ماهواره سنتینل 2 (sentinel-2) :ترکیب باندی و کاربردهای آن

باند Sentinel 2

Sentinel-2 حامل تصویرگر چندطیفی (MSI) است. این سنسور 13 باند طیفی از 10 تا 60 متر اندازه پیکسل را ارائه می دهد.

• کانال های آبی (B2)، سبز (B3)، قرمز (B4) و نزدیک به فروسرخ (B8) وضوح 10 متری دارند.
• بعد، لبه قرمز آن (B5)، NIR مادون قرمز نزدیک (B6، B7 و B8A) و SWIR مادون قرمز موج کوتاه (B11 و B12) فاصله نمونه برداری از زمین 20 متر دارند.
• در نهایت، آئروسل ساحلی آن (B1) و نوار سیروس (B10) اندازه پیکسل 60 متری دارند.

باند	وضوح	طول موج مرکزی	شرح
B1	60 متر	443 نانومتر	آبی فوق العاده (ساحلی و آئروسل)
B2	10 متر	490 نانومتر	آبی
B3	10 متر	560 نانومتر	سبز
B4	10 متر	665 نانومتر	قرمز
B5	20 متر	705 نانومتر	مادون قرمز مرئی و نزدیک (VNIR)
B6	20 متر	740 نانومتر	مادون قرمز مرئی و نزدیک (VNIR)
B7	20 متر	783 نانومتر	مادون قرمز مرئی و نزدیک (VNIR)
B8	10 متر	842 نانومتر	مادون قرمز مرئی و نزدیک (VNIR)
B8a	20 متر	865 نانومتر	مادون قرمز مرئی و نزدیک (VNIR)
B9	60 متر	940 نانومتر	موج کوتاه مادون قرمز (SWIR)
B10	60 متر	1375 نانومتر	موج کوتاه مادون قرمز (SWIR)
B11	20 متر	1610 نانومتر	موج کوتاه مادون قرمز (SWIR)
B12	20 متر	2190 نانومتر	موج کوتاه مادون قرمز (SWIR)

ترکیبات باند نگهبان

ما از ترکیب باندها برای درک بهتر ویژگی‌ها در تصاویر استفاده می‌کنیم. روشی که ما این کار را انجام می دهیم با تنظیم مجدد کانال های موجود به روش های خلاقانه است.

با استفاده از ترکیب باند، می توانیم اطلاعات خاصی را از یک تصویر استخراج کنیم. به عنوان مثال، ترکیبات نواری وجود دارد که ویژگی های زمین شناسی، کشاورزی یا پوشش گیاهی را در یک تصویر برجسته می کند.

اگر می‌خواهید ترکیب گروه‌های سنتینل را برای خودتان ببینید، می‌توانید زمین بازی سنتینل را بررسی کنید . ترکیب‌های باند زیر و همچنین چندین ترکیب دیگر را به تصویر می‌کشد.

رنگ طبیعی (B4، B3، B2)

ترکیب باند رنگ طبیعی از کانال های قرمز (B4)، سبز (B3) و آبی (B2) استفاده می کند. هدف آن نمایش تصاویر به همان شکلی است که چشمان ما جهان را می بیند. درست مانند آنچه ما می بینیم، پوشش گیاهی سالم سبز است. بعد، ویژگی های شهری اغلب سفید و خاکستری به نظر می رسند. در نهایت، آب بسته به میزان تمیزی آن یک سایه آبی تیره است.

رنگ مادون قرمز (B8، B4، B3)

ترکیب باند مادون قرمز رنگ به معنای تأکید بر پوشش گیاهی سالم و ناسالم است. با استفاده از باند مادون قرمز نزدیک (B8)، به ویژه در انعکاس کلروفیل خوب است. به همین دلیل است که در یک تصویر مادون قرمز رنگی، پوشش گیاهی متراکم تر قرمز است. اما مناطق شهری سفید هستند.

مادون قرمز موج کوتاه (B12، B8A، B4)

ترکیب باند مادون قرمز موج کوتاه از SWIR (B12)، NIR (B8A) و قرمز (B4) استفاده می کند. این کامپوزیت پوشش گیاهی را در سایه های مختلف سبز نشان می دهد. به طور کلی، سایه های سبز تیره تر نشان دهنده پوشش گیاهی متراکم تر است. اما رنگ قهوه ای نشان دهنده خاک خالی و مناطق ساخته شده است.

