۱۳۹۹/۰۵/۱۲ ۱۱:۱۷ ۱۸۵
طبقه بندی: داده ها و سنجنده ها
چچ
سنجنده های فراطیفی و نحوه عملکرد آنها

سنجنده های فراطیفی و نحوه عملکرد آنها

برای دست یابی به ویژگی های بسیار دقیق طیفی آنچه که در سطح زمین وجود،‌ نیاز است که بتوان ازمحدوده های بسیار باریکی از طیف الکترومغناطیس بازتابشی به اخذ تصاویر پرداخت. به همین منظور در سنجنده های فراطیفی با بکارگیری متدهای پیشرفته و با تفکیک باند طیفی در عرض بسیار کم به تصویر برداری پرداخته می شود. در این متن به مراحل عملکرد چنین سنجنده هایی پرداخته شده است.

تصویربرداری فراطیفی
آشکارسازی دقیق ویژگی‌های طیفی، در تابش بازتابی و گسیلی سطح زمین و اتمسفر، مستلزم وجود تعداد زیادی باند طیفی باریک و هم‌جوار است که این موضوع با روش تصویربرداری فراطیفی قابل‌دستیابی است. در تصویربرداری چند طیفی از طیف‌های بازتابی مشخصی نمونه‌برداری می‌شود که کاربردهای متعددی در شناسایی ویژگی‌های سطح و تولید اطلاعات موضوعی دارد اما هنگامی‌که ویژگی‌های خاص با پهنای باریک طیفی مدنظر باشد استفاده از سنجنده های فراطیفی تنها راهکار ممکن خواهد بود. محدودیت‌هایی نیز در طراحی و استفاده از سامانه فراطیفی با قدرت تفکیک طیفی بالا وجود دارد که از بارزترین آن‌ها می‌توان به نسبت سیگنال به نویز و حجم داده تصویر اشاره نمود. طرح‌واره یک تصویر فراطیفی در شکل ذیل مشاهده می‌شود.


طرح‌واره تصویر فراطیفی
شکل 1 - طرح‌واره تصویر فراطیفی


ساختار سنجنده تصویربرداری فراطیفی
سامانه‌های تصویربرداری فراطیفی غالباً از یک سامانه تصویربرداری و یک طیف‌سنج جهت ثبت داده بهره می‌برند. روش اپتومکانیکی و جاروبی دو روش عملیاتی ثبت این نوع تصاویر می‌باشند. روش جاروبی به دلیل سهولت ساخت و پایداری مطلوب روش متداول‌تری نسبت به روش اپتومکانیکی می‌باشد که در آن، یک شکاف در صفحه کانونی سامانه تصویربرداری، میدان دید هندسی را روی زمین محدود می‌کند. تابش ورودی از شکاف عبور کرده و بر یک عنصر پاشنده همچون توری پراش یا منشور فرود می‌آید. در گام بعدی انرژی پاشیده شده بر یک حسگر آرایه دوبعدی کانونی می‌شود که اطلاعات طیفی را در یک‌جهت و اطلاعات مکانی را در جهت دیگر تولید می‌کند. تعداد عناصر آرایه دوبعدی در راستای حرکت تفکیک‌پذیری مکانی در راستای عمود بر آن را و تعداد عناصر در جهت دیگر تعداد نمونه‌برداری طیفی را مشخص می‌کند. شکل ذیل طرح‌واره ساختار سامانه تصویربرداری فراطیفی جاروبی را نشان می‌دهد.


طرح‌واره ساختار تصویربرداری فراطیفی جاروبی
شکل 2 - طرح‌واره ساختار تصویربرداری فراطیفی جاروبی


سنجنده های تصویربرداری فراطیفی
در سال 2000 میلادی، اولین سنجنده تصویربرداری فراطیفی فضاپایه که به‌صورت خاص برای رصد زمین طراحی‌شده بود در مدار قرار گرفت. این سنجنده با نام FTHSI که بر روی ماهواره MightySat-II قرار داشت، توانست برای اولین بار از فضا، تصاویر فراطیفی از عوارض زمینی در بازه طیفی 500 تا 1050 نانومتر را ذخیره و ارسال نماید. شکل ذیل نمایی از این سنجنده بر روی ماهواره MightySat-II را نشان میدهد.


نمایی از سنجنده FTHSI بر روی  <strong class='sis-keyword'>ماهواره MightySat</strong>-II
شکل 3 - نمایی از سنجنده FTHSI بر روی ماهواره MightySat-II


این سنجنده با بهره‌گیری از یک تلسکوپ بازتابی با قطر دهانه مؤثر 165 میلی‌متر و استفاده از آرایه دوبعدی سیلیکونی 1024x1024 پیکسلی راهگشای مسیر پیشرفت سامانه‌های تصویربرداری فراطیفی فضاپایه رصد زمین شد؛ به‌نحوی‌که در همان سال سنجنده فراطیفی Hyperion ماهواره EO-1 با 220 باند طیفی با قدرت تفکیک 10 نانومتر به فضا پرتاب شد. این سنجنده نیز با استفاده از یک تلسکوپ بازتابی غیرمحوری با قطر دهانه مؤثر 125 میلی‌متر و آشکارساز سیلیکونی 768x384 و آشکارساز SWIR 256x256 پیکسلی توانست تصاویری با قدرت تفکیک 30 متر و عرض برداشت 7.5 کیلومتر ارائه نماید.
مسیر طراحی، ساخت و استفاده از سنجنده های فراطیفی تاکنون ادامه یافته و تنوعی از قدرت تفکیک مکانی و طیفی حتی در کلاس میکرو ماهواره‌ها و کیوبست ها عملیاتی شده است، بااین‌وجود همچنان داده‌های فراطیفی از یک منبع معتبر، در دسترس متخصصان حوزه فضایی نمی‌باشد. شکل ذیل نمایی از سامانه تصویربرداری فراطیفی Hyperion را نشان می‌دهد.


نمایی از  <strong class='sis-keyword'>سامانه تصویربرداری فراطیفی</strong> Hyperion
شکل 4 - نمایی از سامانه تصویربرداری فراطیفی Hyperion


آدرس کوتاه شده: