Κεφάλαιο 1: Αρχές της Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης

Question 1

Πού χρησιμοποιείται ο όρος τηλεπισκόπηση ή τηλεανίχνευση; Πιο συγκεκριμένα, τι σημαίνει η τηλεπισκόπηση του περιβάλλοντος; Πώς εξάγεται η πληροφορία;

Answer 1

➼ Ο όρος τηλεπισκόπηση ή τηλεανίχνευση χρησιμοποιείται για την περιγραφή της διαδικασίας λήψης πληροφοριών για ένα αντικείμενο, μία περιοχή ή φαινόμενο, με την χρήση ανιχνευτικών συσκευών που δεν βρίσκονται σε επαφή με το αντικείμενο παρατήρησης.

➼ Με μια στενότερη έννοια, η τηλεπισκόπηση του περιβάλλοντος σημαίνει απόκτηση πληροφοριών για μια γήινη επιφάνεια με την από απόσταση μέτρηση και αποτύπωση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που ανακλάται ή εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης και την ατμόσφαιρα.

➼ Η πληροφορία εξάγεται μέσω του συσχετισμού των μετρήσεων με τη φύση και την κατανομή των υλικών στην επιφάνεια της γης.

Question 2

Ποιες παραμέτρους περιλαμβάνει η τηλεπισκόπηση;

Answer 2

Η τηλεπισκόπηση έχει τριπλή διάσταση, που περιλαμβάνει τις ακόλουθες τρεις παραμέτρους:

➼ τους στόχους, που συνιστούν τα υπό μελέτη αντικείμενα ή τα φαινόμενα μιας περιοχής,

➼ την τεχνική συλλογής δεδομένων με την βοήθεια οργάνων που βρίσκονται σε απόσταση από τους στόχους, και

➼ την ανάλυση και την ερμηνεία των δεδομένων.

Question 3

Ποιες είναι οι πιο χαρακτηριστικές και διαδεδομένες εφαρμογές της τηλεπισκόπησης;

Answer 3

Είναι οι φωτογραφίες και η λήψη εικόνων από δορυφόρους.

Question 4

Τι ονομάζεται κύμα;

Answer 4

Κύμα ονομάζεται κάθε διαταραχή που μεταφέρει ενέργεια με ορισμένη ταχύτητα που λέγεται ταχύτητα διάδοσης του κύματος.

Question 5

Τι καλείται μήκος κύματος (λ);

Answer 5

Μήκος κύματος (λ) καλείται η απόσταση που διανύει το κύμα σε χρόνο μιας περιόδου, δηλαδή η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή κοιλάδων του κύματος.

Μονάδα μέτρησης είναι το m, cm, mm, μm.

Question 6

Τι εκφράζει η συχνότητα (ν) του κύματος;

Answer 6

Η συχνότητα (ν) του κύματος εκφράζει τον αριθμό των κορυφών (ή κοιλάδων) (Ν) που διέρχονται σε χρονικό διάστημα (t) από ένα σταθερό σημείο: ν = Ν/t.

Μονάδα μέτρησης είναι το H = 1/sec.

Question 7

Τι είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία;

Answer 7

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία:
→ Είναι η κύρια πηγή ενέργειας του συστήματος γης-ατμόσφαιρας,
→ Διαιρείται σε περιοχές με βάση το μήκος κύματος (λ),
→ Το σύνολο των περιοχών αυτών καλείται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Question 8

Σε ποιες περιοχές χωρίζεται το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα;

Answer 8

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα χωρίζεται στις φασματικές περιοχές:
→ Ακτίνες Γ
→ Ακτίνες Χ
→ Υπεριώδες
→ Ορατό
→ Υπέρυθρο
→ Μικροκύματα
→ Ραδιοκύματα

Question 9

Τι είναι το Μέλαν σώμα;

Answer 9

→ Είναι το σώμα που απορροφά ολόκληρη την ακτινοβολία που προσπίπτει σε αυτό, για όλα τα μήκη κύματος και για όλες τις θερμοκρασίες και ταυτόχρονα ακτινοβολεί το μεγαλύτερο ποσό ενέργειας ανά μονάδα επιφάνειας από όλα τα σώματα που βρίσκονται στην ίδια με αυτό θερμοκρασία, στη μονάδα του χρόνου.

Question 10

Τι εκφράζει ο συντελεστής εκπομπής ε(λ); Πώς ορίζεται; Από τι εξαρτάται;

Answer 10

Ο συντελεστής εκπομπής εκφράζει την ικανότητα του πραγματικού σώματος να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε σχέση με αυτήν του μέλανος σώματος.

