目に見えないものを可視化する

地球は毎日、上空や宇宙の軌道上の多数のセンサーから直接画像化されています。発生するほとんどすべての事象が、衛星、航空機、ドローン、およびロボットに搭載された何千もの画像装置によって測定、監視、撮影、探索されます。この情報の多くは、最終的に、世界の大規模で活気ある仮想 GIS に統合された画像となり、Web 上に展開されます。

これらのセンサーの中には、私たちの目に見えないものを検知して、私たちに見えるようにしてくれるものもあります。マルチスペクトル画像は、虹の色よりもはるかに多くのディメンションを持つ世界について表すことができるこの情報を、測定および取得します。つまり、この画像は、私たちの目に見えるものの限界を超えて認識します。

レーザーやレーダーなど、他のアクティブ センサー技術は、光速で反射して戻ってくるシグナルを送出し、リポジトリとして集積されている地理データにさらに情報を追加します。画像センサーの中には、雲を通して見たり、樹木の下を見たりできるものもあります。また、微小すぎて私たちの感覚では識別できないものを検出するものもあります。このような情報が持つ豊富さと即時性により、私たちは、私たちのコミュニティと環境に影響を及ぼす自然のプロセスや人間の活動について理解を深めることができます。こうした新しい情報ソースを収集、利用する能力は、GIS を実際に使用する人々にとってますます重要になっています。

動力航空機の歴史の初期に、航空写真 (上空からの地球の写真) が、軍事や科学に有用であることが分かり始めました。程なくして、画像の専門家および科学者は、人間の生の目で見えないものを検出できることに気づきました。可視光の虹を超えたところから、目に見えないものまでの波形を検出することで、より深くより豊富な情報を明らかにすることができました。その結果、このような検出困難な領域のスペクトルによって、最も有意義な洞察がいくつか導き出されました。以前は未知とされてきた地球に関する事実は、このようなシグナルの中に隠されていました。しかし、これらが明らかになったことで、私たちはこの世界を以前よりもはるかに効率的に理解できるようになりました。

宇宙ベースの画像センサーは、通常、地上から反射される太陽光を測定します。これは、多くの場合、パッシブ センシングと呼ばれます。一方、LIDAR、レーダー、ソナーなどのアクティブ センサーは、エネルギーのパルスを放射し、戻ってくるエネルギーを監視します。戻ってきたエネルギーがセンサーに到着すると、戻ってきたシグナルの強度とタイム スタンプを使用して、物体の正確な形状と位置が特定されます。アクティブ センサーは、夜間でも完璧に機能します。これは、アクティブ センシング技術に独自の機能です。

ハイパースペクトル センサーは、広範な電磁スペクトルを使用して世界を観測します。ハイパースペクトル システムは、マルチスペクトル センサーとは異なり、非常に多くのスペクトル バンドを提供して、詳細なスペクトル シグネチャの観測を可能にします。ハイパースペクトル画像では、特定の植物や鉱物を識別できます。

ハイパースペクトル センサーを使用する多くのプロジェクトは、特定のバンドに特別な焦点を当て、特定の事象の存在を見つけることを目的としています。このようなシグネチャにより、スキャンされた物体を構成する物質を識別できます。既知のスペクトル オブジェクトの検出に役立っているのは、そのオブジェクトがどこに存在していても非常に似たスペクトル特性を持つという傾向です。たとえば、ホワイト パインの木のスペクトル シグネチャは一貫しており、サトウ カエデのシグネチャとは異なります。ある 1 つの鉱物を大量に含む岩山は、別のタイプの鉱物を含む、同じような見た目の岩山とは異なります。このような相違は、さまざまなアプリケーションで利用される物体の識別および抽出に使用されます。

すべての画像アプリケーションが、センサー データをマップに投影する (言い換えると、画像を地理座標系に登録する) ことを必要としているわけではありません。元の画像で作業し、カメラの視点からその画像を見たほうが、効果的で適切なアプリケーションも数多くあります。これは、マップ座標系での作業とは対照的に、画像空間での作業と呼ばれます。軍用および民生用の多くの偵察アプリケーションが、マップ ビューと画像ウィンドウの両方を使用しています。たとえば、調査アプリケーションは、画像ビューとマップ ビューを一緒に効果的に使用します。