Υψηλής ανάλυσης εικόνες της Γης την νύχτα: Νέες πηγές, Ευκαιρίες και Προκλήσεις
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος: Υψηλής ανάλυσης εικόνες της Γης την νύχτα: Νέες πηγές, Ευκαιρίες και Προκλήσεις
Πρωτότυπος τίτλος: High-Resolution Imagery of Earth at Night: New Sources, Opportunities and Challenges
Συγγραφείς: Christopher C. M. Kyba, Stefanie Garz , Helga Kuechly , Alejandro Sánchez de Miguel, Jaime Zamorano , Jürgen Fischer and Franz Hölker
Δημοσιεύθηκε: Remote Sensing with Nighttime Lights (2014)
Πηγή: https://cutt.ly/QSjz24i
1. Εισαγωγή
Οι δορυφορικές εικόνες της Γης τη νύχτα αποτελούν μια εξαιρετική πηγή χωρικών δεδομένων, επειδή το τεχνητό φως αναδεικνύει την ανθρώπινη δραστηριότητα με τρόπο που δεν συμβαίνει με τις στιγμιότυπα της ημέρας. Η ποιότητα αυτών των εικόνων βελτιώθηκε δραματικά το 2012 με δύο νέους διαστημικούς ανιχνευτές. Η υψηλότερη ανάλυση και ακρίβεια των δεδομένων διευρύνει σημαντικά το πεδίο εφαρμογής των πιθανών εφαρμογών τους. Παρουσιάζονται δύο νέες πηγές δορυφορικών εικόνων: α) Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day-Night Band (VIIRS DNB) β) Φωτογραφίες από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και εξετάζονται οι περιορισμοί τους σε τρεις μελέτες περίπτωσης.
2. Μελέτη περίπτωσης 1 – Διαφορά στον φωτισμό των πόλεων σε μικρή χωρική κλίμακα
Σε αυτή τη μελέτη περίπτωσης εξετάζεται η διαφοροποίηση στον τρόπο με τον οποίο οι πόλεις φωτίζονται σε επίπεδο δρόμου, ιδίως όσον αφορά χρώμα και τη φωτεινότητα. Δύο σετ φωτογραφιών από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό συγκρίνονται μεταξύ τους. Το πρώτο επιλέχθηκε επειδή και οι έξι φωτογραφίες του τραβήχτηκαν την ίδια νύχτα- το δεύτερη εξετάζει μια πόλη που έχει φωτογραφηθεί πολλές φορές σε διαφορετικές νύχτες. Οι φωτογραφίες τραβήχτηκαν από τους αστροναύτες με εμπορικές φωτογραφικές μηχανές και με ειδικές ρυθμίσεις. Το αποτέλεσμα είναι στις εικόνες 1,2.
Από τις παραπάνω φωτογραφίες εξάγονται διάφορα συμπεράσματα που αφορούν το είδος του φωτισμού κάθε πόλης, κάποια σημεία ενδιαφέροντος που φωτίζονται πιο έντονα καθώς και κοινωνικές διαφορές όπως πχ στην εικόνα του Βερολίνου όπου η ποιότητα φωτισμού του Δυτικού από το Ανατολικό είναι εμφανής.
