A távérzékelés

Heisenberg óta tudjuk, hogy minden mérés egyben beavatkozás a vizsgált rendszerbe. A távérzékelés esetében azonban azzal a feltételezéssel élhetünk, hogy a mérés folyamata gyakorlatilag nem változtatja meg a vizsgált rendszer állapotát. Gyakorlati példát tekintve: egy a Föld felszíne felett 800 km magasságban elhaladó műholddal képet készítünk a Földről, eközben feltehetjük, hogy az a folyamat, hogy a felszínről a világűrbe visszaverődött sugárzás egy csekély része a műhold érzékelőjébe jut, ez nem változtatja meg a felszín állapotát. 

A távérzékelt adatok dimenziója

A távérzékeléssel nyert adatokat feloszthatjuk az eredmény szempontjából képalkotó (2D) és nem képalkotó (1D) eljárásokra. A képalkotó eljárások során  előálló termék ugyanis képszerű: a mért fizikai jellemzők területi, kétdimenziós változását mutatják be. A nem képalkotó eljárások csoportjába tartoznak a szondázások, itt a mért fizikai jellemzők 1 dimenziós – többnyire függőleges irányú – változását mérik.

A detektált sugárzás forrása szerint lehetőséget különböztetünk meg. Passzív távérzékelés esetén a vizsgált tárgyról visszaverődő napsugárzást, vagy a vizsgált tárgy sajátsugárzását detektáljuk. Aktív távérzékelés esetén magunk keltjük a "megvilágító" sugárzást (például radarjelet vagy lézerfényt).

Digitális adatok

A távérzékeléssel nyert adatokot általános esetben digitális formában tároljuk.

A digitális formában történő tárolás lehetővé teszi, hogy az adatokat számítógép segítségével megjelenítsük, illetve hogy a megjelenített adatokon képfeldolgozási műveleteket végezzünk, indexeket számítsunk, idősorokat állítsunk fel.

A távérzékelés korai szakaszában nyert adatok (légifényképek, katonai műholdak által készített fényképek, korai elektrooptikai képalkotó eszközök) még analóg formában tárolták a nyert adatokat, a jelenlegi távérzékelő eszközök már közvetlenül digitális adatokat állítanak elő (sávos letapogató, digitális kamera). A digitális technológia elterjedésével az eredetileg analóg formában keletkezett távérzékelt adatokat is digitalizálják (például a fényképek negatívjait beszkennelik).

Bit, Bájt

A digitális formában tárolt számok alapegységes a bit. Ez egyetlen bináris számjegy, értéke 0 vagy 1.
A Bájt (byte) 8 jegyű bináris szám. Egyetlen bájton tárolt szám 256 különböző értéket vehet fel 0 és 255 között (2⁸=256).
(Hasonlóan, a tizes számrendszerben, például a 3 jegyű számok 1000 különböző értéket vehetnek fel 0 és 999 között. 10³=1000)

Legegyszerűbb esetben ezek a számok a fekete és a fehér szín közötti szürke fokozatokat jelenthetnek (A 0 a fekete a 255 a fehér szín). Ha egy fekete-fehér fényképre milliméterhálós fóliát teszünk, az egyes négyzetekben megmérhetjük az 1mm²-es terület fényességét és azt 0 és 255 közötti számmá konvertáljuk. Ezt valamennyi kis négyzetben el kell végeznünk. Az így kapott számokat a számítógépben tárolnunk kell. A tárolás során egymás után tesszük a bájtokat egy állományba (fájlba). Először a kép bal felső sarkába eső négyzet tartalmát, utána a tőle jobbra lévő négyzet adatát és így tovább. A sor utolsó négyzetének adata után a második sor első adatát írjuk. Ezt a műveletet folytatjuk amíg el nem érünk a kép jobb alsó sarkáig. Amennyiben a képünk 18 x 12 cm méretű fénykép volt, akkor egyetlen sorban 180 képpont volt (18 cm, és 1 mm) és összesen 120 sorunk keletkezett vagyis 21600 bájtos állományt állítottunk elő. A keletekezett adatot bináris formátumú képnek hívjuk. Ahhoz, hogy ezt a képet használni tudjuk, meg tudjuk jeleníteni egy másik leíró állomány is létre kell hoznunk amiben (más adatok mellett) le kell írnunk, hogy a kép hány sorból és hány oszlopból áll. Ezt leíró állománynak nevezzük. A bennük tárolt információ nem a kép tartalmára, hanem a formátumára vonatkozik, így ezekek metaadatoknak nevezzük. Ebben az állományban számos más leíró adat, például térképi koordináták is szerepelhetnek. Ez az állomány többnyire valamilyen szövegszerű, olvasható állomány, ún ASCII állomány.  Az adatokat tároló állomány mérete általában jóval nagyobb mint a leíróadatokat (metaadatokat) tartalmazó leíró állomány mérete.