Ο συντελεστής εκπομπής ε(λ) ενός πραγματικού σώματος για ένα ορισμένο μήκος κύματος λ, ορίζεται από το πηλίκο της έντασης ακτινοβολίας Ι(λ) που εκπέμπει το σώμα σε θερμοκρασία Τ, προς την ένταση ακτινοβολίας ΙΜ(λ) του ίδιου μήκους κύματος που εκπέμπει το μέλαν σώμα στην ίδια θερμοκρασία. ε(λ) = Ι(λ) / ΙΜ(λ)

Ο συντελεστής εκπομπής εξαρτάται από:
➼ τη θερμοκρασία του σώματος,
➼ το μήκος κύματος και
➼ τη διεύθυνση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας

Question 11

Τι εκφράζει ο συντελεστής απορρόφησης α(λ); Πώς ορίζεται;

Answer 11

Ο συντελεστής απορρόφησης α(λ) ενός πραγματικού σώματος, για ένα ορισμένο μήκος κύματος λ, εκφράζει το ποσοστό της ακτινοβολίας που απορροφά το σώμα, όταν η ακτινοβολία προσπέσει σε αυτό.

Ορίζεται από το πηλίκο της έντασης ακτινοβολίας Ια(λ) που απορροφά το σώμα, προς την ένταση της προσπίπτουσας σε αυτό ακτινοβολίας Ιπ(λ).

Question 12

Τι εκφράζει ο συντελεστής ανάκλασης ή ανακλαστικότητα r(λ); Πώς ορίζεται; Από τι εξαρτάται;

Answer 12

Ο συντελεστής ανάκλασης ή ανακλαστικότητα r(λ) εκφράζει το ποσοστό της προσπίπτουσας σε ένα σώμα ακτινοβολίας που ανακλάται από αυτό

Ο συντελεστής ανάκλασης ενός πραγματικού σώματος, για ένα ορισμένο μήκος κύματος λ, ορίζεται από το λόγο της έντασης της ανακλώμενης ακτινοβολίας Ιr(λ) προς την ένταση της προσπίπτουσας σε αυτό ακτινοβολίας Ιπ(λ). r(λ) = Ιr(λ) / Ιπ(λ).

Η ανακλαστικότητα ενός σώματος εξαρτάται:
➼ από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας,
➼ από τη διεύθυνση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας,
➼ από τη φύση και το είδος της επιφάνειας του σώματος.

(Εκφράζεται απί τοις εκατό και μπορεί να αναφέρεται σε ολόκληρο το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας ή μόνο στην ορατή περιοχή του φάσματος).

Question 13

Τι καλείται σκέδαση;

Answer 13

Σκέδαση καλείται η διαδικασία απομάκρυνσης των φωτονίων από την αρχική δέσμη και η μεταβολή της διεύθυνσης κίνησής τους κατά την πρόσκρουση της ακτινοβολίας στα αιωρούμενα σωματίδια ή στα μόρια ενός ρευστού.

Question 14

Τι εκφράζει ο συντελεστής διαπερατότητας t(λ); Πώς ορίζεται; Από τι εξαρτάται;

Answer 14

Ο συντελεστής διαπερατότητας t(λ) εκφράζει το ποσοστό της ακτινοβολίας που διαπερνά ένα σώμα, σε σχέση με την ακτινοβολία που δέχεται.

Ορίζεται από το πηλίκο της έντασης ακτινοβολίας Ιt(λ) που διαπερνά το σώμα, προς την ένταση της ακτινοβολίας που αυτό δέχεται: t(λ) = Ιt(λ) / { Ιπ(λ) - Ιr(λ) }.
Iπ(λ): η προσπίπτουσα στο σώμα ακτινοβολία, Ιr(λ): η ανακλώμενη ακτινοβολία

Η διαπερατότητα ενός σώματος εξαρτάται, από τη φύση του σώματος και από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας.

Question 15

Ποιο φαινόμενο ονομάζεται διάθλαση;

Answer 15

Διάθλαση ονομάζεται το φαινόμενο όταν κατά τη διέλευση της ακτινοβολίας από ένα μέσο σε άλλο διαφορετικής οπτικής πυκνότητας, η διεύθυνση της ακτινοβολίας αλλάζει ως αποτέλεσμα της διαφορετικής ταχύτητας διάδοσης της ακτινοβολίας στα δύο μέσα.

