فرآیند سنجش از دور و توان تفکیک تصاویر ماهواره ای

فرآیند سنجش از دور:
1- طرح سوال و برطرف کردن مشکل با ایجاد فرضیه: فرضیه ها به صورت منطقه ای شکل میگیرندبه به دو صورت استقرایی و استنتاجی می باشد. متناسب با
2- جمع آوری داده
3- تبدیل داده به اطلاعات
4- نمایش اطلاعات
در سنجش از دور هنر پردازش و تفسیر تصاویر وجود دارد که پردازش توسط برنامه ریزی،نرم افزارها و محاسباتی که مبنای ریاضی دارند انجام میشود اما تفسیر تصاویر توسط نیروی انسانی صورت میگیرد. کلیدهای تفسیر عبارتند از: الگو، بافت، تن رنگ ها، شکل، سایز، سایه(Shadiw)،ارتباط عوارض(association).
در تفسیر از طریق کلیدهای تفسیر از موقعیت جاده ها، آب، مناطق مسکونی و ….آگاهی پیدا میکنیم.
از لحاظ نوع سنسور 2 سنجنده در ماهواره ها وجود دارد:
1- فعال(Active): منبع نوری در این سنجنده ها لیزر می باشد. مانند رادارRadar اثرات مخرب روی پدیده میگذارد.
2- غیر فعال(Passive): منبع نوری در این سنجنده ها نور طبیعی (خورشید) میباشد. اثر غیر مخرب دارد.
داده های زمینی(in situ) به صورت داده های نقطه ای جمع آوری میشوند. اما در سنجش از دور داده ها به صورت پیوسته جمع آوری می شوند.
توان تفکیک تصاویر ماهواره ای
یکی از مهمترین محدودیت ها و مشکلات سنجش از دور در بخش پردازش تصاویر ماهواره ای، مبحث قدرت تفکیک یا توان تفکیک تصاویر ماهواره ای (Resolution) است.
توان تفکیک یا رزولوشن Resolution در تصاویر ماهواره ای را می توان به گروه های زیر تقسیم کرد:
توان تفکیک مکانی Spatial Resolution
توان تفکیک طیفی Spectral Resolution
توان تفکیک رادیومتریک Radiometric Resolution
توان تفکیک زمانی Temporal Resolution

توان تفکیک مکانی یا Pixel Size یا Spatial Resolution
قابلیت و توانایی هر سنجنده در شناسایی جزئیات پدیده های مکانی موجود در سطح زمین بعنوان توان یا قدرت تفکیک مکانی تعریف می شود.
این ویژگی در اندازه یاخته یا پیکسل ها یا سلول های هر تصویر نمود پیدا می کند. به طور کلی اگر تصویری بتواند جزئیات بیشتری از پدیده ها را نشان دهد توان تفکیک مکانی بالاتری را دارد و قاعدتاً حجم تصویر هم بالاتر می رود. این خصوصیت بیانگر پیکسل های بسیار کوچک خواهد بود.
کاهش اندازه پیکسل های یک تصویر ماهواره ای با تراکم پیکسل های هر تصویر رابطه عکس دارد. هرچقدر اندازه پیکسل ها کمتر شود، تراکم پیکسل ها در تصویر افزایش می یابد.
مثلاً اندازه یاخته های هر تصویر لندست ۱۵*۱۵ متر است، اما یک تصویر ماهواره ای Geoeye دارای یاخته هایی با اندازه های ۵۰*۵۰ سانتی متر است.
توان تفکیک مکانی توسط میدان دید سنسور (IFOV) تعیین میشود که معادل پیکسل می باشد.
نکته بسیار مهم در اینجا حائز اهمیت است این است که برای شناسایی عوارض سطح زمین بر اساس تصاویر ماهواره ای در سنجش از دور باید دقت شود که اندازه پیکسل های هر تصویر حداقل کمتر از نصف اندازه پیکسل تصویر ماهواره ای باشد.
توان تفکیک طیفی یا Spectral Resolution
در سنجش از دور تصویر برداری از پدیده های سطح زمین در محدوده های مختلف طیف الکترومغناطیس انجام می پذیرد.
در این رابطه باید به دو موضوع توجه شود:
تعداد باندهای هر تصویر ماهواره ای
پهنای هر باند تصویر ماهواره ای
هر چه تعداد باندهای یک تصویر ماهواره ای بیشتر باشد، نتیجه این می شود که پهنای هر باند در طیف الکترومغنایس کاهش می یابد. یعنی باید گفت که این دو ویژگی رابطه عکس دارند.
مثلاً تصاویر ماهواره هایپریون Hyperion دارای ۲۲۰ باند است، (یعنی تعداد باندهای بسیار زیاد) اما پهنای هر باند بسیار کم است، حدود ۱۰ نانومتر برای هر باند. که از محدوده ۰٫۴ میکرومتر تا حدود ۲٫۵ میکرومتر متغیر است. توان تفکیک مکانی این تصاویر هم ۳۰ متر است.

