Termenul „teledetecție” vine din limba engleză (remote sensing) termen care se poate traduce ca fiind detectare de la distanță. Teledetecția se… [602846]

CAPITOLUL I

TELEDETEC ȚIE – GENERALIT ĂȚI

1.1. Notiuni generale

Termenul „teledetecție” vine din limba engleză (remote sensing)
termen care se poate traduce ca fiind detectare de la distanță.
Teledetecția se define ște ca domeniul tehnic care se ocupă cu
detectarea, măsurarea, înregistrarea și vizualizarea sub form a unor
imagini, a radiațiilor electromagnetice care sunt emise de obiecte le,
dar și fenomenele, de pe suprafa ța Pământului sau din Univers, de la
anumite distan țe, fără existența unui contact real sau direct cu acestea
(Fig. 1.1).
Teledetecția poate fi privită și ca un complex de tehnici și metode
care pot conduce la ob ținerea unor informa ții, de la diverse distan țe,
cu privi re la suprafa ța Pământului pe baza înregistr ărilor captate în
diverse benzi ale spectrului electromagnetic prin intermediul
platformelor de teledetec ție, aeriene sau spa țiale.

De asemenea, teledetec ția poate fi definite și ca un ansamblu al
cuno ștințelor și tehnicilor utilizate în vederea determin ării
caracteristicilor fizice și biologice ale obiectelor prin intermediul
măsurătorilor efectuate la distanță, fără un contact real cu acestea.
Teledetec ția este o tehnologie care estimeaz ă radiația
electromagneti că pentru a ob ține și citi date geospa țiale non -imediate,
din care să extragă informa ții mai mult sau mai pu țin despre
caracteristici și obiecte de pe suprafa ța pământului, a m ărilor și a
aerului.

Fig. 1.1. Principiul colectării datelor de teledetec ție

La baza colectării informațiilor este principiul interacțiunii dintre
materie și radiație ( Fig. 1.2), conform căruia toate mediile și obiectele
din natură emit, reflectă, transmit și absorb radiații în mod selectiv ,
înregistrate cu ajutorul unor captatori, senzori sau detectori, care intră
în componența unor instalații și echipamente complexe.

Fig. 1.2. Principiul schimbului de energie din natură

Un sistem de teledetecție este compus din totalitatea
platformelor care transportă captori dotați cu senzorii de teledetecție,
dar și a mijloacelor tehnice de control, recepție, prelucrare și difuzare
către diver și utilizatori a datelor de teledetecție, cu privire la suprafața
terestră ( Fig. 1.3 ).

Orice Sistem de teledetec ție are urm ătoarele componente
principale:

 centrul misiunii spațiale unde se stabilesc misiunile zilnice ale
sateliților, a navelor spa țiale și a stației de control
 stațiile de control care au rolul de supraveghe re, verificare și
control a deplas ării pe orbită a unui vehiculului spațial de pe orbit a
respectivă (satelit, navă spațială, laborator spațial);
 stațiile de recepție , repartizate pe tot globul, au rolul de a
colecta datele transmise de către sateli ți și nave spa țiale.
 centrul de prelucrare a datelor , are roul de a colecta date brute
de la sta ții de recep ție, pe care le corectează din punct de vedere
radiometric și geometric, în scopul distribuirii lor c ătre utilizatori;
 vehicule l spațial e (sateliți, navă spațială, laborator spațial) care
este echipat cu instrumentele de teledetec ție;
 utilizatorii , compuși din institu ții, intreprinderi, firme private,
, instituții de învățământ etc.

Fig. 1.3. Schema unui Sistem de teledetec ție

Un sistem de teledetecție are în componen ță urm ătoarele
programe :
 program de determinări spațiale , care utilizează senzorii de pe
platforme le orbitale;
 prog ram de determinări aeropurtate , pentru diverse înălțimi
(mari, medii și mici);
 un program de determinări de teren (pentru eșantionare)
corelat cu programele anterioare , folosind analize de laborator și de
teren, dar și analize teoretice ale ansamblului determinărilor.
Statele lumii care dispun de tehnică satelitară au creat difierite
sisteme de teledetec ție, îmbun ătățite și modernizare permanent
pentru a se plia pe necesit ățile și cerințele utilizatorilor.

Structura unui sistem de teledetec ție poate fi concepută cu mai
mulți sateliți (sau nave spațiale) care sunt plasați pe orbite diferite
astfe l încât să acoper e diverse zone de interes de pe Pământ care
urmează a fi cercetate.
La bordul sateliților sau a navelor spațiale sunt instalate mai
multe sisteme de captori cu senzori c are pot acționa în diverse zone
ale spectrului electromagnetic, în zon a radiațiilor termice sau în zona
ultrasunetelor.
În acest fel, fiecare zonă studiată și înregistrată este văzută prin
mai multe straturi sau ferestre, care corespund lungimilor de undă în
care lucrează senzorii utilizați.
Radiațiile recepționate de sistemul de înregistrare aflat de la
bordul satelitului sau a navei spațiale sunt convertite în anumite
semnale electrice care pot varia în funcție de intensitatea care este
măsurată în fiecare bandă.
Semnale le electrice (analog ice) sunt convertite în tr-o formă
digitală și sunt transmise către stațiilor de recepție de la sol unde sunt
înregistrate pe benzi magnetice în vederea prelucr ării lor .

1.2. Aplicațiile teledetec ției

Domeniile de aplicabilitate a teledetec ției sunt multiple, dar cea
mai mare utilizare a teledetec ției este în domeniul studiului resurselor
naturale ale P ământului.
Altfel spus, teledetec ția studiaz ă comportamentul suprafe ței
Pământului în interac țiune cu radia țiile electromagnetice, studiaz ă
mijloacele tehnice care sunt utilizate în vederea recep ționării acestor
radiații și, nu în ultimul r ând, studiaz î metodele de analiz ă a datelor
brute recep ționate.
Instrumentele optice furnizează imagini multispectrale, la
rezoluții ridicate și care con țin o multitudine de informa ții ce pot fi
interpretate în diverse scopuri.
Instrumentele radar furnizează informa ții atât pe timp de zi, c ât
și de noapte, indiferent de acoperirea cu nori, fa ță de instrumentele
optice care sunt dependente atât de starea atmosferică cât și de
iluminarea direct ă a soarelui.

1.3. Spectrul electromagnetic

Spectrul electromagnetic se compune din totalitatea radiațiilor
electromagnetice existente în univers. Aceste radiații au frecvențe
cuprinse între aproximativ 1023 herți și 0 herți.

În aplica țiile de t eledetecție se utilizează radiații
electromagnetice cuprinse în intervalul dintre ultraviolet și
microunde.
Energia electromagnetică este cea mai des măsurată mărime de
către sistemele de teledetecție actuale, ea fiind emanată sau reflectată
de către obiectul studiat, indifferent de natura acestuia. Aceste obiecte
care pot fi elemente constitutive ale scoarței terestre (rocă sau sol),
vegetație, apă, dar și cele care le acoperă, au proprietatea fie de a
absorbi, reflecta sau a emite energie. Cantitatea de energie este func ție
de:
 caracteristicile radiației electromagnetice (ex.: lungimea de
undă și intensitatea acesteia);
 proprietatea de absorbție a obiectelor;
 orienta rea acestor obiecte fața de soare sau fața de sursa de
radiație.
Toate obiectele din natură care au o temperatură a lor mai mare
de zero absolut (între 0K – 273 C) emit o cantitate specifică de
radiație electromagnetic ă, iar o parte din aceast ă radiație poate fi
percepută de anumite instrumente specializate.
Unda electromagnetica se caracterizează prin lungimea de unda
(frecvența), polarizare și prin energia sa specific ă.
Lungimea de undă reprezintă distanța parcursă de radiația
electromagnetică pe durat a unei perioade de repetiție.

