Коротковолновые инфракрасные изображения (SWIR)

Одной из возможностей спутника WorldView-3 компании Digitalglobe является получение изображений в коротковолновой инфракрасной (SWIR) части электромагнитного спектра. Этим WorldView-3 отличается от большинства коммерческих спутников ДЗЗ, и предоставляет богатые высокодетальные данные для точной идентификации и классификации многих объектов, которые не видны человеческому глазу.

Что такое SWIR?

SWIR (short wave infrared или коротковолновый инфракрасный диапазон) – это международное наименование светового излучения в диапазоне электромагнитных волн 0,9 – 2,5 мкм.

Спутник WorldView-3 предоставляет изображения с очень высоким разрешением, включающие 16 спектральных диапазонов, что позволяет автоматизировать извлечение информации для различных применений. При этом на WorldView-3 установлен первый на рынке революционный датчик с восемью дополнительными спектральными каналами SWIR. Это позволяет расширить перечень задач, решаемых с помощью данных дистанционного зондирования.

Применение SWIR

Благодаря минимальному атмосферному воздействию и минимальным шумам в этой части электромагнитного спектра, а также улучшенной способности различать отдельные материалы, SWIR каналы позволяют автоматически извлекать информацию, экономя тем самым время, деньги и, возможно, жизни. С помощью SWIR мы можем собирать уникальную информацию для идентификации материалов, реагирования на лесные пожары, продовольственной безопасности, добычи полезных ископаемых / геологии и других применений.

Возможные сферы применения для SWIR:
- Идентификация материалов
- Реагирование на лесные пожары
- Продовольственная безопасность
- Добыча полезных ископаемых/геология
- Идентификация минералов
- Растительность
- Городское планирование
- Ликвидация последствий стихийных бедствий (разливы нефти).

Идентификация материалов

Многим отраслям промышленности необходимо понимать и идентифицировать различные типы материалов, которые могут помочь решить их специфические задачи.

Каждая отрасль имеет различные потребности и области применения SWIR. Страховой компании может потребоваться определение типов крыш, в то время как местные органы власти могут больше интересоваться типами почвенного покрова для оценки налогов. С помощью SWIR каналов на WorldView-3 точная информация, ранее недоступная, может быть собрана из спутниковых данных для предоставления подробной информации об интересующих материалах. Различные материалы, которые могут выглядеть похожими невооруженным глазом, могут быть отделены с помощью SWIR.


Реагирование на лесные пожары

Независимо от названия (лесные, кустарниковые и тд), неконтролируемые пожары оказывают разрушительное воздействие на среду обитания человека и природные ресурсы. Лесные пожары могут охватывать обширные территории, распространяться с невероятной скоростью и неожиданно менять направление. Быстрое и эффективное обнаружение является ключом к защите инфраструктуры и обеспечению безопасности населения.


Решающим фактором быстрого реагирования на лесные пожары является своевременное получение информации об их местоположении и степени сложности. Получение этой информации стало возможным благодаря гибкости и спектральной глубине данных WorldView-3. Уникальные SWIR каналы не только проникают сквозь дым, обеспечивая четкий обзор местности, но и точно определяют места активного горения, чтобы можно было наиболее эффективно реагировать.

Продовольственная безопасность

Поскольку мир сосредоточен на повышении глобальной продовольственной безопасности, крайне важно увеличить производительность и урожайность мелких фермерских хозяйств при одновременном снижении затрат, минимизации воздействия на окружающую среду с помощью методов точного земледелия и более эффективного управления сельскохозяйственным производством и связанными с ним запасами. Важно принять корректирующие меры в начале вегетационного периода, понимая условия выращивания. Такие факторы, как здоровье урожая и стресс, вызванный проблемами дефицита питательных веществ, недостатка влаги и вредителей, можно быстро оценить и устранить, чтобы избежать проблем в будущем. Кроме того, с помощью данных SWIR можно сделать еще один шаг вперед и предпринять профилактические, а не корректирующие действия, чтобы обеспечить успех будущего урожая, оценив содержание минеральных веществ в почве и обеспечив ее совместимость с предполагаемой культурой для посадки.

Данные SWIR помогают получить представление о почвенных условиях и о влиянии таких условий на растительность. Данные WorldView-3 являются уникальными для наблюдения и отображения этих явлений. Стрессы урожая изменяют содержание хлорофилла в листьях и заменяют их каротиноидами, которые имеют видимые длины волн желтого и красного цветов. Кроме того, каналы SWIR используются для оценки влажности как еще одного показателя состояния здоровья. Наблюдение за типами и условиями почвы до, во время и после сезона сбора урожая имеет важное значение для управления состоянием сельскохозяйственных культур.

Одним из лучших показателей сельскохозяйственного здоровья является количество послеуборочных остатков на поле. Растительные остатки сохраняют влажность почвы и предотвращают эрозию почвы в дождливые месяцы. Спектральные каналы SWIR могут использоваться для отображения и количественной оценки остатков урожая, прогнозируя качество почвы для будущих культур.

Добыча полезных ископаемых/Геология

Спектральные диапазоны WorldView-3 позволяют проводить уникальную идентификацию минералов и химические измерения. Энергия света либо поглощается молекулами вещества, либо отражается от них. В зависимости от содержания минералов различные материалы поглощают определенные длины волн света и отражают другие.

Электромагнитные поглощения на длинах волн SWIR могут быть использованы для обнаружения материалов, содержащих анионные группы, такие как Al-OH, Mg-OH, Fe-OH, Si-OH, карбонаты, аммоний и сульфаты - многие из которых являются индикаторными минералами в горнодобывающей промышленности.

Таким образом можно выявить присутствие минеральных руд или подземных залежей. В то время как геологическая и горнодобывающая промышленность тратят миллионы долларов на выявление потенциальных мест добычи полезных ископаемых на этапе разведки, данные SWIR WorldView-3 могут снизить затраты и повысить эффективность за счет сужения потенциальной области до проверки месторождения.

Особенности

• Высокое разрешение и точность изображения при 7,5 м CE90
• Надир кросс-трека протяженностью 10,8 км
• Высокий радиометрический отклик

- 14-битная оцифровка (до 16 384 уровней шкалы серого)
- Дискретные неперекрывающиеся полосы частот

• Открытые системы

- Поставляемая геометрия изображения
- Возможность обработки ведущим коммерческим программным обеспечением

• Геометрия изображения, геометрическая калибровка, радиометрическая калибровка и другие метаданные, предоставляемые спутниковыми снимками

Плюсы

• Возможность идентифицировать объекты и выполнять анализы, которые невозможны в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне
• Диапазоны, оптимизированные для обнаружения объектов, представляющих наибольший интерес

• Идеально подходит для проникновения в дым, картирования полезных ископаемых и выявления искусственных объектов

Преимущества SWIR

• Получение изображений независимо от времени суток
• Коррекция легких туч и дымки
• Коррекция засвеченных пикселей
• Минимальное влияние атмосферных аэрозолей на SWIR каналы
• Обнаружение тепла с помощью высокотемпературных тепловых излучений