A reconnaissance aircraft

Μετρώντας τον αριθμό των κυμάτων κοντά στα παράλια μπόρεσαν να προσδιορίσουν το μήκος κύματος και μέσω αυτού, να υπολογίσουν το βάθος των νερών στις ακτές. Επιπλέον, χρησιμοποίησαν υπέρυθρο φιλμ για να ταυτοποιήσουν τη βλάστηση και να τη διακρίνουν από τα δίκτυα που τοποθετούσαν οι εχθρικές δυνάμεις ως καμουφλάζ.

Στη δεκαετία του 1960 φτιάχτηκαν φιλμ ευαίσθητα στα διάφορα μήκη κύματος, με τα οποία μπόρεσαν να χαρτογραφηθούν διάφορα χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως για παράδειγμα οι διαφορετικοί τύποι βλάστησης.

Η ανάπτυξη των τεχνολογιών τηλεπισκόπησης συνεχίστηκε με γοργούς ρυθμούς. Άρχισαν να γίνονται πειράματα χαρτογράφησης χρησιμοποιώντας αεροπλάνα που ήταν εφοδιασμένα με συστήματα ραντάρ. Ο πρώτος μετεωρολογικός δορυφόρος είχε την ονομασία TIROS 1 και τέθηκε σε τροχιά το 1960. Ο δορυφόρος αυτός εφοδίαζε καθημερινά τη Μετεωρολογική Υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών με φωτογραφίες από τους σχηματισμούς των νεφών και απετέλεσε ορόσημο στην πρόγνωση του καιρού.

Οι μη φωτογραφικές τεχνικές τηλεπισκόπησης άρχισαν να εξελίσσονται ραγδαία μετά τον Landsat 1. Ο Landsat 1 ήταν ο πρώτος χαρτογραφικός δορυφόρος. Τέθηκε σε τροχιά το 1972 και ήταν εξοπλισμένος με ένα νέου τύπου αισθητήρα, τον πολυφασματικό σαρωτή (MSS, multispectral scanner). Με αυτή την νέα τεχνολογία, τα δεδομένα παράγονταν με τη μορφή ψηφιακών χωρολογικών πινάκων που έδιναν τη δυνατότητα να γίνουν μεγάλες πρόοδοι και στην ψηφιακή επεξεργασία των εικόνων.  
 

	Δορυφόρος με πολυφασματικό σαρωτή

Πολυφασματικός Σαρωτής
 
Στις μέρες μας οι σαρωτές αποτελούν ένα πολύ σημαντικό όργανο τηλεπισκόπησης. Χρησιμοποιούνται τόσο στο έδαφος, όσο και σε αεροσκάφη αλλά και σε δορυφόρους. Σε κάθε σαρωτή, οι ανιχνευτές είναι σχεδιασμένοι να λαμβάνουν ακτινοβολία σε ειδικά κανάλια. Ο αριθμός των καναλιών, το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που καθένα από αυτά καλύπτει καθώς και το εύρος λειτουργίας του, ποικίλουν από αισθητήρα σε αισθητήρα με αποτέλεσμα να έχουμε διαφορετικά χαρακτηριστικά στην φασματική ανάλυση. Αυτοί οι συνδυασμοί παραγόντων καθορίζουν σε ποιες εφαρμογές είναι κατάλληλος κάθε αισθητήρας.

Αριστερά παρουσιάζεται το διάγραμμα του σαρωτή ενός περιστρεφόμενου δορυφόρου. Η ακτινοβολία από την περιοχή σάρωσης της Γης πέφτει σε ένα κάτοπτρο που την κατευθύνει μέσα από ένα οπτικό φίλτρο, όπου διαχωρίζονται τα διάφορα μήκη κύματος. Στη συνέχεια, η φιλτραρισμένη ακτινοβολία κατευθύνεται σε διάφορους ανιχνευτές, καθένας από τους οποίους μετρά το ποσό της ακτινοβολίας, ανάλογα με τη συγκεκριμένη ευαισθησία που διαθέτει (κανάλι). Το αποτέλεσμα αυτής της μέτρησης είναι ένας αριθμός για το ποσό της ακτινοβολίας που πέφτει σε κάθε κανάλι, πράγμα που σημαίνει ότι τα δεδομένα που παράγονται είναι ψηφιακά. Έτσι, κάθε κανάλι σε κάθε περιοχή σάρωσης παρέχει έναν αριθμό, παράγοντας συνολικά ένα χωρολογικό πίνακα. Εάν λάβουμε υπόψη μας όλους τους αριθμούς από όλα τα κανάλια, τότε αυτό που παίρνουμε είναι η φασματική υπογραφή της σαρωμένης περιοχής.

