Χαρακτηριστικά των μέσων τηλεπισκόπησης

Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της τηλεπισκόπησης στην χρήση εικόνων, όπου χρησιμοποιούνται φασματικά κανάλια στο ορατό, υπέρυθρο και μικροκυματικό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, περιγράφονται με την χωρική (spatial), φασματική (spectral) και ραδιομετρική (radiometric) και χρονική (temporal) διακριτική ικανότητα ή ανάλυση. Για ορισμένα όργανα καταγραφής η απόσταση μεταξύ της γήινης επιφάνειας και του οργάνου καταγραφής αποτελεί καθοριστικό ρόλο στην λεπτομέρεια της πληροφορίας που καταγράφεται. Η ευδιάκριτη λεπτομέρεια σε μια εικόνα εξαρτάται από την χωρική διακριτική ικανότητα του οργάνου καταγραφής και αναφέρεται στο μέγεθος του μικρότερου χαρακτηριστικού που μπορεί να ανιχνευθεί. Συνήθως οι δορυφόροι που βρίσκονται σε πολύ υψηλή τροχιά ενώ καταγράφουν μεγάλες περιοχές η διακριτική ικανότητα περιορίζεται. Ανεξάρτητα από διακριτική ικανότητα ενός συστήματος μικρά χαρακτηριστικά μπορούν να αναγνωριστούν εάν η φασματική τους απόκριση διαφέρει σημαντικά από το περιβάλλοντα χώρο (π.χ. δρόμοι). Εάν ένα σύστημα καταγραφής έχει χωρική διακρικτική ικανότητα 20μ. τότε στην αντίστοιχη εικόνα κάθε εικονοστοιχείο (pixel) αντιπροσωπεύει μια περιοχή της επιφάνειας ίση με 20 x 20μ. Ο Αστάρας (1994) αναφέρει ως χωρική διακριτική ικανότητα μιας εικόνας ή φωτογραφίας, την ελάχιστη απόσταση μεταξύ δυο αντικειμένων, στην οποία οι διαστάσεις τους φαίνονται χωριστά και καθαρά. Η χωρική διακριτική ικανότητα εξαρτάται από την αντίθεση φωτεινότητας (contrast) των αντικειμένων της εικόνας. Ως αντίθεση φωτεινότητας ορίζεται ο λόγος της διαφοροποίησης στην φωτεινότητα, μεταξύ ενός αντικειμένου και των υπολοίπων που βρίσκονται γύρω του, ή του αθροίσματος των δυο αυτών φωτεινοτήτων, εκφραζόμενο επί της εκατό. Σύμφωνα με τον Campbell (1996) ως αντίθεση ορίζεται ως η διαφοροποίηση της φωτεινότητας ενός αντικειμένου, σε σχέση με το "φόντο" που υπάρχει γύρω του. Η αντίθεση (contrast) εξαρτάται από:

• το σχήμα των αντικειμένων ή των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών τους,
• το λόγο του προσανατολισμού (όψη-aspect ratio) του μήκους σε σχέση με το πλάτος,
• τον αριθμό των αντικειμένων σε μια περιοχή,
• το "άπλωμα" (βαθμός που εκτείνεται) και η ομοιομορφία του γύρω χώρου

Όσον αφορά αποκλειστικά τις φωτογραφίες (αναλογικά προϊόντα), αυτή εκφράζεται σε ζεύγη γραμμών που μπορούν να διακριθούν, και εξαρτάται από την ανθρώπινη όραση, την κλίμακα και την απόσταση παρατήρησης (Sabins, 1997). Στις δορυφορικές ψηφιακές εικόνες που παράγονται από τους σαρωτές ή τις κάμερες, η χωρική διακριτική ικανότητα ταυτίζεται με το "στοιχείο της εικόνας" (pixel) που είναι η "στοιχειώδης επιφάνεια" της Γης που καταγράφεται από τους δέκτες. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος μέτρησης της χωρικής διακριτικής ικανότητας, που βασίζεται στις γεωμετρικές ιδιότητες του συστήματος είναι το Στιγμιαίο Πεδίο Λήψεως ή IFOV (Instantaneous Field of View) του αισθητήρα. Το IFOV ορίζεται ως η περιοχή στη γήινη επιφάνεια που ανιχνεύεται από το ανάλογο όργανο, για ένα συγκεκριμένο ύψος λήψης, σε μια δεδομένη στιγμή (Mather, 1999), και εξαρτάται από την ταχύτητα της κίνησης σάρωσης και την κίνηση του μέσου μεταφοράς του συστήματος. Άλλοι τρόποι μέτρησης είναι το Ground Resolved Distance (GRD), το Line Pairs per Millimeter (LPM) και το Modulation Transfer Function (MTF). Η δεύτερη σημαντική ιδιότητα ενός οπτικού συστήματος εικόνας είναι η φασματική διακριτική ικανότητα. Η φασματική διακριτική ικανότητα σχετίζεται με τον αριθμό των φασματικών καναλιών που χρησιμοποιεί ο κάθε δορυφόρος και είναι πολύ σημαντική ιδιότητα, όπως αναδεικνύεται στην συνέχεια, αφού στις πολυφασματικές εικόνες:

• η θέση στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, το εύρος και ο αριθμός των φασματικών καναλιών, μπορούν να καθορίζουν τον βαθμό και το είδος των διαφόρων στόχων και
• η χρήση τους μπορεί να επιφέρει πολύ καλά αποτελέσματα διακριτικής ικανότητας σε σχέση με οποιοδήποτε μεμονωμένο φασματικό κανάλι.

Πολυφασματικά ονομάζονται τα συστήματα που καταγράφουν σε πάνω από δυο φασματικές ζώνες και υπερφασματικά με δεκάδες φασματικές ζώνες και πολύ μικρό εύρος των ζωνών. Όμως, η αύξηση της φασματικής ανάλυσης δεν μπορεί να αυξηθεί απεριόριστα χωρίς να πληρωθεί κάποιο τίμημα. Η αύξηση της φασματικής ανάλυσης στα τεχνολογικώς προηγμένα συστήματα δορυφόρων επιδρά αρνητικά στα παραγόμενα προϊόντα, με τη μείωση του λόγου S/N (S=σήμα, Ν=θόρυβος - signal to ratio). Τα συστήματα pushbroom ("σάρωση κατά μήκος"), που χρησιμοποιούνται σήμερα, δίνουν καλύτερα αποτελέσματα στον λόγο S/N για υψηλής φασματικής ικανότητας προϊόντα, σε σχέση με τους μηχανικούς σαρωτές. Τα ραδιομετρικά χαρακτηριστικά περιγράφουν την πραγματική πληροφορία που περιέχεται σε μια εικόνα. Κατά την αποτύπωση μιας εικόνας, η ευαισθησία της στη ένταση της ανακλώμενης ενέργειας καθορίζει την ραδιομετρική ικανότητα. Ουσιαστικά η ραδιομετρική ικανότητα περιγράφει την ικανότητα ενός συστήματος να καταγράφει διαφορές στην ισχύ του σήματος. Τα δεδομένα μιας εικόνας αντιπροσωπεύονται από ψηφιακές τιμές που μεταβάλλονται από 0 έως μια τιμή Χ παραγωγή του 2 Χ²