Obiectele de pe suprafa ța terestr ă pot absorbi o anumit ă parte a
radiației electromagnetice, iar în funcție de aceasta se define ște
semnatura spectral ă a obiectului respectiv.
Analiza și interpretarea imaginilor de teledetec ție se realizeaz ă
pe baza informa țiilor referitoare la categoriile de radia ții cu lungimi
de und ă absorbite și reflectate.
Elementele ce stau la baza analizelor și a interpret ărilor
imaginilor sunt:
 Lungimea de undă;
 Intensitatea radia ției incidente;
 Caracteristicile obiectelor și elementelor;
 Orientarea obiectelor și a elementelor în raport cu pozi ția
soarelui sau a sursei de iluminare.

Fig. 1.4 . Lungimea de undă

Unda electromagnetică se caracterizează prin:
– Lungimea de unda (frecvență);
– Polarizare;
– Energie specifică.
Pe baza domeniilor spectrului electromagnetic, undele se
clasifică în:
 unde radio,
 microunde,
 infraroșu,
 vizibil,
 ultraviolet,
 raze X,
 raze gamma,
 raze cosmice.

Spectrul electromagnetic cuprinde radiațiile electromagnetice,
de la cele mai scurte (radiațiile cosmice) până la cele mai lungi (undele
radio).
În ordinea crescândă a lungimii de undă și descrescândă a
frecvenței, zonele de radiații electromagnetice principale sunt:
radiațiile gama γ, razele X (Roentgen), radiațiile ultraviolete, spectrul
vizibil, radiațiile infraroșii, microundele și ultima zonă – undele radio.

Fig. 1.5 . Spectrul electromagnetic
Zonele cele mai utilizate în teledetecție sunt:
– ultravioletele – UV
– spectrul vizibil
– infraroșu – IR
– radar.
Pentru înregistrările fotografice, spațiul de înregistrare se
compune din ultravioletul apropiat, zona vizibilului și infraroșu
apropiat.
Cele patru zone utilizate mai des de către senzorii de teledetecție
sunt: UV, vizibil , IR si radar . Atât zona radiațiilor ultraviolete a

spectrului, cât și cea a radiațiilor infraroșii este împărțită în trei
sectoare: apropiat, mediu și îndepărtat.
 Zona vizibilului
Culorile de bază din zona spectrului vizibil sunt:
– ALBASTRU – Blue – B – λ = 0,4358 μm = 435,8 nm
– VERDE – Green – G – λ = 0,5461 μm = 546,1 nm
– ROȘU – Red – R – λ = 0,7000 μm = 700 nm
Se observă că spa țiul ocupat de către zona vizibilă în cadrul
spectrului electromagnetic este foarte restrânsă, de aproximativ
0,400µm – 0,750µm. Radia țiile vizibile cu ochiul liber se numesc
lumina. Prin combinația celor 3 culori de bază se pot obține toate
celelalte culori.
 Zona infraroșului
Radiațiile infraroșii se situează de la limita roșie a spectrului
vizibil până la undele ultrascurte, cu frecvența cuprinsă între
aproximativ 1011 și 1015 Hz, iar lungimea de unda este cuprinsă între
0,750 și 1000 μm (1 mm).
Zona se împarte în 3 sectoare: infraroșul apropiat – Near
Infrared – NIR cu lungimea de undă cuprinsă între 0,750 și 3 μm,
infraroșul mediu – Medium Infrared – MIR – cu lungimea de undă
cuprinsă între 3 și 30 μm și infraroșul îndepărtat (30 – 1000 μm). Orice
obiect care are o temperatură mai mare de 0oK emite radia ții infraro șii.

Înregistrările termice utilizează domeniul de radiații i nfraroșii
pentru a cerceta un obiect sau fenomen (însușirile și modificările
acestuia) prin evidențierea temperaturii superficiale sau din
profunzime.
 Zona ultravioletului
Zona ultravioletului se întinde de la limita inferioară a radiațiilor
vizibile 0,400 μm (4 000 Å) și până la 100 Å lungime de undă, cu
frecvența cuprinsă între aproximativ 1015 și ceva mai mult de 1016 Hz.
Zona ultravioletului se împarte în 3 sectoare: ultravioletul
apropiat (4000 –3200 Å), ultravioletul mediu (3200 –2000 Å) și
ultravioletu l îndepărtat (2000 –100 Å).
În teledetecție se utilizează, doar o porțiune a spectrului
electromagnetic (de la microunde până la ultraviolet).
Fiecare domeniu este observat cu ajutorul unor captori sau
senzori adecvați în funcție de natura obiectelor și fe nomenelor supuse
observației.

1.4. Tipuri de senzori

Utilizarea senzorilor instalați la bordul aeronavelor sau a
sateliților constituie, în prezent, instrumentul pentru colectarea

informațiilor necesare monitorizării, controlului și administrării
mediului.
Din punct de vedere al tipului de energie utilizat, senzorii se
impart în 2 categorii:
Senzori Pasivi – care sunt platforme dotate cu senzori relectivi
care inregistreaza radiatia solara reflectata de spatiul obiect sau
radiatia emisa de catre acesta.
Senzori Activi – sunt senzorii care detectează răspunsurile
reflectate de către obiecte le iradiate de la surse de energie artificiale
(ex.: radarul).
Pe baza senzorilor pasivi și activ i pot fi definite no țiunile de
teledetec ție pasiv ă, respectiv teledetec ție active.

1.5. Teledetec ția pasiv ă

Teledetectia pasiva se bazează pe inregistrarea de la distan ță a
imaginilor obiectelor sau fenomenelor de pe Pământ, pe baza
radiațiior electromagnetice emise de acestea , ca de exemplu:
înregistrarea radia ției solare reflectate de c ătre obiecte
(teledetectia cu senzor optic);
înregistrarea radia ției calorice din zona infraro șu termal
(teledetectia prin scanare termic ă).

Fig. 1.6 . Sistem de teledetec ție PASIV

1.5.1. Principiile teledetec ției pasive

Teledetec ția pasiv ă se bazeaz ă pe înregistrarea imaginilor
obiectelor și fenomenelor de la distan ță utiliz ând doar radia țiile
electromagnetice emise de acestea.
Teledetec ția pasiv ă se bazeaz ă pe următoarele 4 principii :
Scanarea multispectrală ;
Televiziunea satelitară;
Radiometria ;

Scanarea termică .

1.5.1.1. Principiul scanării multispectrale
Acest principiul este foarte des utilizat datorită faptului că ob ține
imagini de bună calitate la nivelul rezolu țiilor spectrale și spațiale.
Principiul se bazează pe faptul că în natură orice obiect sau
fenomen emite radia ții electromagnetice, în funcție de propriet ățile
fizice și chimice, prin intermediul c ărora acestea pot fi înregistrate,
descrise și analizate
Scanarea multispectrală utilizează radia țiile luminoase cu
diferite lungimi de und ă emise de c ătre corpurile de pe suprafa ța
terestr ă. Aceste radia ții sunt def apt, radia țiile solare reflectate de c ătre
obiecte. Imaginile ob ținute pe baza acestui principiu sunt denumite
imagini multispectrale și sunt reprezentate prin mai multe înregistr ări
ce corespund c âte unui interval spectral. Legate de acestea sunt
noțiunile de band ă spectral ă, respectiv scen ă satelitar ă.
Banda spectrală reprezintă un interval din spectrul căreia îi
corespunde o imagine în cazul unei înregistrări multispectrale.
Înregistrarea imaginilor se realizează întotdeauna punct cu punct și
linie cu linie altfel s pus pe baza principiului baleierii . Fiecărei benzi
spectrale îi corespunde o imagine alb -negru.

Sistemele de scanare pot înregistra astfel mai multe benzi (ex. 4
pentru Landsat MSS, 7 pentru Landsat TM, 5 pentru SPOT 4, 5, Ikonos
și QuickBird etc.)
Scena satelitară (imaginea satelitară primară) reprezintă o
suprafață limitat ă de teren cu dimensiuni bine precizate, de form ă
pătrată sau dreptunghiular ă în limitele c ăreia se înregistreaz ă, printr –
o scanare multispectral ă, o imagine în mai multe benzi spectral e.
Dimensiunile imaginii sunt calculate func ție de acoperire
spațială, rezolu ție spațială, timp de scanare, corelat cu viteza
satelitului (peste 11 km/s), altitudinea, viteza de rota ție a P ământului
dar și poziția Soarelui pe bolta cereasc ă. Înregistrarea se realizeaz ă în
timpul parcurgerii orbitelor care au parametrii cunoscu ți, de la
altitudini de sute de km la ore exacte, la intervale de timp egale.
Sistemele multispectrale se utilizează pentru înregistrări aeriene
sau spațiale în cadrul unor programe d e cercetare a suprafe ței terestre.
Un sistem de scanare multispectrala este alcătuit din
component e ce au ca și scop captarea, detectarea, înregistrarea și
transmiterea c ătre stații amplasate la sol a imaginilor prin unde radio .
Obiectele de pe suprafa ța Pământului reflect radia ții luminoase
care sunt captate de c ătre un sistem de oglinzi special, mobile cu un
unghi mic de deschidere, prin scanare sau baleiere, adică prin
explorare punct cu punct – linie cu linie.

Scanarea se face pe o direc ție paralel ă sau perpendicular pe
traseul orbitei. Oglinzile care sunt oscilante captează lumina și o
transmit c ătre filtru unde este filtrate func ție de lungimea de und ă,
fiind supus ă unor serii de conversii pentru a fi sesizată de un system
cu detector. După detectarea selective, semnalul radio va fi transmis
la sol unde se vor ob ține imaginile punct cu punct – linie cu linie.
După modul de realizare, există 6 tipuri de sisteme care
înregistrează imagini multispectrale și hiperspectrale.
Principala diferen ță între imaginile multispectrale și
hiperspectrale este numărul de benzi și cât de înguste sunt benzile.
Imaginile multispectrale se referă, în general, la 3 până la 10
benzi. Fiecare bandă are o denumire distinctă (Red, Green, Blue, NIR,
Red Edge, SWIR etc.). Cei mai cunoscu ți senzori multispectrali sun ai
sateliților Landsat, Quickbird, SPOT, RapidEye.
Imaginile hiperspectrale pot con ține p ână la 200 (sau mai multe)
benzi spec trale continue. Numeroasele benzi înguste de senzori
hiperspectrali asigură o măsurare spectrală continuă pe întregul
spectru electromagnetic și, prin urmare, sunt mai sensibile la varia ții
subtile ale energiei reflectate. Imaginile produse de la senzorii
hiperspectrali con țin date mult mai multe decât imaginile de la senzori
multispectrali și au un poten țial mai mare de a detecta diferen țele
dintre caracteristicile terestre și de ap ă. În 2000, NASA a lansat
satelitul EO -1 care transporta senzorul hiperspec tral „Hyperion”. De

fapt, spectrometrul imagistic Hyperion (parte a satelitului EO -1) a fost
primul senzor hiperspectral din spa țiu. Alte misiuni hiperspectrale
din spațiu sunt: PROBA -1 (ESA) 2001, PRISMA (Italia) 2019, EnMap
(Germania) 2020, HISUI (Japon ia) 2020, HyspIRI (Statele Unite) 2024.

Fig. 1.7. Sisteme de teledetec ție pentru achizi ția imaginilor multi și
hiperspectrale (Jensen JR (2007) )

Imaginile ob ținute pe baza principiu lui scanării multispectrale
sunt foarte importante având utilitate însemnată, ca de exemplu:
analiza culturilor agricole, a vegeta ției, geologie, urbanism etc.).

Fig. 1.8. Exemplu de imagine multispectrală cu aplicabilitate în
agricultură (1)
https://outlineglobal.com.au/high -resolution -multispectral –
imagery -agriculture -industry/

Fig. 1.9. Exemplu de imagine multispectrală cu aplicabilitate în
agricultură (2)
https://www.farmmanagement.pro/satellite -big-data -how -it-is-
changing -the-face-of-precis ion-farming/

Fig. 1.10 . Exemplu de imagine multispectrală cu aplicabilitate în
monitorizare suprafe ței terestre

Fig. 1.11. Exemplu de imagine hiperspectrală
http://www.sensorsinc.com/applications/military/hyperspectral –
imaging

1.5.1.2. Principiul televiziunii satelitare

Pe baza acestui principiu se utilizează ca senzori camerele de
televiziune de o construcție specială ( vidicon), care sunt capabile să
capteze și să înregistrează de la distan ță, radiațiile lumin oase emise de
către corpuri, într -un mod selectiv, în diverse intervale ale spectrului

radiațiilor electromagnetice . Televiziunea se bazează pe conversia
radiațiilor luminoase în imagini vizualizate pe baz ă de tuburi catodice
și care pot fi transmise prin mijloace diverse la distan ță. Camera de
televiziune prime ște radiația luminoas ă pe care o transform ă în
curenți electrici, proiecta ți apoi sub formă de fascicule de electroni pe
ecranul unui tub catodic. Astfel că imag inea este rezultatul combinării
punctelor luminoase și întunecate de pe ecran si este percepută de
către ochiul uman ca fiind o imagine unit ară, datorită iner ției acestuia.
Teledetec ția satelitar ă prin televiziune folose ște sisteme cu mai
multe camere speciale, care sunt mobile în raport cu direc ția de zbor
orbital și care pot înregistra simultan aceeași imagine în mai multe
benzi sau interval e spectrale.
Înregistrarea imaginilor prin televiziune se poate realiza în două
moduri: imagine -cadru, atunci când imaginea în care punctele și liniile
ce o compun sunt înregistrate simultan și astfel rezultă o imagine
relativ unitară, iar în al doilea mo d prin baleiere, atunci când
înregistrarea unei imaginii se realizează punct cu punct și linie cu linie.
Imaginile care rezultă pe baza principiului televiziunii satelitare
sunt imagini alb – negru care sunt diferite sub raport spectral datorită
faptului c ă ele sunt complementare la nivelul lungimilor de undă.
Acest principiu a fost folosit la sateli ții meteorologici din spa țiul
sovietic dar și în SUA, la o serie de sta ții spațiale din perioada 60 și 70
și s-a consacrat la primele 3 misiuni Landsat, denumire ERTS A, B și

C. Acestea misiuni au folosit un sistem de camere RBV (Return Beam
Vidicon) în 3, respectiv 5 intervale spectrale din spectrul vizibil și din
infraroșu. Datorită unor probleme tehnice frec vente acest sistem a fost
abandonat.
Alte platforme spa țială care au purtat senzori de televiziune sunt
platforma de sateli ți metereologici TIROS, Nimbus, ESSA, NOAA .

Fig. 1.12. Satelitul TIROS IX lansat în anul 1965

Fig. 1.13. Imagine capturată de către satelitul NOAA 19, anul 2018

http://parasec.net/blog/noaa -weather -satellites/

1.5.1.3. Principiul radiometriei

Principiul radiometriei se bazează pe detectarea simultană și
selectivă a radia țiilor electromagnetice emise de corpuri, în diverse
zone ale spectrului electromagnetic, de la zona ultraviolet la zona
vizibil, infraroșu reflectat și, în unele cazuri, chiar infraroșu termal.
Sistemele de senzori se numesc radiometre.
Radiometrele repre zintă instrumente de teledetec ție pasiv ă,
complexe, care măsoară radia țiile electromagnetice emise de diverse
corpuri sau medii (apă, sol, vegeta ție, roc ă etc.) printr -o comparare a
lungimii de und ă specifice acestor corpuri sau medii cu lungimile de
undă standard ale unor radia ții generate artificial.
Radiometrele se utilizează în detectarea umidită ții din sol,
monitorizarea temperaturii m ărilor și oceanelor (SST – Sea Surface
Temperature) , viteza vântului deasupra oceanelor etc.

Fig. 1.14 . Exemplu de radiometre
https://www.radiometer -physics.de/products/microwave -remote –
sensing -instruments/radiometers/

Fig. 1.15 . Exemplu de SST ob ținută de la radiometrul de înaltă
rezoluție AVHRR NOAA -19
http://products.cersat.fr/details/?id=OSI_L3P_SST_NAR_002_N19

1.5.1.4. Principiul scanării termice

Utilizează lungimile de undă ale infraroșului termal în vederea
obținerii de imagini ale poten țialului caloric al obiectelor din teren.
Imaginile în infraroșu termal se ob țin în cazul oric ărui corp cu o
temperatur ă mai mare de 1 șK.

Fig. 1.16 . Exemplu de imagine obținută pe baza principiului scanării
termice https://landsat.visibleearth.nasa.gov/view.php?id=91052

1.6. Teledetec ția activă

Teledetectia activă utilizeaz ă radiațiile electromagnetice
generate artificial cu ajutorul diferitelor instrumente in vederea
exploatarii si inregistrarii sub forma de imagini a obiectelor si
fenomenelor de pe suprafata terestra. Teledetectia cu mijloace active
ofera posibilitatea de a obtineimagini exacte ale ob iectelor, folosind
radiatii ce se pot propaga in conditii diferite de cele utilizate in
teledetectia pasiva. Principiile cele mai cunoscute ale teledetectiei
active sunt legate de folosirea microundelor (radar), luminii polarizate
sau laserului ( LiDAR ), respective undelor sonore (sonarul).

Fig. 1.17 . Sistem de teledetec ție ACTIV

1.6.1. Principiile teledetec ției active

Teledetec ția activ ă folosește radiațiile electromagnetice care sunt
generate artificial, cu instrumente diverse , având scopul explorării și
înregistrării obiectelor și fenomenelor de pe suprafa ța terestr ă sub
forma unor imagini . Teledetec ția cu mijloace active, determin ă
posibilitatea de a ob ține imagini exacte ale obiectelor, folosind radia ții
ce se pot propaga în condiții diferite de cele utilizate în teledetec ția
pasiv ă.

Imaginile obținute au aplica ții diverse în analiza mediilor
geografice, aceste fiind complementare imaginilor fotografice sau a
imaginilor ob ținute într-un mod neconven țional. Principiile cele mai
cunoscute sunt
Principiul microundelor ( Radar),
Principiul luminii polarizate sau laserului ( Lidar ),
Principiul undelor sonore (sonarul).

1.6.1.1. Radar (RAdio Detection A nd Ranging)

Conceptele fundamentale ale radarului (radioloca ție) se bazează
pe legile reflecției undei radio, care sunt inerente în ecuațiile ce
determină comportamentul undelor electromagnetice prezentate de
fizicianul britanic James Clerk Max well în 1864. Aceste principii au
fost pentru prima oară demonstrate în 1886 în cadrul experimentelor
făcute de fizicianul german Heinrich Hertz. Inginerul german
Christian Huelsmeyer (1881 -1957) a fost primul care a propus folosirea
ecourilor radio într -un dispozitiv de detectare folosit pentru evitarea
coliziunilor în navigația marină. Un dispozitiv similar a fost propus în
1922 de inventatorul italian Guglielmo Marconi.

Tradus RADAR înseamnă Detectare și localizare prin RADIO și
determinarea distan ței. Acest sistem se aplică în domeniul naviga ției
(aeriană sau maritime). Imaginea rezultată pe baza acestui principiu
permite sesizare pe monitoare, în timp real, a obstacolelor existente în
câmpul sau raza de ac țiune a utilizatorului . Acest principiu se baze ază
pe microunde , concret radarul reprezintă o instala ție de radioloca ție
care radiaz ă microunde electromagnetice și utilizeaz ă reflexia acestora
pe diverse obiecte în vederea determin ării exisen ței lor și a distan șei
față de antenna radarului . Datorită faptului că aceste radia ții sunt
vecine în spectru l electromagnetic cu undele radio, au o bună rată de
transmisie atmosferică.
Prinipiul RADAR -ului este următorul: Impulsul radia țiilor
electromagnetice transmise de emi țător prin anten ă are o lungime de
undă și o durat ă specific ă (adic ă are o lungime a pulsului m ăsurat ă în
microsecunde, msec). Lungimile de und ă sunt mult mai lungi decât în
spectrul vizibil, infraro șu apropiat, infraro șu mediu sau infraro șu
termic folosit ă în alte sisteme de teledetec ție. Prin urmare, energia din
spectrul microundelor este de obicei m ăsurat ă în centimetri și nu în
micrometri.
Radarul emite în spa țiu un impuls de radiofrecven ță care este
reflectat de c ătre un obiect, iar o parte din energie este reflectat ă
înnapoi pe direc ția radarului. Semnalul acesta reflectat se nume ște

ECOU, pe baza c ăruia radarul determin ă distanța și direcția obiectului
respectiv.
Microundele se pot propaga fără a se ține cont de condi țiile
atmosferice și sunt reflectate diferit de obiecte funcție de
caracteristicile suprafe ței și de expunerea lor la fluxuri le de undă.

Fig. 1 .18 Principiul RADARULUI

Energia care este reflectată de către obiecte sau fenomene în
domeniul undelor scurte din cadrul spectrului electromagnetic (în
cadrul a 7 benzi standardizate din domeniul undelor radar) este
recepționat ă de către radar, care reprezint ă CAPTORUL. În vederea

determinării distan ței dintre captor și obiect se analizeaz ă
amplitudinea, faza și polarizarea energiei recep ționate de c ătre captor.

Fig. 1 .19 Benzile de frecven ță utilizare de radar

Sistemele radar codează regiunile din microunde în următoarele
benzi de frecven ță, ca în tabelul de mai jos:

Codul Benzii Lungime de undă (cm)
Ka 0,8 – 1,1
K 1,1 – 1,7
Ku 1,7 – 2,4
X 2,4 – 3,8
C 3,8 – 7,5
S 7,5 – 15
L 15 – 30
P 30 – 100

Există foarte multe versiuni ale ecua ției radioloca ției. Una din
cele mai utilizate formule este:
𝑃𝑟=𝑃𝑡∙𝐸𝛼2∙𝜆2∙𝜎
(4𝜋)3∙𝑑4 [WATT]
În care:
– Pr – puterea recep ționat ă;
– Pt – puterea maximă transmisă;
– Eα – energia maximă radiată de către antenă;
– λ – lungimea de undă a radia ției emise (pe care func ționează
radarul);
– σ – suprafața de reflexie [m2]
– d – distanța de la anten ă la obiect.

Distanța maxim ă până la care un radar poate detecta corpurile
zbur ătoare se calculeaz ă cu urm ătoarea formula:

𝑅𝑚𝑎𝑥=√𝑃𝑒∙𝐺2∙𝜆2∙𝜎
(4∙𝜋)3∙𝑃𝑚𝑖𝑛4
=√𝑃𝑡∙𝐺2∙𝑐2∙𝜎
𝑓02(4∙𝜋)3∙𝑃𝑚𝑖𝑛4

În care:
– Rmax – distanța maxim ă până la care un radar poate detecta
corpurile zbur ătoare
– Pe – puterea emisă de radar [Watts]
– Pmin –putere minimă reflectată
– λ – lungime de undă a radia ției emise
– σ – suprafața de reflexie eficace sau sec țiunea transversal ă
– G – câștigul antenei
Distanța minim ă rmin de detec ție a radarului este limitat ă de
valoarea minim ă a intervalului Δt măsurabil. În practic ă, rmin < 100 m,
ceea ce înseamnă că obiectele ce zboară la o distanta mai mică de 100
m nu sunt detectate de către radar.
Rezoluția unui radar reprezintă posibilitatea acestuia de a
distinge separ at două ținte aflate foarte aproape una de cealaltă (în
distanță sau în azimut). Pentru ca radarul să poată distinge două
elemente distan țate str âns, ecourile lor trebuie s ă fie primite în mod
necesar în momente diferite.

Rezoluția în distanță reprezintă capacitatea unui sistem radar de
a observa separat două ținte aflate pe aceeași direcție față de radar, dar
la distanțe diferite (rezoluția în distanță este practic distanța minimă
între ținte la care ele mai sunt observate separat).

Fig. 1.20. Principi ul rezolu ției în distanță

Rezoluția în azimut reprezintă capacitatea unui radar de a
observa separat două ținte aflate foarte aproape una de cealaltă în
direcția paralel ă cu vectorul de mi șcare al senzorului.

Fig. 1 .21. Principiul rezolu ției în azimut

În teledetec ție, sistemele radar se clasifică în 2 categorii, după
cum urmează:
– Radarul cu emisie verticală – SAR (Synthetic aperture radar)
rezultatul este o imagine îngustă, similară unui profil
topografic al terenului. Acest radar se utilizează în nav igațiea
aerian ă, în diferite misiuni de fotografiere aeriană, pentru că
este necesară cunoașterea exactă a plafonului de zbor.
– Radarul lateral aeropurtat – SLAR ( Side Looking Airborne
Radar) . Antentele mobile sunt amplasate oblic pe fuselajul
avionului pe ambele păr ți sau lateral și perpendicular fa ță de
direcția de zbor emit microunde și rezultă o foarte bună
acoperire a terenului, de exemplu 9km la un plafon de 3000m
sau 20km la un plafon de 7000m . Astfel, acoperirea terenului
crește direct propor țional cu plafonul de zbor.

Fig. 1.22. Avion cu radar SLAR

Radarul SLAR redă imaginea unei suprafe țe de teren pe o f âșie
laterală fa ță de direcția de deplasare a avionului, sub un anumit unghi.
Prin deplasarea platformei, fasciculul de unde electromagnetice
mătură suprafa ța de teren în direcția de deplasare, pe o f âșie paralel ă
cu direcția de zbor. Fluxul de radia ții electromagnetice emis de radar
se propagă în spa țiu unde întâlnește suprafa ța terenului pe care sunt
diverse obiecte (construc ții, ape, forme de relief etc.) și este reflectat de
către acestea. La întoarcere c ătre receptor, semnalul reflectat este
purt ătorul unor informa ții cu privire la obiectele pe care le -a întâlnit.
Astfel, se formează imaginea radar.
Unul dintre cele mai mari avantaje ale radarului esste acela că
radarul poate realiza înregistrări în orice condi ții atmosferice , ziua sau
noaptea, deoarece undele domeniului radar pot penetra norii, cea ța
sau fumul, înregistr ările nedepinz ând de luminozitate.

Fig. 1 .23. Principiul de înregistrare a imaginilor cu radarul SLAR

Fig. 1 .24. Modul de propagare a impulsului Radar semnal reflectat de
obiecte

În timpul analizei imaginilor radar, operatorul trebuie să țină
cont de faptul c ă radarul „vede ” scena într-un mod foarte diferit fa ță
de ochiul uman sau de la un senzor optic.
Umbrele din imaginea radar sunt legate de unghiul de
incidență oblic al radia ției cu microunde emis de sistemul radar și nu
de geometria ilumin ării solare.
Similitudinea falsă vizuală dintre cele două tipuri de imagini
duce de obicei la confuzii pentru începători în interpretarea imaginilor
radar. O problemă majoră a imaginilor RADAR este: Cu cât este mai
mare intervalul (adică distan ța de la senzor), cu at ât este mai mare problema.

Din acest motiv apar fenomene de suprapunere și umbrire a
elementelor imaginii.

Fig. 1.25. Suprapunerea și umbrirea semnalului în imagini radar
(Badea) Alexandru Badrea – Teledetec ție, note de curs, USAMV
București

Din cauza pantei terenului, punctele D, E, F și G apar în ordine
inversată în imaginea radar, iar punctele situate între G și H nu pot fi
iluminate de impulsul radar deoarece se află într -o zonă umbrită. În
consecință, elementele din imaginea radar situate între poz ițiile 5 și 8
nu conțin semnalul retroreflectat de suprafața terestră, generând un
gol de informație, care apare în nuanțe întunecate în imagine.

Fig. 1.26. Imagine Radar

Fig. 1.27. Antene RADAR

Fig. 1.28. Imagine RADAR ( SAR image of Death Valley colored using
polarimetry )
ASA/JPL – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01349

Fig. 1.29. Imagine RADAR ( Image Credit: NASA/Jet Propulsion
Laboratory – nasa.gov radar image of Lisbon, Portugal )

Fig. 1.30. Imagine RADAR ( Image Credit: NASA/Jet Propulsion
Laboratory – nasa.gov Kliuchevskoi volcano, Kamchatka, Russia )

1.6.1.2. Lidar (Light Detection and Ranging)
Sistemul Lidar reprezintă o tehnologie nouă, apărută după anul
1960 și este un mijloc activ de a ob ține imagini, similar p ână la un
punct cu radar -ul și folosește în locul microundelor lumina polarizată
numită și laser.
Principiul utilizează scanarea sau baleierea unor suprafe țe
situate lateral în raport cu direc ția de zbor, prin coordonarea perfect ă
cu vite za de zbor a vehiculului aerian care transportă instrumentul.
La contactul cu obiectele din teren, semnalul incident, cu
parametri cunoscu ți este reflectat, o parte a luminii este absorbită,
difuzată, astfel încât intensitatea răspunsului este captată, mă surată și
înregistrată sub forma unei imaginii alb -negru.
Explorarea terenului se realizează prin baleiere sau scanare cu
fasciculul monocromatic generat la bordul avionului, elicopterului
sau satelitului iar coordonarea vitezei de deplasare cu cea de sca nare
se face cu ajutorul unui sistem special GPS.

Fig. 1.31 . Principiul scanării LiDAR (Prelucrare după Hofle si
Rutzinger 2011

Radiațiile luminoase cu alte lungimi de und ă, provenite de la
diverse surse, sunt eliminate prin filtrare în condițiile recepției
semnalului de r ăspuns cu antena special ă.

Unitatea de Măsură Inerțială (Inertial Measurement Unit -IMU)

IMU masoara informatii despre comportamentul plaformei cum sunt
roll(ruliu), pitch(tangaj), yaw(rotire), care pot fi
transformati in parametric de orientare phi, omega si kappa.
Masuratorile IMU sunt foarte importante in procesul de
georeferentiere directa. IMU ofera o pozitionare precise pe teremen
scurt si informatii precise asupra

comportamentului platformei.
Siste mul IMU constă dintr -un set de trei giroscoape și trei
accelerometre ce măsoară în mod continuu vitezele și accelerațiile
platformei, în serii de timp, din care se determină unghiurile de
înclinare ale ale vehiculului pe care sau în care este montat sistem ul
IMU. Se numește giroscop corpul simetric care se rotește cu o viteză
mare în jurul axei sale de simetrie (axa proprie de rotație sau axa
principală) și este suspendat astfel încât această axă poate ocupa orice
poziție în spațiu. Giroscoapele sunt instru mente care înregistrează
variațiile unghiulare și sunt utilizate pentru a da orientarea unui
obiect (unghiurile de înclinare transversală, de înclinare longitudinală
și de rotație în jurul axei verticale). Accelerometrele înregistrează
accelerațiile de -a lungul unei axe și nu pot măsura accelerațiile
gravitaționale. Axa principala a unui senzor inerțial definește care
componentă a vectorului se măsoară.

Fig. 1.3 2. Reflexiile multiple ale unui impuls electromagnetic

Datele LiDAR sunt constituite din sute de milioane de puncte
care pot să fi stocate în numeroase formate, ca de exemplu formatul
*.xyz sau formatul *.las. Formatul LAS a fost introdus de Societatea
Americană de Fotogrammetrie și Teledetecție (engl. American Society
for Photogrammetry and R emote Sensing –ASPRS) pentru
standardizare.
Fișierul LAS conține următoarele informații cu privire la fiecare
punct măsurat: coordonatele fiecărui punct LSA (X, Y, Z), intensitatea
impulsului laser, numărul reflexiei, numărul total de reflexii pentru
un impuls, direcția oglinzii de baleiaj, un cod pentru marginea liniei
de baleiaj (valoarea 1 pentru punctul situat la marginea liniei de baleiaj

și 0 în caz contrar), atributul “clasă” a unui punct LSA, unghiul de
scanare, timpul GNSS .

Tabel 1.1. Clasificare a codurilor fi șierelor LAS, versiunea 1.1. -1.4.,
conform American Society for Photogrammetry and Remote Sensing
(ASPRS)

Valoare clasificare (COD) Descriere
0 Niciodată clasificat
1 Neasignat / neclasificat
2 Teren

3 Vegetație joasă
4 Vegetație medie
5 Vegetație înaltă
6 Clădire
7 Punct jos
8 Rezervat
9 Apă
10 Cale ferată / Șină
11 Drum
12 Rezervat
13 Gard sârmă
14 Conductor sârmă
15 Turn transmisie
16 Cablu izolator
17 Pod / punte
18 Zgomot înalt
19-63 Rezervat

64-255 Definire de către utilizator

Fig. 1.3 4. Exemplu de Proces de scanare LiDAR ( Illustration of the
LiDAR or airborne laser scanning process. Image © Höfle &
Rutzinger (2011).

Fig. 1.3 5. Exemplu de imagine LiDAR ( G. Asner / Carnegie Institution for
Science )

1.6.1.3. Sonarul (SOund NAvigation and R anging)
Sonarul, numit și ecosondă, utilizează undele sonore generate în
limitele unor parametri cunoscu ți de sisteme speciale. Aplica țiile sunt
legate aproape exclusiv de mediul marin, de bazinele acvatice,
deoarece propagarea sunetului, a ultrasunetelor este optimă prin apă
și mult mai dificilă în atmosferă.
Principiul este destul de apropiat de cel al radarului sau
lidarului. Undele s onore sunt emise de generatoare submerse asemeni
unor antene fixe sau mobile de pe nave sau submarine, în direc ția
fundului apei marine, unde interac ționeaz ă cu diferite medii cu
structuri și rugozit ăți diferite, expuse diferit în raport cu flux sonor
incident. Sistemul exploreaz ă obiectelo tot prin scanare sau baleiere,
în limitele razei de ac țiune.

1.7. Comparatie senzori active –pasivi

Senzorii pasivi detecteaza radiatia electromagnetica reflectata
sau emisa de surse naturale. Senzorii activi detecteaza ras punsul
reflectat de obiecte iradiate de surse artificiale de energie, cum ar fi

radarul. Fiecare din aceste doua categorii se pot clasifica mai departe
in sisteme cu sacanare sau fara scanare.

Fig. 1.3 6. Compara ție Senzori psiv -activ

Un senzor functionand dupa o combinatie de metode pasive,
fara scanare si fara imagerie este un tip de inregistrator de profile, ex.
un radiometru de microunde. Un senzor functionand dupa o
combinatie de metode pasive, fara scanare si cu imagerie este ceea ce
numim o” camera ”, cum se afla de exemplu la bordul satelitului rusesc
COSMOS
Senzorii functionand ca si combinatii de imagerie pasiva cu
scanare se pot clasifica in continuare in senzori cu scanare planara de
tip imagine (camere TV sau scanere cu semic onductori) si senzori cu

scanare planara de tip obiect (cum ar fi scanerele multispectrale (opto –
mecanice) si radiometre de microunde cu scanare
Ca exemplu de senzor activ fara scanare si fara imagerie este
orice inregistrator de profile, cum ar fi un spec trometru cu laser sau
un altimetru cu laser. Un senzor activ, cu scanare si imagerie este
radarul, ex. un radar cu apertura sintetica (SAR), care poate produce
imagerie de inalta rezolutie, atat ziua cat si noaptea, chiar si sub
acoperire de nori.
Cei mai raspanditi senzori folositi in teledetectie sunt camerele,
scanerul cu semiconductori, scanerul multispectral. Senzorii cu laser
au inceput recent sa fie folositi pentru monitorizarea poluarii aerului
cu spectrometre laser si pentru masurarea distantelor i n altimetre cu
laser.

1.8. Platforme de teledetec ție

Platformele de teledetec ție sunt vehicule capabile s ă transporte
senzori de preluare de la sol sau să îl ridice la altitudinea de preluare.
Aceste platforme trebuie sa asigure o foarte mare stabilitate pentru
senzorul de preluare în timpul înregistrării și să poat ă să se orienteze
în sensul proiectat pentru preluarea imaginilor. De asemenea trebuie
să mențină constant ă altitudinea de zbor.

Aceste platforme sunt dotate cu sursă proprie de energie, cu
sisteme de orientare și control a parametrilor de zbor.

1.8.1. Clasificarea platformelor:

Platforme aeriene de teledetecție
Platforme spațiale de teledetecție
Platforme circumterestre fără oameni la bord
Platforme circumterestre cu oameni la bord
Platforme extraterestre fără oameni la bord
Platforme extraterestre cu oameni la bord
Sisteme de teledetecție

1.9. Vectori, captori și detectori

Un sistem de teledetectie este un ansamblu constituit dintr -un
vector purtator (satelit sau avion), unul sau mai multe instrumente de
captare a semnalului si un ansamblu de mijloace care permit
controlul, receptionarea, corectarea si exploatarea datelor .
Vectorii purtăroti sau platformele purtatoare reprezintă vehicule
aeriene / spatiale care sunt utilizate pentru a transporta o platformă
și încărcatura sa util ă.

Funcție de tipul de aplica ții pentru care au fost lansa ți pe orbite
și ținând cont de durata de existen ță estimat ă, sateliții de teledetec ție
utilizeaza 2 tipuri de orbite:

Orbite geostationare ecuatoriale altitudine 36.000 km.) . În acest
caz satelitul este 'fixat' deasupra unui punct al ecuatorului. În această
categorie fac parte sateli ții meteorologici europeni METEOSAT sau
sateliții americani GOES. Ace ști sateliți nu pot observa dec ât una din
fețele P ământului, da r au ca avantaj frecven ța ridicat ă de furnizare de
imagini;
Orbite heliosincone cvasi -polare. Sateli ții tehnologici utilizeaz ă
orbite la o altitudine joasă – 700-1200 Km., trec ând la verticala locului
la aceeași oră solar ă.
Din această categorie sunt sateliții SPOT sau LANDSAT, dar și
sateliți meteorologici NOAA sau sateli ții radar ERS sau RADARSAT.
Energia radiativă provenită de la scena vizată este captată pe
baza instrumentelor specializate care sunt la bordul satelitului,
eliberâ nd astfel, în schimb, semnale electrice corespunză toare /
măsurabile .
Similar, camera fotografică este un captor, chiar dacă nu este
eliberat un semnal electric care poate fi cuantificat .
Scannerul este un sistem integral de achizi ție a datelor și este
alcătuit din senzori și detectori.

Senzorul este un instrument care acumuleaza energia, pe care o
converte ște într-un semnal, iar apoi o prezint ă sub o formă adecvată
obținerii de informatii despre mediu.
Detectorul este un dispoziti incorporat în sistemul de senzori c e
înregistrează radia ția magnetic ă. Ca și exemplu, în sistemul Landsat
TM sunt 16 detectori pentru fiecare lungime de unda
În vederea achizi ției de date numerice s e utilizează 3 categorii de
captori ce difer ă prin geometria specifică de înregistrare a informa ției:
Baleiajul mecanic – care este perpendicular pe direc ția de
deplasare a satelitului;
Baleiajul de pasaj ;
Imagini 2D (bidimensionale ) ale peisajului .

1.10. Orbitele sateli ților

1.10.1. Noțiuni generale
Orbita este o traiectorie curbă (circulară sau eliptică) care este
parcursă de un obiect în jurul corpului ceresc în spa țiul c ăruia
graviteaz ă.
Orbitele circumterestre reprezintă drumul descris de un satelit în
jurul Pământului ca urmare a mi șcării întreținute de atrac ția sa.

Un satelit se poate deplasa constant pe orbită atâta timp cât se
păstrează un echilibru între for ța gravita țional ă și forța centripet ă,
fiind astfel posibil ă menținerea pe traiectorie a vectorului.
Orbita terestra reprezintă curba după care se deplasează sat elitul
în jurul Pământului.
Satelitul care se deplaseaza pe o orbită terestră se deplasează, de
fapt, pe o elipsă, iar unul din focarele acesteia este centrul planetei.
Datorită faptului că Pământul nu este o sferă perfectă și omogen ă
(geoid) iar satelitu l nu se mi șcă de la traiectoria perfect ă este necesar a
se interveni periodic în vedrea corect ării traiectoriei.
Orbita descendenta reprezintă portiunea orbitei pe care satelitul
se deplaseaza de la nord spre sud.

Orbita ascendenta reprezintă o por țiune din orbita unui satelit
pe care deplasarea acestuia se face pe o directie Sud -Nord.
Orbita geostationara reprezintă orbita situata la o altitudine de
35786 km deasupra Ecuatorului (inclinare 0 grade, viteza de revolutie
egala cu perioada de revolutie a Te rrei) fiind un caz particular al
orbitei geosincrone.
Orbita sincrona reprezinră orbita in jurul unui corp ceresc pe care
un satelit artificial se deplaseaza cu o perioada de revolutie egala cu
perioada de rotatie a corpului respectiv.
Orbita circulara rep rezintă orbita de forma unui cerc.

Orbita ecuatoriala reprezintă orbita paralelă cu planul
ecuatorului terestru.
Orbita polara (peripolara sau cvasipolara) reprezintă orbita al
cărei plan formează cu axa polilor un unghi de maxim 10 .

Orbita inclinata reprezintă orbita al cărei plan formeaza cu
planul ecuatorului terestru un unghi diferit de 90.
Perioada de rotatie a Terrei in jurul propriei axe masurata fata de
stele fixe este de 23h56’04,09’’;
Perioada de revolutie siderala a satelitului reprezinta ti mpul
necesar de parcurgere a unei orbite complete;
Satelitii geosincroni au o perioada de revolutie siderala egala cu
perioada de rotatie siderala a Terrei;
Satelitii geostationari sunt geosincroni si evolueaza pe o orbita
circulara ecuatoriala (sunt stat ionari deasupra ecuatorului intr -un
punct si se deplaseaza cu o viteza egala cu viteza de rotatie a
Pamantului in jurul axei sale);
Inclinarea planului orbitei fata de planul ecuatorului poate lua
valori de la 0 la 180 , iar in cazul orbitelor heliosincron e valorile sunt
apropiate de 90 .

1.10.2. Legile lui Kepler
Mișcarea sateli ților în jurul P ământului este descris ă prin cele 3 legi
enunțate de Johannes Kepler (matematician și astronom german) la
începutul secolului al XVII -lea și care descriu mi șcarea planetelor în
jurul Soarelui pe o traiectorie eliptic ă. Legile lui Kepler sunt
urm ătoarele:
Prima Lege: ”Planetele se mi șcă (orbiteaz ă) în jurul Soarelui pe o
orbit ă eliptic ă în care Soarele se află într -unul din focare”;

Fig. 1.37. Mișcarea Planetelor în jurul Soarelui

A doua Lege: ”Linia dreaptă care une ște Planeta cu Soarele (Denumit ă
Raza vectoare Soare – Planet ă) descrie arii egale în intervale egale de
timp ”. Aceast ă lege poartă denumirea și de Legea ariilor egale (Arii
egale = perioade timp egale);

Fig. 1.38. Legea ariilor egale

A treia Lege: ”Pătratul perioadei de revolu ție a unei planete este direct
proporțional cu cubul semiaxei mari a orbitei ”. Aceast ă lege poart ă
denumirea și de Legea armoniei. Aceast ă lege stabile ște leg ătura care
exist ă între distan țele a 2 planete fa ță de Soare și timpul în care
planetele realizeaz ă un p arcurs complet.

1.10.3. Caracteristicile orbitei
O orbită se poate defini prin următoarele elemente:
poziția satelitului pe orbit ă
planul orbitei;
forma și dimensiunea orbitei;

definirea orbitei în planul său;

Parametrii caracteristici orbitei unui satelit sunt:

Semiaxa mare – a;

Fig. 1.39. Semiaxele unei orbite

Excentricitatea orbitei – e.
Excentricitatea unei orbite indică abaterea orbitei de la un cerc perfect.
O orbită circulară are o excen tricitate de 0, în timp ce o orbită extrem
de excentrică este mai aproape de (dar întotdeauna mai mică decât) 1.

Fig. 1.40. Excentricitatea unei orbite

Înclinarea orbitei (fa ță de Ecuator) – i;

Fig. 1.41. Excentricitatea unei orbite

Longitudinea nodului ascendent (ascensia dreaptă) – Ω.

Nodul ascendent reprezintă punctul orbitei unui obiect (satelit)
în care acesta traversează ecliptica din Emisfera Sudică înspre
Emisfera Nordică.
γ – punctul vernal
π – perigeul
Tπ – momentul trecerii la perigeu

Fig. 1.42. Elementele orbitei

1.10.4. Tipuri de orbite
Există definite 3 tipuri de orbite terestre și anume Orbite Joase,
Orbite Medii și Orbite Geosta ționare.

Fig. 1.43. Tipuri de orbite

Orbită Joasă – LEO – Low Earth Orbit – la o altitudine de 300 –
1.500 km având unghiuri de înclinare de aproximativ de 90 ;

Cea mai mare parte dintre sateli ții care au scop științific, precum
și mulți sateliți meteorologici se afl ă pe o orbit ă Joasă, aproape
circular ă. Înclinarea satelitului depinde de ce satelit a fost lansat
pentru a fi monitorizat. Majoritatea sateli ților din Sistemul de

Observare a P ământului (NASA) sunt pe o orbit ă aproape polar ă. Cea
mai importantă orbită joasă este Orbita sincronă cu Soarele, utilă în
scop științific, deoarece men ține unghiul de lumin ă al Soarelui pe
suprafața Pământului c ât mai coerent posibil, de și unghiul se va
schimba de la un sezon la altul. Aceast ă consisten ță este utilă în a
compara imagini din acela și sezon pe parcursul mai multor ani. F ără
o orbit ă sincron ă cu Soare, ar fi foarte dificil ă monitorizarea în timp a
unui fenomen.

Fig. 1.44. Orbită LEO

Orbită Medie – MEO – Medium Earth Orbit – la o altitudine de
9.800 – 20.500km.

Sateliții de pe aceast ă orbit ă au vitez ă mai ridicat ă de mișcare.
Cele mai importante orbite medii sunt orbita Molniya și Orbita Semi
sincron ă.
Orbita semi sincornă este o orbită aproape circulară și se afl ă la
o distanță de 26.560 km de Centrul Pământului și la aproximativ
20.200km deasupra suprafe ței terestre. Un satelit realizeaz ă o mișcare
complet ă pe aceast ă orbit ă în 12 ore, astfel c ă în decurs de 24 de ore
același satelit trece peste acelea și 2 locuri de la Ecuator în fiecare zi.
Mișcarea pe aceast ă orbit ă este extrem de previzibil ă și de aceea este
utiliza tă pentru sateli ții sistemului GNSS (Global Navigation Sattelite
System).

Fig. 1.45. Orbită MEO – GNSS

Orbita Molniy a a fost inventată de Federa ția Rus ă și este utilă
pentru observa ții la latitudini mari. Fa ță de sateli ții de pe orbitele
geostaționare care sunt pozi ționați deasupra Ecuatorului, aceast ă
orbit ă reprezint ă o alternativ ă viabil ă pentru observa ții în zonele
nordice sau sudice.
Pe Orbita Molniya (are o înclina ția și o excentricitate ridicat ă
(63,4 ° și 0,722) satelitul realizeaz ă o mișcare pe o elips ă extrem ă, cu
Pământul aproape de margine. Pentru c ă este accelerat ă de gravitatea
planetei noastre, satelitul se mi șcă foarte repede c ând este aproape de
Pământ. În momentul când satelitul se îndepărtează, viteza sa

încetinește, așa că petrece mai mult timp în vârful orbitei sale care este
poziția cea mai îndep ărtată de P ământ.
Un satelit aflat pe orbita Molniya are nevoie de 12 ore pentru
realiza o mi șcare completă, dar petrece aproximativ două treimi din
acel timp într -o singură emisferă. Un satelit de pe orbita Molniya trece
prin acela și punct la fiecare 24 de ore. Acest tip de orbit ă este util ă
pentru comunica ții în nordul sau sudul îndep ărtat. Sate liții de
comunica ții ruși și sateliții radio Sirius utilizeaz ă în prezent acest tip
de orbit ă

Fig. 1.14 Orbită MEO – Molnyia

Orbită Geosta ționar ă Ecuatoriale – GEO – Geostatonary Earth
Orbit
Un satelit de pe o orbită geosincronă circulară direct peste
ecuator (excentricitatea și înclinarea egale cu zero) va avea o orbit ă
geostaționar ă care nu se mi șcă deloc în raport cu solul. Este
întotdeauna direct peste acela și loc de pe suprafa ța Pământului.

Orbitele geosta ționare sunt foarte utile în procesul de
monitorizare a vremii, deoarece sateli ții de pe aceast ă orbit ă oferă o
imagine constant ă a aceleia și suprafe țe. La fiecare c âteva minute,
sateliții geosta ționari, ca de exemplu Sateli ții Geostationary
Operating Satellite Satellite (GOES), trimit informa ții despre nori,
vapori de apă și vânt, iar acest flux constant de informa ții servește
drept baz ă pentru cea mai mare parte a monitoriz ării și prognozei
meteorologice .

Fig. 1.15 Orbită Geosta ționar ă

Bibliografie:

https://www.e -education.psu.edu/geog480/node/494

Jensen JR (2007) Remote sensing of the environment: an Earth resource
perspective. Prentice Hall, New Jersey

Höfle, B. & Rutzinger, M. (2011). Topographic airborne LiDAR in geomorphology: a
technological perspective. Z. Geomorphol., 55, 1 -29.

Asner, G.P., Knapp, D.E., Kennedy -Bowdoin, T., Jones, M.O., Martin, R.E., Boardman, J.
& Hughes, R.F. (2008). Invasive species detection in Hawaiin rainforests using airborne
imaging spectroscopy and LiDAR. Remote Sens. Environ., 112, 1942 -1955.
Asner, G.P., Mascaro, J., Muller -Landau, H.C ., Vieilledent, G., Vaudry, R., Rasamoelina,
M., Hall, J.S. & van Breugel, M. (2012). A universal airborne LiDAR approach for tropical
forest carbon mapping. Oecologia, 168, 1147 -1160.
Asner, G.P., Mascaro, J., Anderson, C., Knapp, D.E., Martin, R.E., Ken nedy -Bowdoin, T.,
van Breugel, M., Davies, S., Hall, J.S., Muller -Landau, H.C., Potvin, C., Sousa, W., Wright,
J. & Bermingham, E. (2013). High -fidelity national carbon mapping for resource
management and REDD+. Carbon Balance and Management, 8:7.