - 0.89 10 m
1.58 - 1.75 20 m

SPOT-5


Spot-5 image 1 SPOT-5 image 2
Kuva 16.a)SPOT-5 Pusan(Etelä-Korea)250m, b)Tripoli(Libya) erotuskyky 2,5 cm IKONOS

kts. IKONOS-sivut



Multispectral Panchromatic
Aallonpituudet (µm) 0.45 - 0.52 0.45 - 0.90
0.52 - 0.60
0.63 - 0.69
0.76 - 0.90
Resoluutio 4 m 1 m
Kuvaleveys (nadir) 11 km 11 km

IKONOS image 1 IKONOS image 2
Kuva 17.  IKONOS-kuva Bora Boralta ja Singaporesta

QUICKBIRD

kts. Quickbird sivut

  
Multispectral Panchromatic
Allonpituus (µm) 0.45 - 0.52 0.45 - 0.90
0.52 - 0.60
0.63 - 0.69
0.76 - 0.90
Resoluutio 2.44m - 2.88m (off-nadir) 061m - 0.72m (off-nadir)
Kuvanleveys (nadir) 16.5 Km 16.5 Km

QuickBird image 1 QuickBird image 2
 Kuva 18. Ouickbird-kuvat Guam-saarelta ja Pireuksen satamasta

SATELLIITTIOHJELMIEN VERTAILUA

Satelliittijärjestelmä SPOT-5 Landsat-7 QuickBird IKONOS EROS-A1
Sensorityyppi Lineaarinen whiskbroom Lineaarinen Lineaarinen Lineaarinen
Ratakorkeus (km) 832 705 450 680 480
Kuvan leveys  (km) 60 185 16.5 11 12.5
Ilmaisimen koko (pikseleinä) 12.000/6.000/3.000 27.000 13.500 7.800
Maastopikselin koko (m) 2.5/5 10/20 15/30 0.6 1 1.8
Kuvauskulman muutos radan suunnassa +/- 27o +/- 30o +/- 45o mahdollinen
Kuvauskulman muutos rataa kohtisuoraan suuntaan +/- 30o +/- 30o +/- 30o +/- 45o +/- 45o
Rataiklinaatiokulma 98o 98.2o 98o 98.1o 98o
Kantasuhde muuttuva muuttuva muuttuva muuttuva muuttuva
       /Petrie/   

SATELLIITTIOHJELMIEN VERTAILUA

Kuten taulukosta huomataan IKONOS-satelliitin ratakorkeus on suurempi kuin muilla satelliiteilla (680 km vrt. 450-480 km) ja kuitenkin maastopikselin koko IKONOS-kuvilla 1 m.  Tämä johtuu IKONOKSEN erilaisesta optiikasta, jossa käytetään 10 m:n polttoväliä viiden peilin avulla.

Ikonos vs. QB

Ikonos optiikka
Kuva 19. IKONOS- ja 
QuickBird-satellittien
ratakorkeuksien vertailu.
/Petrie/
Kuva 20. IKONOS-satelliitin kuvausjärjestelmä, 
jossa optikkan 10 m:n polttoväli on toteutettu
peilien avulla. Kuvataso ja itse ilmaisimet
sijaitsevat teleskoopin vasemmassa alanurkassa
(9). /Petrie/

SATELLIITTIOHJELMIEN VERTAILUA


Swath
Kuva 21. Eräiden satelliittikeilainten ja satellittikameroiden
(KFA-3000 ja KVR-1000) kuvien peittävyys maastossa  /Petrie/


AKTIIVISET SATELLIITTIOHJELMAT

ERS

kts. ERS sivut

ERS-1 & 2

Euroopan avaruusjärjestön ensimmäinen kaukokartoitussatelliitti

ERS


ERS
Kuva 22. ERS-satelliitin kuvaavan SAR-tutkan AMI kuvausgeometria

ERS

Active Microwave Instrument (AMI):

Altimetri (RA):

ERS

Along-Track Scanning Radiometer and Microwave Sounder (ATSR):

Global Ozone Monitoring Experiment (GOME):

ERS

SAR kuvausmoodi

In image mode the SAR provides high resolution two-dimensional images with a spatial resolution of 26 m in range (across track) and between 6 and 30 m in azimuth (along track). Image data is acquired for a maximum duration of approximately ten minutes per orbit. As the data rate is too high for on-board storage it is only acquired within the reception zone of a suitably equipped ground receiving station. The main characteristics of the AMI are:

Geometric specifications


Spatial resolution: along track <=30 m across-track <=26.3 m
Swath width: 102.5 km (telemetered) 80.4 km (full performance)
Swath standoff: 250 km to the right of the satellite track
Localisation accuracy: along track <=1 km across-track <=0.9 km
Incidence angle: near swath 20.1deg. mid swath 23deg. far swath 25.9deg
Incidence angle tolerance: <=0.5 deg.
 

  Radiometric specifications:

Frequency: 5.3 GHz (C-band)
Wave length: 5.6 cm
Bandwidth: 15.55+0.1 MHz
Polarization: VV

  The rectangular antenna of the SAR is aligned along the satellite's line of flight to direct a narrow beam sideways and downwards onto the Earth's surface (see the figure) to obtain strips of high resolution imagery of about 100 km in width. Imagery is built up from the time delay and strength of the return signals, which depend primarily on the roughness and dielectric properties of the surface and its range from the satellite.
The SAR's high resolution in the range direction is achieved by phase coding the transmit pulse with a linear chirp and compressing the echo by matched filtering; range resolution being determined by means of the pulse travel time; and the azimuth esolution is achieved by recording the phase as well as the amplitude of the echoes along the flight path.

Referenssiluettelo

[Petrie] Petrie, G.: Optical Imagery from Airborne & Spaceborne Platforms. Geoinformatics, January/February, 2002.

 [Haggren] Haggrén, H.: Fotogrammetrian perusteet luentomoniste 2005.

[Konecny] Konecny, G.: Geoinformation – Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems. Taylor&Francis,2003.

WWW-sivuja:

mcelhanney.com/products/prod_satimagery.html
satimagingcorp.com/gallery.html
www.eurimage.com/products/quickbird.html
www.eurimage.com/gallery/webfiles/qb.html
www.eurimage.com/orthorectification
www.spotimage.fr/html/_167_194_.php
html://eros.usgs.gov/products/satellite/landsat7.html
html://eros.usgs.gov/products/satellite/eeo4.1281
earth.esa.int/ers/instruments/index.html
www.esa.int/esaEO/index.html