A gyakorlatban természetesen ma már nem milliméterpapírral digitalizálunk egy képet, hanem digitális kamerát vagy lapszkennert használunk.Tekintsünk egy egyszerű példát. Egy korai katonai távérzékelő műhold által készített fekete-fehér fényképet szkenneljünk be egy lapszkennerrel. A szkennernek beállítjuk a felbontását, vagyis hogy a képen mekkora oldalhosszúságú négyzetet tekintsen egyetlen képpontnak. A szkennelés művelete során a képét ilyen apró négyzetecskék sokaságának tekinti, és megméri az egyes négyzetecskékbe eső képrészlet fényességét. Ezeket a fényességértékeket a fentebb leírtakhoz hasonlóan számokká alakítja, a fehér ( teljesen visszaverő) képpontokhoz 255-ös értéket rendel, a fekete képpontokhoz 0-t, és a különböző szürke árnyalatoknak megfelelően interpolál. Speciális esetben, ha az így nyert képet valamilyen térinformatikai programmal akarjuk feldolgozni, akkor a számítógép a szkennelés eredményét a fenti példához hasonlóan 2 állományban menti el.

A gyakorlatban a képszerű adatokat sokszor egyetlen állományban tárolják. Ebben az esetben az állomány elején levő bájtok (megfelelő kódolással) tartalmazzák a metaadatokat. Ilyenek például a TIFF, PGM, PNM, BMP formátumok. Más képtároló szabványok az adatok tömörítését is lehetővé teszik, ilyenek például a JPEG és az ECW formátum.

Számábrázolási szabványok
Képzeljünk el egy olyan adatrendszert, amelyben nem elégszünk meg azzal, hogy 256 különféle szürkeárnyalatot tudunk megkülönböztetni és tárolni, hanem ennél több különböző értéket akarunk tárolni. Ekkor egyetlen képpont (pixel) adatának tárolásához 2 vagy több bájtra van szükségünk. A két egymás után írt  bájt együtt 2¹⁶=65536 különböző érték tárolására ad lehetőséget.

Ha olyan adatrendszert akarunk tárolni, ahol negatív számok is előfordulnak, akkor ezt tehetjük például egyetlen bájton, aminek az első bitjét az előjel tárolására használjuk. Ekkor, mivel egy bitet már "elhasználtunk", csak 7 bit maradt marad a számok abszolút értékének a tárolására, így -127 és +127 közötti számokat tudunk tárolni. 2 bájtos adatrendszer esetén -32767 és +32767 közötti egész számokat tudunk ábrázolni.

Szükségünk lehet arra is, hogy tört számokat ábrázoljunk. A számítástechnikában általánosan használt szabványok közül a 4 bájtos IEEE szabvány terjedt el valós számok ábrázolására. A szabvány a számok normál alakját használja fel. Mint ismeretes ez egy tizedes tört és egy tíz valamelyik hatványának szorzata ahol a rendelkezésre álló 32 bit elején egy 0 és 10 közötti tizedes törtet tárolnak, a hátsó biteken pedig egy előjeles egész számot, ami a tíz hatványkitevője.

Az adott képállomány által használt számábrázolási módot (vagyis hogy az adatok 1, 2 esetleg 4 bájtosak, előjelesek vagy előjel nélküliek) a metaadatok között ugyancsak tárolni kell. 

Tovább