Question 16

Πώς ορίζεται ο συντελεστής διάθλασης;

Answer 16

Ο συντελεστής διάθλασης, ορίζεται ως το πηλίκο του μήκους κύματος της ακτινοβολίας στο κενό (λ) προς το μήκος κύματος στο συγκεκριμένο μέσο (λn):
n = λ / λn

Question 17

Τι είναι ο νόμος του Wien;
(ειδική ένταση, χρώμα)

Answer 17

Ο νόμος του Wien δίνει τη σχέση του μήκους κύματος λmax, όπου η ειδική ένταση ακτινοβολίας Ι(λ)Μ του μέλανος σώματος είναι μέγιστη, με τη θερμοκρασία Τ του σώματος: λmax = C1 / T.

Το λmax μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα με τη θερμοκρασία Τ του σώματος. Συνεπώς, σώματα με υψηλή θερμοκρασία εκπέμπουν ακτινοβολία με μικρά μήκη κύματος, ενώ σώματα με χαμηλή θερμοκρασία εκπέμπουν μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία.

Η θερμοκρασία λέγεται θερμοκρασία χρώματος.

(Ο νόμος μετατόπισης του Wien, συνδέει την θερμοκρασία του σώματος (σε Kelvin) με το μήκος κύματος (λmax), στο οποίο το Μέλαν Σώμα εκπέμπει το μεγαλύτερο ποσοστό της ακτινοβολουμένης ισχύος.)

Question 18

Τι είναι ο νόμος των Stefan - Boltzmann;

Answer 18

Ο νόμος των Stefan - Boltzmann, δίνει την ολική ροή ακτινοβολίας μέλανος σώματος FM σε σχέση με τη θερμοκρασία του Τ και εκφράζεται από τη σχέση: FM = σΤ^4.

σ: η σταθερά του Stefan - Boltzmann
T: η θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin της πηγής

Question 19

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με το γήινο σύστημα;
(ύλη, διαδρομή)

Answer 19

⚫ Η ακτινοβολία που καταγράφουν οι δορυφορικοί αισθητήρες, έχει υποστεί αρκετές επιδράσεις κατά τη διαδρομή της μέσα από το σύστημα γης - ατμόσφαιρας.

⚫ Η επίδραση της ύλης στην ακτινοβολία εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, με κυριότερους:
→ τη φυσική κατάσταση της ύλης (στερεά, υγρά, αέρια κατάσταση)
→ το μήκος κύματος ακτινοβολίας

⚫ Το είδος της επίδρασης εξαρτάται από τη φασματική περιοχή της διαδιδόμενης ακτινοβολίας.

Question 20

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με επιφάνειες στο έδαφος;

Answer 20

⚫ Η επιφάνεια της γης:
→ ανακλά και απορροφά την ηλιακή (μικρού μήκους κύματος) και ατμοσφαιρική (υπέρυθρη) ακτινοβολία,
→εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία (μεγάλου μήκους κύματος)

⚫ Το ποσοστό της ακτινοβολίας που καταγράφει ο αισθητήρας εξαρτάται:
→ από τη φύση της προσπίπτουσας επιφάνειας,
→ τη γωνία πρόσπτωσης,
→ το μήκος κύματος της ακτινοβολίας.

Question 21

Πώς αξιοποιείται η ανάκλαση από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση; Από τι εξαρτάται;

Answer 21

Η ανάκλαση αξιοποιείται κυρίως για:
→ την καταγραφή του ορατού ή υπέρυθρου φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας,
→ την καταγραφή της μικροκυματικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται προς την επιφάνεια της γης από radar.

Η διεργασία της ανάκλασης σε μια γήινη επιφάνεια εξαρτάται από:
→ την τραχύτητα της επιφάνειας σε σχέση με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας.

Question 22

Ποιες είναι οι μορφές ανάκλασης;

Answer 22

Μορφές ανάκλασης:

→ Κατοπτρική
→ Γωνιακή ή διπλής αναπήδησης
→ Διάχυση

Question 23

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της κατοπτρικής ανάκλασης;

Answer 23

→ Η επιφάνεια είναι ομαλή και λεία σε σχέση με το μήκος κύματος (π.χ. ήρεμα ύδατα),
→ Όλη ή μέρος της ακτινοβολίας επιστρέφει σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση με την γωνία ανάκλασης να είναι ίση με την γωνία πρόσπτωσης,
→ Η ένταση της ακτινοβολίας που φτάνει στον παρατηρητή εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης, τη γωνία παρατήρησης και την απόσταση του παρατηρητή από την επιφάνεια.

Question 24

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της γωνιακής ή διπλής αναπήδησης ανάκλασης;
(δέντρο)

Answer 24

→ Λαμβάνει χώρα μεταξύ επιφανειών που βρίσκονται υπό γωνία.

