Bilde av en satellitt Satellitter.no
Simplicatus

Jordobservasjon

G. Tournachon
G. Tournachon (Bilde: Columbia University,
Dept. of Art History and Archaeology)

Jordobservasjon går i store trekk ut på å måle og samle informasjon om jordkloden for å lære mer om jorda og samspillet i naturen, samt forstå konsekvensene av menneskelig interaksjon med miljøet vi lever i. Ofte bruker vi ordet fjernmåling når vi snakker om jordobservasjon. Fjernmåling skjer på en viss avstand og ikke i direkte kontakt med det objektet som skal undersøkes.

Moderne fjernmåling begynte først da man lærte å fly. I 1858 tok G. Tournachon bilder av Paris fra en ballong, og han regnes som den første som tok fotografier fra lufta.

Visste du at..?
Tidlig på 1900-tallet ble duer utstyrt med kamera og brukt til å ta bilder fra lufta.

Flyfotografering ble satt i system under 1.verdenskrig, og helt fram til den kalde krigen mellom USA og Sovjetunionen ble fjernmåling mye brukt til militære formål.

Først for noen tiår siden fant man flere bruksområder. Dette hadde i stor grad sammenheng med at man gikk over fra å kun måle synlig lys, som ved fotografering, til å utnytte større deler av det elektromagnetiske spekteret. Utvikling av satellitter gjorde det i tillegg mulig å benytte fjernmåling på en global skala. Nå benyttes fjernmåling blant annet til meteorologi, kartlegging og miljøovervåkning av jorda og atmosfæren. I disse anvendelsene benyttes ofte satellittdata sammen med matematiske modeller for å gi mer informasjon og dypere forståelse.

Satellitter som benyttes til jordobservasjon går i polare baner slik at de i løpet av et døgn kan dekke nesten hele jordkloden. Dersom banen i tillegg er solsynkron vil satellitten passere over et punkt på jorda til samme lokale tid hver gang. Lysforholdene blir på den måten forholdsvis like, noe som er gunstig for å få mest mulig informasjon ut av satellittbildene.

Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) har per idag fire jordobservasjonssatellitter i bane: ERS-1, ERS-2, Envisat og Proba1. Av disse er det ERS-2 og Envisat som er de største og viktigste. I tillegg har både NASA 2 og Canadian Space Agency (CSA) 3 jordobservasjonssatellitter i drift.

Linker til informasjon om jordobservasjonssatellitter:
1 ESA sine satellitter
2 NASA sine satellitter
3 CSA sine satellitter

Her kan du se hvor disse satellittene befinner seg nå.

Kartlegging

Store, avsidesliggende områder på jorda har lenge vært lite utnyttet, men dette er raskt i ferd med å endre seg. Utvikling, bygging av ny infrastruktur og utnyttelse av ubrukte naturressurser stiller krav til at også disse områdene må kartlegges.

Visste du at..?
Over 40% av jorda er ennå ikke er kartlagt i en skala på 1:100 000, og bare 20% er kartlagt ned til 1:25 000 eller bedre.

Markedet for geografiske informasjonstjenester vokser svært raskt, og dette fører til at kartleggingsindustrien stadig må finne raskere og billigere måter å lage nye og oppdatere gamle og unøyaktige kart på.

Tradisjonell kartlegging
Den vanligste måten å utføre kartlegging på, er ved hjelp av flyfoto og landmåling. Det er fortsatt disse metodene som er mest nøyaktig, men spesielt for kartlegging av større områder blir dette både dyrt og tidkrevende. Dermed blir det vanskelig å overholde de kravene som stilles til regelmessig oppdatering av kartene. Dessuten er det behov mange personer med høy utdanning innen disse fagfeltene for å utføre kartlegging på denne måten.

Kartlegging ved bruk av satellitter
Bruk av satellitter løser problemene knyttet til tradisjonell kartlegging. De kan bidra med både regelmessig og oppdatert informasjon, og dessuten dekker de mye større områder enn det som er hensiktsmessig ved bruk av flyfoto. Kartlegging av avsidesliggende områder er heller ikke noe problem.

Instrumenter som brukes til kartlegging omfatter optiske instrumenter (kameraer med høy oppløsning) og radarbaserte instrumenter. Fordelen med radarbaserte instrumenter er at de er uavhengige av værforhold og tid på døgnet. Det vil si at de kan ta bilder selv om det er overskyet, tåkete eller midt på natten. Dette er spesielt gunstig for områder nær polene, fordi det er mørketid der store deler av året. Envisat inneholder et slikt instrument kalt ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar).

Visste du at..?
Satellittene Ikonos og Quickbird går i bane 680km og 450km over jordoverflaten. Likevel kan de levere bilder med en bakkeoppløsning på ned til henholdsvis 1m og 60cm! Her finner du en samling av bilder av kjente steder på jorda tatt av Ikonos. Prøv å zoome inn på bildene og se på detaljnivået.

SAR-instrumenter benyttes blant annet til å gi topografisk informasjon om et område, forbedre gamle og unøyaktige kart og lokalisere spesifikke mål på jordoverflaten. Topografiske kart kan lages ved å korrelere to SAR-bilder tatt med forskjellig innfallsvinkel. Dette gir en nøyaktighet på noen 10-talls meter, som er noe dårligere enn ved flyfoto, men til gjengjeld uavhengig av vær og tid. Bedre resultater kan oppnås ved å benytte prinsippet om interferometrisk SAR(InSAR).

