Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

System obserwacji zdalnych Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 113 stycznia.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "System obserwacji zdalnych Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 113 stycznia."— Zapis prezentacji:

1 System obserwacji zdalnych Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład stycznia 2014

2 Promieniowanie widzialne Kolor – przez analogię do widzenia kolorowego Różnice –widzenie kolorowe: trzy barwy –radiometr (koloru): dowolna liczba kanałów (barw) spektralnych Modyfikacja widma przez składniki wody morskiej –Fitoplankton: barwniki (pigmenty) biorące udział w procesie produkcji pierwotnej –Substancje zawieszone –Rozpuszczona materia organiczna (CDOM) –Dno w obszarach płytkowodnych Bliska podczerwień – zróżnicowanie sygnału na lądzie – praktycznie brak sygnału z wody łatwo można określić granicę pomiędzy morzem i lądem Wykorzystanie tylko w dzień 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 2

3 13 stycznia 20143

4 Podczerwień termalna i radiometry mikrofalowe Pomiar naturalnego promieniowania – bezpośredni pomiar temperatury Temperatura to jeden z podstawowych parametrów stanu – jej pomiar z poziomu satelitarnego wymaga dokładnego zdefiniowania co tak naprawdę jest mierzone –Podczerwień termalna – warstwa naskórkowa –Zakres mikrofalowy – 50% informacja o temperaturze warstwy naskórkowej – dalsze 50% zależy od kształtu powierzchni i od stałej dielektrycznej (np. pomiar zasolenia) 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 4

5 Promieniowanie mikrofalowe czujniki aktywne Informacja o kształcie (szorstkości) powierzchni morza –Skaterometry (prędkość i kierunek wiatru przywodnego) –Radary obrazujące (SAR) – duża rozdzielczość przestrzenna (do kilku metrów), pomiar widma falowania, fal wewnętrznych, rozlewów olejowych, wirów i frontów oceanicznych Informacja o poziomie i nachyleniu powierzchni morza –altymetry 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 5

6 Inne formy obserwacji zdalnych oceanu Obserwacje z poziomu samolotu Radary naziemne –Niskoczęstotliwościowe 3-30 MHz –Wysokoczęstotliwościowe (HF) Echosondy Sondy wielowiązkowe Sonary 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 6

7 Składniki systemu obserwacji zdalnych SkładnikProblemyOpcje PlatformaTyp, moc, udźwigWielo lub jednozadaniowa Urządzenie wynosząceDedykowane lub przy okazji Typ orbityOkołopolarna lub geostacjonarna; heliosynchroniczna lub nie CzujnikTyp czujnikaAktywny lub pasywny Okno spektralneVIS, IR lub mikrofale Rodzaj próbkowaniaPunktowe lub obrazowanie Transmisja danychTyp kodowania danychCyfrowe lub analogowe Trasowanie (routing) danychTransmisja bezpośrednia, zapis i transmisja, transmisja pośrednia Dostępność danychBezpośredni lub kodowany Baza naziemnaStacje odbioru danych- Przetwarzanie wstępneKontrola jakości, kalibracja, dowiązanie geograficzne Dalsze przetwarzanieWielkości fizyczne mierzone bezpośrednio i pochodne Walidacja- Archiwizacja- Dystrybucja danychPolityka udostępniania Wykorzystanie danychInterpretacja i analizaWeryfikacja względem danych in situ, Wykorzystanie w naucePoszerzenie wiedzy o środowisku Wykorzystanie komercyjneSprzedaż danych Wykorzystanie operacyjneMonitoring oceanu, do tworzenia prognoz 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 7

