اصول سنجش از دور را سریع بدانید و خبره شوید

1. معرفی

1.1 سنجش از دور یک نمای کلی چیست

1.2 تابش و طیف الکترومغناطیسی

1.3 تعاملات با جو

1.4 سنجش از دور منفعل و فعال

2. حسگرها و ماهواره ها.

2.1 سنسورها و انواع

2.2 ویژگی های ماهواره و ویژگی های وضوح

2.3 تصویربرداری چند طیفی و حرارتی

2.4 انواع ماهواره های رصدی

3. تجزیه و تحلیل تصویر

3.1 مقدمه

3.2 تفسیر بصری

3.3 پردازش تصویر دیجیتال

3.4 پیشرفت و طبقه بندی

4. کاربردها به طور کلی

4.1 كشاورزي

4.2 جنگلداری ، زمین شناسی و هیدرولوژی

4.3 پوشش زمینی کاربری زمین ، نظارت بر اقیانوس و ساحل و یخ دریا

1. معرفی

سنجش از دور چیست؟

بنابراین سنجش از دور چیست؟ برای این منظور می توانیم از تعریف زیر استفاده کنیم:

“ از راه دور سنجش از راه دور هنر و دانش کسب اطلاعات در مورد سطح زمین بدون هیچ گونه تماس فیزیکی با آن است. این کار با حس و ضبط انرژی منعکس و ساطع شده انجام می شود. “

در فرآیند سنجش از دور شامل تعامل بین تابش ورودی و علاقه به هدف است. این کار با استفاده از سیستم تصویربرداری و غیر تصویربرداری انجام می شود. با این حال مراحل زیر در این فرآیند دخیل هستند

آ. منابع انرژی:

اولین و مهمترین نیاز برای سیستم سنجش از دور یک منبع انرژی یا روشنایی ایده آل است که تابش الکترومغناطیسی را برای هدف مورد نظر فراهم می کند.

ب جو و تابش:

وقتی انرژی از منبع خود به سطح زمین می رود ، هنگام عبور از آن با جو تماس خواهد گرفت. این امر همچنین هنگامی اتفاق می افتد که انرژی از هدف منعکس شده به حسگر تبدیل شود.

ج تعامل با هدف و ضبط انرژی منعکس شده

هنگامی که انرژی از اتمسفر عبور می کند ، با جسم هدف تعامل می کند و بسته به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی هدف ، انرژی منعکس یا ساطع می شود که حسگر تابش الکترومغناطیسی را جمع آوری و ثبت می کند.

د انتقال و پردازش سطح زمین

پس از سنجش انرژی ، باید به صورت سیگنال های الکترونیکی برای پردازش به ایستگاه های زمینی منتقل شود و خروجی را به صورت تصویر تولید کند (نسخه سخت / نسخه نرم). پردازش شامل مراحل مختلفی است که بعداً در مورد آنها بحث خواهیم کرد.

ه تفسیر ، تحلیل و کاربرد.

تصویر پردازش شده با استفاده از روشهای مختلف تفسیر برای استخراج اطلاعات ، بصری و دیجیتالی تفسیر می شود.

مرحله آخر این است که ما از اطلاعات استخراج شده در زمینه های مختلف مطالعات خود استفاده می کنیم. این ممکن است برخی از اطلاعات جدید در مورد هدف را نشان دهد. داده هایی که ما از طریق سنجش از راه دور به دست آوردیم ممکن است نتوانند از طریق روش های معمول دیگر آنها را جمع آوری کنند. برنامه های کاربردی بی نهایت است.

پنج عنوان عناصر اصلی در سنجش از دور از ابتدا تا انتها هستند. فصل های زیر این عناوین اصلی را پوشش می دهد.

1.1 تابش الکترومغناطیسی (EMR)

اولین و مهمترین م componentلفه سنجش از دور منبع انرژی برای روشن کردن هدف است. انرژی به صورت تابش الکترومغناطیسی است. یا از طریق خورشید یا زمین از طریق انتشار یا از طریق مصنوعی نشات می گیرد. انرژی الکترومغناطیسی به تمام انرژی هایی گفته می شود که با سرعت نور در یک الگوی موج هارمونیک حرکت می کنند. EMR از یک میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی تشکیل شده است. میدان الکتریکی در جهت عمود بر جهتی که تابش در حال حرکت است و میدان مغناطیسی به زاویه های سمت راست میدان الکتریکی اندازه گیری می شود ، متفاوت است.