Το κάτοπτρο δέχεται ακτινοβολία από ένα μοναδιαίο τετράγωνο στην επιφάνεια της Γης. Η χωρική ανάλυση εξαρτάται από τις διαστάσεις του μοναδιαίου τετραγώνου στην υπό σάρωση περιοχή και από το υψόμετρο στο οποίο πετά το αεροσκάφος ή ο δορυφόρος.

Ένας περιστρεφόμενος δορυφόρος δεν κινείται μόνο σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη αλλά περιστρέφεται ταυτόχρονα και γύρω από τον εαυτό του. Έτσι, με κάθε περιστροφή του σαρώνεται μια διαφορετική γραμμή στην επιφάνεια της Γης. Επειδή ο δορυφόρος μετακινείται κατά μήκος μιας συγκεκριμένης τροχιάς, υπάρχει ένας μηχανισμός διαφράγματος που ανοιγοκλείνει με συγκεκριμένο τρόπο εξασφαλίζοντας ότι το φως θα εισέρχεται στο κάτοπτρο ή θα εμποδίζεται να φθάσει σε αυτό με ένα προκαθορισμένο πρότυπο, έτσι ώστε οι γραμμές σάρωσης να χωρίζονται σε επιμέρους περιοχές. Με αυτό τον τρόπο, τα δεδομένα που συλλέγονται είναι κατάλληλα για τη συμπλήρωση ενός χωρολογικού πίνακα. Οι αριθμοί του πίνακα, δηλαδή τα ψηφιακά δεδομένα, διαβιβάζονται στη συνέχεια σε επίγειους σταθμούς με συνήθη συστήματα ραδιοεπικοινωνιών.

Υπάρχουν και δορυφόροι που χρησιμοποιούν ένα άλλο είδος σάρωσης, τη λεγόμενη σάρωση pushbroom. Σε αυτούς, η διάταξη των αισθητήρων είναι προσανατολισμένη κάθετα προς τη διεύθυνση της κίνησης του δορυφόρου. Οι δορυφόροι που χρησιμοποιούν αυτό το είδος σάρωσης δεν περιστρέφονται και για αυτό η διάταξη των αισθητήρων συμπληρώνει το χωρολογικό πίνακα ενώ ο δορυφόρος μετακινείται κατά μήκος της τροχιάς του.

Οι πιο προηγμένοι στρατιωτικοί δορυφόροι μπορούν να σαρώσουν περιοχές διαστάσεων 10cm x 10cm ή και ακόμη μικρότερες. Η πραγματική χωρική ανάλυση αυτών των δορυφόρων δεν είναι γνωστή, αλλά επαρκεί για να διακρίνονται πολύ μικρές λεπτομέρειες, όπως άτομα, οχήματα και μικρές εγκαταστάσεις.

Σε αντιδιαστολή, ο μετεωρολογικός δορυφόρος Metosat έχει ανάλυση 5km x 5km. Στις λήψεις αυτού του δορυφόρου διακρίνονται πολύ λιγότερες λεπτομέρειες, αλλά είναι δυνατό σε μια μόνο εικόνα του να περιέχεται ένα ολόκληρο ημισφαίριο της Γης.
 