3. Μελέτη περίπτωσης 2 - Χρήση κοινοτικού φωτισμού στη Γερμανία και τις ΗΠΑ
Στη δεύτερη μελέτη περίπτωσης εξετάζεται η σχέση μεταξύ του ολοκληρωμένου φωτισμού και του πληθυσμού σε κλίμακα πόλης. Χρησιμοποιούνται εικόνες VIIRS DNB για τη σύγκριση των δεδομένων χιλιάδων κοινοτήτων από ένα μόνο όργανο. Οι ΗΠΑ αποτελούν ιδανική τοποθεσία μελέτης λόγω της εξαιρετικά μεγάλης έκτασης, του πληθυσμού και των λεπτομερών πληροφοριών απογραφής. Η Γερμανία επιλέχθηκε ως χώρα σύγκρισης, διότι αν και έχει παρόμοιο επίπεδο ανάπτυξης με τις ΗΠΑ, έχει τη φήμη στην Ευρώπη για τις συντηρητικές πρακτικές φωτισμού. Τα αποτελέσματα φαίνονται στις εικονες 3,4:
Όπως είναι φανερό στο διαγράμματα διασποράς (εικόνα 3), το άθροισμα των φώτων στην Αμερική είναι πολύ μεγαλυτερο από ότι στην Γερμανία, σε πόλεις με αντίστοιχο πληθυσμο. Με βάση τις γραμμές τάσης, μια αμερικανική πόλη με 10.000 κατοίκους έχει συνήθως άθροισμα περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο από μια αντίστοιχη γερμανική πόλη. Η διαφορά αυτή αυξάνεται με τον πληθυσμό: μια τυπική αμερικανική πόλη 100.000 κατοίκων έχει SOL πάνω από πέντε φορές μεγαλύτερο από την αντίστοιχη γερμανική πόλη. Επίσης παρατηρείται (εικόνα 4) ότι η πρώην Ανατολική Γερμανία εκπέμπει περισσότερο φως ανά κάτοικο από την πρώην Δυτική. Σε σύγκριση με την τάση για ολόκληρη τη Γερμανία, 780 από τις 1008 πρώην ανατολικές κοινότητες (77%) βρίσκονται πάνω από τη γραμμή τάσης, ενώ στις πρώην δυτικές, μόνο 1390 από τις 3484 (40%) βρίσκονται πάνω από την τάση. Εντός των Ηνωμένων Πολιτειών, οι κοινότητες με SOL/κάτοικο παρόμοια με εκείνη της Γερμανίας βρίσκονται γενικά στη δυτική ακτή και στις βορειοανατολικές πολιτείες.
4. Μελέτη περίπτωσης 3 - Οι λαμπρότερες πηγές φωτός μεγάλης κλίμακας
Αυτή η μελέτη περίπτωσης εξετάζει τι τύπου κατασκευές είναι οι πιο φωτεινές μεμονωμένες πηγές φωτός μεγάλης κλίμακας μέσα σε μια πόλη, χρησιμοποιώντας δεδομένα VIIRS DNB. Για δειγματοληψία ενός ευρέος φάσματος επιπέδων ανάπτυξης και πληθυσμού πόλεων, διερευνήθηκαν 30 μεγαλουπόλεις του κόσμου και οι 46 πρωτεύουσες της Ευρώπης.
Οι πιο φωτεινές τοποθεσίες ήταν συνήθως τα κέντρα των πόλεων, τα αεροδρόμια, τα θαλάσσια λιμάνια, τα στάδια και οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ αναπτυσσόμενων και βιομηχανικών χωρών. Στις αναπτυσσόμενες χώρες, οι φωτεινότερες περιοχές στις μεγαλουπόλεις συνδέονταν με τη βιομηχανία (οκτώ από τις 15 είχαν αεροδρόμια και θαλάσσια λιμάνια ως η πιο φωτεινή τοποθεσία), ενώ στις βιομηχανικές χώρες, τα πιο φωτεινά φώτα συνδέονταν με με την αναψυχή και το εμπόριο (οκτώ από τα 15 είχαν τα κέντρα των πόλεων ή τα στάδια ως την πιο φωτεινή τοποθεσία).
5. Συμπεράσματα
Οι τρεις μελέτες περίπτωσης καταδεικνύουν ότι υπάρχουν μεγάλες διαφορές στον τρόπο χρήσης του φωτός παγκοσμίως ενώ τα δεδομένα που παρέχονται από το VIIRS DNB τις φωτογραφίες των αστροναυτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ποσοτική αξιολόγηση αυτών των διαφορών. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των νέων δεδομένων σε σχέση με εκείνα των παλαιότερων αισθητήρων είναι τα εξής: Α)η πολύ βελτιωμένη ανάλυση Β)η υψηλότερη ευαισθησία Γ) το γεγονός ότι είναι βαθμονομημένα (DNB) ή τουλάχιστον βαθμονομήσιμα (φωτογραφίες).
Οι νυχτερινές εικόνες είναι πιθανό να είναι εξαιρετικά χρήσιμες σε διαφορετικούς τομείς όπως τα οικονομικά, η οικολογία, η επιδημιολογία και η ατμοσφαιρική επιστήμη.