طول موج:

طول موج به معنی طول یک چرخه موج یا فاصله از هر موقعیت در یک چرخه تا همان موقعیت در چرخه بعدی است. این معمولاً با حرف یونانی lambda (λ) نشان داده می شود. طول موج است که معمولا در میکرومتر (میلی متر، 10 اندازه گیری ^-6 متر) و نانومتر (نانومتر، 10 ^-9 متر).

فرکانس:

فرکانس به تعداد تاج های موج عبوری در یک نقطه مشخص در واحد زمان خاص اشاره دارد. به طور معمول با هرتز (هرتز) اندازه گیری می شود. طول موج و فرکانس مربوط به فرمول زیر است

ν = c / λ

v = فرکانس c = سرعت نور λ = طول موج

بنابراین ، این دو رابطه عکس با یکدیگر دارند. طول موج کوتاه تر ، فرکانس بالاتر و بالعکس.

1.2 طیف الکترومغناطیسی

طیف الکترومغناطیسی از کیلومتر تا نانومتر متغیر است. اینها با دامنه هایی به نام باندهای طیفی تقسیم می شوند. مناطق مختلفی در طیف الکترومغناطیسی وجود دارد که برای سنجش از دور مفید است. تصویر زیر مناطق مختلف EMR را نشان می دهد.

1.3 تعاملات با جو 

هنگامی که تابش خورشیدی ورودی از جو عبور می کند ممکن است با ذرات و گازهای جوی تماس پیدا کند ، منجر به مکانیسم های پراکندگی و جذب می شود. گازها تابش الکترومغناطیسی را در طول موجهای خاصی به نام باندهای جذب جذب می کنند. با این حال مناطق انتقال مصاحبه بالا اغلب به عنوان Windows Atmospheric Windows شناخته می شوند .

منبع تصویر: commons.wikimedia.org

الف – پراکندگی

هنگامی که تابش و نور ورودی از جو عبور می کند ، تحت تأثیر ذرات جوی قرار می گیرد و این منجر به هدایت مجدد نور از مسیر اصلی خود می شود که به عنوان پراکندگی شناخته می شود. مقدار ذرات موجود در اتمسفر ، طول موج تابش و فاصله تابش از طریق جو مهمترین عناصری هستند که بر میزان پراکندگی تأثیر می گذارند. در زیر انواع عمده پراکندگی ذکر شده است.

ب-  پراکندگی ریلی

پراکندگی ریلی هنگامی اتفاق می افتد که ذرات در مقایسه با تابش خورشید ورودی بسیار کوچک باشند. ذرات کوچک گرد و غبار ، نیتروژن و مولکول های اکسیژن باعث ایجاد چنین نوع پراکندگی می شوند. اثر پراکندگی ریلی در طول موج های کوتاه تر بسیار بیشتر از طول موج های طولانی است. پدیده های آسمان در طول روز آبی به نظر می رسند به دلیل پراکندگی ریلی در طول موج های کوتاه تر از طیف مرئی (آبی) پراکنده بیش از طول موج طولانی تر است.

1. پراکندگی مای

بر خلاف پراکندگی ریلی ، پراکندگی Mie زمانی اتفاق می افتد که اندازه تابش خورشید و ذرات جو از یک اندازه باشد. گرد و غبار ، گرده ، دود و بخار آب علت پراکندگی مای است که تمایل دارد بر طول موج های طولانی تر از کسانی که تحت تأثیر پراکندگی ریلی هستند تأثیر بگذارد.

1. پراکندگی غیر انتخابی

این زمانی اتفاق می افتد که اندازه ذرات بسیار بزرگتر از تابش باشد. قطرات آب و ذرات گرد و غبار می توانند باعث ایجاد این نوع پراکندگی شوند. پراکندگی غیر انتخابی نام خود را از این واقعیت گرفته است که باعث پراکنده شدن تمام طول موج ها به طور مساوی می شود.

ب –  جذب

جذب مکانیسم اصلی دیگری است که هنگام تعامل EMR با ذرات و گازهای جوی اتفاق می افتد. هنگامی که EMR از جو عبور می کند ، مولکول های موجود در جو در طول موج های مختلف انرژی را جذب می کنند. ازن ، CO ₂ و بخار آب از عوامل اصلی جذب انرژی هستند.

ازن اشعه ماورا بنفش مضر اشعه خورشیدی ورودی را جذب می کند. این امر همچنین باعث می شود که از اشعه ماورا بنفش سنسورهای کنترل از راه دور جلوگیری شود.

دی اکسید کربن به عنوان گاز گلخانه ای شناخته می شود. CO ₂  تمایل دارد که قسمت مادون قرمز دور طیف را جذب کرده و درون آن دام بیندازد که باعث گرمای داخل جو می شود.

بخار آب در جو تابش مایکروویو موج بلند و موج کوتاه ورودی (بین 22 میکرومتر تا 1 متر) را جذب می کند. مکان بخار آب در جو متفاوت است.

1.4  سنجش از دور منفعل و فعال

تاکنون ، در طول این فصل ، ما درباره تکنیک های مختلف سنجش از دور بحث کرده ایم. دو نوع سیستم سنجش از دور وجود دارد که عبارتند از: سنجش فعال و غیرفعال. سنجش غیرفعال یعنی حسگر از انرژی خورشید به عنوان منبع روشنایی استفاده می کند و سنجش فعال به معنای ساطع شدن انرژی به هدف توسط حسگر و جمع آوری انرژی منعکس شده است. چند نمونه از سنسورهای فعال ، حسگر فلوروسنس و رادار دیافراگم مصنوعی (SAR) هستند.

عیب اصلی سنسورهای غیرفعال این است که آنها می توانند اشیا collect را در روز جمع و یا تشخیص دهند ، زیرا نور خورشید در شب وجود ندارد ، با این حال آنها می توانند انرژی ساطع شده طبیعی را مانند مادون قرمز حرارتی ثبت کنند. از طرف دیگر سنسور اکتیو انرژی خود را برای روشنایی می دهد بنابراین امکان تشخیص و ضبط تصاویر را در هر زمان فراهم می کند. آنها همچنین مستقل از آب و هوا هستند. مایکروویو مصنوعی می تواند به ابرها ، نور و سایه نفوذ کند. اما سنسورهای غیرفعال مستقل از آب و هوا نیستند. سیگنال های راداری می توانند به داخل پوشش گیاهی و خاک نفوذ کنند و حتی می توانند اطلاعات سطح را در عمق میلی متر تا متر به شما بدهند و در عین حال مهمترین عیب این است که سیگنال های رادار هیچ شخصیت طیفی ندارند در حالی که سیگنال های کنترل از راه دور منفعل دارای شخصیت طیفی هستند.بر خلاف سنسورهای فعال ، سنسور غیرفعال توانایی تولید تصویر با وضوح خوب را دارد. سنسورهای کنترل از راه دور فعال در مقایسه با سنسورهای غیرفعال هزینه زیادی نیز دارند.

2. حسگرها و ماهواره ها

در بخش قبلی بحث در مورد اجزای انرژی سنجش از دور و فیزیک آن انجام شد. در اینجا ما قصد داریم در مورد جمع آوری انرژی منعکس شده بحث کنیم. این وظیفه حسگر است که انرژی ساطع شده یا منعکس شده را از هدف شناسایی و ضبط می کند. برای گرفتن انرژی ، سنسور باید روی یک سطح پایدار بنام Platforms قرار گیرد . انواع مختلف سنسورها بر اساس Platforms وجود دارد.

2.1 سنسورها و انواع

همانطور که در بالا گفته شد ، برای جمع آوری انرژی منعکس یا ساطع شده ، سنسور باید بالای هدف قرار بگیرد. ممکن است زمینی باشد (در سطح زمین قرار دارد) ، هواپیمایی و ماهواره ای باشد (در خارج از سطح زمین قرار دارد).

سنسورهای زمینی برای جمع آوری اطلاعات دقیق در مورد سطح زمین از ضبط استفاده می کنند. داده های جمع آوری شده توسط سنسور زمینی برای مقایسه داده های جمع آوری شده توسط سنسورهای دیگر مانند ماهواره یا برای درک جزئیات بیشتر سطح استفاده می شود. یک مزیت این است که اختلالات جوی در این نوع سنجش وجود ندارد. سنسور ممکن است روی نردبان ، داربست یا جرثقیل و غیره قرار بگیرد.

هواپیماها سیستم عامل های اصلی سنسورهای مبتنی بر هواپیما هستند . هلی کوپترها نیز گاهی اوقات استفاده می کنند. هواپیماها برای جمع آوری اطلاعات دقیق در مورد سطح زمین در هر زمان استفاده می کنند. نقطه ضعف مهم این است که امکان پرواز با هواپیما در هوای بد وجود ندارد.