Data fra SAR-instrumenter kombineres ofte med andre typer data for å oppnå bedre visualisering av informasjonsinnholdet. Ved å sammenkoble en digital elevasjonsmodell og et optisk bilde kan man lage et såkalt stereogram. Dersom man ser på et slikt bilde gjennom et stereoskop, vil man oppnå en 3D-effekt. Det går også an å oppnå samme effekt uten bruk av et stereoskop. Prøv gjerne dette ved å klikke på bildene under.

  1. Sitt ca 40cm unna bildet
  2. Lat som du ser på noe som er uendelig langt borte, samtidig som du holder fokus på bildet
  3. Det skal da oppstå en tredje hvit prikk og et nytt bilde midt mellom de to andre
  4. Fokuser på dette bildet
Stereogram Stereogram

Klikk på bildene for større versjon
(Bilde: NASA/JPL/NIMA)
Hvis du vil se flere slike stereobilder kan du prøve dette Google-søket.

For å kunne vite hvilket område på jorda instrumentene tar bilder av, er det viktig å vite nøyaktig posisjon til satellitten. Envisat har et eget system for dette, kalt DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite), som mottar signaler fra et nettverk av sendere på bakken, og på den måten kan posisjonen til satellitten bestemmes med en nøyaktighet på noen få centimeter.

Her kan du lese mer om hvordan DORIS fungerer (på engelsk).

Tilbake til toppen


Meteorologi

For Norge som kyst- og oljenasjon, er gode værmeldinger spesielt viktig. Store mengder data om havstrømmer, vinder, skydekke, temperaturer og lignende gir et godt grunnlag for å forutsi været. Dessuten er klimaendringer nært beslektet med forandringer i værmønstre.

EUMETSAT er Europas primære aktør for drift av meteorologiske satellitter. De har ansvaret for Meteosat, en serie geostasjonære satellitter som blant annet måler mengden av ozon, vanndamp og karbondioksid i atmosfæren og temperatur på skyer, landområder og hav. EUMETSAT samarbeider både med den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) i USA. Metop-satellittene er resultatet av et samarbeid med nettopp NOAA.

Satellittbilde av nesten skyfritt Europa
Nesten skyfritt Europa, tatt av Meteosat Second Generation (Foto: ESA/EUMETSAT)

Her kan du lese mer om EUMETSAT (på engelsk).

Tilbake til toppen


Miljøovervåkning

Orkanen Katrina
Orkanen Katrina ved den sørlige kysten av Florida,
tatt av Envisat i august 2005 (Foto: ESA)
Oljesøl
Oljesøl utenfor kysten av Spania (Foto: ESA)
Du har sikkert hørt om hull i ozonlaget og global oppvarming. Begge deler er et resultat av menneskelige aktiviteter, men det er først i senere tid at vi har blitt klar over konsekvensene av disse klimaendringene. For å bremse utviklingen må man foreta en rekke kloke avgjørelser, og da er man nødt til å forstå samspillet mellom mennesker og miljø. Det er her jordobservasjon kommer inn i bildet. Måling og innsamling av store mengder data om blant annet temperaturutviklinger og sammensetningen av atmosfæren er nødvendig for å kunne forutsi effektene av menneskelige tiltak.

Miljøovervåkning omfatter også mye annet. Vurdering av risiko for naturkatastrofer er en viktig anvendelse. Flom kan forutsees ved å måle tykkelse og utbredelse av snødekte områder, samt temperatur. Gruvearbeider kan føre til bevegelser i jordskorpen, som igjen kan resultere i jordras. På samme måte kan man lære mye om jordskjelv og vulkanutbrudd ved å overvåke elevasjonsendringer ved hjelp av interferometrisk SAR(InSAR).

Høydeendringer ned til en skala på noen få centimeter kan detekteres ved bruk av InSAR. Prinsippet for InSAR er måling av faseforskyvning mellom to reflekterte signaler. Dersom man allerede har en digital elevasjonsmodell av et område kan man kompensere for disse høydeforskjellene, og faseforskyvning i forhold til et SAR-bilde tatt på et senere tidspunkt vil da gi informasjon om senkninger og hevelser. Jordskjelv forårsakes av forskyvninger av tektoniske plater og vulkanutbrudd har sammenheng med lavastrømmer under jordoverflaten. Begge deler kan føre til målbare elevasjonsendringer.

Selv etter at naturkatastrofer har inntruffet kan satellittovervåkning være til hjelp. Blant annet kan måling av utvikling av skogbranner brukes til å veilede slukkemannskapet, og nøyaktig informasjon om utbredelse av en katastrofe kan være til stor nytte for hjelpearbeidere. Utslipp av miljøskadelige stoffer som for eksempel olje, kan også detekteres og benyttes til å forutsi mulige konsekvenser for dyr og mennesker.

Visste du at..?
Samme teknikk som for å måle skadelige oljeutslipp brukes for å finne ut hvor det kan lønne seg å lete etter nye oljeforekomster.

Tilbake til toppen

Logofoto: NASA/JPL-Caltech.