Question 25

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της διάχυσης;

Answer 25

→ Η επιφάνεια είναι ανώμαλη σε σχέση με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (π.χ. γρασίδι),
→Η ακτινοβολία διασκορπίζεται σε όλες τις κατευθύνσεις,
→ Η επιφάνεια η οποία διαχέει την ακτινοβολία ισόποσα προς όλες τις κατευθύνσεις ονομάζεται ισότροπη ή Λαμπερτιανή,
→ Η ένταση της ακτινοβολίας που φτάνει στον παρατηρητή εξαρτάται μόνο από τη γωνία πρόσπτωσης και την απόσταση του παρατηρητή.

Question 26

Αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με επιφάνειες στο έδαφος.
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της εκπομπής;

Answer 26

• Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης καλύπτει τη φασματική περιοχή του υπερύθρου (3 μm – 3000 μm) και καλείται θερμική ή μακρινή ή εκπεμπόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία.

• Η κύρια πηγή της εκπεμπόμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι η ηλιακή ακτινοβολία (αν εξαιρέσουμε τη γεωθερμική ενέργεια, τις πυρκαγιές και τις ανθρωπογενείς πηγές θερμότητας).

Question 27

Από τι εξαρτάται η ένταση της εκπεμπόμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας;

Answer 27

Η ένταση της εκπεμπόμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας εξαρτάται κυρίως:

→ από τη θερμοκρασία του σώματος και
→ από το συντελεστή εκπομπής του σώματος.

Question 28

Από τι εξαρτάται η θερμοκρασία των σωμάτων στην επιφάνεια της γης;

Answer 28

Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται από:

→ το διαθέσιμο ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανσή του,
→ τις θερμικές ιδιότητες του σώματος.

Question 29

Από τι εξαρτάται το διαθέσιμο ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανση του σώματος;

Answer 29

Το διαθέσιμο ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανση του σώματος εξαρτάται από:

→ το ύψος του ηλίου,
→ τις ατμοσφαιρικές συνθήκες (νεφοκάλυψη, υγρασία),
→ την τοπογραφία,
→ τον προσανατολισμό της επιφάνειας του σώματος σε σχέση με τις ακτίνες του ηλίου.

Question 30

Από τι εξαρτώνται οι θερμικές ιδιότητες του σώματος;

Answer 30

Οι θερμικές ιδιότητες του σώματος εξαρτώνται από:

→ θερμοχωρητικότητα (c),
→ θερμική αγωγιμότητα (K),
→ θερμική αδράνεια (P),
→ θερμική διαχυτικότητα (κ).

Question 31

Τι είναι και τι εκφράζει η θερμοχωρητικότητα (c);

Answer 31

→ Η ικανότητα του σώματος να αποθηκεύει θερμότητα
→ Εκφράζει τον αριθμό θερμίδων που απαιτούνται για να αυξηθεί η θερμοκρασία σώματος 1 gr κατά 1οC
(cal gr-1 oC -1)

Question 32

Τι είναι και πώς εκφράζεται η θερμική αγωγιμότητα (Κ);
(αγωγός)

Answer 32

Η θερμική αγωγιμότητα (Κ):

→ Αποτελεί το μέτρο του ρυθμού με τον οποίο ένα υλικό μεταφέρει θερμότητα
→ Μετράει τις θερμίδες που απαιτούνται για να μεταφερθεί μια μεταβολή στη θερμοκρασία σε συγκεκριμένο διάστημα και χρόνο (cal cm-1 sec-1 oC-1) ή (W m−1 K−1)

Question 33

Τι είναι η θερμική αδράνεια (P);
(μέρα-νύχτα)

Answer 33

→ Μετράει την τάση ενός υλικού να αντιστέκεται στις αλλαγές της θερμοκρασίας (cal cm-2 sec-1/2 oC -1) ή (tiu = J m-2 sec-1/2 K -1)

P=(K c ρ)^(1/2) όπου ρ: η πυκνότητα του υλικού

→ Υλικά με μικρή θερμική αδράνεια έχουν μεγάλο ημερήσιο θερμομετρικό εύρος
→ Υλικά με μεγάλη θερμική αδράνεια έχουν μικρό ημερήσιο θερμομετρικό εύρος

Question 34

Τι εκφράζει η θερμική διαχυτικότητα (κ);
(Μέσα στο έδαφος)

Answer 34

→ Εκφράζει την ικανότητα των υλικών να μεταφέρουν θερμότητα από την επιφάνεια του εδάφους στο υπέδαφος και αντίστροφα.

κ = Κ / (c p) (cm^2 / sec)

Question 35

Τι καλείται φασματική υπογραφή μιας επιφάνειας;

Answer 35

Φασματική υπογραφή μιας επιφάνειας καλείται η μορφή της καμπύλης της φασματικής απόκρισης της επιφάνειας σε σχέση με το μήκος κύματος λ και είναι μοναδική για κάθε επιφάνεια.

