Augmented Reality Sandbox van ESERO

Augmented Reality Sandbox van ESERO
Aardobservatie
21 april2016
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
Augmented Reality Sandbox van ESERO
Aardobservatie
21 april 2016
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
19.00 h
19.15 h
19.35 h
19.50 h
20.05 h
20.15 h
21.00 h
21.15 h
Inleiding ruimtevaart-educatie
AR Sandbox (ARS)?
Aardobservatie: orbits
Aardobservatie: multispectraal
Aardobservatie: afsluiter
Landschapskenmerken met de ARS
Vragen/discussie
Opruimen !
(15 min)
(20 min)
(15 min)
(15 min)
(10 min)
(45 min)
(15 min)
(60 min)
INLEIDING
Ruimtevaart op school
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
D
IT
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
ESP
INLEIDING
Ruimtevaart op school
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
ESERO Programma schooljaar 2016-2017
• Vorming secundair
• ARS en aardobservatie
• Kleine MARSrovers: Leerlingen volbrengen missie naar Mars en voeren Marsonderzoek
uit met Lego Mindstorms
• Activerende werkvormen ivm gravitatie en orbits (ruimtevaart en natuurlijke objecten)
• Vorming lager onderwijs
• Space Awareness
• Schoolproject Maan en Mars
• Opgebouwd rond ESA ExoMars missie (BIRA)
• Reguliere projecten
• ASGARD, CanSat, Paraboolvluchten, ESA projecten, …
INLEIDING
Ruimtevaart op school
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
Moonbase
2025-2030
INLEIDING
Ruimtevaart op school
AR Sandbox
Aardobservatie
o Aardobservatie
• actief/passief
• Banen
• Functies
• Golflengtes
• Beelden
o Eur. Voorbeelden
o Quiz
orion
“De eerste Mars
reiziger is nu
reeds geboren”
AARDOBSERVATIE ?
 Verzamelen van informatie over de planeet Aarde :
o Fysisch
o Chemisch
o Biologisch
 Techniek : teledetectie.
 analyseren, verwerken, en presenteren van informatie.
 natuurlijke en menselijke systemen.
Elektromagnetisch
Hoe?
Ultrasoon
Zwaartekracht
veld
AARDOBSERVATIE ?
Actief – Passief (stap A)
Actief : voorbeeld
signaal wordt door satelliet zelf uitgezonden
RADAR altimetrie
• RADAR : Radio Detection And Ranging
• Alti: hoogte
• Metrie: metingen uitvoeren
SENTINEL 3
ENVISAT
Actief : voorbeeld
signaal wordt door satelliet zelf uitgezonden
RADAR altimetrie
Passief: voorbeeld
Luchtfoto’s
Passief: voorbeeld
IR + zichtbaar licht
PROBA V
Tenerife 2013
Passief: voorbeeld
Spectrum in atmosfeer van Mars
ExoMars
Passief: voorbeeld
Spectrum in atmosfeer van Mars
ExoMars
Passief: voorbeeld
Natuurlijk signaal van de zon/planeet wordt gebruikt
Passieve observatie ‘deep space’
Hoe hoog vliegen satellieten?
Oefening met model van de aarde = 30 cm
Baan van de satelliet (stap E)
Observatie satellieten: verschillende banen
Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?
De eeuwige val
Observatie satellieten: verschillende banen
Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?
Gravitatie versnelling
Centrifugale versnelling
evenwicht
Observatie satellieten: verschillende banen
Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?
Observatie satellieten: verschillende banen
Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?
Evenwicht tussen:
• Gravitatie versnelling
• Centrifugale versnelling
De eeuwige val
Besluit
De snelheid bepaalt de hoogte.
En de hoogte bepaalt de snelheid.
Observatie satellieten: verschillende banen
De snelheid bepaalt de hoogte.
En de hoogte bepaalt de snelheid.
Observatie satellieten: verschillende banen
Indeling volgens hoogte:
1.
2.
3.
4.
LEO Low Earth Orbit
MEO Middle Earth Orbit
GEO Geosynchronous Earth Orbit
Deep Space
Observatie satellieten: verschillende banen
De snelheid bepaalt de hoogte.
En de hoogte bepaalt de snelheid.
Vliegt een geostationaire
satelliet trager of sneller
dan een LEO satelliet ?
(snelheid tov stilstaand
aardmiddelpunt)
Snelheid op 36.000 km hoogte
= Afstand/omlooptijd
= 2πR/24h
= (2x42.400km)π/24h
= 266.407km/24h
= 11.100km/h
= 3km/sec
Snelheid op 400 km hoogte
= Afstand/omlooptijd
= 2πR/1,5h
= (2x6.800km)π/1,5h
= 42.726km/1,5h
= 28.484km/h
= 7,9km/sec
Observatie satellieten: verschillende banen
Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:
Polaire baan (voorbeeld SENTINEL 2)
Meestal in LEO (waarom?)
Meestal zonsynchroon (waarom?)
Observatie satellieten: verschillende banen
Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:
Inclined orbit (voorbeeld ISS)
Observatie satellieten: verschillende banen
Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:
Geosynchrone baan (voorbeeld METEOSAT)
3 satellieten (waarom?)
Observatie satellieten: verschillende functies







Communicatie (radio, TV, GSM, internet, …)
Meteo
ISS
Milieu (klimaat, vervuiling, zeeniveau, algen, ziektes, ontbossing, branden, …)
Militair
Navigatie (GPS, Galileo, zeevaart, …)
Kartering (geografie, economie, landbouw, bosbeheer, oceanen, vluchtelingen, rampen, …)
Aardobservatie in verschillende golflengtes
Aardobservatie in verschillende golflengtes
Kwikdamp (TL lampen)
Elektromagnetisch spectrum
Aardobservatie in verschillende golflengtes
Wat zie je hier ?
Oost groenland: ijs
(bron: NASA)
Clouds from space
White Sands Nat. Mon.: zand
(bron: Google maps)
Aardobservatie in verschillende golflengtes
Test water detectie in AR Sandbox
Gebruik van IR
Omschrijving
Afkorting
Golflengte
nabij-infrarood
NIR
0.78 - 3 µm
middel-infrarood
MIR
3 - 50 µm
ver-infrarood
FIR
50 - 1000 µm
SWIR
VIS
NIR
VNIR
TIR
short wave IR
visible
Near IR
Very near IR
Thermal IR
Gebruik van IR
• Kan je water zien met IR?
Gebruik van IR
• Kan je water zien met IR?
Gebruik van IR
• Kan je alle IR straling van de aarde met satellieten bekijken?
• Hoe zie je het verschil tussen wolken en ijs en wit zand?
• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek
Gebruik van IR
• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek
Gebruik van IR
• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek
Gebruik van IR - vegetatie
• Voorbeeld: PROBA V
PROBA-V App voor Android en iOS
https://proba-v-mep.esa.int/blog/esa-proba-v-app-android-and-ios
•
•
•
•
•
•
•
•
Om de 2 dagen volledig beeld
Extreme weersomstandigheden
Voorspelling oogsten
Opvolging waterreserves
Woestijnvorming
Ontbossing, brandschade
Vitaliteit van vegetaties
Soorten vegetaties
Gebruik van IR - vegetatie
• Voorbeeld: PROBA V
Proba-V facts and figures
Launch date:
May 2013
Mass:
140 kg
Sun-synchronous polar orbit
Orbit:
820 km altitude
crossing the equator every morning between 10:30 and 11:00 local time
Instrument:
New version of the Vegetation imager previously flown on the Spot satellites
Blue (438-486 nm) Red (615-696 nm) NIR (772-914 nm) SWIR (1564-1634 nm)
Prime contractor: QinetiQ Space Belgium
Payload developer: OIP Sensor Systems Belgium
Satellite’s mission control centre in Redu, Belgium
Ground segment: ground station for data reception, and a processing and archiving centre at VITO in
Belgium.
Launcher:
Vega
Gebruik van IR - vegetatie
Multispectrale aardobservatie
 Beelden van oppervlakte en atmosfeer
Fytoplankton Schotland
Probleem:
• Wolken
• Nacht
Zichtbaar licht +
andere golflengtes
Multispectrale aardobservatie
 Meestal nadir
Hoge resolutie
Nadir
Occultatie
Multispectrale aardobservatie
 Voorbeeld : MERIS (ENVISAT)
 Medium Resolution imaging Spectrometer
 15 spectrale banden
 300 m resolutie
 om de 3 dagen volledig beeld
Beelden
• Voorbeeld: PROBA V
Beelden
Ontvangst (F)
Valse kleuren (G)
getallen
Detectie (E)
getallen
Detectie (E)
Ontvangst (F)
Ware kleuren (G)
QUIZ Vragen
Vraag 1 - Hoe moet een geostationaire satelliet bewegen om schijnbaar stil te
hangen?
A. Van noord naar zuid over de polen, dan komt hij steeds op dezelfde plaats over België
B. Van zuid naar noord over de polen, want dan draait hij met de aarde mee
C. Van oost naar west : de zon komt ook op in het oosten en gaat onder in het westen
D. Van west naar oost : zo wentelt de aarde ook om haar as
N
O
?
W
Z
QUIZ Vragen
Vraag 2 - Vervolledig volgende zin: spionagesatellieten zijn altijd...
