Vytisknout

Landsat 8 poslal první data - a je to skvělé!

Napsal Jiří Šmída. Posted in Uncategorised

web lansat img1Konec měsíce března byl v americké NASA jistě úspěšný. Jejich nový satelit systému Landsat s pracovním označením Landsat Data Continuity Mission (zkráceně LDCM) poslal první data. Následovalo zpracování ve dvou spektrálních kombinacích a výsledek je skutečně již na první pohled zajímavý. Přečtěte si více v tomto článku, který je volně vytvořen z anglicky psané originální zprávy NASA.

Landsat Data Continuity Mission (LDCM) je v pořadí osmým satelitem v systému Landsat (Obr. 1), o kterém píše každá učebnice dálkového průzkumu Země. Cílem družicového systému Landsat je monitorovat změny životního prostředí. Obrazová data uchovávají archivy Landsat již od roku 1972. Máme tak k dispozici 40 let nepřerušenou řadu snímků představující data o využití půdy a kvalitě životního prostředí. Využívány jsou ve výzkumu klimatických změn, ekosystémů, koloběhu vody, změn povrchu Země a dopadů lidské činnosti. Landsat 8 má prozatímní název LDCM, na Landsat 8 bude oficiálně přejmenován po úspěšném uvedení do normálního provozního stavu, který je plánován na květen 2013. V současnosti se pracuje na kalibraci přístrojů. Satelit rovněž musí dosáhnout konečné orbity ve výšce 705 km, kde se připojí k stále funkčním Landsat 5 (životnost plánována do roku 2013) a 7 družicím (na orbitě od roku 1999 a ukončení činnosti není plánováno). Pro Landsat 8 je plánována pětiletá životnost, po celou dobu bude produkovat data, která budou, stejně jako všechny dosavadní, plně a zdarma ke stažení a využívání všem zájemcům.

2013timeline

Obr. 1 Časová osa družic Landsat
Zdroj: NASA (http://landsat.gsfc.nasa.gov/about/timeline.html)

 

LDCM bude měřit odrazivost elektromagnetického záření od povrchu Země ve viditelném (angl. visible), blízkém infračerveném (angl. near-infrared), středním infračerveném (angl. short wave infrared nebo mid-infrared) a tepelném spektru (ang. thermal infrared) se středním prostorovým rozlišení 15 až 100 metrů v závislosti na měřeném spektru (Obr. 2).  Data budou snímána v 185 km širokých pásmech, celý povrch Země bude nasnímán jednou za 16 dnů ze subpolární dráhy.

736043main2 onion-skin-still-detail-673

Obr. 2 Diagram ukazuje vlnové délky, na kterých LDCM měří odrazivost a výslednou kompozici získanou skenerem OLI.
Zdroj: NASA Goddard Space Flight Center (obrázek ve velkém rozlišení ke stažení)

 

LCDM je vybaven dvěma nástroji - senzory, které jsou právě testovány. Prvním je OLI - Operational Land Imager, který získává data v devíti spektrálních pásmech. Kombinací tří z nich ve viditelném spektru - modrém (pásmo 2), zeleném (pásmo 3) a červeném (pásmo 4, srovnej se schématem na Obr. 2) získává zajímavé snímky ve věrných přirozených barvách, tedy takových, jak bychom pravděpodobně viděli povrch Země z vesmíru vlastníma očima (Obr. 3). Data získaná senzorem OLI mají prostorové rozlišení 15 m v panchromatických datech a 30 m v multispektrálních datech.

landsat8 OLI srovnani

Obr. 3 Kombinace několika pásem pro dva případy pořízené přístrojem OLI Landsat 8, jedná se o první zkušební snímek pořízený 18. března 2013 pro oblast Great Plains a pásma Rocky Mountains a Colorado. Vlevo je snímek v tzv. přirozených barvách získaný kombinací OLI pásem 2 (modré), 3 (zelené) a 4 (červené). Vpravo pak snímek v nepravých barvách vzniklý kombinací pásem 3 (zelené), 5 (blízké infračervené) a 7 (krátké/střední infračervené) zobrazených přiřazenými barvami modrá, zelená a červená. Výsledkem je zajímavé názorné zvýraznění oblasti spáleného lesa západně od vodní nádrže Horsetooth v tmavých odstínech červené. Názorné srovnání je připraveno na stránce NASA, kde lze oba obrazy porovnávat svislým posuvníkem. Takto zvýrazněná data budou využívána agenturou Burned Area Emergency Response k plánování péče o lesními požáry postižené oblasti.
Zdroj: USGS/NASA Earth Observatory