در فضا سنجش از دور یا با استفاده از شاتل فضایی یا ماهواره انجام می شود. این نوع ماهواره ها اغلب به عنوان ماهواره های سنجش از دور شناخته می شوند. حسگرهای ماهواره ای کارآمدترین و گسترده ترین گسترش در جهان هستند. اینها می توانند سطح جهانی را پوشش دهند اما هزینه بر است. هزینه اغلب فاکتور مهمی هنگام انتخاب سنسور است.

2.2 ویژگی های ماهواره و ویژگی های وضوح

تاکنون در مورد تکنیک های سنجش از دور ، سیستم عامل ها و سنسورها و همچنین ماهواره ها اطلاعاتی کسب کردیم. این ماهواره ها دارای برخی ویژگی ها هستند که باعث می شود این یک پلت فرم منحصر به فرد در سنسورهای سنسور از راه دور باشد.

مدارها

مسیری که ماهواره ها دنبال می کنند Orbit نامیده می شود. مدارها از نظر ارتفاع و جهت گیری و چرخش مربوط به زمین متفاوت هستند. تغییر مداری همچنین بر دید ماهواره از قسمت زمین تأثیر می گذارد.

برای نظارت منظم بر یک مکان خاص در سطح زمین ، از مدارهای زمین ثابت استفاده می کنیم . به ماهواره هایی که از همان مدار حرکت می کنند ماهواره های زمین ثابت گفته می شود . این مدار تقریباً از ارتفاع 36000 کیلومتری برخوردار است. ماهواره های چرخشی در مدار با سرعت چرخش زمین مطابقت دارند. این امکان نظارت مستمر بر یک مکان خاص را فراهم می کند.

منبع تصویر:  h2physics.org

مدار همزمان خورشید یا مدار قطبی : برخی از ماهواره ها برای دنباله روی از مدار جنوب جنوبی (قطب به قطب) مدار به نام مدار قطبی طراحی شده اند . این ماهواره ها زمان محلی (به طور منظم) را پوشش می دهند ، که به عنوان ماهواره های همزمان خورشید شناخته می شوند. در هر عرض جغرافیایی ، موقعیت خورشید در آسمان هنگام عبور ماهواره از بالای سر در همان فصل یکسان خواهد بود. این شرایط را برای دستیابی به تصاویری از یک فصل خاص طی سالهای متوالی فراهم می کند.

خصوصیات وضوح

برخی از ابزارها از ارتفاع بسیار زیادی عکس می گیرند و ممکن است یک پوشش جهانی یا سطح کشور داشته باشد. استخراج اطلاعات مربوط به خانه خود از سطح جهانی امکان پذیر نیست. برای استخراج اطلاعات ، ما باید یک سنسور جدید برای ارائه اطلاعات سطح سانتیمتر طراحی کنیم. هنگام طراحی سنسور یا استفاده از تصویر خروجی ، باید وضوح را جستجو کنیم. چهار نوع مجزا وجود دارد که قطعنامه وجود دارد

رزولوشن فضایی

توانایی سنسور در تشخیص کوچکترین شی در سطح زمین به عنوان تفکیک پذیری فضایی (Spatial Resolution) شناخته می شود. استخراج جزئیات از تصویر کاملاً به وضوح مکانی بستگی دارد. وضوح مکانیکی سنسور بسیار به میدان دید لحظه ای (IFOV) آنها بستگی دارد. IFOV مخروط زاویه دید سنسور است. این منطقه سطح زمین را تعیین می کند که از یک ارتفاع مشخص در لحظه خاصی از زمان “دیده می شود”. اندازه منطقه مشاهده شده با ضرب IFOV در فاصله از زمین تا سنسور تعیین می شود.

وضوح طیفی

به سادگی می توان تعریف کرد که توانایی سنسور برای ثبت اطلاعات در یک محدوده طیفی خاص ، رزولوشن طیفی یا توانایی سنسور در تعریف طول موج های خوب است. وضوح طیفی هنگام طراحی سنسور بسیار مهم است. ماهیت مطالعه را مشخص می کند. اجسام مختلف دارای امضای طیفی متفاوت هستند.