یا مثلاً برعکس تصاویر ماهواره لندست ۸ در ۱۱ باند ثبت می شود که در طول موج های ۰٫۴ تا حدود ۱٫۴ است.

توان تفکیک رادیومتریک یا Radiometric Resolution
تعداد بیت های اختصاص داده شده در دیتاها تعریف می شود. یعنی تا چه حد یک تصویرمی تواند انرژی های الکترومغناطیس را شناسایی کند. هر چقدر یک تصویر از توان تفکیک رادیومتریک بالاتری برخوردار باشد، از توان شناسایی انرژی های بالاتر و بیشتری را برخودار است.
مثلاً اگر توان تفکیک رادیومتریک یک تصویر ماهواره ای ۸ بیت بیان شده باشد، بدین معنی است که می تواند انرژی الکترومغناطیس را در یک بازه ۰-۲۵۵ توزیع کند. مثل لندست MSS
اما اگر یک تصویر ۱۶ بیت باشد، می تواند انرژی رسیده به سنجنده را در یک بازه بین ۰-۶۵۵۳۵ تقسیم بندی کند. مثل لندست ۸، در واقع این سنجنده نسبت به سنجنده قبلی می تواند انرژی های بیشتری را با جزئیات بیشتری شناسایی کند.
توان تفکیک زمانی یا Temporal Resolution
منظور از قدرت تفکیک زمانی در تصاویر ماهواره ای، دوره بازگشت برای ثبت تصویر جدید ماهواره ای از یک منطقه مشخص است. این مسئله ناشی از تفاوت مدارهای عبور کننده ماهواره هاست.
گوس(Goes) نام ماهواره ای است که هر 30 دقیقه یکبار از کره زمین عکس میگیرد یعنی قدرت تفکیک زمانی آن 30 دقیقه میباشد.
در این زمینه می توان ماهواره ها را از نظر مداراتشان به چند دسته تقسیم بندی نمود.
ماهواره های مدار قطبی Polar Orbit: دارای حرکت صعودی نزولی هستند. از قطب شمال به جنوب و از قطب جنوب به شمال. معمولا توان تفکیک مکانی پایین دارند(به استثنای ماهواره مادیس).
کاربرد ماهواره های زمین قطبی در شناسایی سطح زمین میباشد(پوشش گیاهی، جنگل، دریا، شهر و …)

ماهواره های زمین آهنگ GeoStationary:همزمان با سرعت چرخش زمین حرکت میکنند و به همین علت از دید ناظر ثابت است. برای تصویربرداری به این روش باید چندین ماهواره از سطح زمین عکس بگیرند. در این ماهواره ها قدرت تفکیک زمانی بالا است. کاربرد ماهواره های زمین آهنگ در آب و هواشناسی میباشد.