Η φασματική υπογραφή της κάθε επιφάνειας αποτελεί τη βάση για την αναγνώριση και τον μεταξύ τους διαχωρισμό.

Question 36

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με υδάτινες επιφάνειες;

Answer 36

Οι υδάτινες επιφάνειες:

→ ανακλούν και απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία που δέχονται,
→ εκπέμπουν θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία.

Question 37

Ποιοι είναι οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν την ακτινοβολία που φτάνει στον αισθητήρα τηλεπισκόπισης;

Answer 37

Οι κυριότεροι παράγοντες που καθορίζουν την ακτινοβολία που φτάνει στον αισθητήρα τηλεπισκόπησης είναι:

→ η ανάκλαση από την υδάτινη επιφάνεια,
→ η απορρόφηση από τα μόρια του νερού και το φυτοπλαγκτόν,
→ η σκέδαση από τα μόρια του νερού και τα αιωρούμενα σωματίδια,
→ η σκέδαση από το βυθό,
→ η ατμοσφαιρική σκέδαση.

Question 38

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της ανάκλασης με υδάτινες επιφάνειες;

Answer 38

→ Μόνο ένα μικρό ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται από το νερό (<9%)
→ Εξαρτάται από τη γωνία παρατήρησης
→ Μας δίνει πληροφορίες για την κατάσταση της επιφάνειας του νερού (άνεμος, κύματα)
→ Η κυματώδης υδάτινη επιφάνεια ανακλά μεγαλύτερο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας προς τον αισθητήρα, από ότι η ήρεμη υδάτινη επιφάνεια.

Question 39

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της απορρόφησης με υδάτινες επιφάνειες;

Answer 39

→ Η ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται από την υδάτινη μάζα με δύο τρόπους:

• από τα μόρια του νερού (αύξηση θερμοκρασίας των υδάτων)
• από το φυτοπλαγκτόν (κατά την φωτοσύνθεση)

→ Εξαρτάται από το μήκος κύματος
• μπλε και πράσινο απορροφούνται ελάχιστα (μεγάλη διεισδυτικότητα)
• πορτοκαλί προς το κόκκινο + εγγύς υπέρυθρο απορροφούνται σε μεγάλο βαθμό (μικρή διεισδυτικότητα)

Question 40

Ποια είναι η αλληλεπίδραση της σκέδασης (ή ανάκλαση της υδάτινης μάζας) με υδάτινες επιφάνειες;

Answer 40

→ Η ηλιακή ακτινοβολία σκεδάζεται
‣ κυρίως από τα μόρια του νερού
‣ δευτερευόντως από τα διάφορα αιωρούμενα σωματίδια (ιζήματα)

→ Η μικρού μήκους ακτινοβολία (μπλε-πράσινο) σκεδάζεται πιο έντονα (λ^-4)

• Η σκεδαζόμενη ακτινοβολία μας δίνει πληροφορίες για τα φασματικά χαρακτηριστικά του νερού

• Για καθαρά νερά
⁃ 10-15 m → μπλε
⁃ 2-5 m → κόκκινο
⁃ 0,5 m → εγγύς υπέρυθρο

• Η πληροφορία αυτή μεταβάλλεται ανάλογα με τη θολερότητα των νερών (πχ ιζήματα, φυτοπλαγκτόν)

Question 41

Απ τι επηρεάζεται κυρίως η ακτινοβολία που φτάνει στον αισθητήρα τηλεπισκόπησης;

Answer 41

Η ακτινοβολία που φτάνει στον αισθητήρα τηλεπισκόπησης επηρεάζεται κυρίως:

→ από τα νέφη
→ από τις αέριες χημικές ενώσεις της ατμόσφαιρας
→ από τα αερολύματα

Question 42

Στην αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα, ποια είναι η επίδραση των νεφών;

Answer 42

→ Η επίδραση των νεφών στην ορατή και υπέρυθρη ακτινοβολία εξαρτάται:
⁃ από το οπτικό πάχος των νεφών (τ) (γεωμετρικό πάχος, περιεχόμενο σε νερό)
⁃ μέγεθος υδροσταγονιδίων (R)

→ Στο ορατό φάσμα, η κατανομή στο χώρο της σχετική έντασης της σκεδαζομένης ακτινοβολίας (α), με βάση το σχετικό μέγεθος των υδροσταγόνων R και του μήκους κύματος λ, δίνεται από τον τύπο α=2 π R λ^(-1) για 0,1

