خطاهای داده های سنجش از دوری و تصحیحات آنها

خطاهای داده های سنجش از دور بسیار مهم بوده و در اغلب مواقع باعث سردرگمی محقق می شود.بهتر است که به تصحیحات این خطاها بپردازیم.
خطاهای داده های سنجش از دوری و تصحیحات آنها را می توانیم از روش های مختلف انجام دهیم که در این پست و پست های بعدی مطالبی را درباره آن خواهیم نوشت.
داده های ماهواره ای پس از جمع آوری و مخابره به زمین بعنوان داده ای خام به دلایل مختلف، ازجمله کرویت زمین و چرخش آن، بالا و پایین شدن سکو و عدم تعادل آن، دارای ناهنجاریهای هندسی و رادیومتری اند که لازم است تا تصحیح گردند. خطاهایی که موجب میشوند پیکسلها دارای موقعیت ناصحیح نسبت به هم باشند را خطای هندسی و خطاهایی را که موجب ثبت ارزشهای طیفی غیرواقعی میشوند، رادیومتری میگویند. به طور معمول تصحیحات استاندارد بر روی داده ها در ایستگاههای گیرنده زمینی صورت میگیرند، اما جهت حذف خطاهای باقی مانده لازم است کاربران تصحیحات دقیق تری را بر روی داده ها انجام دهند.
داده های حاصل از سامانه های سنجش از دور اعم از عکسهای هوایی و تصاویر حاصل از اسکنرها(تصاویر ماهواره ای) دارای خطاهای گوناگونی می باشند و اصولا” قبل از اینکه مورد تفسیر و تجزیه تحلیل قرار گیرند، باید تصحیح گردند. این خطاها را می توان به دو دسته هندسی و رادیومتری تقسیم نمود. خطاهای هندسی مربوط به موقعیت پدیده ها یاپیکسلها در تصویر نسبت به دیگر پدیده ها و موقعیت مطلق آن، و خطای رادیومتری مربوط به میزان بازتاب ثبت شده در تصویر می باشد.از مهمترین خطاهای عکسهای هوایی، خطای جابجایی ناشی از پستی و بلندی و عدم تعادل هواپیما در هنگام عکسبرداری و همچنین بازتابهای متفاوت ثبت شده برای یک پدیده معین در عکسهای هوایی یک منطقه (تیرگی و روشنی بیش از حد) به دلیل تغییر مکان هواپیما و زاویه تابش می باشد. کاربران (مفسرین) عکسهای هوایی قادر به تصحیح خطای جابجایی نمی باشند.این خطا را تنها به کمک فن فتوگرامتری و استفاده از مدل دوربین می توان تصحیح نمود.در هر حال بازتاب نابرابر در عکسهای مختلف را نمیتوان تصحیح نمود.

داده های حاصل از سنجنده های ماهواره ای که به زمین مخابره می شوند و به عنوان داده های خام (Raw data) معروف هستند نیز دارای خطاهای زیادی می باشند.این خطاها می توانند ناشی از سکو (تغییر ارتفاع مدار و عدم تعادل)، سنجنده(پدیده پانوراما، نابرابری ضرایب تنظیم آشکارسازها) و محیط (کرویت و پستی و بلندیهای زمین، چرخش زمین، اثرات اتمسفر) باشند.بسیاری از این خطاها با آگاهی از مشخصات مدار ، سنجنده و کره زمین در ایستگاههای گیرنده داده های ماهواره ای تصحیح و تصاویر تحت عنوان داده های استاندارد و یا تصحیح شده سامانه ای در اختیار کاربران قرار می گیرند.این تصحیحات عمدتا” شامل تعادل سکو، پانوراما، تنظیم آشکارسازها، کرویت و چرخش زمین می باشند.اکثر ماهواره های که امروزه در مدار هستند از سنجنده هایی از نوع Pushbroom استفاده می کنند.کیفیت داده های این نوع سنجنده ها به لحاظ هندسی و رادیومتری به مراتب بهتر از داده های سنجنده هایی از نوع Wiskbroom می باشند.