قطعنامه زمانی

مانند سایر ویژگی های وضوح ، وضوح زمانی نیز در مطالعات سنجش از دور مهم است. وضوح زمانی به معنای بازدید مجدد ماهواره از یک منطقه خاص در یک بازه زمانی است. وضوح زمانی ماهواره ها معمولاً چند روزه است که می تواند تصاویر یک منطقه را به طور منظم ضبط کند و می تواند به خوبی نظارت کند. به تصاویر جمع آوری شده در یک بازه زمانی داده داده های چند زمانی گفته می شود که مزیت اصلی آن است.

2.3 تصویربرداری چند طیفی و حرارتی

ابزار سنجش از دور در حال بدست آوردن داده ها با اسکن سطح زمین هستند. انواع مختلف سیستم های اسکن در سنجش از دور برای به دست آوردن داده ها استفاده می کنند.

اسکن چند طیفی

یک سیستم اسکن که داده ها را با طول موج های مختلف جمع می کند اما مداوم نیست ، به عنوان سیستم اسکن چند طیفی شناخته می شود. این رایج ترین سیستم اسکن در جهان است. در سیستم اسکن چند طیفی برای دستیابی به اطلاعات سطح زمین دو روش وجود دارد. آنها به شرح زیر است.

در سراسر اسکن آهنگ

Across Track اسکن سطح را در یک سری خط اسکن می کند. این خطوط عمود بر جهت حرکت سنسور هستند. هر خط از یک طرف سنسور به طرف دیگر اسکن می شود. این کار با استفاده از آینه چرخان انجام می شود. این نوع اسکن به اسکن جاروی whisk نیز معروف است

در امتداد اسکن

این نوع اسکن با استفاده از حرکت رو به جلو حسگر خطوط اسکن متوالی را تشخیص می دهد و این خطوط عمود بر جهت پرواز هستند. این سیستم ها همچنین به عنوان سیستم اسکن فشار جارو نیز شناخته می شوند. به جای چرخش آینه در اینجا با استفاده از یک آرایه خطی از آشکارسازهای واقع در صفحه کانونی سنسور.

تصویربرداری حرارتی

سیستم های چند طیفی معمولاً از انرژی منعکس شده برای بدست آوردن اطلاعات استفاده می کنند ، در حالی که بر خلاف آنها تصویربرداری حرارتی از انرژی ساطع شده مانند طیف مادون قرمز حرارتی (3 میکرومتر تا 15 میکرومتر) برای بدست آوردن داده ها استفاده می کند. بر خلاف سنسورهای حرارتی سیستم چند طیفی با استفاده از پارامترهای عکس حساس به تماس مستقیم فوتونها در سطح آنها ، برای تشخیص تابش گرمایی ساطع شده این آشکارسازها برای جلوگیری از انتشار خودشان خنک می شوند (دمای زیر 0 درجه سانتیگراد). این سنسورها در حال اندازه گیری دمای سطح هدف هستند. تصویربرداری حرارتی معمولاً از سیستم اسکن cross track استفاده می کند. سنسورهای حرارتی معمولاً دارای IFOV بزرگ برای اطمینان از رسیدن انرژی کافی به سنسور جهت انجام اندازه گیری های مطمئن هستند.

ماهواره های اصلی رصدی زمین و حسگرهای آنها

3.  پردازش و تجزیه و تحلیل تصویر

3.1 مقدمه

برای استفاده از داده های سنجش از راه دور ، باید اطلاعات کامل معنی را از تصویر استخراج کنیم. این بحث در این جدایی است. تفسیر و تحلیل تصویر سنجش از دور شامل شناسایی هدفی است که ممکن است آن یک شی یا ویژگی در سطح زمین باشد. ما می توانیم اطلاعات و تجزیه و تحلیل را به روش دستی یا به کمک رایانه استخراج کنیم. قبل از ساختن تکنیک های کمک رایانه ای ، بهتر است ویژگی را به صورت دستی استخراج و شناسایی کنید که به آن تفسیر بصری می گویند . شناسایی و تفسیر بیشتر اهداف در سنجش از دور توسط تفسیر بصری یعنی مفسر انسانی انجام می شود. رایانه به تکنیک هایی موسوم به پردازش تصویر دیجیتال کمک می کنددر حال ساده کردن تفسیر بصری است. این ممکن است برای افزایش داده ها مانند افزایش روشنایی داده ها استفاده شود.

3.2 تفسیر بصری

همانطور که در بالا به بسیاری از مطالعات سنجش از دور با استفاده از روشهای تفسیر انسانی یا تفسیر بصری اشاره کردیم. چگونه می توانیم تفسیر بصری انجام دهیم؟ عناصر خاصی وجود دارد که تفسیر بصری را آسان می کند. آن ها هستند

Tone به روشنایی یا رنگ تصویر اشاره دارد. تن یکی از عناصر مهم در شناسایی هدف است. تغییرات در تن باعث می شود تا هدف همراه با عناصر دیگری مانند شکل ، اندازه و غیره شناسایی شود.

شکل یا ساختار کلی اشیا individual منفرد را شکل دهید. شکل مفیدترین روش تفسیر است. شکل یک لبه تیز ممکن است یک مزرعه کشاورزی باشد تا یک جنگل که به طور طبیعی ایجاد شده باشد. شکل خطی جاده و راه آهن شناسایی آن را آسان می کند.

اندازه اشیا in در تصویر تابع مقیاس است. برای کمک به تفسیر هدف مهم است که اندازه هدف را نسبت به سایر اشیا objects موجود در یک صحنه ارزیابی کنید و همچنین اندازه مطلق او را ارزیابی کنید. به عنوان مثال اگر یک مترجم منطقه ای دارای ساختمان های بزرگتر مانند کارخانه ها یا خانه های جنگی را شناسایی کند ، ممکن است یک منطقه صنعتی باشد در حالی که خوشه بندی ساختمان های کوچک نشان می دهد آنها ممکن است یک منطقه اسکان باشند.

الگو به معنای چیدمان فضایی اشیا قابل مشاهده در تصویر است. الگو به شناسایی اشیا having دارای ویژگی های مشابه مانند باغ دارای شیار دارای فاصله مساوی کمک می کند که ممکن است الگویی مشابه را نشان دهد که شناسایی را آسان تر می کند. ویلاهای با فاصله منظم نمونه دیگری از همین الگو هستند.

بافت چیدمان و فرکانس تغییرات تناژ در منطقه خاص یک تصویر است. چندین نوع بافت مانند بافت خشن و بافت صاف وجود دارد. بافت صاف دارای تغییرات یکنواخت ، یکنواخت و کمی در تن خواهد بود. چمنزار نمونه ای معمولی برای بافت صاف است. در حالی که بافت خشن ممکن است تغییرات تونال را به طور ناگهانی تغییر دهد. بافت یکی از مهمترین عناصر برای تشخیص ویژگی ها در تصاویر رادار است.

سایه در عین راحتی که می تواند تفسیر را کاهش دهد ، می تواند به تفسیر کمک کند. این می تواند ایده در مورد تسکین نسبی هدف را فراهم کند که شناسایی را آسان تر می کند. در حالی که اگر سایه روی شیئی بیفتد آن شی را پنهان می کند و تفسیر آن بسیار دشوار است.

تداعی به معنای صرفاً رابطه بین اشیا nearby یا ویژگی های مجاور با هدف است. انتظار می رود یکی مانند زمین بازی در مدارس با دیگران ارتباط برقرار کند. این امر شناسایی را آسان می کند.

3.3 پردازش تصویر دیجیتال

امروزه بیشتر داده های سنجش از دور در قالب های دیجیتالی ضبط می شوند. این داده ها در قالب های مختلف مانند BSQ (Band sequential) ، BIP (Band Interleaved by Line) و BIP (Band interleaved by Pixel) و غیره ذخیره می شوند و این تصاویر مراحل مختلف پردازش تصویر را طی می کنند. پردازش تصویر دیجیتال شامل مراحل مختلفی از جمله اصلاح داده ها ، پیشرفت های تصویر برای تجسم بهتر ، طبقه بندی کاملاً خودکار یا طبقه بندی رایانه ای به کمک مترجم تصاویر و غیره است. حداقل امکانات لازم برای سیستم پردازش تصویر این است که رایانه ای با سخت افزار لازم که نیاز پردازش تصویر و یک بسته نرم افزاری خوب و تصویر از راه دور (در قالب دیجیتال) را برآورده می کند. چندین بسته نرم افزاری تجاری در بازار موجود است. همه این سیستم ها در مجموع به عنوان شناخته می شوندسیستم تجزیه و تحلیل تصویر. توابع اصلی پردازش تصویر می توانند تحت سه عنوان اصلی به شرح زیر قرار بگیرند.

• پیش پردازش
• بهبود تصویر و
• طبقه بندی و تحلیل تصویر

پیش پردازش

پیش پردازش معمولاً قبل از تجزیه و تحلیل اصلی انجام می شود. از این موارد گاهی اوقات به عنوان اصلاح و ترمیم تصویر یاد می شود. پیش پردازش برای اصلاح بستر ، تحریفات رادیومتری و هندسی داده ها ، فرورفتگی دارد. اصلاحات رادیومتریک برای ایجاد ثبات در تغییر نور و هندسه مشاهده انجام می شود. این موارد به دلیل اعوجاج در سیستم عامل ها و سنسورها اتفاق می افتد. با مدلسازی رابطه هندسه و فاصله بین مناطق سطح زمین که تصویری شده است ، می توان آن را اصلاح کرد. سر و صدای تصویر ممکن است به دلیل خطاها یا اعوجاجاتی باشد که هنگام ضبط داده ها رخ داده است. اشکال متداول سر و صدا شامل نوار زدن منظم یا باند و خط افتاده است که باید قبل از انجام پیشرفت اصلاح شود.

3.4 پیشرفت و طبقه بندی

تکنیک های تقویت قبل از تفسیر تصویری تصویری ، در تصویرگر دیجیتال اعمال می شود. این تصاویر را برای هدف تفسیر بصری بهینه می کند. حتی ما برای کاهش نویز و سایر آشفتگی های جوی ممکن است در تصویر اصلاحات رادیومتریک در تصویر انجام دهیم و برای تفسیر بصری بهینه نشده است. اگر تصویر دارای تغییرات زیادی در پاسخ های طیفی از اهداف مختلف باشد ، تصحیح رادیومتریک ساده نمی تواند تصویر او را در تمام قسمت های خود بهینه کند. برای هر برنامه و هر تصویر به پیشرفت های سفارشی نیاز است. برای درک تکنیک های افزایش بهتر است اصطلاح هیستوگرام تصویر را درک کنید. هیستوگرام نمایش گرافیکی مقادیر روشنایی است که یک تصویر را تشکیل می دهد. مقادیر روشنایی در محور X و فرکانس وقوع هر یک از این مقادیر در تصویر نشان داده شده در محور Y رسم شده است.

شکل: هیستوگرام تصویر

افزایش کنتراست یک تکنیک تقویت است که به طور معمول شامل تغییر مقادیر اصلی است به طوری که بیشتر از محدوده موجود استفاده می شود ، در نتیجه کنتراست بین اهداف و زمینه های آنها افزایش می یابد. کشش کنتراست خطی نوع ساده تکنیک های بهبود شامل شناسایی مقادیر حداقل و حداکثر روشنایی در تصویر و استفاده از کشش این دامنه برای پر کردن دامنه کامل است . برابر سازی هیستوگرامتکنیک دیگری است. این کشش غیر خطی است. در این روش مقادیر DN بر اساس فراوانی آنها توزیع می شود. زنگهای خاکستری کارآمدتر به مقادیر DN هیستوگرام که اغلب اتفاق می افتد اختصاص می یابد. فیلتر فضایی روشی است که شامل کاهش نویز (فیلتر کم عبور) و تقویت لبه (فیلتر عبور زیاد) است.

شکل: کشش کنتراست خطی

طبقه بندی تصویر دیجیتال رایانه بر اساس پاسخ طیفی ، تصویر را با مقادیر DN هر پیکسل طبقه بندی می کند. ممکن است بصورت کاملاً خودکار طبقه بندی بدون نظارت باشد. در اینجا رایانه تصویر را طبقه بندی می کند و مفسر فقط می گوید که چند کلاس (ساختمان ، جنگل ، زمین های کشاورزی و غیره) می خواهد و بر اساس آن سیستم تصویر طبقه بندی شده را ایجاد می کند. طبقه بندی تحت نظارت روش دیگری است که مفسران در مورد طبقه بندی مقررات دارند. مترجم پیکسل های هر کلاس را که به کامپیوتر اختصاص داده شده است شناسایی می کند و بر اساس آن کامپیوتر تصویر را طبقه بندی می کند.

4. برنامه ها به طور کلی

تاکنون در بخشهای قبلی درباره تکنیکهای مختلف در سنجش از دور ، ضبط داده ، فرآیند ، تفسیر و طبقه بندی بحث شده است. حالا در اینجا ما قصد داریم درباره کاربردهای مختلف این تصاویر بحث کنیم. هر برنامه ممکن است نیازهای خود را مانند باندهای طیفی خاص ، وضوح مکانی و زمان بازدید مجدد داشته باشد. برنامه های اصلی به شرح زیر است.