Question 43

Στην αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα, ποια είναι η επίδραση των αέριων χημικών ενώσεων;

Answer 43

→ Η ορατού φάσματος ακτινοβολία που εκπέμπεται ή ανακλάται από την επιφάνεια της γης:
⁃ απορροφάται και
⁃ σκεδάζεται

→ Η υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται ή ανακλάται από την επιφάνεια της γης
⁃ απορροφάται
⁃ προστίθεται σε αυτή, λόγω εκπομπής

Question 44

Αλληλεπίδραση της Ακτινοβολίας με την Ατμόσφαιρα

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της απορρόφησης στην επίδραση των αέριων χημικών ενώσεων;

Answer 44

→ Τα μόρια των αερίων αλληλεπιδρούν σε συγκεκριμένα μήκη κύματος με την ακτινοβολία
→ Η ακτινοβολία απορροφάται κυρίως από το CO2, το O3 και τους υδρατμούς (Η2Ο)
→ Η αλληλεπίδραση των μορίων και της ακτινοβολίας αλλάζει τόσο την ενεργειακή κατάσταση των μορίων, όσο και την ακτινοβολία
→ Τα μήκη κύματος στα οποία συμβαίνει απορρόφηση ενέργειας αντιστοιχούν σε γραμμές απορρόφησης
→ To O3 και το Ο2 απορροφούν κυρίως στο ορατό φάσμα της ακτινοβολίας (0,380,72 μm)
→ Το CO2 απορροφά κυρίως στο απώτερο υπέρυθρο (λ>15 μm)

→ Η συνολική αλλαγή που θα υποστεί η ακτινοβολία καθορίζεται κυρίως από:
⁃ τη θερμοκρασία των αερίων
⁃ τη συγκέντρωση των αερίων
⁃ το είδος των αερίων

→ Οι περιοχές του φάσματος που παρουσιάζουν μικρή ατμοσφαιρική απορρόφηση αποτελούν τα ατμοσφαιρικά παράθυρα
⁃ 3,5-4,1 μm
⁃ 10,5-12,5 μm (περιοχή μέγιστης γήινης ακτινοβολίας)

Question 45

Αλληλεπίδραση της Ακτινοβολίας με την Ατμόσφαιρα

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της σκέδασης στην επίδραση των αέριων χημικών ενώσεων;

Answer 45

→ Η υπέρυθρη ακτινοβολία δε σκεδάζεται από τα αέρια της ατμόσφαιρας

→ Η ορατή ακτινοβολία σκεδάζεται, σύμφωνα με τη σκέδαση Rayleigh (R<

Question 46

Στην αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα, ποια είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με τα αερολύματα;

Answer 46

• Ανάλογα με το μέγεθος έχουμε
→ πολύ μικρούς πυρήνες Aitken (<0,1 μm), κυρίως από διαδικασίες καύσης
→ μικρά σωματίδια (0,1-3 μm), κυρίως από συνένωση πυρήνων ή από φωτοχημικές αντιδράσεις
→ μεγάλα σωματίδια (>4 μm), κυρίως από το έδαφος, λόγω διάβρωσης και μηχανικών διεργασιών

• Η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με τα αερολύματα καθορίζεται:
→ από τη σωματιδιακή απορρόφηση
→ από τη σκέδαση

• Εξαρτάται
→ από το μέγεθος των αερολυμάτων
→ από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας

• Η μέγιστη σκέδαση για τα σωματίδια 0,1-3 μm συμβαίνει στη φασματική περιοχή του πράσινου (0,5-0,9 μm)
• Το τμήμα του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας 0,3-0,9 μm απορροφάται ελάχιστα από την ατμόσφαιρα, όταν δεν περιέχει
αερολύματα
• Για την εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με μεθόδους τηλεπισκόπησης, χρησιμοποιούμε τους συντελεστές εξασθένησης λόγω σωματιδιακής απορρόφησης και σκέδασης
• Η ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία σε κατακόρυφο άξονα πάνω από τους ωκεανούς αυξάνει σχεδόν γραμμικά με την αύξηση του οπτικού βάθους των αερολυμάτων

• Το μέγεθος της αύξησης εξαρτάται από:
⁃ το μήκος κύματος
⁃ το ύψος του ηλίου
⁃ το μέγεθος των σωματιδίων

Question 47

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των δορυφορικών αισθητήρων;

Answer 47

• Η λειτουργία τους βασίζεται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
→ (Αρνητικά φορτισμένο φωτοευαίσθητο υλικό) + Ακτινοβολία
→ Ηλεκτρόνια → Ηλεκτρικό ρεύμα → Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ανάλογη της έντασης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας

• Ραδιόμετρα (radiometers): όργανα μέτρησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

• Φασματοραδιόμετρα (spectroradiometers): αισθητήρες με φράγμα περίθλασης που διαχωρίζει την ακτινοβολία σε μικρότερες
φασματικές περιοχές

Question 48

Σε ποιες μεγάλες κατηγορίες κατατάσσονται οι δορυφορικοί αισθητήρες ανάλογα με την πηγή της ακτινοβολίας που καταγράφουν;

Answer 48

⚫ Παθητικοί: ανιχνεύουν και καταγράφουν την ακτινοβολία που εκπέμπεται ή ανακλάται από το παρατηρούμενο αντικείμενο

⚫ Ενεργητικοί: εκπέμπουν ακτινοβολία προς το παρατηρούμενο αντικείμενο και καταγράφουν την ακτινοβολία που ανακλάται από αυτό

Question 49

Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι αισθητήρες ανάλογα με τις διεργασίες ανίχνευσης της περιοχής ενδιαφέροντος;

Answer 49

➼ Ανεικονιστές:
Μετρούν την ακτινοβολία από όλα τα σημεία της περιοχής που καταγράφεται, την ολοκληρώνουν σε μια μέση τιμή και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρικό σήμα

➼ Απεικονιστές:
Καταγράφουν την ακτινοβολία σε 2 διαστάσεις (μήκος, πλάτος), συνθέτοντας μια εικόνα της περιοχής που ανιχνεύουν, με βάση την ακτινοβολία που προέρχεται από κάθε σημείο της

Question 50

Σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται οι αισθητήρες ανάλογα με τον τρόπο καταγραφής της ακτινοβολίας;

Answer 50

➼ Συστήματα πλαισίου:
Μετρούν την ακτινοβολία στιγμιαία από όλη την παρατηρούμενη περιοχή

➼ Σαρωτές:
Σαρώνουν την περιοχή σημείο προς σημείο κατά μήκος διαδοχικών γραμμών, σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα

Question 51

Σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται οι σαρωτές ανάλογα με τη διαδικασία που ακολουθείται για την σάρωση της περιοχής;

Answer 51

→ οπτικο-μηχανικοί:
χρησιμοποιούν ένα μηχανικό μέρος για τη σάρωση της περιοχής

→ οπτικο-ηλεκτρονικοί:
κατευθύνουν άμεσα την ακτινοβολία από την περιοχή μέσω του φακού σε γραμμική ή επίπεδη συστοιχία ανιχνευτών

Question 52

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των δορυφορικών αισθητήρων;

Answer 52

• Χωρική διακριτική ικανότητα

• Φασματική διακριτική ικανότητα

• Ραδιομετρική διακριτική ικανότητα

• Χρονική διακριτική ικανότητα

Question 53

SOS
Τι είναι χωρική διακριτική ικανότητα ενός δορυφορικού αισθητήρα;

Answer 53

• Ορίζεται ως η ικανότητα του ανιχνευτή να διακρίνει 2 αντικείμενα στην περιοχή μελέτης που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους

• Ποσοτικά ισούται με τη μικρότερη απόσταση που μπορούν να έχουν, ώστε οι διαστάσεις τους να διακρίνονται χωριστά και καθαρά

• Εξαρτάται από το στιγμιαίο πεδίο κατόπτευσης, δηλαδή τη στερεά γωνία με την οποία ο αισθητήρας βλέπει την επιφάνεια της γης, σε μια δεδομένη στιγμή
• Καθορίζεται από το κελί ανάλυσης

• Συνήθως οι δορυφόροι υψηλής τροχιάς έχουν μικρή χωρική διακριτική ικανότητα

Question 54

Τι είναι φασματική διακριτική ικανότητα ενός δορυφορικού αισθητήρα;

Answer 54

• Σχετίζεται με το εύρος των περιοχών του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που καταγράφει ένας πολυφασματικός ανιχνευτής και τον αριθμό των φασματικών καναλιών που χρησιμοποιεί

• Όσο μεγαλύτερη η φασματική διακριτική ικανότητα του αισθητήρα σε ένα κανάλι, τόσο μικρότερο είναι το εύρος της φασματικής περιοχής της ακτινοβολίας που καταγράφεται στο κανάλι αυτό

• Όσο πιο μικρές σε εύρος είναι οι ζώνες, τόσο πιο μεγάλος ο αριθμός των ζωνών

Question 55

Τι είναι ραδιομετρική διακριτική ικανότητα ενός δορυφορικού αισθητήρα;

Answer 55

• Ορίζεται ως η ευαισθησία του ανιχνευτή να ανιχνεύει διαφορές στην ένταση της ανακλώμενης/εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από την επιφάνεια της γης (ισχύς του σήματος)

