Dálkový průzkum Země

Dálkovým průzkumem se rozumí získávání dat a informací o jevu a území bez přímého kontaktu s ním. Je to alternativa pozorování in situ. Techniky dálkového průzkumu se používají v mnoha oblastech, včetně geografie, hydrologie, ekologie, meteorologie, oceánografie, glaciologie, geologie, stejně jako pro vojenský rozsah, zpravodajství, komerční, ekonomické, plánovací a humanitární aplikace.

Technologie dálkového průzkumu mohou být založeny na družicích nebo letadlech a jsou schopny detekovat a klasifikovat objekty a charakteristiky zemského systému prostřednictvím šířených signálů (např. elektromagnetického záření). Využívání dronů se navíc objevuje v důsledku údajů s vysokým rozlišením, které lze v krátké době shromáždit pro monitorování v reálném čase. „Aktivními“ technikami dálkového snímání se rozumí signál přímo vysílaný družicí nebo letadlem, který je odražen objektem a je střídavě detekován snímačem (např. RADAR a LiDAR), zatímco „pasivním“ dálkovým snímáním se rozumí snímače schopné detekovat záření, které je emitováno nebo odraženo objektem nebo okolními oblastmi (např. filmová fotografie, infračervená zařízení, zařízení spojená s nabíjením a radiometry).

V poslední době se dálkové snímání používá pro lepší pochopení klimatického systému a jeho změn. Umožňuje sledovat zemský povrch, oceán a atmosféru v několika časoprostorových měřítcích, což umožňuje pozorování klimatického systému, stejně jako zkoumat procesy související s klimatem nebo dlouhodobé a krátkodobé jevy, jako je například odlesňování nebo trendy El Niño. Dálkový průzkum Země je navíc užitečný pro shromažďování informací a údajů v nebezpečných (např. během požárů) nebo nepřístupných oblastech (např. v nepropustných oblastech). Konkrétní příklady využití dálkového průzkumu rovněž v souvislosti s postupy přizpůsobování se změně klimatu zahrnují: i) hospodaření s přírodními zdroji, ii) řízení zemědělských postupů, například v souvislosti s využíváním půdy, ochranou půdy a zásobou uhlíku v půdě, iii) taktické hašení lesních požárů v systémech podpory rozhodování v reálném čase, iv) monitorování krajinného pokryvu a jeho změn v různých časových a prostorových měřítcích, a to i po katastrofě, v) lépe informované hospodaření s lesy a vodou, vi) hodnocení zásob uhlíku a související dynamiky, vii) simulace dynamiky klimatického systému, viii) zlepšení klimatických projekcí a produktů meteorologické reanalýzy, které se široce používají pro výzkumné studie v oblasti změny klimatu.

Dálkový průzkum Země lze rovněž využít ke zlepšení varování a připravenosti, a je proto užitečný i při řízení rizika katastrof. Geografické informační systémy (GIS) využívající družicovou technologii lze použít k vývoji systémů včasného varování a předpovědí ke snížení a řízení rizika katastrof souvisejících s klimatem (tj. k přípravě lepších předpovědí cyklónů a povodňových tras, událostí sucha, výskytu požárů), jakož i k přípravě na opatření. Technologie dálkového průzkumu může být také užitečná pro detekci poškození po katastrofě na základě srovnávací analýzy snímků před katastrofou a po katastrofě. Údaje a informace z dálkového průzkumu jsou užitečné i pro pracovníky záchranné služby.

V Evropě i na celém světě jsou zavedeny různé programy a iniciativy na podporu využívání a sdílení dat na dálku. Copernicus je program EU pro pozorování Země, který koordinuje a řídí Evropská komise. Skládá se z komplexního souboru systémů, které shromažďují data z více zdrojů: družice pro pozorování Země a senzory in situ, jako jsou pozemní stanice, vzdušné a námořní senzory. Program Copernicus tato data zpracovává a poskytuje uživatelům informace prostřednictvím souboru služeb, které se zabývají šesti tematickými oblastmi: pevnina, moře, atmosféra, změna klimatu, zvládání mimořádných událostí a bezpečnost. Služba programu Copernicus v oblasti změny klimatu (C3S) poskytuje služby v oblasti změny klimatu, které podporují evropské politiky a opatření v oblasti klimatu a přispívají k budování evropské společnosti, která je v měnícím se klimatu vyvolaném člověkem odolnější. Globální systém systémů pozorování Země (GEOSS) je soubor koordinovaných, nezávislých systémů pozorování Země, informací a zpracování, které poskytují přístup k informacím pro veřejný a soukromý sektor. „Portál GEOSS“nabízí jediný přístupový bod k internetu pro uživatele, kteří hledají soubory dat, snímků a analytického softwaru relevantní pro všechny části světa.

Dálkové snímání se používá k vytváření znalostních nebo dokonce rozhodovacích podpůrných systémů pro cílové uživatele (např. praktici zapojení do řízení rizik katastrof, urbanisté, územní plánovači, zemědělci atd.). Zapojení konečných uživatelů jako zúčastněných stran do celého procesu navrhování a tvorby znalostí a produktů má zásadní význam pro vytváření výstupů, které jsou podle paradigmatu koprodukce skutečně používány a užitečné.

Techniky dálkového průzkumu, a zejména satelitní snímky, již byly úspěšně použity v celé řadě oblastí změny klimatu, například pro: i) zkoumání globálních teplotních trendů jak na povrchu oceánů, tak v atmosféře, ii) zjišťování změn slunečního záření ovlivňujících globální oteplování, iii) monitorování aerosolů, koncentrace vodních par a změn srážkového režimu, iv) studium dynamiky rozšíření sněhu a ledového pokryvu, v) monitorování změn hladiny moří a pobřežních úprav, vi) monitorování stavu vegetace a změn vegetace, vii) monitorování vodních zdrojů a dopadů v důsledku sucha a období sucha, viii) monitorování požárů a emisí požárů, ix) předvídání rizika katastrof, jako jsou cyklóny, záplavy a sucho, x) vedení rozhodovacích procesů v oblasti přizpůsobování se změně klimatu. Využívání dálkově snímaných dat se rychle vyvíjí, a to jak z hlediska dostupných technik, tak z hlediska rozlišení, a očekává se, že v příští budoucnosti vzniknou další využití relevantní pro přizpůsobení se změně klimatu.

Byly však vyjádřeny určité obavy ohledně používání dálkového průzkumu Země. Studium a monitorování změny klimatu vyžaduje dlouhodobé časové řady pozorování, zatímco družicové údaje jsou často k dispozici krátkodobě. Kromě toho některé nejistoty a zkreslení přijatých obrazových snímků v důsledku vibrací a turbulencí mohou vyplývat z předpojatosti senzorů a vyhledávacích algoritmů, takže použití satelitních pozorování ve studiích změny klimatu vyžaduje jasnou identifikaci těchto omezení. Mezi další možná omezení patří: i) vysoké náklady na pořízení údajů o letadlech a dronech s vysokým rozlišením; ii) v některých případech omezený přístup k potřebným technologiím v důsledku nákladů nebo omezení dovedností; iii) časová diskontinuita údajů o letadlech a družicových údajů; zatímco první může být obzvláště nákladný, a proto je k dispozici pro omezený počet průzkumů, druhý je shromažďován v pevných intervalech v závislosti na čase návratu družice.

Přímá pozorování půdy jsou obvykle omezená, pokud jde o prostorové pokrytí, zatímco techniky dálkového průzkumu umožňují monitorování ve větším měřítku. Družicová data mají široké pokrytí, multi-časové a multispektrální schopnosti, které poskytují data a informace související se změnou klimatu pro rozsáhlé oblasti. To umožňuje lepší pochopení klimatického systému, studium a předvídání vlivu změny klimatu na ekosystémy a sledování účinnosti prováděných adaptačních opatření.

Dálkové snímání také umožňuje sběr dat v nebezpečných nebo nepřístupných oblastech bez rušení webu a poskytuje časté aktualizace. Získávání dat je často levnější a rychlejší než přímý sběr dat ze země. Využívání dronů navíc zvyšuje flexibilitu při monitorování času a prostoru a výhodu nulového rizika pro člověka.

Cena satelitních snímků se liší v závislosti na prostorovém rozlišení. Archivní snímky s nízkým rozlišením (> 10 m) jsou obvykle zdarma, zatímco ceny se zvyšují z 1 na 8 $ za km ² a přecházejí z rozlišení 5-10 m na rozlišení 0,3-1 m (ceny v roce 2019; viz například Geocento). Náklady jsou mírně vyšší u snímků pořízených letadly a drony; to může dojít k rozlišení < 0,05 m. Samozřejmě, ceny se zvyšují, pokud jsou vyžadovány přizpůsobené snímky. Zdroje jsou také potřebné pro zpracování dat a vývoj aplikací. A konečně, pro využívání dat dálkového průzkumu Země je zapotřebí dostatek dovedností a kapacit.

Doba realizace se týká zpracování údajů a poskytování konečných znalostí nebo produktů. To do značné míry závisí na konkrétním rozsahu a používání technik dálkového průzkumu, úrovni dostupných dovedností, dostupnosti potřebných nástrojů a spolupráci mezi různými zúčastněnými stranami.

Používání technik dálkového průzkumu pro studium změny klimatu a podporu definování opatření ke zmírnění změny klimatu a přizpůsobení se této změně lze provádět v krátkodobém i dlouhodobém horizontu.