کشاورزی (B11, B8, B2)

ترکیب باند کشاورزی از SWIR-1 (B11)، مادون قرمز نزدیک (B8) و آبی (B2) استفاده می کند. بیشتر برای نظارت بر سلامت محصولات به دلیل استفاده از امواج کوتاه و مادون قرمز نزدیک استفاده می شود. هر دوی این نوارها به ویژه در برجسته کردن پوشش گیاهی متراکم که به رنگ سبز تیره به نظر می رسد خوب هستند.

زمین شناسی (B12، B11، B2)

ترکیب باند زمین شناسی یک برنامه منظم برای یافتن ویژگی های زمین شناسی است. این شامل گسل ها، سنگ شناسی و سازندهای زمین شناسی می شود. با استفاده از نوارهای SWIR-2 (B12)، SWIR-1 (B11) و آبی (B2)، زمین شناسان تمایل دارند از این ترکیب باند Sentinel برای تجزیه و تحلیل خود استفاده کنند.

Bathymetric (B4، B3، B1)

همانطور که از نام آن پیداست، ترکیب نوار عمق سنجی برای مطالعات ساحلی خوب است. ترکیب نوار عمق سنجی از قرمز (B4)، سبز (B3) و نوار ساحلی (B1) استفاده می کند. با استفاده از نوار آئروسل ساحلی، برای تخمین رسوب معلق در آب خوب است.

شاخص پوشش گیاهی (B8-B4)/(B8+B4)

از آنجایی که نور مادون قرمز نزدیک (که پوشش گیاهی به شدت منعکس می شود) و نور قرمز (که پوشش گیاهی جذب می کند)، شاخص پوشش گیاهی برای تعیین کمیت پوشش گیاهی مناسب است. فرمول شاخص گیاهی تفاوت نرمال شده (B8-B4)/(B8+B4) است. در حالی که مقادیر بالا نشان دهنده تاج پوشش متراکم است، مقادیر کم یا منفی نشان دهنده ویژگی های شهری و آبی است.

شاخص رطوبت (B8A-B11)/(B8A+B11)

شاخص رطوبت برای یافتن تنش آبی در گیاهان ایده آل است. از موج کوتاه و مادون قرمز نزدیک برای تولید شاخصی از رطوبت استفاده می کند. به طور کلی پوشش گیاهی مرطوب دارای ارزش بالاتری است. اما مقادیر پایین‌تر شاخص رطوبت نشان می‌دهد که گیاهان تحت تنش ناشی از رطوبت ناکافی هستند.

https://gisland.org/

Sentinel 2 دسترسی به داده ها و نرم افزار

اگر به دنبال دانلود داده های Sentinel 2 هستید، بهترین شرط بندی برای شما این است که Sentinel Open Access Hub (که قبلا با نام Sentinels Scientific Data Hub شناخته می شد) باشد.

• این پورتال داده توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) مدیریت می شود و حاوی آخرین دستاوردهای تمام ماهواره های سنتینل است.
• اگر راهنمای گام به گام می‌خواهید، پس ما یک آموزش برای دانلود تصاویر Sentinel 2 ایجاد کرده‌ایم .
• در نهایت، اگر به دنبال تجزیه و تحلیل، دستکاری یا صرفاً تجسم تصاویر هستید، جعبه ابزار SNAP برای استفاده همه کاملاً رایگان است.

خوب، برای امروز همین است.

اگر علاقه مند به خواندن بیشتر در مورد ترکیب باند هستید، حتماً برگه چیت امضاهای طیفی ما را بررسی کنید .

یا اگر فقط به دنبال یافتن راه‌های جدید و خلاقانه برای استفاده از تصاویر ماهواره‌ای هستید، مقاله ما در مورد 100 برنامه سنجش از دور را بخوانید .

آیا Sentinel-2 می‌تواند برای پایش منابع آبی مفید باشد؟

Sentinel-2 می‌تواند برای پایش منابع آبی مفید باشد. با استفاده از تصاویر Sentinel-2، می‌توان به راحتی اطلاعاتی مانند تغییرات در سطح آب در دریاها، دریاچه‌ها و سدها، پوشش گیاهی و استفاده از آب در زمین‌های کشاورزی را بررسی کرد.

با توجه به دقت بالای تصویربرداری Sentinel-2 در باندهای مختلف، می‌توان با ترکیب تصاویر گرفته شده در باندهای مختلف، نشان دادن تغییرات در سطح آب و پوشش گیاهی با دقت بالا را در نظر گرفت. این اطلاعات می‌تواند به جهت مدیریت منابع آبی و کشاورزی مفید باشد.

همچنین، Sentinel-2 می‌تواند به عنوان یک ابزار مفید برای پایش تغییرات مرتبط با اقلیمی مانند خشکسالی، کاهش میزان بارش و تغییرات دمایی در مناطق آبخیز و منابع آبی استفاده شود. این اطلاعات می‌توانند به مسئولین مربوطه کمک کنند تا برنامه‌های مدیریت منابع آبی را بهبود بخشند و در مواجهه با چالش‌های اقلیمی، بهترین تصمیمات را اتخاذ کنند.

 کاربردSentinel-2در GIS:

gisSentinel-2 یک ابزار مفید برای کاربران سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است که برای دسترسی و استفاده از داده‌های تصویربرداری ماهواره‌ای Sentinel-2 طراحی شده است. با استفاده از این ابزار، کاربران می‌توانند به راحتی تصاویر Sentinel-2 را در سیستم خود دریافت کرده و از آن‌ها برای تحلیل و پردازش داده‌های مختلف استفاده کنند.

با استفاده از gisSentinel-2، کاربران می‌توانند به راحتی تصاویر Sentinel-2 را در قالب لایه‌های GIS دریافت کرده و از آن‌ها برای تحلیل‌های مختلف مانند تحلیل پوشش گیاهی، تحلیل تغییرات زمین‌های کشاورزی، پایش منابع آبی و غیره استفاده کنند. با استفاده از این ابزار، کاربران می‌توانند به راحتی تصاویر Sentinel-2 را با توجه به نیاز خود در سطوح مختلف رزولوشن دریافت کرده و از آن‌ها برای تحلیل‌های دقیق‌تر استفاده کنند.

همچنین، gisSentinel-2 قابلیت پردازش تصاویر Sentinel-2 را نیز فراهم می‌کند. با استفاده از این ابزار، کاربران می‌توانند به راحتی تصاویر Sentinel-2 را پردازش کرده و مشخصه‌های مختلف مانند نقشه بافت خاک، تشخیص پوشش گیاهی، تخمین تولید محصولات کشاورزی و غیره را استخراج کنند.

بنابراین، gisSentinel-2 یک ابزار مفید برای کاربران GIS است که به آن‌ها اجازه می‌دهد از داده‌های تصویربرداری ماهواره‌ای Sentinel-2 برای تحلیل و پردازش داده‌های مختلف استفاده کنند.

چه نوع تحلیل‌های دیگری می‌توان با استفاده از Sentinel-2 GISانجام داد؟

gisSentinel-2 یک ابزار قدرتمند است که به کاربران GIS اجازه می‌دهد از داده‌های تصویربرداری ماهواره‌ای Sentinel-2 برای انجام تحلیل‌های گوناگون استفاده کنند. تحلیل‌هایی که می‌توان با استفاده از این ابزار انجام داد عبارتند از:

تحلیل تغییرات کاربری اراضی: با استفاده از تصاویر Sentinel-2، می‌توان به راحتی تغییرات کاربری اراضی را در طول زمان بررسی کرد و تحلیل کرد. این تحلیل می‌تواند به مسئولان محیط زیست و برنامه‌ریزان شهری کمک کند تا برنامه‌های مدیریتی مناسب برای حفاظت از محیط زیست و توسعه شهری را ایجاد کنند.

تحلیل پوشش گیاهی: با استفاده از تصاویر Sentinel-2، می‌توان به راحتی پوشش گیاهی در مناطق مختلف را بررسی کرد و تحلیل کرد. این تحلیل می‌تواند به کاربران مرتبط با زمین‌شناسی، منابع طبیعی و کشاورزی کمک کند تا بهبود بخشیدن به مدیریت منابع طبیعی و کشاورزی را ایجاد کنند.

تحلیل دمای سطح زمین: با استفاده از تصاویر Sentinel-2، می‌توان به راحتی دمای سطح زمین را در مناطق مختلف بررسی کرد و تحلیل کرد. این تحلیل می‌تواند به کاربران مرتبط با محیط زیست، انرژی و زمین‌شناسی کمک کند تا بهبود بخشیدن به مدیریت انرژی و محیط زیست را ایجاد کنند.

تحلیل داده‌های مربوط به منابع آبی: با استفاده از تصاویر Sentinel-2، می‌توان به راحتی داده‌های مربوط به منابع آبی را بررسی کرد و تحلیل کرد. این تحلیل می‌تواند به مسئولان مربوط به مدیریت منابع آبی کمک کند تا بهبود بخشیدن به مدیریت منابع آبی را ایجاد کنند.

