مدل ساده سنجش از دور

اجزای مدل:

1- منبع انرژی ( بر اساس بازتاب انرژی الکترو مغناطیسی)

2- اتمسفر و اثری که بر امواج می گذارد

3- فرآیند جذب، عبور و انعکاس انرژی توسط پدیده ها به هنگام برخورد انرژی با آن ها

4- سیستم های سنجش از دور (سکو و سنجنده ای که بر روی آن قرار می گیرد)

5- اطلاعات و داده های جنبی (Reference Data ): منظور از این اطلاعات، اطلاعاتی هستند که به طریق غیر از سنجش از دور کسب می شوند و به تجزیه و تحلیل ما کمک می کنند. مانند نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و ...

 

به طور کلی سنجش از دور 2 بخش دارد:

1- جمع آوری داده ها

2- تجزیه و تحلیل یا آنالیز داده

انواع سنجش از دور

براساس نوع منبع انرژي مورد استفاده، سنجش از دور به دو دسته سنجش از دور فعال و سنجش از دور غيرفعال تقسيم مي شود.

سنجش از دور غيرفعال هنگامي مطرح مي شود که يک منبع طبيعي انرژي که عمدتاً خورشيد است، مورد استفاده قرار گيرند. سنجنده های فعال، امواجی را از خود توليد می کنند و با تاباندن آن به سمت هدف موردنظر و دريافت بازتابش حاصل از آن، به هندسه يا ويژگی های هدف پی میبرند. انواع سنجنده های راداری يا ليزری نمونه بارز اين نوع هستند. 

با توجه به محدوده هاي انرژي الکترومغناطيس به کار رفته و خصوصيات آنها در محدوده هاي طيفي نوری، حرارتي و مايکروويو، سنجش از دور نوری، سنجش از دور حرارتي و سنجش از دور مايکروويو مطرح مي شوند. سنجش از دور اشعه ايکس و گاما در مقياس محدودتري مطرح هستند.

 

سکوها ، سنجندهها و سامانههاي دريافت و پردازش

 

سکوها وظيفه حمل سنجنده و ساير قسمت هاي ماهواره را بر عهده دارند. ماهواره و هواپيما دو نمونه متداول سکوها هستند. سکوها در دو مدار خورشيدآهنگ و زمين آهنگ مورد استفاده قرار مي گيرند. انتخاب مدار سکو با توجه به هدف طراحي شده براي ماموريت انجام مي شود.

 

ماهواره های سنجش از دور عمدتاً در مدارهای خورشيدآهنگ قرار می گيرند تا زاويه بازتابش نور خورشيد در نقاط مختلف زمين در تناوب های مختلف چرخش ماهواره ثابت باشد و از بالای هدف در زمان ثابتی عبور کنند. مدارهای زمين آهنگ برای کاربردهايی که به اطلاعات همزمان با توان تفکيک زمانی بالا مانند هواشناسی، نياز است، مورد استفاده قرار می گيرند.

سنجنده هاي نصب شده بر روي سکوها، جمع آوري اطلاعات بازتابي از پديده ها را برعهده دارند.

سنجنده ها به طور کلي، به دو دسته سامانه هاي اسکن کننده و غيراسکن کننده تقسيم مي شوند که هرکدام ممكن است از دو دسته تصويربردار و يا غيرتصويربردار باشند. در سنجش از دور عمدتاً سنجنده هاي گروه تصويربردار که خروجي تصوير تهيه مي کنند، مورد استفاده قرار مي گيرند. سنجنده هاي غيرتصويربردار براي تهيه پروفايل به كار گرفته مي شوند.

داده هايي كه از طريق سنجنده ها به دست مي آيند، بايد ذخيره و دريافت شده و مورد پردازش قرار گيرند تا به اطلاعات مفيد و قابل استفاده تبديل شوند. ارسال داده از بستر به گيرنده هاي زميني ممكن است بلادرنگ يا همراه با تاخير باشد كه هر يك كاربرد خاص خود را دارد.

 

داده و اطلاعات

داده: منظور از داده آن چیزی است که کسب می شود. 

اطلاعات: همان داده های پردازش شده هستند. 

البته ممکن است در بعضی مواقع هر کدام به جای دیگری اطلاق شود. یعنی در ابتدا یا در مراحل مختلف داده ای اطلاعات حساب شود و یا بر عکس

منابع انرژی در سنجش از دور

پایه و اساس سنجش از دور اندازه گیری انرژی بازتابشی پدیده ها از راه دور می باشد. از این رو انرژی الکترو مغناطیسی مبانی فیزیکی آنرا تشکیل می دهد. این انرژی هم می تواند به صورت طبیعی در اختیار باشد و هم به صورت مصنوعی. مهمترین منبع انرژی الکترومغناطیسی خورشید است.

وقتی انرژی خورشید به زمین برخورد می کند بخشی از آن به گرما تبدیل می شود و بخشی از آن منعکس می شود.

منابع مصنوعی انرژی در رادارها وجود دارد. امواج رادارها نیز جزء امواج الکترومغناطیسی طبقه بندی می شوند.

 

 

تابش الکترومغناطیسی یا موج الکترومغناطیسی نوعی موج است که در فضا انتشار می یابد و از میدان های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده است. این میدان ها در حال انتشار بر یکدیگر و بر جهت پیشروی موج عمود هستند.

گاهی به تابش الکترومغناطیسی نور می گویند، ولی باید توجه داشت که نور مرئی فقط بخشی از گستره امواج الکترومغناطیسی است. امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام های گوناگونی خوانده می شوند: امواج رادیویی، ریزموج فروسرخ ، مادون قرمز، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده اند.

 

 

خورشید، این راکتور گرما هسته ای بزرگ، در سرتا سر طیف الکترومغناطیسی تابش می کند. از پرتوهای x و پرتوهای کیهانی گرفته تا موج های رادیویی به طول موج هایی تا 15m یا بیشتر. اما چون سطح آن داغ است (۶۰۰۰ سانتیگراد)، بیشتر انرژی آن در طول موج های نسبتاً کوتاه (فرابنفش، مرئی و فروسرخ نزدیک) است و مقدار بیشینه تابش در طول موج نزدیک به ۰۵ میکرومتر گسیل می شود. علاوه بر این، پرتوهای فروسرخ خورشید نیز برای ما منبع گرما بشمار می آیند.

 

ناحیه ماوراء بنفش (Ultra violet)

 

محدوده طول موج بین 0.003 تا 0.4 میکرومتر می باشد و بر حسب نزدیکی به نور مرئی به سه قسمت تقسیم می شود:

 

ماوراء بنفش خیلی دور (Extra Ultra violet ) در محدوده 0.003 تا 0.2 میکرومتر

 

ماوراء بنفش دور (  (Far Ultra violet در محدوده 0.2 تا 0.3 میکرومتر

 

ماوراء بنفش نزدیک (Near Ultra Violet) در محدوده 0.3 تا 0.4 میکرومتر

 

منبع اصلی این اشعه خورشید بوده و 10 درصد از امواجی که به زمین می رسند جزء این دسته هستند.

 

باید در نظر داشت که بخش فوقانی اتمسفر بخش اعظم این امواج را جذب کرده و فقط طول موج های بالاتر از 0.3 میکرومتر یعنی ماوراء نزدیک به زمین می رسند. بنابراین تنها این بخش از ماوراء بنفش را می توان به میزان کمی در سنجش از دور استفاده کرد.   

 

ناحیه مرئی

 

بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که چشم انسان قدرت دیدن آن را دارد. محدوده طیفی آن 0.4 تا 0.7 میکرومتر است. بیش از 50% انرژی که به زمین می رسد مربوط به این ناحیه است. به طور کلی ناحیه مرئی به سه قسمت آبی و سبز و قرمز تقسیم می شود:

 

آبی (Blue): در محدوده 0.4 تا 0.5 میکرومتر

 

سبز (Green): در محدوده 0.5 تا 0.6 میکرومتر

 

قرمز (Red): در محدوده 0.6 تا 0.7 میکرومتر

 

ناحیه مادون قرمز

 

محدوده این قسمت از طیف 0.7 میکرومتر تا 1 میلیمتر. البته تنها طول موج های 0.7 تا 14 میکرومتر در سنجش از دور کاربرد موثر دارند.

 

ناحیه مادون قرمز بر اساس نزدیکی به نور مرئی به سه قسمت تقسیم می شود.

 

مادون قرمز نزدیک (Near infrared): در محدوده 0.7 تا 1.3 میکرومتر

 

مادون قرمز میانی (Middlel infrared ): در محدوده 1.3 تا 3 میکرومتر

 

مادون قرمز دور (Far infrared): در محدوده 3 میکرومتر تا 1 میلیمتر(1000 میکرومتر)

 

در یک تقسیم بندی دیگر امواج مادون قرمز بسته به اینکه در کدام قسمت طیف قرار دارند به دو دسته تقسیم می شوند: 

مادون قرمز انعکاسی (Reflective Infrared) در محدوده 0.7 تا 3 میکرومتر.

 

محدوده مادون قرمز حرارتی یا دفعی (Emissive, Thermal Infrared) در محدوده 3 تا 15 میکرومتر.

 

منبع اصلی انرژی مادون قرمز انعکاسی خورشید است و حدود 40 درصد از انرژی که به زمین می رسد را شامل می شود.

 

این در حالی است که منبع تولید انرژی مادون قرمز دفعی یا حرارتی گرمای ناشی از تابش خورشید به زمین یا انرژی زمین گرمایی است.

 

امواج مایکروویو (Microwave)

 

این بخش از طیف بین امواج مادون قرمز و امواج رادیویی قرار دارند و طول موج آن ها بین 1 میلیمتر تا 1 متر است. این امواج در شرایط بد آب و هوایی نیز قادر به عبور از جو هستند. میزان آن ها در طیف خورشیدی بسیار ناچیز است ولی با توجه به اهمیت آن ها یعنی قابلیت عالی در نفوذ از ابرها و باران می توان به کمک مولدهایی در سکوها این امواج را تولید کرد و به زمین فرستاد و بازتابش آن ها را ثبت کرد. به این قبیل امواج مصنوعی، رادار (Radar) گفته می شود.