MAA-57.1010 (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006



Samankaltaiset tiedostot
Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Valon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

Infrapunaspektroskopia

Kuva 1. Valon polarisoituminen. P = polarisaattori, A = analysaattori (kierrettävä).

Aikataulu syksy Kaukokartoitus-kurssi Sisältö. Suorittamisesta GEOINFORMATIIKKA GEOINFORMATIIKKA GEOINFORMATIIKKA

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

oppilaitos: ARKADIAN YHTEISL YSEO

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014

Polarisaatio. Timo Lehtola. 26. tammikuuta 2009

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

KUVANMUODOSTUMINEN INSTRUMENTIT KAUKOKARTOITUSINSTRUMENTIT

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet. Kari Sormunen Syksy 2014

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

TIETOPAKETTI KAUKOKARTOITUKSESTA 1

MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Säteily LÄMMÖNSIIRTO BH20A0450

Valon havaitseminen. Näkövirheet ja silmän sairaudet. Silmä Näkö ja optiikka. Taittuminen. Valo. Heijastuminen

IR-LÄMPÖMITTARIT. Infra-punasäteily. Kollimoitu ja fokusoitu säde. Sähkömagneettinen säteily

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola

AURINKOENERGIA. Auringon kierto ja korkeus taivaalla

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

Kaukokartoituksen peruskäsitteet ja vesialueiden tilan tutkiminen

Aikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Luento 1 Koko joukko kuvia! Moniulotteiset kuvat Maa Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Mustan kappaleen säteily

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

VALON KÄYTTÄYTYMINEN RAJAPINNOILLA

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Havaitsevan tähtitieteen pk I, 2012

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Antennit Radioaaltojen eteneminen

Kuva 1: Yksinkertainen siniaalto. Amplitudi kertoo heilahduksen laajuuden ja aallonpituus

Kuten aaltoliikkeen heijastuminen, niin myös taittuminen voidaan selittää Huygensin periaatteen avulla.

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät Luento 2, : Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Mikroskooppisten kohteiden

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

LÄMPÖSÄTEILY. 1. Työn tarkoitus. Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Fysiikan laboratoriotyöt 2

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016

YKJ ETRS (usein joutuu säätämään itse)

LÄMPÖSÄTEILY. 1 Johdanto. Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Fysiikan laboratoriotyöt 2. Perustietoa työstä

+ 0, (29.20) 32 SÄHKÖMAGNEETTISET AALLOT (Electromagnetic Waves) i c+ ε 0 dφ E / dt ja silmukan kohdalla vaikuttavan magneettivuon tiheyden

Maxwellin yhtälöt sähkämagneettiselle kentälle tyhjiössä differentiaalimuodossa: E =0, B =0, E = B/ t, B = ɛ o μ o E/ t.

FY1 Fysiikka luonnontieteenä

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Valo ja muu sähkömagneettinen säteily

Valo-oppia. Haarto & Karhunen.

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

(VALO)KUVAN MUODOSTUMINEN

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

1.1 Magneettinen vuorovaikutus

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

7.4 Fotometria CCD kameralla

Röntgenkuvaus, digitaalinen kuvaus ja tietokonetomografia

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

7 VALON DIFFRAKTIO JA POLARISAATIO

Fysikaaliset menetelmät metsien kaukokartoituksessa

Teoreettisia perusteita I

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

RF-tekniikan perusteet BL50A0300

Aerosolimallit ja aerosolisään ennustaminen Suomen olosuhteissa

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 11, Muut aaltoalueet. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

ModerniOptiikka. InFotonics Center Joensuu

jonka peruslait tiivistyvät neljään ns. Maxwellin yhtälöön.