به طور کلی، gisSentinel-2 یک ابزار مفید برای کاربران GIS است که به آن‌ها اجازه می‌دهد از داده‌های تصویربرداری ماهواره‌ای Sentinel-2 برای انجام تحلیل‌های مختلف استفاده کنند و از آن‌ها برای بهبود مدیریت منابع طبیعی، انرژی و محیط زیست استفاده کنند.

آیا gisSentinel-2 قابلیت تحلیل تصاویر از دیگر ماهواره‌ها را دارد؟

gisSentinel-2 به طور خاص برای پردازش و تحلیل تصاویر ماهواره‌ای Sentinel-2 طراحی شده است و به دلیل تفاوت در خصوصیات فنی و کیفیت داده‌های مختلف ماهواره‌ها، این ابزار با تصاویر دیگر ماهواره‌ها سازگاری ندارد. برای تحلیل تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره‌های دیگر، نیاز به ابزارهای مخصوص دیگری مانند ENVI، ERDAS Imagine و… است که به طور خاص برای پردازش و تحلیل تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره‌های مختلف طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، برای تحلیل تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره‌های Landsat، می‌توان از ابزارهایی مانند ArcGIS و ENVI استفاده کرد.

بنابراین، برای تحلیل تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره‌های دیگر، بهتر است از ابزارهای مخصوص دیگری استفاده کنید که به طور خاص برای پردازش و تحلیل تصاویر ماهواره‌ای از آن‌ها طراحی شده‌اند.

مصاحبه با دکتر سعید جوی‌زاده درباره ماهواره سنتینل-۲ (Sentinel-2): ترکیب باندی و کاربردهای آن

مصاحبه‌گر: سلام دکتر جوی‌زاده، سپاسگزاریم که امروز پذیرای ما هستید. لطفاً در ابتدا خود را معرفی کنید و ارتباط حوزه تخصصی‌تان با ماهواره‌های سنجش از دور مانند سنتینل-۲ را بیان فرمایید.
دکتر جوی‌زاده: سلام. من دکتر سعید جوی‌زاده، عضو هیئت علمی گروه سنجش از دور و GIS در مشاورین هوش پیروزی هستم. حوزه فعالیت من تحلیل داده‌های ماهواره‌ای برای پایش محیط زیست و مدیریت منابع طبیعی است. ماهواره سنتینل-۲ به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین مأموریت‌های اتحادیه اروپا در برنامه کوپرنیکوس، ابزاری کلیدی برای پژوهش‌هایم در زمینه تغییرات پوشش زمین و بلایای طبیعی بوده است.

سوال ۱: ماهواره سنتینل-۲ چیست و چه ویژگی‌هایی آن را منحصربه‌فرد می‌کند؟
پاسخ: سنتینل-۲ یک مأموریت دوقلو (شامل Sentinel-2A و Sentinel-2B) است که در سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۷ پرتاب شدند. این ماهواره‌ها با هدف رصد زمین در محدوده مرئی تا مادون قرمز موج کوتاه (SWIR) طراحی شده‌اند. ویژگی منحصربه‌فرد سنتینل-۲، توان تفکیک مکانی بالا (تا ۱۰ متر در برخی باندها)، پوشش وسیع (۲۹۰ کیلومتر عرض سوئیپ) و تکرارپذیری سریع (هر ۵ روز با دو ماهواره) است که آن را برای پایش پویای زمین ایده‌آل می‌کند.

سوال ۲: ترکیب باندی سنتینل-۲ چگونه است و هر باند چه کاربردی دارد؟
پاسخ: این ماهواره ۱۳ باند طیفی با مشخصات زیر دارد:

• باند ۱ (Aerosols – ۴۴۳ نانومتر): ردیابی ذرات معلق و اصلاح اتمسفری.
• باند ۲ (آبی – ۴۹۰ نانومتر): بررسی منابع آبی و شناسایی مناطق ساحلی.
• باند ۳ (سبز – ۵۶۰ نانومتر): تحلیل پوشش گیاهی و سلامت گیاهان.
• باند ۴ (قرمز – ۶۶۵ نانومتر): تشخیص کلروفیل و مرزهای پوشش گیاهی.
• باند ۵ تا ۷ (مادون قرمز نزدیک – NIR): ارزیابی تراکم و سلامت گیاهان (مانند شاخص NDVI).
• باند ۸ تا ۸A (NIR باریک): بهبود دقت در تحلیل پوشش گیاهی.
• باند ۹ (باند بخار آب): اصلاح اثرات جوی.
• باند ۱۰ تا ۱۲ (مادون قرمز موج کوتاه – SWIR): بررسی رطوبت خاک، تشخیص آتش‌سوزی و مواد معدنی.
• باند ۱۳ (SWIR): کاربرد در مطالعات برف و یخ.

سوال ۳: مهم‌ترین کاربردهای داده‌های سنتینل-۲ چیست؟
پاسخ:

• پایش پوشش گیاهی و کشاورزی: مانند برآورد سطح زیر کشت، تشخیص تنش‌های آبی و بیماری‌های گیاهی.
• مدیریت بلایای طبیعی: رصد سیلاب‌ها، آتش‌سوزی‌ها و ارزیابی خسارت.
• مدیریت منابع آب: شناسایی تغییرات دریاچه‌ها و رودخانه‌ها.
• تغییرات اقلیمی: مطالعه ذوب یخچال‌ها و بیابان‌زایی.
• ساخت نقشه کاربری اراضی: تفکیک مناطق شهری، کشاورزی و طبیعی با دقت بالا.

سوال ۴: سنتینل-۲ در مقایسه با ماهواره‌های مشابه (مثل لندست) چه مزایایی دارد؟
پاسخ: سنتینل-۲ دو برتری کلیدی دارد:
۱. تکرارپذیری بالاتر: هر ۵ روز تصویربرداری از یک نقطه، درحالی که لندست هر ۱۶ روز این کار را انجام می‌دهد.
۲. رزولوشن مکانی بهتر: برخی باندهای سنتینل-۲ (مثلاً ۱۰ متر) نسبت به لندست (۳۰ متر) جزئیات بیشتری ارائه می‌دهند.
همچنین داده‌های سنتینل-۲ به صورت رایگان و آزاد در دسترس است که دسترسی پژوهشگران را تسهیل می‌کند.

سوال ۵: نمونه‌ای از کاربرد سنتینل-۲ در ایران را ذکر کنید.
پاسخ: در سیلاب ویرانگر فروردین ۱۳۹۸، از داده‌های سنتینل-۲ برای شناسایی مناطق سیل‌زده در استان‌های گلستان و لرستان استفاده شد. این تصاویر به تیم‌های امداد کمک کرد تا مسیرهای دسترسی و مناطق بحرانی را سریعتر شناسایی کنند. همچنین در پایش تغییرات دریاچه ارومیه، سنتینل-۲ نقش کلیدی در تحلیل نوسانات سطح آب و اثرات احیای اخیر داشته است.

سوال ۶: آیا محدودیت‌هایی برای استفاده از سنتینل-۲ وجود دارد؟
پاسخ: بله. مهم‌ترین محدودیت، وابستگی به شرایط جوی است. ابری بودن آسمان می‌تواند کیفیت داده‌ها را کاهش دهد. همچنین، باندهای SWIR این ماهواره رزولوشن پایین‌تری (۲۰ متر) دارند که برای برخی تحلیل‌های دقیق ممکن است چالش‌زا باشد.

سوال ۷: چگونه می‌توان به داده‌های سنتینل-۲ دسترسی پیدا کرد؟
پاسخ: داده‌ها از طریق پلتفرم‌های رایگان مانند Copernicus Open Access Hub یا Google Earth Engine قابل دریافت است. کاربران می‌توانند با ثبت نام ساده، تصاویر مورد نیاز را دانلود یا پردازش ابری انجام دهند.

سوال ۸: آینده مأموریت‌های سنتینل-۲ را چگونه ارزیابی می‌کنید؟
پاسخ: با پرتاب نسل بعدی این ماهواره‌ها (مثل Sentinel-2C و 2D)، پوشش و کیفیت داده‌ها بهبود خواهد یافت. همچنین، ادغام داده‌های سنتینل-۲ با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، انقلابی در پایش لحظه‌ای زمین ایجاد خواهد کرد.

مصاحبه‌گر: سپاسگزاریم از اطلاعات ارزشمندتان. برای علاقه‌مندان به همکاری یا مطالعه بیشتر، چگونه می‌توانند با شما در ارتباط باشند؟
دکتر جوی‌زاده: از طریق صفحه شخصی من در سایت دانشگاه تهران یا شبکه‌های اجتماعی آکادمیک مانند ResearchGate. موفق باشید.

پایان مصاحبه
این مصاحبه به منظور آشنایی با قابلیت‌های ماهواره سنتینل-۲ و نقش آن در مطالعات محیطی تهیه شده است.