• Οι ραδιομετρικές τιμές που καταγράφει ο αισθητήρας μετατρέπονται σε ψηφιακές τιμές από 0-2^x

• Η τιμή x, δίνει το εύρος των ψηφιακών τιμών και καθορίζεται από τον αριθμό των bits που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση των αριθμών σε bytes (1 byte = 8 bits, 1 kilobyte = 1024 bytes)
➼ x=8 bits → 2^8=256 ψηφιακές τιμές (0-255)
➼ x=10 bits → 2^10=1024 ψηφιακές τιμές (0-1023)
➼ x=2 bits → 2^2=4 ψηφιακές τιμές (0-3)
➼ 0 → μαύρο
➼ 255 → άσπρο

Question 56

Τι είναι χρονική διακριτική ικανότητα ενός δορυφορικού αισθητήρα;

Answer 56

• Σχετίζεται με τη συχνότητα λήψης εικόνων για την ίδια περιοχή

• Εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της τροχιάς του δορυφόρου
➼ γεωστάσιμοι δορυφόροι → λεπτά
➼ δορυφόροι πολικής τροχιάς → μέρες

Question 57

Ποιος είναι ο τρόπος λειτουργίας των ραντάρ;

Answer 57

➼ Τα συστήματα ραντάρ αποτελούν ενεργητικά συστήματα τα οποία εκπέμπουν ακτινοβολία μικροκυμάτων σε συγκεκριμένη συχνότητα προς την επιφάνεια της γης και καταγράφουν την οπισθοσκεδαζόμενη ακτινοβολία, δηλ. το ποσό της ακτινοβολίας που επιστρέφει στον αισθητήρα.
➼ Τα χαρακτηριστικά του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος που καταγράφει το ραντάρ έχουν τροποποιηθεί κατά τη διεργασία της ανάκλασης στην επιφάνεια της γης και φέρουν έτσι πληροφορία για τα γεωμετρικά και διηλεκτρικά χαρακτηριστικά της.
➼ Το σύστημα ραντάρ αποτελείται από έναν πομποδέκτη. Ο πομπός εκπέμπει παλμούς μικροκυματικής ακτινοβολίας σε κανονικά διαστήματα, οι οποίοι εστιάζονται από την κεραία του σε μια δέσμη ακτινοβολίας που καλείται σήμα του ραντάρ και κατευθύνεται με πλάγια διεύθυνση προς τα κάτω………..

Question 58

Πώς διακρίνονται οι δορυφόροι χαμηλής τροχιάς ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της τροχιάς τους;

Answer 58

→ Ισημερινής τροχιάς,
των οποίως η τροχιά βρίσκεται μέσα στο ισημερινό επίπεδο

→ Πολικής τροχιάς,
των οποίων η τροχιά βρίσκεται στο επίπεδο που διέρχεται από τον άξονα της γης, δηλ. η απόκλιση της τροχιάς τους είναι 90 μοίρες. Οι δορυφόροι αυτοί κινούνται από τον έναν πόλο της γης στον άλλον. Κάθε διαδοχική τροχιά διασχίζει τον ισημερινό σε διαφορετική ηλιακή ώρα.

→ Πλάγιας ή σχεδόν πολικής τροχιάς,
των οποίων η απόκλιση της τροχιάς είναι διαφορετική των 90 μοιρών.
▪ Πρόδρομη τροχιά: όταν κινούνται σε ανατολική κατεύθυνση
▪ Ανάδρομη τροχιά: όταν κινούνται σε δυτική κατεύθυνση
▪ Ηλιοσύγχρονη τροχιά: ο δορυφόρος περνά πάνω από κάθε περιοχή την ίδια ηλιακή ώρα (σε ανάδρομη τροχιά)

Question 59

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των δορυφόρων υψηλής τροχιάς;

Answer 59

➼ Περιστρέφονται γύρω από την γη, στο επίπεδο του ισημερινού της γης, σε πολύ μεγάλο ύψος, περίπου 36000 km.
➼ Ο δορυφόρος κινείται με γωνιακή ταχύτητα ίση με αυτή της γης.
➼ Ο δορυφόρος βρίσκεται στάσιμος πάνω από μια περιοχή της γης, γι’ αυτό ονομάζεται γεωστάσιμος (γεωσύγχρονος).
➼ Πολύ μεγάλη χρονική διακριτική ικανότητα, η οποία εξαρτάται μόνο απ’ τα τεχνικά χαρακτηριστικά του σαρωτή.
➼ Το μεγάλο ύψος περιορίζει σημαντικά τη χωρική διακριτική ικανότητα.