خطاهای داده های ماهواره ای به سه دسته ی زیر تقسیم میشوند:
1- خطای ناشی از سکو (حرکت ماهواره):
این خطا از نوع خطاهای ندسی به شمار میرود و شامل تغییر سرعت و شتاب، تغییر ارتفاع و حرکت چرخشی ماهواره، در مسیر حرکت خود حول سه محور است.
2- خطای ناشی از سنجنده:
این خطا شامل ازکارافتادگی حسگرها و برهم خوردن تنظیمات آنهاست. گاهی تعدادی از پیکسلهای تصویر ماهواره ای ارزش طیفی صفر دارند و بر روی تصویر به رنگ سیاه دیده میشوند، یا برعکس دارای حداکثر میزان طیفی هستند و گاهی نیز بصورت نشانه های ناخواسته بصورت نقاط یا خطوطی افقی و عمودی بر روی تصویر دیده میشوند. خطای راه راه شدگی، که در برخی محیطهای همگن نظیر بیابان قابل تشخیص است، نمونه ای از این نوع خطا به شمار میرود.
3- خطای ناشی از حرکت زمین:
این خطا شامل خطای چرخش زمین و تغییر ارتفاع است. خطای ناشی از چرخش زمین، به دلیل حرکت زمین در هنگام گذر ماهواره از روی ناحیه ای از آن که تصویربرداری میشود، ایجاد خواهد شد. خطای مربوط به تغییرات ارتفاع سبب میگردد که ماهواره ها در قسمت های مرتفع به زمین نزدیکتر و در قسمت های پست از زمین دورتر شوند، در نتیجه پوشش تصاویر در ارتفاعات، کمتر و در مناطق پست، بیشتر میگردد.

عمده خطاهایی که برای داده های ماهواره ای ایجاد میشوند این سه نوع هستند، اما چگونه میتوان این خطاها را برطرف نمود ؟
تصحیحاتی که برای داده های ماهواره ای ذکر میشوند در دو گروه عمده تقسیم بندی میشوند:
1- تصحیحات هندسی
2- تصحیحات رادیومتریک
تصحیح هندسی و زمین مرجع سازی
چنانچه دربخش قبل اشاره شد داده های اولیه و خام تمامی سنجنده ها دارای خطاهای هندسی مختلفی می باشند.هر چند که تصاویر ماهواره ای پس از دریافت از ماهواره در ایستگاه های گیرنده زمینی مورد تصحیحات اولیه (سامانه ای) قرار می گیرند، اما همچنان دارای خطاهایی نظیر خطای جابجایی ناشی از پستی و بلندی هستند، ضمن آنکه فاقد مختصات نیز می باشند.هیچ گونه تصحیح هندسی بر روی عکسهای هوایی انجام نمی گیرد لذا هر دو نوع این داده ها قبل از اینکه مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند، باید مورد مورد تصحیحات هندسی تکمیلی قرار گیرند و به لحاظ مختصات با یک مبنای استاندارد که معمولا” نقشه های توپوگرافی در نظر گرفته می شوند ، مطابقت داده شوند.در فرآیند فتوگرامتری که شامل تبدیل عکسهای هوایی به نقشه های توپوگرافی و همچنین استخراج اطلاعات موضوعی می گردد، این عکسها با استفاده از مشخصات دوربین و پرواز مورد مدل سازی قرار گرفته و داده هایی که استخراج می شوند، به لحاظ هندسی کاملا” تصحیح شده هستند.البته خود عکسها را نیز می توان اسکن نمود و با استفاده از مدل سازی فوق مورد تصحیح قرار داد.
داده های ماهواره ای را نیز می توان به یکی از روشهای استفاده از نقاط کنترل زمینی ، استفاده ازپارامترهای مداری ماهواره ای و همبستگی مورد تصحیح هندسی قرار داد و با یک مبنا مطابقت داد.مبنا می تواند یک تصویر و یا یک نقشه باشد.در صورتی که مبنا یک تصویر باشد، تصحیح از نوع تصویر به تصویر و اگر مبنا نقشه باشد ، تصحیح از نوع تصویر به نقشه خواهد بود.چنانچه مبنا تطابق خود زمین مرجع باشد ، فرآیندرا تطابق هندسی مطلق و در غیر این صورت تطابق هندسی را نسبی می نامند.روش همبستگی را تنها می توان در تطابق هندسی تصویر به تصویر به کار گرفت که هنوز کاملا” به صورت روش اجرایی در نیامده است.برای فرایند یاد شده واژه های گوناگونی متداول می باشند، از جمله، تصحیح، تثبیت زمین مرجع سازی، کدگذاری زمینی و Rectification.واژه های یاد شده را می توان کم و بیش مترادف در نظر گرفت و تطابق هندسی نامید.نوعی خاص از تطابق هندسی Orthorectification نام دارد که در فرآیند آن با استفاده از مدل رقومی ارتفاع زمین خطای جابجایی ناشی از پستی و بلندی نیز برطرف می گردد.متداولترین روش تطابق هندسی، استفاده از نقاط کنترل زمینی می باشد.