5.3 A TÁVÉRZÉKELÉSI TECHNIKA
A távérzékelő műholdak műszerezettsége alapvető átalakulásban van.
miközben a legnépesebb civil felhasználói oldalon ebből ma még alig látszik
valami. A célszerű műholdpályák első lépésben kialakultak, miközben -
hasonlóan a hírközléshez - teljesen újak használati ötletei is felmerültek.
A változás szerteágazó, ezért tételes leltár helyett a trendeket meghatározó
jellegzetességeket igyekszem megmutatni.
Mára kialakultnak tekinthető az alapvetőnek tűnő észlelésekben használt
elektromágneses frekvencia tartományok csoportja, mivel a teljes spektrum
általános viselkedése hullámterjedési, reflexiós, emissziós és szórási
szempontból mind elméletileg, mind kísérletileg kellő mélységben és
pontossággal ismert. Így megalapozottan állítható, hogy az általános
monitorozási és felmérési feladatokra a már ma is használt frekvenciasávokat
használjuk a jövőben is. Ezek az optikai és a mikrohullámú tartomány. Ezeken
belül a konkrét mérési-észlelési sávbontás természetesen sok szempontból még
változik, de e változások nem érintik a legfontosabb néhány mérési sáv
tartós használatát, részben a földfelszín általános tulajdonságainak
(klorofil, víz, homok, mészkő, oxigén és nitrogén stb.) alapvető
változatlansága miatt, részben az időben halmozódó adatsorok
összevethetőségének biztosítása miatt. A pontosabb helyzet a következő. Az
optikai sávban a látható, a közeli infravörös (NIR), a közepes infravörös
(MIR) és a távoli vagy hő-infravörös (ThIR) sávokat hosszú távon használjuk,
mivel ezek az egyik jó áteresztésű légköri "ablakba" esnek és a bioszféra,
az élő földfelszín számos jellegzetes tulajdonsága jól mérhető e
tartományban. Éppen e helyzet következtében a legtöbb műholddal kvantitatíve
nehezen összekalibrálható adatokat szolgáltató műholdak műszerei is
átalakulnak, kiegészülnek, spektrális felbontásuk változásai következtében a
jövőben könnyebben lehet más adatokkal együtt használni azokat (pl. SPOT
holdak újabb tipusa [16]), s ez gyorsítja e műszer család adat szintű
szabványosodását. Ezen túlmenően a ma használatos, hullámhossz szerint
általában közepes és néhány kis (panchromatikus stb.) felbontásúnak minősülő
műszer mellett lassan bővülni fog a visszaszórt illetve kisugárzott
spektrumot nagy felbontással kimérő műholdas műszerek alkalmazása is. Ez
természetesen az adatfolyam nagymértékű növekedésével jár, s ezért a közeli
jövőben csak különösen indokolt esetben használják, míg a későbbiekben
részben az adatátvitel és feldolgozás további gyorsulásával, részben a
fedélzeti jelfeldolgozás további fejlődésével általánossá válik. Ugyanis az
így nyert adatokból mindig számítható a régebbi és mai műszerekkel
összekalibrálható, spektrálisan közepes felbontású adat, viszont sok
szempontból (klasszifikáció, állapotfelmérés, ma még nem észlelhető
jelenségek kimutatása) a nagy spektrális felbontás előnyös. A mikrohullámú
tartományban a mai helyzet az optikai sáv használatának '70-es években volt
helyzetéhez hasonló. Így a dm-mm tartományban különféle műszereket
használnak még, s nem tekinthető kialakultnak sem a használt műszerek tipus-
választéka, sem a legcélszerűbb mérési frekvenciasávok csoportja. Az azonban
eldőlt, hogy a mikrohullámú tartomány jól használható a földfelszín
vizsgálatára. E téren a következő évek a célszerű mérési sávok és a
legjobbnak mutatkozó műszer-tipusok kiválasztását hozzák meg. Az már eldőlt,
hogy a szintetizált apertúrájú radarok (SAR), az oldalra tekintő radarok
(SLAR) és valamilyen szórásmérő, szóródásmérő (scatterometer), valamilyen
magasságmérő (azaz a műhold és a felszín távolságát mérő műszer, altimeter)
bizonyosan jól használható. Az is eldőlt, hogy éppen az antenna szintézis
műholdaknál (és esetenként repülőgépeknél is) jó minőségben megvalósítható
egyetlen mozgó (azaz a műhold fedélzetén a felszín fölött átrepülő) antenna
jeleinek nagypontosságú elektronikus összegzésével, s ennek következtében a
mikrohullámú tartományban is kezelhető méretű, pontosan kivitelezhető és
nagy biztonsággal üzemeltethető antennával igen nagy térbeli felbontás is
elérhető. A fejlődés két irányban halad tovább: egyrészt e tartományokon
belül minőségi javulást hozó vagy speciális feladatot megoldó műszerek
megjelenése továbbra is várható, másrészt e két nagy tartományon kívül
működő műszerek is megjelennek, szintén speciális feladatok ellátására. Az
előbbiekre kiemelten fontos és a jövőt érdemben befolyásoló példa az, hogy
amerikai katonai felderítő műhold fedélzetén neurális hálózattal
egybeépített érzékelőkkel sikeres munka folyik [15]. Az így nyert képek
felbontása minden eddigit meghalad, a földfelszíni emberi tevékenység az
űrből jól és pontosan követhető, s ez az észlelő műszer intelligens,
adaptív, sok mindenre megtanítható. Ezzel nemcsak a térbeli felbontás nő
meg, most az optikai sávban, eddig elképzelhetetlen mértékben, hanem az sem
zárható ki, hogy ez a műszer megtanítható az azonnali légköri korrekció
észlelési folyamatban elvégzésére, a légköri és felszíni eredetű jelrészek
szétválasztására stb. Bizonyosan megtanítható azonnali klasszifikációra. Ez
a speciális új műszer az adott szempontokból alapvetően átalakítja a
távérzékelési metodikát. A régi adatsorokkal a kompatibilitás biztosítása
szintén csak műszer-tanítási kérdés ez esetben. Általános elterjedése a
technológia korlátozott hozzáférése, a ma még igen nagy költségek és
általános biztonsági vonzatai miatt kezdetben lassú lesz. A neurális
technika általános műholdas távérzékelési, űrkutatási és alkalmazási
felhasználása előtt is megnyílt ezzel az út.
A spektrális felbontás növekedése mellett a térbeli felbontás is
növekszik, amint azt a neurális technika belépése kapcsán említettem.
Általánosságban azt mondhatjuk, hogy a térbeli felbontás célszerű fokozatai
lassan letisztulnak. A jövőben két-három féle kis, egy-két féle közepes és
három-négy féle nagy felbontás általánossá válása várható. Ezek mellett lép
be a következő években az ún. civil alkalmazások területére is a katonai
alkalmazásokban már hosszabb ideje meglévő és növekvő extrém nagy felbontás,
amelynek célszerű értékei a majd megszerzendő tapasztalatoktól és az ezek
kapcsán elvégzendő elméleti vizsgálatoktól függenek. - Az időbeli
adatsűrűség, azaz az időbeli felbontás célszerű felső határa mai ismereteink
szerint különösen gyors folyamatoknál (meteorológia, katasztrófa
monitorozás, katonai akció-irányítás stb.) sem fogja meghaladni a 10-30 perc
értéket. Különleges esetekben azonban egyre inkább mód lesz egy-egy kisebb
terület átmeneti 'folyamatos' figyelésére is. A többi alkalmazásnál az
időbeli adatsűrűség lassan közelíteni fog a víz-vizsgálatban, növényzet-
vizsgálatban szükséges napi egy adat biztosítása miatt technikai okokból az
egy területről napi két adat biztosításához. Ez kis térbeli felbontású
adatoknál már ma is elvben megoldott. A nagyobb térbeli felbontású adatok
esetén folyamatos fejlődésben lassan érjük majd el. E lassabb fejlődés oka
kettős: fel kell bocsájtani az ehhez szükséges nagy számú (egy-egy műhold
családban darabszámra tizes nagyságrendű) műholdat, s a nagy adatátviteli
igények miatt a műhold-Föld adatmozgatásban és a földi adatfogadásban és
kezelésben lényeges fejlesztés szükséges. Ugyanakkor ezen a téren, amint azt
korábban láttuk, nincs olyan jellegű zárt szolgáltatói piac, mint a
hírközlésben. Így a fejlesztéshez szükséges tőke pusztán egyszerű piaci
meggondolásból nem jelenik meg e területen.
A műholdas adatrendszer eleve digitális adatfolyam, amelynek természetes
kezelési és feldolgozási metodikája is számítógép-kompatibilis, pontosabban
más módon vagy fel sem lehet dolgozni adott célra, vagy adat-degradáció után
kisegítő jellegű munkavégzésre használható. Így a műholdas adatok eleve GIS
kompatibilisek, szemben a szokásos légifelvételezéssel és felszíni
mérésekkel. Ez is egyik sarkalatos oka annak, hogy fejlettebb országokban
már ma is, de a jövőben általánosan a felszíni és légi adatszolgáltatás az
eseti kiegészítő mérésekre korlátozódik, illetve speciális feladatok
megoldásánál válik szükségessé. A digitalizált, integrált adatrendszerbe
pedig a kiegészítő adatokon túlmenően az átmenet idején (világszerte a
közelmúltban elkezdődőtt, s ma zajlik) az ún. régi adatbázist kell még
bevinni. Ez egyébként mind az egyes országok működtetéséhez, mind a Föld
úgymond menedzseléséhez szükséges. Mára igazolódott, hogy a műholdas adatok
nemcsak minőségileg jobbak a hagyományos (felszíni mérésekkel és légi úton
megszerezhető) adatoknál, hiszen nagy területeken automatikusan
összekalibráltak stb., hanem sokkal olcsóbbak is, s a megszerezhetőségüket
nem érintik olyan hatások, mint a biztonságos repülés időjárásfüggősége, a
nagy felbontás nem csökkenti az áttekintett terület nagyságrendjét, nem kell
ritkán hasznosuló nagy apparátust fenntartani, az egyidejűséget nem gátolja
meg eleve a repülések időbeni egymásutánisága stb. E folyamat világszerte
lejátszódik, s a figyelmen kívül hagyása automatikusan gyorsan növekvő
technikai elmaradást okoz az alkalmazási, hasznosítási területeken.
Ebben a részben még további fejlesztési-mérési lehetőségekről és
korlátokról is szót kellene ejteni, de ezeket a leggyakoribb felhasználási
terület következtében a 6.1 pontban említem meg.