A. Polair, zo kunnen ze vele details waarnemen en overvliegen ze ook steeds een
ander gebied.
B. Geostationair, want zo kunnen ze vele details waarnemen.
C. Polair, want zo kunnen ze veel opeenvolgende beelden nemen van eenzelfde
gebied.
D. Geostationair, want zo kunnen ze elke dag meerdere beelden nemen van
eenzelfde gebied.
QUIZ Vragen
Vraag 3 - Waaraan kan je herkennen dat het niet om een kleurenfoto gaat, maar
wel om een beeld van de aarde genomen vanuit de ruimte ?
A. Vanuit de ruimte kan je niet veel details waarnemen. Steden zoals Brussel kan
je niet zien liggen.
B. Vanuit de ruimte zou je boven België natuurlijk ALTIJD wel witte wolken zien
hangen, maar op dit beeld zijn helemaal geen wolken te zien.
C. De kleuren in dit beeld zien er vreemd uit. Een kleurenfoto ziet er anders uit.
QUIZ Vragen
Vraag 4 - Zou je op Meteosatbeelden rivieren en beken kunnen zien?
A. Ja, want water kaatst heel veel zonlicht terug. Water glinstert !
B. Nee, want zonlicht verdwijnt in het water : het gaat het water in. Het wordt
C. ‘geabsorbeerd’.
D. Ja,want op satellietbeelden kun je de kleinste details zien.
E. Nee, meestal niet, want rivieren en beken zijn veel smaller dan 2,5 km.
QUIZ Vragen
Vraag 5 - Het Donkmeer is zeer donker op het beeld. Wat betekent dit?
A. Het meer geeft – net als de rivier – heel erg veel infrarood licht af : er wordt
veel infrarood licht weerkaatst.
B. Het meer geeft – net als de rivier – vrijwel geen infrarood licht af : er wordt
vrijwel geen infrarood licht weerkaatst.
C. Omdat water nu eenmaal blauw is, komt er natuurlijk helemaal geen
infrarood licht vandaan.
D. Daar is het infrarode licht niet gemeten. De foto laat gewoon zien dat daar
het meer ligt.
QUIZ Vragen
Vraag 6 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een
A. Geostationaire satelliet
B. Polaire satelliet in LEO
C. Allebei
Vraag 7 – De AR Sandbox beeldverwerking werkt
met
A. Ware kleuren
B. Valse kleuren
C. Allebei
Vraag 8 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een
A. Actieve IR satelliet voor kartering en vegetatie
B. Passieve IR satelliet voor kartering
C. Actieven IR satelliet voor kartering
QUIZ Antwoorden
QUIZ Antwoorden
Vraag 1 - Hoe moet een geostationaire satelliet bewegen om schijnbaar stil te
hangen?
D. Van west naar oost. Zo wentelt de aarde ook om haar as.
N
O
?
W
Z
QUIZ Antwoorden
Vraag 2 - Vervolledig volgende zin: spionagesatellieten zijn altijd...
A. Spionagesatellieten zijn altijd polair. Want dan komen er op de beelden veel
details en bovendien draaien ze telkens weer over een ander gebied.
QUIZ Antwoorden
Vraag 3 - Waaraan kan je herkennen dat het niet om een kleurenfoto gaat, maar
wel om een beeld van de aarde genomen vanuit de ruimte ?
C. De kleuren in dit beeld zien er vreemd uit. De kleuren in dit beeld zijn niet de kleuren die
je met je ogen ziet.
QUIZ Antwoorden
Vraag 4 - Zou je op Meteosatbeelden rivieren en beken kunnen zien?
D. Nee, meestal niet, want rivieren en beken zijn veel smaller dan 2,5 km Op een
paar reuzenrivieren na (zoals de Amazone in Brazilië), zijn rivieren en beken te
klein voor Meteosat
QUIZ Antwoorden
Vraag 5 - Het Donkmeer is zeer donker op het beeld. Wat betekent dit?
B. Het Donkmeer geeft - net als de rivier - vrijwel geen infrarood licht af: er wordt
vrijwel geen infrarood licht weerkaatst.
QUIZ Antwoorden
Vraag 6 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een
C. Een geostationaire EN polaire satelliet (blijft stil
boven vaste plaats, maar heeft hoge resolutie).
Vraag 7 – De AR Sandbox beeldverwerking werkt
met
B. Valse kleuren
Vraag 8 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een
C. Actieven IR satelliet voor kartering (VIS wordt
niet gebruikt, dus geen vegetatie-index mogelijk).
QUIZ Antwoorden
Vraag 1
Vraag 2
Vraag 3
Vraag 4
Vraag 5
Vraag 6
Vraag 7
Vraag 8
D
A
C
D
B
C
B
C