• شنبه ۲۳ آذر ۱۳۹۸
  • |

آمار سایت

  • تمام بازديد‌ها: 1693663 بازدید
  • بازديد 24 ساعت قبل: 2231 بازدید
  • مهمانان حاضر در زیرپورتال: 21 کاربر
  • کاربران حاضر در زیرپورتال:0 کاربر

ورود به سایت

سنجش از دور فضایی

مقدمه
تاریخچه سنجش از دور ماهواره ای به سال 1959 میلادی یعنی زمانی که اولین عکس فضایی توسط فضا پیمای اکسپلورر 6 آمریکا گرفته شد، باز می گردد. پس از آن در سال 1972 اولین سری ماهواره های مشاهده زمین لندست توسط ایالات متحده آمریکا در مدار زمین قرار گرفت. به دنبال آن روسیه ،فرانسه، هندوستان و .... نیز سری ماهواره های سنجش از دور خود را در مدار قرار دادند.

شکل (1) : نمونه ای از تصویر برداری ماهواره ای از سطح زمین

با توجه به قابلیت های زیاد این روش و محدودیت هایی که در روش های سنتی جمع آوری داده بصورت زمینی وجود دارد، امروزه سنجش از دور به عنوان بهترین روش برای جمع آوری داده های مکانی در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. قبل از توضیح در مورد ماهواره های سنجش از دور و معرفی انواع و خصوصیات هر کدام، لازم است مختصری در مورد اساس کار یک سیستم سنجش از دور ماهواره ای بدانید.
 
اساس کار سیستم های سنجش از دور ماهواره ای
روش دورکاوی یا همان سنجش از دور، بر پایه امواج الکترومغناطیس و اندازه گیری و ثبت انرژی بازتابی از سطح زمین، استوار است. برای روشن شدن این مطلب می توان یک سیستم سنجش از دور را به چشم انسان تشبیه کرد. مقداری از امواج تابیده شده به اشیا و عوارض در سطح زمین که از روی سطح بازتاب می گردد، به چشم انسان می رسد و تصویری از عارضه بر روی پرده شبکیه شکل می گیرد. پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده، نوع عارضه بدون تماس فیزیکی با آن، شناسایی می گردد.
شکل (2) : دیدن اشیاء از طریق حرکت نور از منبع به سمت شی مورد نظر و بازتابش آن نور به سمت چشم اسنان ایجاد می شود.
سیستم های سنجش از دور نیز درست مانند چشم انسان عمل می کنند. با این تفاوت که چشم انسان فقط قادر به تشخیص و پردازش امواج در محدوده بسیار کوچکی (محدوده  نور مرئی) است در حالی که یک سیستم سنجش از دور ماهواره ای قادر به ثبت امواج در گستره بیشتری (مثلاً مادون قرمز یا امواج رادیویی و ... ) می باشد که هر کدام می تواند برای مقصود و کاربردی خاص مورد استفاده قرار گیرد.

نور مرئی جزء کوچکی از موج الکترومغناطیس بوده که در شکل زیر نمایش داده شده است. این موج غیر از نور مرئی شامل امواج ماکروویو، رادیویی، گاما، ایکس و ... نیز باشد.
شکل (3) : قسمتی از موج الکترومغناطیس که نور مرئی نیز شامل آن می باشد.

بنابراین، موج الکترومغناطیس یکی از اجزای اصلی یک سیستم سنجش از دور می باشد. البته سیستم سنجش از دور دارای اجزای مهم دیگری نیز هست که در زیر به آن اشاره می گردد:

اجزای اصلی در یک سیستم سنجش از دور
  • (A)  منبع انرژی ( تولید کننده موج الکترومغناطیس)
این منبعِ تولید کننده انرژی می تواند خورشید باشد. البته خورشید تنها منبع تولید امواج الکترومغناطیس نیست.
  • (B)  تابش و اتمسفر
منظور از تابش همان موج الکترومغناطیس است که به سمت جسم روی سطح زمین گسیل می شود. موج گسیل شده از لایه های مختلف جو عبور می کند. این لایه ها بر روی امواج تغییراتی نظیر انحراف از مسیر، جذب و ... وارد می کنند.
  • (C)  برخورد با شئ
موج پس از عبور از لایه های جو به جسم برخورد می نماید.
  • (D)  ذخیره انرژی بوسیله سنجنده
مقداری از انرژی رسیده به جسم جذب، مقداری عبور و در نهایت مقداری از آن بازتابش می شود. آن قسمت از موج بازتابیده شده که به سنجنده می رسد، توسط سنجنده ثبت می شود.
  • (E)  انتقال، پذیرش و پردازش اولیه تصویر
انرژی رسیده به سنجنده از عوارض مختلف، به گیرنده های زمینی انتقال می یابد.
  • (F)  تفسیر و تحلیل تصویر
  • (G) تولید نقشه و لایه های اطلاعاتی
سپس اطلاعات دریافتی در نرم افزار های پردازش تصاویر ماهواره ای، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. و در نهایت نقشه های و لایه های اطلاعاتی برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.
شکل (4) : مراحل تولید و تحلیل تصویر ماهواره ای از عوارض و اشیای سطح زمین از A تا G
پس روش دورکاوی یا همان سنجش از دور، بر پایه امواج الکترومغناطیس و اندازه گیری و ثبت انرژی بازتابی از سطح زمین، استوار است. در کنار خورشید که به عنوان منبع طبیعی تولید امواج الکترومغناطیس در سنجش از دور (در اصطلاح به سنجش از دور غیر فعال معروف است) کاربرد دارد، انرژی الکترومغناطیس می‌تواند به صورت مصنوعی نیز تولید شود (سنجش از دور فعال).
شکل (5) : تصویر سمت راست : سیستم سنجش از دور  فعال Active Remote Sensing
تصاویر سمت چپ : سیستم سنجش از دور غیر فعال Passive Remote Sensing
سوال : یکی از مهمترین مزیت های سیستم های سنجش از دور فعال بر سیستمهای سنجش از دور غیر فعال چیست؟
جواب: در سیستم های سنجش از دور فعال به دلیل اینکه به خورشید برای گسیل امواج الکترومغناطیس نیازی نیست، پس تصویر برداری در شب نیز توسط سنجنده می تواند انجام گیرد.

چرا از فناوری سنجش از دور استفاده می کنیم؟
  • امکان داشتن دید وسیع از منطقه مورد نظر
فرض کنید برای مطالعه خط گسل که ممکن است کیلومترها گسترده شده باشد بخواهیم از عملیات زمینی استفاده نمایید. پر واضح است که این امر بسیار سخت، وقت گیر و پر هزینه است. در حالی که این خط گسل می تواند فقط در یک تصویر ماهواره ای با پهنای تصویر برداری 185 کیلومتر  قابل رویت، پردازش و مطالعه باشد. این بدان معنی است که ماهواره در هر بار تصویر برداری از زمین محدوده ای به عرض 185 کیلومتر را جاروب می کند.
شکل (6) : در یک فریم تصویر لندست 8 می توان بخش وسیعی از جزیره قشم و اطراف آن را مشاهده نمود (تصویر فوق).
  • عدم محدودیت مرزهای سیاسی و جغرافیایی در تصویربرداری
  • امکان مطالعه مناطق صعب العبور (کوهستانها و بیابانها)
  • چند زمانه بودن تصویربرداری
یکی از مزایای مهم استفاده از تصاویر ماهواره ای در فناوری سنجش از دور، چند زمانه بودن آن است.
هر ماهواره سنجش از دور در مدار مشخصی به دور زمین می گردد و در حین گردش به دور زمین، از سطح آن تصویر برداری می کند. پس از گذشت مدتی که یک دور کامل از کل زمین عکس برداری کرد به نقطه اول باز می گردد و دوباره تصویر برداری را در همان مسیر انجام می دهد. این زمان برای ماهواره های مختلف متفاوت است. در برخی از آنها این زمان به 5 روز و شاید 15 روز و یا کمتر و بیشتر برسد. مهمترین مساله وجود تصاویر تکراری از یک منطقه می باشد. که در جمع آوری داده به روش نقشه برداری زمینی کاری بسیار وقت گیر و نشدنی است. مهمترین کاربرد این مساله زمانی رخ می دهد که بخواهیم تغییرات یک منطقه یا عارضه را در طول زمان مورد مطالعه قرار دهیم یا در حالت وقوع یلای طبیعی مثل سیل، شرایط منطقه را قبل و بعد از وقوع مورد بررسی قرار دهیم.
شکل (7) : مطالعه گسترش شهر قم در بازه زمانی بین سال های 1359 تا 1397
  • امکان دستیابی به داده های بروز
انواع ماهواره های سنجش از دور، تصویر برداری را از سطح زمین بصورت پیوسته در طول زمان انجام می دهند. این بدان معنا است که تصاویر بروز از یک منطقه همیشه در اختیار کاربر قرار می گیرد. برخلاف این فناوری در نقشه برداری زمینی از یک منطقه به دلیل طولانی بودن عملیات جمع آوری داده، هزینه بالا و مشکلات مربوط به نیروی انسانی و تجهیزات ممکن است بصورت بروز نباشد.
  • هزینه کم (جانی و مالی) در مقایسه با نقشه برداری زمینی
  • سایر موارد
مشخصات تصاویر ماهواره ای
هر تصویر ماهواره ای گرفته شده توسط ماهواره سنجش از دور دارای مشخصات کلی می باشد که عبارتند از:
  1. قدرت تفکیک مکانی
به عبارت ساده وقتی می گوییم قدرت تفکیک مکانی در یک تصویر گرفته شده از ماهواره، 30 متر می باشد، این بدین معناست که کلیه عوارض و اجسامی زمینی دارای ابعادی برابر و بزرگتر از 30 متر در 30 متر، در این تصویر قابل تشخیص می باشند. ماهواره ها دارای قدرت تفکیک مکانی برابر نیستند. مثلاً ماهواره ای مانند Quickbird ، تصاویری با قدرت تفکیک مکانی زیر یک متر (در حدود 60 سانتی متر) از سطح زمین برداشت می کند. بعبارت دیگر، اتومبیل ها در خیابان یا هواپیماهای نزدیک باند فرودگاه به راحتی در این گونه تصاویر قابل تشخیص هستند.
شکل (8) : تصویر ماهواره Quick bird از میدان آزادی شهر تهران
شکل (9) : تصویر ماهواره GEOEYE1 از فرودگاه بین المللی دبی (قدرت تفکیک مکانی 50 سانتی متر)
شکل (10) : تصویر ماهواره لندست 5 از میدان آزادی تهران (قدرت تفکیک مکانی 30 متر)
سوال : قدرت تفکیک مکانی سه تصویر ماهواره ای مختلف را با هم مقایسه نمائید. کدامیک از همه بهتر است؟ کدام تصویر از وضوح خوبی برخوردار نیست؟
پس باید توجه داشت جزییاتی که از تصاویری نظیر GEOEYE1 و Quickbird بدست می آید بسیار بهتر از تصاویر ماهواره ای لندست 5 خواهد بود.
بر پایه قدرت تفکیک مکانی، تصاویر ماهواره ای را می توان به چند دسته عمده تقسیم بندی کرد: (تقسیم بندی تصاویر به صورت زیر مطلق نیست و می تواند به نحو دیگری هم تقسیم بندی انجام شود).
  • تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی پایین: این تصاویر معمولاً قدرت تفکیک مکانی در حدود یک کیلومتر یا چند صد متر دارند. از جمله مهمترین این تصاویر می توان به تصاویری نظیر تصاویر ماهواره ای مادیس، نوا و ... اشاره نمود.
  • تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی متوسط: این تصاویر معمولاً قدرت تفکیک مکانی بین 20 تا 2 متر دارند. تصاویری نظیر تصاویر ماهواره ای لندست، IRS، Sentinel-2، ALOS، ASTER و ... اشاره نمود.
  • تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا: این تصاویر معمولاً قدرت تفکیک مکانی زیر 2 متر دارند. تصاویری نظیر تصاویر ماهواره ای Worldview2، worldview-3، IKONOS، Spot 6-7 و ... در این مجموعه قرار می گیرند.
 
  1. قدرت تفکیک زمانی
ماهواره ها با فواصل زمانی متفاوت از یک نقطه تصویربرداری می کنند. این فاصله زمانی به عنوان قدرت تفکیک زمانی ماهواره شناخته می شود. به عنوان مثال، ماهواره لندست هر 16 روز یکبار از یک نقطه مشخص تصویر برداری می کند. به عبارت دیگر ماهواره لندست 16 روز طول می کشد تا کل زمین را تصویر برداری کرده و به نقطه اول باز گردد. این عدد برای ماهواره های مختلف متفاوت است. مثلاً در مورد ماهواره Sentinel-2 حدود 6 روز است. و این مقدار برای ماهواره ای نظیر IKONOS حدود 3 روز است.

کلیدواژه ها: مدرسه سنجش از دور | مقطع متوسطه | سنجش از دور | سازمان فضایی ایران | داده مکانی | مفاهیم داده | قدرت تفکیک زمانی | سنجش از دور فضایی | قدرت تفکیک مکانی |



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 279 بار   |   دفعات چاپ: 5 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر