همه چیز در مورد سنجش از دور .... Remote Sensing

[Sharim]

سنجنده هوابرد HyMap:

سنجنده فراطيفي هوابرد HyMap، در سال 1996 در استراليا آماده به کار شد و سري‌هاي بعدي آن به تعداد زياد در ساير کشورها گسترش يافته و عهده دار بررسي‌هاي سنجش از دور در کاربردهاي مختلف از اکتشاف مواد معدني تا تحقيقات دفاعي و شبيه‌سازي‌هاي ماهواره اي گرديد.
سيستم‌هاي HyMap داراي مزايايي نظير نسبت سيگنال به نويز بالا(سيگنال به پارازيت)، کيفيت تصوير، پايداري، سازگاري و استفاده آسان هستند.
تحول سري‌هاي HyMap با ايجاد يک سيستم توليدکننده پوشش فراطيفي در تمام طول موج‌هاي خورشيدي(4/0 تا 5/2 ميکرومتر) و 32 باند در مادون قرمز حرارتي(8 تا 12 ميکرومتر) ادامه يافت و اولين سنجنده سري HyMap بصورت ابزاري با 96 کانال که در محدوده طول موجي 55/0 تا 5/2 نانومتر عمل مي‌کرد، آماده بهره برداري شد. اين سنجنده جهت امور اکتشاف مواد معدني مناسب بوده و نسبت سيگنال به نويز آن(SNR) در ناحيه طيفي حدود 5/2- 2 نانومتر بوده است. سنجنده هاي HyMap بعدي با 128 کانال، ناحيه طيفي 44/0 تا 5/2 نانومتر و 2 باند حرارتي(يکي در باند 5-3 نانومتر پنجره اتمسفري و ديگري در ناحيه طيفي 10-8 نانومتر) را پوشش مي‌دادند. اين تغييرات باعث شد زمينه هاي کاربري HyMap گسترده تر شود.

کاربردهاي HyMap:

1) نقشه برداري زمين‌شناسي
2) اکتشاف مواد معدني
3) کشاورزي
4) بررسي خاک
5) آبياري و ارزيابي کيفيت آب
6) جنگلداري
7) نظارت بر معادن
8) چراگاه‌ها
9) برنامه ريزي شهري
10) بررسي هاي محيطي
11) تحقيقات دفاعي
12) شبيه سازي ماهواره اي
13) مديريت منابع

[Sharim]

سنجنده هوابرد (Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI:
از سال 1989 به بعد توليد شده و هم اکنون حدود 20 سيستم از آن بوسيله دولت‌ها و مراکز تحقيقاتي، شرکت‌هاي خصوصي، آژانس‌هاي بين المللي فضايي و ارتش‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با ساخته شده CASI 2 که ابزاري Charge Couple Device يا CCD است و براي گرفتن تصاوير هايپراسپکترال(فراطيفي) مرئي و مادون قرمز نزديک طراحي شده، پيشرفت قابل ملاحظه‌اي در طراحي‌هاي الکترونيکي آن بوجود آمد.

CASI 2:

يک مدل چند طيفي(باندهاي قابل برنامه ريزي) و يک مدل مکعبي، داده‌هاي فراطيفي را ارائه مي نمايد. داراي قدرت تفکيک طيفي و مکاني بسيار بالا بوده و قدرت تفکيک پيکسل‌هاي آن از چند متر تا 10 متر متغير است. ازداده هاي اين سنجنده در تصوير سازي ژئوکد شده رقومي براي ايجاد نقشه ها، تلفيق GIS و ايجاد محصولات اطلاعاتي چند منظوره استفاده مي شود.
مزايا:
1) داراي قدرت تفکيک مکاني بالاتر، قابليت انعطاف جغرافيايي بيشتر و همچنين محدوده و قدرت تفکيک طيفي وسيعتري نسبت به اکثر ماهواره ها است.
2) قابليت تصوير برداري در شرايط نور کم و ابري را دارد.
3) براي باندهاي طيفي و اندازه پيکسل‌ها، کاملاً قابل برنامه ريزي است.
4) داراي محدوده ديناميکي وسيع و نسبت سيگنال به نويز بالا مي باشد.
سنجنده هوابرد (Debeers Hyperspectral Scanner (DBHS:
ازسال 1996 از اين سنجنده هوابرد براي اخذ داده‌هاي طيفي با کيفيت بالا استفاده شده است. اين سنجنده امکان اخذ 96 کانال اطلاعات در طول موج‌هاي مرئي و مادون قرمز نزديک و دور، به صورت همزمان را دارا مي‌باشد. نسبت بالاي سيگنال به نويز آن مبين طيف هاي با کيفيت عالي است. قابليت بسيار بالاي سنجنده، اين امکان را فراهم مي‌کند که روزانه بيش از 1200 کيلومتر مربع از سطح زمين را با قدرت تفکيک مکاني 5-3 متر جهت اکتشافات معدني نقشه برداري کند.
نمايي از اسکنر DBHS:
مقايسه داده‌هاي فراطيفي هوابرد و فضابرد:
مقايسه داده هاي فرا طيفي هوابرد(از مادون قرمز مرئي هوابرد AVIRIS تا داده هاي هايپريون) گوياي اين مطلب است که هايپريون اطلاعات زير بنايي مفيدي را در زمينه کاني‌شناسي حتي با محدود شدن جزئيات طيفي(فصل زمستان، نقاط هدف تاريک) فراهم مي کند.
پژوهش و بررسي در زمينه داده هاي فراطيفي هوابرد بيش از 20 سال است که صورت مي گيرد. سنجنده هاي جديد داراي قدرت تفکيک مکاني و طيفي بالايي مي‌باشند(قدرت تفکيک مکاني2-20 متر، قدرت تفکيک طيفي10-20 نانومتر و ميزان سيگنال به نويز SNR بيش از 1:500).

[Sharim]

تجزيه و تحليل داده‌هاي فراطيفي شامل مراحل زير مي‌باشد:

1) پيش پردازش داده‌ها.
2) تصحيح داده ها براي آشکارسازي بازتاب(استفاده از نرم‌افزارهاي تصحيح اتمسفري و ...).
3) انجام پردازش‌هايي خاص روي داده‌هاي بازتابيده براي به حداقل رسانيدن نويزها و تشخيص ابعاد داده ها.
4) انتخاب موقعيت پيکسل‌هاي خالص و کاملاً طيفي.
5) تهيه نقشه‌هاي مکاني و تخمين فراواني براي تصاوير نشان‌دهنده سهم کاني‌ها يا اهداف خاص موردنظر(استخراج اهدف مورد نظر طيفي).

[Sharim]

تجزيه و تحليل داده‌هاي فراطيفي

[Sharim]

توان تفکيک طيفي(Resolution) يك سيستم سنجش از دور:

توانايي تفكيك يک سيستم کامل سنجش از دور براي ارائه يک تصوير مناسب شامل موارد زير مي‌باشد:
1) توان تفکيک طيفي: بوسيله عرض باندهاي تشعشعات الکترومغناطيس تعيين مي‌شود.
2) توان تفکيک راديومتريک: بوسيله چندين سطح مجزا که در آنها سيگنال‌ها تقسيم مي‌شوند، تعيين مي‌شود.
3) توان تفکيک فضايي: بوسيله خصوصيات ژئومتريک سيستم تصويربرداري مشخص مي‌شود.

[Sharim]

) توان تفکيک زماني: که با پوشش تکراري زمين بوسيله سيستم سنجش از دور در ارتباط مي‌باشد.

[Sharim]

مراحل مختلف بررسي اطلاعات حاصل از فناوري سنجش از دور:
1) جمع آوري داده ها:
اين مرحله شامل جمع آوري داده هايي مربوط به زمين‌شناسي و سيماشناسي منطقه، اطلاعات پايه توپوگرافي بر اساس نقشه هاي موجود و گردآوري داده هاي ماهواره‌اي لندست، اسپات و ... مي‌باشد.
2) موزائيك، تصحيح هندسي و قطعه بندي داده ها:
داده هاي ماهواره‌اي در مرحله تصحيح هندسي(Geometric Correction) با توجه به نقشه‌هاي توپوگرافي1:25000 و 1:50000 تصحيح شده و در قالب شبكه UTM (مختصات) قرار مي‌گيرند.
اين تصحيحات بر اساس انتخاب تعدادي نقطه كنترل زميني(GCP) بر روي نقشه توپوگرافي و مشابه يابي آن بر روي داده‌هاي ماهواره‌اي مورد نظر انجام مي‌شود. در اين عمليات با استفاده از روش هاي آماري لازم، خطاهاي موجود بين مختصات تصوير و مختصات زميني پديده ها به حداقل مي‌رسد.
داده‌هاي موجود ديگر نيز بر اساس داده‌هاي ماهواره اي تصحيح شده، با روش مشابه يابي تصوير به تصوير تصحيح گرديده و بر اساس محدوده هاي مورد نياز بريده و قطعه بندي مي‌شوند.

[Sharim]

3) تلفيق اطلاعات ماهواره‌اي:

در اين مرحله به عنوان مثال، تصاوير تصحيح شده Spot(تك باند) و TM(سه باندي) براي بدست آوردن تصوير رنگي با قدرت تفكيك زميني 10 متر يا به عبارتي داشتن پيكسل‌هاي 10متري ضمن حفظ كردن سطح رنگي، تركيب و در سه كانال قرار داده مي‌شوند.

4) تجزيه و تحليل اطلاعات تصويري و اطلاعات رقومي:
4-1) اطلاعات تصويري:
همانطور كه مي‌دانيم فن دورسنجي داراي دو جزء اساسي يعني جمع آوري اطلاعات و تجزيه و تحليل آن‌ها مي‌باشد. بطوركلي تجزيه و تحليل اطلاعات تصويري عبارت است از بررسي پديده هاي موجود در تصوير و استخراج اطلاعات مورد نظر از آن طبق يك روال منطقي. عمل تجزيه و تحليل اطلاعات تصويري توسط شخص متخصص را تعبير و تفسير يا Interpretation گويند كه ممكن است به وسيله چشم مسلح يا به كمك ابزارهاي ويژه و همچنين با استفاده از ساير مراجع اطلاعاتي صورت گيرد.
براي اينكه تعبير و تفسير اطلاعات تصويري به نحو مطلوبي صورت گيرد، مفسر تصوير بايد واجد شرايط آشنايي با تكنيك‌هاي دورسنجي، آزمودگي در فن تعبير و تفسير تصاوير و آگاهي از دانش زمين‌شناسي باشد.

الف) آشنايي با تكنيك‌هاي دورسنجي:

1- شناخت فيزيك دورسنجي
2- شناخت خصوصيات سنجنده كه عبارت است از نوع و ماهيت تصويربرداري، قدرت تفكيك سنجنده و سطح پوشش آن و زمان تصوير برداري.
3- شناخت خصوصيات تصوير كه شامل مقياس تصوير، درجه روشنايي و رنگ تصوير، كنتراست تصوير و قدرت تفكيك مي‌باشد.
ب) آزمودگي در فن تعبير و تفسير تصاوير:
بايد با اندازه، شكل، سايه، تن يا رنگ، بافت، طرح و موقعيت(محل) تصوير آشنايي داشته باشد و به راحتي بتواند بر اساس خصوصيات ذكر شده، تصاوير را جهت تهيه نقشه مورد نظر تعبير و تفسير بنمايد.
ج) آگاهي از دانش زمين شناسي:
يك مفسر بايد نسبت به خصوصيات فيزيولوژيكي و مورفولوژي پديده هاي زمين آگاهي كافي داشته باشد و در ضمن بتواند درمورد نحوه و عوامل مؤثر در پيدايش شرايط اقليمي و تاريخچه تغييرات آنها طي زمان و غيره، اطلاعاتي بدست آورد.

[Sharim]

4-2) امروزه علاوه بر استفاده از تكنيك ها و ابزارهاي ويژه تعبير و تفسير داده هاي تصويري ماهواره‌ها، روش‌هاي تجزيه و تحليل داده‌هاي رقومي ماهواره‌هاي منابع زميني به كمك كامپيوتر نيز كاربرد وسيعي يافته‌اند.




تجزيه و تحليل تصوير ماهواره‌اي(سيستان و بلوچستان).

بطور كلي يك سيستم كامپيوتري از دو بخش سخت‌افزاري و نرم‌افزاري تشكيل شده است. سخت‌افزار شامل دستگاه‌ها و تجهيزات الكتروني و مكانيكي مي‌باشد و نرم‌افزار سيستم شامل برنامه ها، دستورالعمل‌ها و اطلاعاتي است كه كامپيوتر به كمك آن عمليات پردازش‌هاي مورد لزوم را روي اطلاعات به اجرا در مي‌آورد. اطلاعات قابل تغذيه براي اين نوع كامپيوترها بايد بصورت رقومي(Digital) تهيه و به كامپيوتر وارد شود. اين اطلاعات از نظر ماهيت يا بصورت رقومي تهيه شده‌اند؛ مانند تصاوير ماهواره هاي لندست و اسپات يا اطلاعات آنالوگ مي‌باشند(مانند عكس و نقشه) كه بايد آنها را بصورت رقومي تبديل و پس از ضبط اطلاعات بر روي نوارهاي مغناطيسي يا ديسك‌هاي كامپيوتري، جهت انجام پردازش‌هاي لازم به كامپيوتر وارد نمود. نتايج اطلاعات حاصله يا خروجي را نيز مي توان دوباره بر روي نوارهاي مغناطيسي ضبط نمود يا آنها را بصورت‌هاي مختلف ديگر مانند نقشه يا منحني‌هاي آماري مورد بررسي قرار داد.
يك سيستم كامپيوتري از دو بخش سخت‌افزاري و نرم‌افزاري تشكيل شده است.

5) پردازش داده هاي ماهواره اي:

مرحله پردازش تصاوير با بكارگيري روش‌هاي ويژه‌اي مانند افزايش كنتراست، فيلترينگ، عمليات بين تصاوير و روش ايجاد تصاوير رنگي انجام مي‌گيرد.

الف) روش افزايش كنتراست: در اين مرحله براي آشكارسازي پديده‌هاي زميني، داده هاي مربوط به باندهاي مختلف با توجه به هيستوگرام درجه روشنايي و به كارگيري روش هاي گوناگون و همچنين استفاده از توابع رياضي مانند معادلات خطي، ريشه دوم
و … آشكار سازي مي‌شوند، پس از بكارگيري روش هاي ذكر شده، پديده ها با اختلاف بيشتري از نظر تن يا رنگ نشان داده داده خواهند شد.

ب) روش --------: در اين مرحله از فيلترهاي مختلف مانند پايين گذر(Low Pass)، بالاگذر(High Pass) و ... جهت حذف بافت‌هاي ويژه و همچنين بارز شدن پديده‌هايي مانند عوارض خطي و ... استفاده مي‌شود.

ج) روش عمليات بين تصاوير: عمليات بين تصاوير روش ديگري براي بارز كردن پديده‌ها بر اساس شناخت بازتاب طيفي آنها در طول موج‌هاي گوناگون است كه با استفاده از توابع رياضي يا روش‌هاي آماري مانند Ratio ،Difference ،Principal component يا PC بين باندهاي مختلف انجام مي گيرد.
مثلاً در مورد كاني‌هاي رسي، باند 5 داده هاي TM داراي حداكثر انعكاس سنگ هاي دگرساني هيدروترمال و باند 7 همين داده ها داراي بيشترين ميزان جذب رس و کربنات‌ها مي‌باشند. بنابراين تصاوير تقسيمي حاصل از باندهاي 5 و 7، نواحي دگرساني بويژه آرژيلي را با حداكثر بازتاب، روشن يا(High Light) نشان مي‌دهند.

د) روش ايجاد تصاوير رنگي: ايجاد تصاوير رنگي، يكي از روش‌هاي پردازشي رايج در بررسي‌هاي دورسنجي است. نمايش همزمان سه باند تصوير در سه كانال قرمز، آبي و سبز (R, G,B) يا در سه كانال شدت، رنگ و سيرشدگي(IHS) سبب بارزشدن بسياري از پديده ها با رنگي ويژه خواهد شد.

[Sharim]

) تفسير داده‌ها:

با اعمال روش هاي گفته شده، تصاوير رنگي مختلفي ساخته مي‌شوند كه پديده هاي گوناگون را با توجه به اهداف مطالعه، شناسايي مي‌کنند. اين شناسايي بر اساس عوامل مختلف مانند رنگ، بافت، شكل، توپوگرافي، الگوي آبراهه، موقعيت زمين‌شناسي و ... انجام مي گيرد.
لازم به ذکر است حاصل مطالعات دورسنجي تشکيل تصاويري است که تشخيص پديده ها در آنها فقط به صورت بصري(Visual) بوده و بر اساس اهداف مطالعات بايد تفكيك آنها با لايه‌هاي وكتوري يا گرافيكي در رنگ‌هاي مختلف صورت گيرد.