I flera års tid har antalet svåra och okontrollerade skogsbränder ökat i antal. Det finns ett behov av att detektera skogsbränder med hjälp av satelliter som har högre tidsupplösning samt högre geometrisk upplösning än de satelliter som är i bruk idag. I detta examensarbete utfördes dels en studie av bildframställningen hos, och dels designen av omloppsbanan till en mikrosatellitkonstellation, som använder sig av nära-infraröd (NIR) och kortvågig infraröd (SWIR) avbildningsteknik med förstärkt geometrisk upplösning och tidsupplösning för övervakning av skogsbränder. En översikt av den nuvarande tekniken visade olika alternativ för kamera: två kommersiella sensorer med ett spektralområde på 0.7 till 1.7 μm och geometrisk upplösning på 140 m respektive 112 m; en kommersiell sensor med ett spektralområde på upp till 2.2 μm och geometrisk upplösning på 168 m; samt ett förslag till sensor med högre geometrisk upplösning på 20 m eller 50 m, som erhålls genom att öka brännvidden. Flera slutsatser nåddes med hänsyn till avbildningen: lämpligheten hos linserna som hittades till respektive sensor verifierades, och det upptäcktes att förvrängningen till följd av jordens rotation ökade med förlängd exponeringstid, vilket även skedde för förhållandet mellan signal och störningar. Ett förslag till en cirkulär, solsynkron, polär omloppsbana med ett dagligen upprepande mönster lades fram. En förenklad metod för beräkning av halva storaxeln tillämpades, och därmed bestämdes en höjd på 561 km och lutning på 97.64°. I enlighet med detta uppskattades antalet satelliter som krävs för både global och regional (Sverige) täckning för alla avbildningsalternativ. För global täckning beräknades antalet satelliter som krävs för att uppnå en geometrisk upplösning på 140.25 m till 15 stycken, medan en geometrisk upplösning på 50 m krävde 84 stycken satelliter. För regional täckning (Sverige) krävdes å andra sidan endast 6 stycken satelliter för att uppnå en geometrisk upplösning på 140.25 m, och 32 stycken för en geometrisk upplösning på 50 m. Detta examensarbete har visat hur många satelliter som behövs för antingen global eller regional täckning så att skogsbränder kan detekteras med högre geometrisk upplösning samt högre tidsupplösning. / For several years, the occurrence of more severe and uncontrolled wildfires has been increasing. There is a need to detect wildfires with a higher spatial and temporal resolution than the ones currently provided by operational satellites. In this thesis, an imager study and orbital design of a microsatellite constellation using near infrared (NIR) and shortwave infrared (SWIR) imagers for wildfire monitoring, with enhanced spatial and temporal resolution, was conducted. After a state of the art review, different alternatives of imaging systems were discerned: two commercial sensors with spectral range of 0.7 to 1.7 μm and spatial resolution of 140 m and 112 m, respectively; one commercial sensor with spectral range up to 2.2 μm and spatial resolution of 168 m; and one sensor proposal with higher spatial resolution of 20 m or 50 m, achieved by increasing the focal length. Several conclusions were reached with regards to the imagers: the appropriateness of lenses found for each sensor was confirmed, the Earth rotation distortion was found to increase as the exposure time is extended, as did the signal-to noise ratio. A proposal for a circular sun-synchronous polar orbit with a daily repeating pattern was made. Applying a simplified method to calculate the semi-major axis, an altitude of 561 km and inclination of 97.64° were determined. Accordingly, the number of satellites for both global and regional (Sweden) coverage was estimated for all imager alternatives. For global coverage, the necessary number of satellites to achieve a spatial resolution of 140.25 m was calculated to be 15 satellites, whereas for a spatial resolution of 50 m the number of satellites increased to 84. On the other hand, for regional coverage (Sweden), the number of satellites to achieve a spatial resolution of 140.25 m were 6, and for a spatial resolution of 50 m the number of satellites was 32. This thesis shows how many satellites are required for either global or regional coverage, considering different imager configurations, to detect wildfires with a higher spatial and temporal resolution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-311381 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Bruce Rosete, Citlali |
| Publisher | KTH, Geoinformatik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 2251 |
Page generated in 0.0118 seconds