RF-tekniikan perusteet BL50A0300

2. Fotonit, elektronit ja atomit

Häiriöt kaukokentässä

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Albedot ja magnitudit

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

Mustan kappaleen säteily

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

11.1 MICHELSONIN INTERFEROMETRI

Transkriptio:

MAA-57.1010 (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006 I. Mitä kuvasta voi nähdä? II. Henrik Haggrén Kuvan ottaminen/synty, mitä kuvista nähdään ja miksi Anita Laiho-Heikkinen: Sähkömagneettinen säteily. Kuvanmuodostus. Anita Laiho-Heikkinen: Keskusprojektio, erilaiset kuvauslaitteet. III. Kuvan esikäsittely Henrik Haggrén Henrik Haggrén IV. Anita Laiho-Heikkinen: Kuvausohjelmat. Kuvien analysointi Henrik Haggrén Anita Laiho-Heikkinen: Näkeminen, värit. Visuaalinen kuvatulkinta. Anita Laiho-Heikkinen: Digitaalinen kuvankäsittely. Numeerinen tulkinta. V. Kuvan esittäminen Henrik Haggrén

SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY Informaation (energian) välittäjä Energia: kyky tehdä työtä o Energian siirto: johtaminen (esim. lämpö), fyysinen siirto (esim. vesi) tai sähkömagneettinen säteily (tyhjiö, väliaine) Etenee valon nopeudella c = 3 x 10 8 m/s Syntyy lämpötilaltaan absoluuttisen nollapisteen yläpuolella olevissa kappaleissa Säteilyn ominaisuudet riippuvat kohteen ominaisuuksista o Tarkastelemalla kohteen lähettämän / heijastaman sähkömagneettisen säteilyn ominaisuuksia voidaan tehdä päätelmiä kohteen ominaisuuksista. Aaltomalli Etenee valon nopeudella Ominaisuudet: aallonpituus, amplitudi, taajuus o Aaltoyhtälö: Kertoo miten sähkömagneettinen säteily liikkuu Sähkömagneettinen säteily muodostuu etenemissuuntaa vastaan kohtisuorasti kaikkiin suuntiin tapahtuvasta värähtelystä sähköisesti varatun hiukkasen ympärillä sähkö- ja magneettikentissä

Kuva 1) Sähkömagneettisen säteilyn eteneminen [Lillesand & Kiefer] Hiukkasmalli Säteilylähde lähettää säteilyenergiaa tietyn suuruisina "paketteina", kvantteina eli fotoneina -> Sähkömagneettinen säteily etenee fotonivirtana Fotonien ominaisuuksia: energia, lepomassa 0 Fotonin energia: Suuri aallonpituus -> pieni energia Hiukkasmalli kertoo, miten sähkömagneettinen säteily on vuorovaikutuksessa kohteen kanssa Sähkömagneettinen spektri Spektri: kaikkien aallonpituuksien muodostama kokonaisuus

Kuva 2a) Sähkömagneettinen spektri. [Tokola & Hyppänen & Miina & Vesa & Anttila] Kuva 2b) Sähkömagneettinen spektri ja ilmakehän ikkunat [Konecny]. Säteilylähteet Luonnollisia: aurinko ja maa Keinotekoisia: esim. hehkulamppu ja tutka Luonnollisen säteilylähteen lähettämä säteily "sekalaista" -> laaja aallonpituusalue, eri aallonpituuksilla eri amplitudi ja suunta Keinotekoinen säteilylähde (esim. mikroaaltotutka) lähettää säteilyä tietyllä aallonpituudella tiettyyn suuntaan tietyllä polarisaatiolla o Polarisaatio: värähtely tapahtuu tiettyyn suuntaan Horisontaali- / vertikaalipolarisaatio

SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY ILMAKEHÄSSÄ Ilmakehä muuttaa sähkömagneettista säteilyä johtuen säteilyn sironnasta, taittumisesta ja absorptiosta Muuttaa säteilyn ominaisuuksia kuten suuntaa, voimakkuutta, aallonpituutta, taajuutta, spektristä jakaumaa Ilmakehän vaimennus riippuu säteilyn aallonpituudesta, ilmakehän hiukkasten tiheydestä ja koosta sekä ilmakehän optisesta tiheydestä ja absorbtiivisuudesta Voimakkainta näkyvän valon ja infrapunavalon alueella Sironta Aiheuttaa hajavaloa Törmätessään hiukkaseen säteily siroaa, jos sen suunta törmäyksen jälkeen on satunnainen Voi vaikuttaa myös spektriseen jakaumaan Absorptio Aineen kyky "imeä" sähkömagneettista energiaa Käytännössä ainakin osa energiasta muuttuu lämmöksi Ilmankehässä absorption aiheuttaa kaasumolekyylit kuten vesihöyry, hiilidioksidi ja otsoni Absorbointi tapahtuu vain tietyillä aallonpituuksilla o Aallonpituuksia, joilla absorptiota ei tapahdu, kutsutaan ilmakehäikkunoiksi Kuva 3) Ilmakehän ikkunat ja tekijät säiteilyn vaimenemisessa. [Nasa]

Taittuminen Ilmakehän eri kerroksilla erilainen tiheys Kerrosten rajapinnoissa tapahtuu säteilyn taittumista SÄHKÖMAGNEETTISEN SÄTEILYN VAIKUTUS MAAN PINNALLA Tärkeimmät kohteet: kasvillisuus, maaperä, vesi, ihmisen rakentamat kohteet Heijastus, absorbtio ja läpäisy Maahan saapuva säteilyteho heijastuu, absorboituu tai läpäisee kohteen Yleensä em. säteilytehot ja suureet ilmaistaan tietylle aallonpituudelle Kuva 4) Sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutus ilmakehän ja kohteen kanssa. [Konecny] Heijastuminen Heijastuminen: säteily "ponnahtaa" takaisin kohteen pinnasta Pinta: kerros, jonka paksuus on puolet säteilyn aallonpituudesta

o Tulokulma pienenee -> heijastuminen pienenee o Sileä pinta -> peilimäinen heijastus o Karkea pinta -> diffuusiheijastus Kuva 5) Säteen heijastuminen erilaisista pinnoista [Curran] Ominaissäteily Kun määritetään kohteen spektrinen heijastussuhde useille kapeille aallonpituusalueille, saadaan kohteen ominaissäteily o ei ole vakio, vaihtelee mm. havaintokulman, säteilylähteen korkeuskulman, sääolojen ym. mukaan Ominaissäteilyn perusteella pääteltävissä, onko mahdollista erottaa kohde taustastaan o Voidaan arvioida parhaat aallonpituusalueet o Voidaan arvioida paras mittausajankohta

Kuva 6 a) Eri lehtikasvien ominaissäteilykäyriä [Clevers]. Kuva 6 b) Lehden poikkileikkaus ja näiden osien absorbtio- ja heijastusominaisuuksia [Konecny].

Tärkeimmät vuorovaikutusmuodot: Heijastunut säteily: optinen, lähi-infrapuna- ja keski-infrapunaalueet Emittoitunut säteily: keski- ja lämpöinfrapuna-alueet Heijastunut ja emittoitunut säteily: mikroaaltoalue Kuva 7) Kohteiden erottuvuuden riippuvuus aallonpituudesta [Konecny].

Referenssiluettelo: [Lillesand & Kiefer] Lillesand, T.M. & Kiefer, R.W.: Remote Sensing and Image Interpretation, 3rd edition. John Wiley & Sons, Inc., 1994. [Tokola & Hyppänen & Miina & Vesa & Anttila] Tokola, T., Hyppänen, H., Miina, S., Vesa, L., Anttila, P. : Metsän Kaukokartoitus. Joensuun Yliopisto,Metsätieteellinen tiedekunta. Silva Carelica 32, 1998. [Curran] Curran, P.J.: Principles of Remote Sensing, 2nd Edition. Longman Group, 1985. [Konecny].Konecny, G.: Geoinformation Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems. Taylor&Francis, London, 2003. [NASA] Goddard Space Flight Center, NASA. Written by: Nicholas M. Short, Sr. http://rst.gsfc.nasa.gov/start.html [Clevers] Clevers, J.: Remote Sensing Basics - Digital lectures. Wageningen University, The Netherlands, 2000. CD-ROM.