8 Satelity Wymagania materiałowe –Brak grawitacji –Odporność na przeciążenie w czasie startu –Odporność na promieniowanie kosmiczne i mikrometeoryty –Aktywność słoneczna (2011, 2022, 2033 …) –Zmienne pole magnetyczne Ziemi Zasilanie (baterie słoneczne) –Kontrola termiczna: system chłodzenia i ogrzewania –Kontrola położenia: rotacja – kontrola przy pomocy manipulacji rozkładem masy wewnątrz satelity lub przez wykorzystanie ziemskiego pola magnetycznego –System łączności 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 8

9 Satelity Wielozadaniowość –Duże i drogie (np.: Envisat – 8211 kg; m) –Czas przygotowania do misji ~ 10 lat –Jedność czasu i miejsca pomiaru różnych parametrów –W przypadku awarii duże straty materialne i zakłócenie planowanego trybu obserwacji; przykłady: SeaSat, ADEOS Jednozadaniowość –Małe i tanie (np.: Jason-1, masa: ~100 kg) –Czas przygotowania do misji ~ 2 lata 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 9

10 Satelity 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 10

11 Baza naziemna Poziomy przetworzenia danych PoziomOpis produktuPrzykłady 0Surowe dane bezpośrednio z satelity w standardowej, binarnej postaci 1Dane we współrzędnych czujnika. Kalibracja czujników na pokładzie satelity Temperatura radiacyjna. Radiacja oddolna zarejestrowana na pokładzie satelity 1.5 (1A, 1B) W wyjątkowych przypadkach dane poprawione o korekcję atmosferyczną 2Skorygowane ze względu na wpływ atmosfery i skalibrowane parametry stanu morza; dowiązane geograficznie ale udostępniane we współrzędnych obrazu Radiacja opuszczająca powierzchnię morza, SST, koncentracja chlorofilu 3Obrazy kompozytowe zmiennych środowiska w postaci map; Uśrednione w czasie i przestrzeni i z kilku nalotów produkty poziomu 2; określone z jednego czujnika mogą zawierać braki danych Mapy SST z danego okresu Mapy chlorofilu Mapy odchyleń poziomu morza Kierunek i prędkość wiatru Wysokość fali znacznej 4Obrazy (mapy) w czasie i przestrzeni ; braki danych z poziomu 3 wypełnione na drodze analizy lub danych in situ. Mogą zawierać dane, z różnych czujników Analiza zmienności globalnej temperatury powierzchni morza 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 11

12 Schemat przetwarzania danych 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 12 Kalibracja na pokładzie Dane surowe Kalibracja czujnika Model kalibracji Level 1 Level 0 [Level 1A] Kalibracja przed umieszczeniem na orbicie Punkty kontrolne na Ziemi GPS Model orbity - efemerydy Dowiązanie geograficzne Sygnał skalibrowany Dane spektralne Detekcja chmur Lokalizacja każdego piksela Inne źródła danych o atmosferze Korekcja atmosferyczna Kalibracja zastępcza Sensor attitude data

13 Schemat przetwarzania danych 13 stycznia Sygnał elektromagnetyczny opuszczający powierzchnię morza Kalibracja geofizyczna Level 2 Dodatkowe dane z innych czujników Dane skalibrowane in situ Model geofizyczny Kompozycja czaso-przestrzenna Dowiązane dane oceanograficzne Dane globalne w regularnej siatce Zastosowania naukowe i operacyjne Analizowane globalne dane w regularnej siatce Analizy Walidacja danych Dane z kilku rejestracji jednego czujnika Level 3 Level 4 Dane level 3 z różnych czujników Dane in situ Modele

14 Bazy danych i ich udostępnianie Postęp w nośnikach i komunikacji Polityka udostępniania –Wolny dostęp – NASA –Częściowe ograniczenia – ESA, NASDA –Pełna komercja (wyjątki: nauka, przesunięcie czasowe) Zróżnicowanie cen –W zależności od odbiorcy Rewolucja internetowa 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 14

15 Skala zjawisk oceanicznych Zjawisko Zmienność Czas życia Skala przestrzenna czasowaprzestrzenna Procesy dynamiczne Wiry oceaniczne1 rok500 km100 lat5000 km Prądy równikowe10 dni50 km10 lat3000 km Prądy zachodnich brzegów oceanu2 dni10 km10 lat2000 km Oceaniczne wiry mezoskalowe5 dni10 km1 rok1000 km Fronty oceaniczne5 dni2 km1 rok1000 km Fronty krawędzi szelfu2 dni2 km1 rok500 km Cyrkulacja mórz szelfowych1 dzień2 km6 mies.1000 km Prądy pływowe mórz szelfowych1 dzień1 km6 mies.500 km Rozlewy rzeczne3 godz.500 m1 mies.100 km Cyrkulacja estuariowa2 godz.50 m1 mies.50 km Dynamika mikrowarstwy powierzchniowej10 s1 mm1 godz.10 km 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 15

16 Skala zjawisk oceanicznych Zjawisko Zmienność Czas życia Skala przestrzenna czasowaprzestrzenna Procesy biologiczne Zakwity fitoplanktonu w otwartym oceanie2 dni1 km3 mies.1000 km Zakwity fitoplanktonu w wodach przybrzeżnych 6 godz.200 m1 mies.200 km Procesy generowane siłami zewnętrznymi Procesy sezonowe1 mies.50 km5 lat10000 km Zjawiska monsunowe1 tydzień10 km5 lat8000 km Termoklina dobowa - ocean1 godz.5 km5 dni1000 km Termoklina dobowa - szelf1 godz.2 km5 dni1000 km Pływy oceaniczne6 godz.200 km1 rok10000 km Pływy mórz szelfowych2 godz.5 km1 rok1000 km 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 16

17 Skala zjawisk oceanicznych Zjawisko Zmienność Czas życia Skala przestrzenna czasowaprzestrzenna Fale bieżące (propagating waves) Równikowe fale Kelvina1 dzień25 km1 rok5000 km Fale Rossbyego10 dni25 km10 lat5000 km Pływy wewnętrzne3 godz.10 km3 mies.1000 km Fale wewnętrzne5 min100 m15 dni1000 km Rozkołys (swell waves)10 s100 m10 lat10000 km Fale brzegowe5 s50 m1 rok200 km Procesy antropogeniczne Zrzuty ścieków1 godz.20 m1 mies.100 km Rozlewy olejowe2 godz.50 m1 mies.500 km Procesy plażowe5 dni5 m10 lat1000 km 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 17

18 Skala zjawisk oceanicznych 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 18

19 Skala przestrzenna zjawisk – od 1 mm do 1000 km Skala czasowa – od 1 s do lat Przykłady: –Wiry oceaniczne: próbkowanie co najmniej 1 raz w miesiącu na stacjach co 500 km –Prąd Zatokowy: co najmniej 1 raz dziennie na stacjach co 10 km 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 19

20 Format danych Typ plikuRozszerzenieBitów/pikselkompresjaInne informacje Prosty, binarnydat, bin, outniezdefiniowanebrak Bitmapabmp8, 16, 24brakNajprostszy format dla Microsoft Windows Graphic interchange format gif8~50%Bez straty informacji (loss- less) Tagged image file format tiff lub tif8, 16, 24do 10%Bez straty informacji Portable network graphics png8, 16, 24do 35%Bez straty informacji Postulowany zamiast gif i tif Joint picture expert group jpg lub jpegZmienne; mniej niż w oryginale do 97%Duża utrata informacji; tworzy obraz dostosowany do właściwości ludzkiego oka Hierarchical data format hdfElastyczne sposoby zapisu mogące zawierać w jednym pliku wiele obrazów oraz pełny opis informacji o rodzaju, charakterze, sposobie zapisu informacji i samą informację Network common data format cdf 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 20


Pobierz ppt "System obserwacji zdalnych Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych …, wykład 4 113 stycznia."

Podobne prezentacje


Reklamy Google