 

Η εικόνα αυτή δείχνει τον παγετώνα Hubbard στα νοτιοανατολικά της Αλάσκας και έχει ληφθεί από έναν δορυφορικό αισθητήρα ραντάρ, που βρισκόταν νοτίως του παγετώνα

Αισθητήρες ραντάρ
 
Ένας αισθητήρας ραντάρ εκπέμπει ο ίδιος την ακτινοβολία που (τελικά) καταγράφει και για το λόγο αυτό κατατάσσεται στους ενεργητικούς αισθητήρες. Οι παθητικοί αισθητήρες, από την άλλη πλευρά, εξαρτώνται από την λήψη της ανακλώμενης ηλιακής ακτινοβολίας ή από της εκπομπές της υπέρυθρης θερμικής ακτινοβολίας. Παράδειγμα τέτοιων παθητικών ανιχνευτών είναι οι πολυφασματικοί αισθητήρες που γνωρίσαμε προηγουμένως.

Με απλά λόγια, οι αισθητήρες ραντάρ στέλνουν παλμούς ενέργειας προς την επιφάνεια της γης. Μέρος από αυτή την ενέργεια ανακλάται και επιστρέφει στον αισθητήρα σαν «ηχώ». Η ισχύς της «ηχούς» που επιστρέφει εξαρτάται από την τραχύτητα και την υγρασία της επιφάνειας της Γης και την κλίση της ανακλώμενης ακτίνας ως προς την εκπεμπόμενη ακτίνα του ραντάρ. Η καθυστέρηση της «ηχούς» είναι ανάλογη της απόστασης από την επιφάνεια ανάκλασης.

Το γεγονός ότι ο δορυφόρος εκπέμπει ραδιοπαλμούς, θέτει σοβαρές απαιτήσεις σε ό,τι αφορά την ηλεκτρική του ισχύ, με αποτέλεσμα να στοιχίζει πολύ αλλά και να γίνεται πολύπλοκος. Ωστόσο, οι δυνατότητες που παρέχει η τεχνολογία των ραντάρ είναι τόσο μεγάλες, ώστε επενδύονται μεγάλα κεφάλαια στην βελτίωση και διαρκή τελειοποίησή τους.

Οι αισθητήρες ραντάρ χρησιμοποιούν την ενέργεια που εκπέμπεται στα πιο μεγάλα μήκη κύματος, τα οποία μπορούν να διαπεράσουν τα σύννεφα και την ελαφριά ομίχλη και να καταγράψουν εικόνες ακόμη και τη νύχτα. Αυτή η ιδιότητα των αισθητήρων ραντάρ είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των παθητικών αισθητήρων, που παρακωλύονται από τα σύννεφα και απαιτούν ηλιακό φως για να παραγάγουν λεπτομερείς εικόνες.

Τα συστήματα ραντάρ χρησιμοποιούνται τόσο από αεροσκάφη όσο και από δορυφόρους. Οι εικόνες τους μπορούν να αποκαλύψουν τοπογραφικές λεπτομέρειες και εάν η ίδια περιοχή παρατηρηθεί από δύο διαφορετικές γωνίες, μπορεί να υπολογιστεί η απόσταση ενός αντικειμένου από το δορυφόρο και επομένως να προσδιοριστεί το υψόμετρό του πάνω από τη στάθμη της θάλασσας (παρεμβαλλομετρία). Αυτά τα δεδομένα μπορούν κατόπιν να χρησιμοποιηθούν για χαρτογράφηση σε τρεις διαστάσεις (προκειμένου να κατασκευαστούν μοντέλα του ανάγλυφου του εδάφους). Παρόμοια μοντέλα εδάφους χρησιμοποιούνται, παραδείγματος χάριν, στα συστήματα διεύθυνσης των αυτοκατευθυνόμενων βλημάτων, δηλαδή βλημάτων που μπορούν να προσανατολιστούν μόνα τους προς τον στόχο. Καθώς το βλήμα περνά πάνω από ένα τοπίο, το σύστημα ελέγχου συγκρίνει το τοπίο αυτό με το προεγκατεστημένο μοντέλο εδαφικού ανάγλυφου και κατευθύνει αυτόματα το βλήμα στο στόχο του. Τα δεδομένα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν και για μια σειρά άλλων εφαρμογών, όπως π.χ. για να αξιολογήσουν το εύρος καταστροφών από μια πλημμύρα.