Druhým nástrojem LCDM je Thermal Infrared Sensor (TIRS), který zaznamenává vlnové délky emitované od povrchu Země ve dvou termálních pásmech dlouhých vlnových délek. Ty představují povrchovou teplotu Země.  Výsledkem měření senzoru TIRS je černobílý obraz, na kterém teplejší oblasti jsou vyjadřovány světlejšími odstíny až bílou (tedy více vyzařují) a chladnější oblasti tmavšími odstíny až do černé (tedy ve sledovaném spektru vyzařují málo nebo nevyzařují, Obr. 4).

 

736094main1 boulder trs 2013077 30m flat-673

Obr. 4 Obraz pořízený senzorem TIRS v termálních vlnových délkách. Tmavými odstíny šedivé jsou zachycena oblaka v atmosféře (jsou schladné, nevyzařují) v kontrastu se světle vyjádřenými teplejšími oblastmi povrchu Země.
Zdroj: USGS/NASA Earth Observatory (stáhněte si kvalitní obraz)

 

Po uvedení Landsat Data Continuity Mission, tedy budoucího Landsat 8 do plného operačního stavu budou pořizována data ve stejný čas a pro stejný prostor oběma přístroji - OLI i TIRS. Bude tedy možné porovnávat vytvořené obrazy nebo připravovat libovolné další kombinace pásem. Zajímavá budou data pořízené v jiném, než viditelném spektru, tedy taková, která nejsou lidským okem postřehnutelná. Např. kombinací dat z OLI a TIRS bude možné určovat množství vody používané k zavlažování orné půdy. Prostředkem k tomu bude znalost zákonitostí v chování rostlin. Princip je snadný: zavlažované rostliny si berou vodu z půdy a svými kořeny ji transportují do listů, které dýchají a současně s tím i tuto vodu vypařují (tzv. transpirace). Vypařováním vody z těl rostlin (transpirace) se rostliny ochlazují a ochlazuje se i jejich okolí. Pokud budou umět data LDCM umět zachytit tuto teplotní změnu, potom bude důkazem, že v daném místě je dostatek závlahy. Naopak teplejší místa nevypařují vodu ani z rostlin (transpirace), ani z půdy (evaporace) - voda v půdě není, oblast je vysušená. Tato aplikace může mít značný význam pro správu aridních a semiaridních regionů.  

 


Zdroje: informace a obrázky čerpány z nasa.gov ze zdrojů uvedených dále

GARNER, R., 2012. Landsat overview. In: Landsat. Landsat Data Continuity Mission [online]. 15. 10. 2012 [vid. 4. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.nasa.gov/mission_pages/landsat/overview/index.html

GARNER, R., 2013. A Closer Look at LDCM's First Scene. In: Landsat. Landsat Data Continuity Mission [online]. 21. 3. 2013 [vid. 4. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.nasa.gov/mission_pages/landsat/news/first-images-feature.html

RÓCCHIO, J. R., 2013. A Landsat Timeline. In: National Aeronautics and Space Administration [online]. 2. 4. 2013 [vid. 4. 4. 2013]. Dostupné z: http://landsat.gsfc.nasa.gov/about/timeline.html

TAYLOR, M., 2012. Operational Land Imager (OLI). In: Landsat. Landsat Data Continuity Mission [online]. 12. 10. 2012 [vid. 4. 4. 2013]. Dostupné z: http://ldcm.gsfc.nasa.gov/spacecraft_instruments/oli.html

TAYLOR, M., 2012. Thermal Infrared Sensor (TIRS). In: Landsat. Landsat Data Continuity Mission [online]. 12. 10. 2012 [vid. 4. 4. 2013]. Dostupné z: http://ldcm.gsfc.nasa.gov/spacecraft_instruments/tirs.html