Monitoring távérzékeléssel aktív digitális érzékelők (E130-501) Természetvédelmi MSc szak Király Géza NyME, Erdőmérnöki Kar Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet Földmérési és Távérzékelési Tanszék
Érzékelők csoportosítása Passzív Nem letapogató Nem képalkotó – mh. radiométer, graviméter Képalkotó - Kamerák
Letapogató (képalkotó) Képsíkban – TV kamera Tárgysíkban – optikai-mechanikai pásztázók
Aktív Nem letapogató (nem képalkotó) – lézer távmérő, mh. mélységmérő Letapogató (képalkotó) Képsíkban Tárgysíkban – RAR, SAR, LIDAR
Aktív érzékelők Nem képalkotók Távmérő Altimeter (Magasságmérő) Scatterometer (szórásmérő)
Képalkotók Képalkotó RADAR LIDAR
Aktív rendszerek RADAR (Radio Detection and Ranging) LIDAR (Light Detection and Ranging)
RADAR történet
1904 Christian Hülsmeyer 1917 Nikola Tesla 1934 USA, Németo. Franciao. 1935 Robert Watson-Watt Anglia 1936 Bay Zoltán 1941 (Radio Direction Finder – RDF) Aktív, EM impulzusok Visszavert sugárzás rögzítése Távolság mérése
RADAR Aktív, EM impulzusok Visszavert sugárzás rögzítése Amplitúdó, fázis
Távolság mérése
RADAR összetevők Impulzus előállító Jeladó Kétszerező (Duplexer) Irányított antenna, amely a jeleket a kívánt irányban sugározza Antenna, amely veszi a visszavert jeleket Vevő, amely meghatározza az időt, és átalakítja a jelet További feldolgozás Adattároló Elektronikus jelfeldolgozó Analóg kijelző (CRT, film)
RADAR hullámhosszak
Ka sáv: ν=40’000-26’000 MHz; λ=0.8-1.1 cm K Band: ν=26’500-18’500 MHz; λ=1.1-1.7 cm Ku Band: ν=12’500-18’500 MHz; λ=1.7-2.4 cm X Band: ν=12’500-8’000 MHz; λ=2.4-3.8 cm C Band: ν=8’000-4’000 MHz; λ=3.8-7.5 cm L Band: ν=2’000-1’000 MHz; λ=15.0-30.0 cm P Band: ν=1’000- 300 MHz; λ=30.0-100.0 cm
RADAR típusai SLAR (Side Looking Airborne Radar) RAR (Real Aperture Radar) SAR (Synthetic Aperture Radar)
Oldalra tekintő RADAR – SLAR (Side Looking Airborne Radar) a ≈ c ⋅ ∆t ⋅ cos β
b = s ⋅α α= b≈s
λ l
λ l
SAR (Synthetic Aperture Radar)
SAR (Synthetic Aperture Radar) Polarizáció anizotrópia
Sztereo radar Interferometria
Polarizáció
Interferometria
interferogram
interferogram
Radar repülőről és az űrből
Légi Convair-580 C/X SAR (CCRS) STAR – Sea Ice and Terrain Assessment (Intera, Kanada) X-sáv AirSAR (NASA) C, L, P
Űr SEASAT – L-sáv
Műholdak RADAR érzékelővel ESA (Európa) ERS-1 1991.03 C-sáv VV ERS-2 1995.04 ENVISAT 2002
NASDA (Japán) JERS-1 1992.02 L-sáv HH JERS-2 ALOS
CSA (KANADA) RADARSAT-1 1995.11.04 C-sáv HH RADARSAT-2 2007.12
RADARSAT-1 Pályamagasság: ~798 km Inklináció: 98.6° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 18:00, descending Keringési idő: 100.7 perc, ~14.5 pálya/nap Visszatérési idő: 24 nap
Lézeres letapogatás LIDAR (Laser scanning) Optikai tartományban Távmérések sorozata Letapogatás -> képalkotás
Lézeres letapogatás Földi Légi Űr
Elv Távmérések Szögek GPS/INS
Full waveform
Alkalmazási területek
Topográfiai felvétel Városi modellezés Régészet Közlekedés Erdészet
Riegl LMS-Z420i Működése
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Távmérő elektronika Lézer-sugár Forgó/oszcilláló tükör Forgó optikai fej TCP/IP csatoló Laptop Fényképezőgép USB/FireWire csatoló RISCAN Pro program
Riegl LMS-Z420i Hatótáv
2-1000 m
Frekvencia
8 kHz
Hullámhossz
NIR
Lézer divergenciája
0.25 mrad 25 mm/100 m
Szögfelbontás
Hz / V 0.0025º / 0.002º Hz / V 360º / 80º
Szögtartomány Pontosság
10 mm 1σ @ 50 m
Súly
14,5 kg
LIDAR (Light Detection And Ranging)
Hatótáv Távolságmérés felbontása pásztaszélesség Letapogatás frekvenciája Lézer frekvenciája Hz Effektív mérési sebesség /s Lézer hullámhossza Biztonsági távolság Adatrögzítés
1600 m 1.95 cm 14.3° 653 Hz 83 000 83 000 1560 nm 0.5 m First Echo Last Echo Intensity
• 102 209 264 pont !!! • 16 979 946 m2 • 6.02 pont / m2
Vízszintes pontosság jobb, mint 0,5 m Magassági pontosság jobb, mint 15 cm
ICESat Ice, Cloud and land Elevation Satellite Jég-, felhő- és föld-magasság mérő műhold
Ice, Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat) 2003.01.12 EOS program része
ICESat pályaadatok
Pályamagasság: ~590 km Inklináció: 94° Közel kör alakú, „fagyott” pálya Keringési idő: 96,8 perc, ~14,8 pálya/nap Visszatérési idő: 8 nap, 91 nap, 183 nap Egyenlítő mentén 15 km a pászták között
GLAS Geoscience Laser Altimeter System Földtudományi lézeres magasságmérő rendszer
Lézer távmérő 532 nm, 1064 nm 40 Hz ~70 m lábnyom 170 menként
Nagypontosságú GPS csillagmegfigyelések