4.1 كشاورزي

کشاورزی نقش عمده ای در اقتصاد کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه دارد. از تصاویر از راه دور برای نقشه برداری محصولات برای بررسی عملکردهای بهداشتی و کشاورزی آنها استفاده می شود. عمده کاربردها به شرح زیر است.

• طبقه بندی نوع محصول
• ارزیابی شرایط محصول
• برآورد عملکرد محصول
• نقشه برداری از مشخصات خاک
• نظارت بر شیوه های کشاورزی

4.2 جنگل

جنگل با ارزش ترین جنگل تقریباً برای همه موجودات روی زمین است. این غذا به موجودات زنده غذا ، سرپناه و هوای تازه می بخشد اما مدتی به دلایل انسانی و طبیعی جنگل پاک می شود. اما سیستم کارآمد سنجش از دور می تواند آن را به خوبی کنترل کند. برنامه های اصلی سنجش از دور به شرح زیر است.

• نقشه برداری تبعیض از نوع جنگل
• نقشه برداری جنگل های کشاورزی
• موجودی جنگل
• موجودی گونه ها
• ارزیابی بازآفرینی جنگل
• تخمین زیست توده

زمين شناسي

 زمین شناسی مطالعه انواع سنگ های زمین ، فرم های سرزمین و ساختار آنها است. از راه دور سنجش از آنجا که در مورد زمین کار می کند طیف گسترده ای از کاربردها را در زمین شناسی دارد. اصلی ترین برنامه ها

• نقشه برداری سنگ شناسی
• اکتشاف مواد معدنی
• اکتشاف هیدروکربن
• نقشه برداری خطر جغرافیایی
• نقشه برداری و نظارت بر رویداد
• نقشه برداری ساختاری
• نقشه برداری خطی

هیدرولوژی

این منابع آب در زمین است. نظارت بر منابع آب گرانبها یکی از کاربردهای اصلی سنجش از دور است. با استفاده از سنجش از دور حتی ما آب آلوده را با استفاده از امضای طیفی شناسایی می کنیم. برنامه های اصلی هستند.

• نقشه برداری و نظارت بر تالاب ها
• مدل سازی حوضه زهکشی
• نقشه برداری و نظارت بر سیل
• پویایی رودخانه
• زمانبندی آبیاری
• نظارت بر یخ

4.3 کاربری زمین پوشش زمین

منظور از پوشش زمین ، پوشش سطح روی زمین است در حالی که ارجاع کنندگان به استفاده از زمین استفاده می کنند. این موارد می توانند با استفاده از سنجش از دور آسان تر شوند.

• نظارت بر پراکندگی شهری
• مدیریت منابع طبیعی
• ترسیم مرزهای سیاسی
• زیستگاه حیات وحشی
• برنامه ریزی زیرساخت ها
• طبقه بندی پوشش اراضی کاربری اراضی

 نظارت بر اقیانوس و ساحل

اقیانوس عنصر اصلی در سیستم بیوفیزیکی زمین است. اما در حال حاضر تمام اقیانوس ها آلوده هستند. با استفاده از سنجش از دور می توانیم نه تنها آلودگی ها بلکه پارامترهای مختلف اقیانوسی را به صورت زیر کنترل کنیم

• نظارت بر نشت روغن
• شناسایی الگوی اقیانوس از جمله
  • الگوهای جریان و گردش خون
  • مناطق طغیان و اندازه گیری کم عمق
• پیش بینی طوفان
• نظارت بر کیفیت آب
• غلظت فیتوپلانکتون
• موجودی فرهنگ آبزیان
• پایش دمای سطح دریا
• مسیرهای ناوبری
• نظارت بر شیلات عملیاتی
• مدیریت و مشخص سازی منطقه ساحلی

یخ دریا

این بخش قابل توجهی از سطح زمین و عامل اصلی در حمل و نقل تجاری و صنایع ماهیگیری را پوشش می دهد

• تشخیص و ردیابی برگ یخ
• توپوگرافی سطح
• غلظت یخ
• نوع / حرکت یخ
• نظارت بر آلودگی
• تشخیص سطح دریا
• پایش هواشناسی