A radar is an active system that illuminates the Earth's surface and measures the reflected signal

Οι ραδιοεντοπιστές τοποθετούνται σε αεροπλάνα και δορυφόρους (όπως είναι ο δορυφόρος ERS, ο οποίος δημιουργήθηκε και εκτοξεύτηκε από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος). Με τους ραδιοεντοπιστές μπορούμε να πάρουμε λεπτομερείς εικόνες της επιφάνειας της Γης.

Οι ραδιοεντοπιστές είναι ενεργά συστήματα, δηλαδή εκπέμπουν ακτινοβολία προς την επιφάνεια της γης και μετρούν το σήμα που ανακλάται. Έτσι, μπορούμε να πάρουμε εικόνες ημέρα και νύχτα, εντελώς ανεξάρτητα από το φως του ήλιου. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, όπου η μεγάλη πολική νύχτα (για τουλάχιστον 6 μήνες το χρόνο) εμποδίζει τους παραδοσιακούς δορυφόρους να πάρουν εικόνες. Επιπλέον, το σήμα ενός ραδιοεντοπιστή διαπερνά εύκολα τα σύννεφα, και επομένως επιτρέπει τη λήψη εικόνων ανεξάρτητα από τις εκάστοτε καιρικές συνθήκες.

Οι εικόνες ραδιοεντοπισμού μοιάζουν με φωτογραφίες αλλά η ερμηνεία τους είναι πολύ διαφορετική. Ας δούμε σε τι ακριβώς διαφέρει:

1. Οι ραδιοεντοπιστές είναι ενεργά συστήματα. Όταν «φωτογραφίζουν» μια περιοχή, στην ουσία την «φωτίζουν», όχι με φως, αλλά με ηλεκτρομαγνητικά κύματα συγκεκριμένου μήκους κύματος. Οι εικόνες μικροκυμάτων παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις γεωμετρικές και διηλεκτρικές ιδιότητες της επιφάνειας ή του όγκου που μελετάται. Οι ιδιότητες αυτές εξαρτώνται από τη τραχύτητα της επιφάνειας, το είδος του υλικού (π.χ. αν είναι σίδερο, τσιμέντο, ξύλο ή οργανικό υλικό) και την υγρασία που περιέχει.

Οι δορυφόροι μπορούν να φέρουν ραδιοεντοπιστές ή οπτικούς αισθητήρες, δημιουργώντας διάφορα είδη εικόνων. Οι οπτικές εικόνες διαφέρουν από τις ραδιοεντοπιστικές απεικονίσεις, καθώς δεν μπορούν να ληφθούν τη νύχτα αλλά ούτε και όταν ο ουρανός είναι σκεπασμένος με σύννεφα.  
 

	Colour radar images can be produced by combining three single images from different dates

2. Οι εικόνες που λαμβάνονται από τους ραδιοεντοπιστές είναι ασπρόμαυρες, καθώς για τη λήψη τους απαιτείται η χρήση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ενός μόνο μήκους κύματος (5.3cm).

Οι έγχρωμες ραδιοεντοπιστικές εικόνες προκύπτουν από το συνδυασμό τριών απλών εικόνων που λαμβάνονται σε διαφορετικές ημερομηνίες (π.χ. με διάστημα 35 ημερών), παράγοντας μια χρονικά επάλληλη σύνθεση. Κάθε ξεχωριστή ημερομηνία-εικόνα εμφανίζεται με ένα από τα τρία χρώματα που χρησιμοποιούνται στη σύνθεση όλων των έγχρωμων εικόνων (κόκκινο, πράσινο και μπλε). Ο συνδυασμός των διαφορετικών ποσών κάθε χρώματος και ημερομηνίας παράγει νέα χρώματα που ερμηνεύονται στη συνέχεια από έμπειρους επεξεργαστές εικόνων.
 
 

What a radar 'sees' is different to what our eyes observe

3. Αυτό που «βλέπει» ένας ραδιοεντοπιστής είναι διαφορετικό από αυτό που αντιλαμβάνεται το μάτι μας. Φανταστείτε ότι είστε σε μια παραλία και κοιτάτε το νερό. Το νερό μπορεί να είναι ήρεμο ή να υπάρχουν κύματα (ανάλογα με την ταχύτητα του ανέμου). Για τον ραδιοεντοπιστικό αισθητήρα, όμως, όσο μεγαλύτερη είναι η αναταραχή στην επιφάνεια του νερού, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η ενέργεια που θα επιστρέψει από τα ανακλώμενα μικροκύματα, με αποτέλεσμα το νερό να εμφανίζεται πιο φωτεινό (άσπρο) στην εικόνα.
 
 

	Color composition of the city of Bucharest, Romania

Ο ραδιοεντοπιστής εκπέμπει ένα σήμα μικροκυμάτων και στη συνέχεια μετρά την ισχύ με την οποία ένα αντικείμενο ανακλά το σήμα. Αυτό ονομάζεται οπισθοσκέδαση. Όσο πιο αγριεμένη είναι η θάλασσα, τόσο υψηλότερη είναι η οπισθοσκέδαση και επομένως τόσο πιο φωτεινή η εικόνα. (Παρατηρείστε τα πράσινα βέλη στην παραπάνω εικόνα. Το μέγεθός τους συμβολίζει τη φωτεινότητα της εικόνας). Μια ήρεμη θάλασσα θα έχει μαύρο χρώμα στις ασπρόμαυρες απεικονίσεις, ενώ μια αγριεμένη θα φαίνεται πιο φωτεινή εξαιτίας του ύψους των κυμάτων. Τα πλοία εμφανίζονται ως φωτεινές κουκίδες, καθώς είναι κατασκευασμένα από μέταλλο και έχουν πολλές γωνίες που ανακλούν την ενέργεια των μικροκυμάτων καλύτερα από το νερό. Φυσικά εμπλέκονται και άλλοι παράγοντες, όπως θα δούμε στις ασκήσεις που ακολουθούν.
 
 

Η αποψίλωση που οφείλεται στον άνθρωπο παρουσιάζεται ως έγχρωμες ορθογώνιες περιοχές. Η πόλη του Πόρτο Βέλχο (Βραζιλία) αναπαριστάται με λευκό χρώμα.

Η ερμηνεία των απεικονίσεων από χερσαίες εκτάσεις είναι εν πολλοίς παρόμοια. Οι πόλεις έχουν πολλές ανώμαλες επιφάνειες με αποτέλεσμα να εμφανίζονται, κατά κανόνα, πολύ φωτεινές. Τα σπίτια εμφανίζονται ως φωτεινές κουκίδες (μεγάλη ανάκλαση), όταν είναι σχετικά αραιά χτισμένα. (Η δεύτερη εικόνα δείχνει μια έγχρωμη απεικονιστική σύνθεση της πόλης του Βουκουρεστίου, όπως φαίνεται από τον ραδιοεντοπιστή του δορυφόρου ERS-1).
 
 

	Radar satellite image of a cultivated area in The Netherlands

Φωτεινά εμφανίζονται και τα δάση (σε σχετικά υψηλούς τόνους του γκρι). Σε αντιδιαστολή, τα λιβάδια είναι σχετικά λείες επιφάνειες που εμφανίζονται σκοτεινές στις εικόνες του ραδιοεντοπιστή. (Η εικόνα στα δεξιά δείχνει ένα τμήμα του δάσους του Αμαζονίου κοντά στο Rio Branco της Βραζιλίας. Τα σκοτεινά τετράγωνα αντιστοιχούν σε εκτάσεις που προέκυψαν από την –ανθρωπογενή- αποψίλωση δασών).

Ακόμη πιο λείες είναι οι επιφάνειες των διαδρόμων προσγείωσης και των εθνικών οδών, οι οποίες εμφανίζονται σχεδόν ολόμαυρες. Η διπλανή εικόνα δείχνει την δορυφορική ραδιοεντοπιστική απεικόνιση μιας καλλιεργήσιμης έκτασης στην Ολλανδία. Το οδικό δίκτυο φαίνεται ως ένα δίκτυο από σκούρα ευθύγραμμα τμήματα. Υπάρχει όμως και μια λεπτή, φωτεινή γραμμή στην εικόνα. Μπορείτε να μαντέψετε τι είναι; Καλά το σκεφτήκατε! Είναι μια σιδηροδρομική γραμμή που, επειδή αποτελείται από σίδηρο, αντανακλά έντονα την ενέργεια των μικροκυμάτων.
 
 
Χρήση των ραδιοεντοπιστικών απεικονίσεων
 
Πρακτικά, όμως, σε τι χρησιμεύουν τα ραδιοεντοπιστικά συστήματα των δορυφόρων;

Τα δεδομένα από τους δορυφορικούς ραδιοεντοπιστές μας βοηθούν να παρακολουθήσουμε το περιβάλλον ολόκληρο το εικοσιτετράωρο και ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, κάτι που άλλοι δορυφόροι δεν μπορούν.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτούς του δορυφόρους για την παρακολούθηση των πετρελαιοκηλίδων στις ανοιχτές και παράκτιες θάλασσες, έχοντας τη δυνατότητα να τις εντοπίσουμε πολύ πριν φτάσουν στην ακτή. Επιπλέον, στα ρηχά νερά, τα δεδομένα των ραδιοεντοπιστών επιτρέπουν την ανίχνευση των θαλάσσιων ρευμάτων. Αυτά χρησιμοποιούνται για τη χαρτογράφηση του πυθμένα της θάλασσας και των επικίνδυνων υφάλων. Επίσης επιτρέπουν τη μέτρηση των κυμάτων της θάλασσας (στοιχείο που χρησιμοποιείται στην πρόβλεψη του καιρού) και την ασφαλή (και οικονομικότερη) καθοδήγηση των πλοίων στα ταξίδια τους.
 
 
Παρομοίως, αυτές οι πληροφορίες χρειάζονται και στους μηχανικούς που κατασκευάζουν εξέδρες εξόρυξης πετρελαίου. Τόσο στη φάση σχεδίασης των κατασκευαστικών έργων, αλλά και αργότερα, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας των εξεδρών, προκειμένου να έχουν οποιαδήποτε πληροφορία τους βοηθήσει στην ασφαλή διαβίωση των εκατοντάδων εργαζομένων αυτών των τεχνητών νησιών, τα οποία βρίσκονται μεσοπέλαγα σε θάλασσες που μερικές φορές γίνονται ιδιαίτερα τρικυμιώδεις.

Τα δεδομένα από τους δορυφορικούς ραδιοεντοπιστές είναι απαραίτητα και στα παγοθραυστικά που κινούνται στη θάλασσα της Αρκτικής και της Ανταρκτικής. Χρησιμοποιούν τις δορυφορικές εικόνες για να βρουν τον κατάλληλο πλου και να αποφύγουν περιοχές όπου το στρώμα των πάγων είναι πολύ παχύ και θα κινδύνευαν να παγιδευτούν (ακόμη και τη νύχτα ή και με ομίχλη).
 
 
Σε ό,τι αφορά τα χερσαία εδάφη, τα ραδιοεντοπιστικά δεδομένα χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των πλημυρών καθώς επίσης και στις διάφορες επιχειρήσεις διάσωσης ή αποκατάστασης ζημιών. (Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι πλημύρες συμβαίνουν συνήθως όταν ο καιρός είναι υγρός, και επομένως η πυκνή νέφωση καθιστά άχρηστα τα εναέρια μέσα και τους συμβατικούς δορυφόρους).

Οι ραδιοεντοπιστικοί δορυφόροι είναι χρήσιμοι και στην παρακολούθηση περιοχών με υψηλό κίνδυνο κατολισθήσεων, σεισμών ή ηφαιστειακών εκρήξεων. Στις περιπτώσεις αυτές χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνικές (συμβολομετρία) που επιτρέπουν τη μέτρηση μικρών μετατοπίσεων της Γης. Με βάση αυτές τις μετρήσεις υπολογίζονται διάφοροι δείκτες και γίνονται οι αναγγελίες κινδύνου. Με παρόμοιες τεχνικές, είναι ακόμη δυνατόν να κατασκευαστούν ψηφιακοί χάρτες από τα δορυφορικά δεδομένα.
 
 

	Deforestation

Στους τροπικούς, ο ουρανός είναι συνήθως συννεφιασμένος και επομένως ο μόνος τρόπος για να απεικονιστεί η επιφάνεια της Γης είναι μέσω των ραδιοεντοπιστικών δορυφόρων. Οι εικόνες αυτές χρησιμοποιούνται πολύ συχνά και στη γεωργία, ιδιαίτερα στις προβλέψεις απόδοσης των ορυζώνων. (Τα χωράφια διακρίνονται πολύ καλά στις δορυφορικές απεικονίσεις. Έτσι, μπορούν εύκολα να μετρηθούν οι διαστάσεις τους και επομένως να γίνουν εκτιμήσεις για την επικείμενη σοδειά). Η ραδιοεντοπιστική παρακολούθηση είναι απαραίτητη για την προστασία αλλά και την αειφόρο εκμετάλλευση των δασών. Οι δορυφόροι είναι ικανοί να εντοπίσουν με μεγάλη ακρίβεια κάθε νέο (μικρό ή μεγάλο) ξέφωτο σε ένα δάσος και επομένως να παρακολουθήσουν κάθε δραστηριότητα αποψίλωσης ή υλοτομίας. Τέλος οι ραδιοεντοπιστικοί δορυφόροι, όπως οι ERS και Envisat, μας βοηθούν να κατανοήσουμε και να προστατεύσουμε το περιβάλλον όχι μόνο σε τοπικό, αλλά και σε παγκόσμιο επίπεδο.