سنجش از دور و کاربرد آن

سنجش از دور چیست ؟ 

علم و هنر کسب اطلاعات از پدیده ها یا اجسام بدون تماس فیزیکی با آنها را سنجش از دور گویند.

کاربرد های مهم  سنجش از دور

سنجش از دور در بسیاری از زمینه های علمی و تحقیقاتی کاربردهای گسترده ای دارد. از جمله کاربردهای فن سنجش از دور می توان به استفاده از آن در زمین شناسی، آب شناسی، معدن، شیلات، کارتوگرافی، جغرافیا، مطالعات زیست شناسی، مطالعات زیست محیطی، سیستم های اطلاعات جغرافیایی، هواشناسی، کشاورزی، جنگلداری، توسعه اراضی و به طورکلی مدیریت منابع زمینی و غیره اشاره کرد.سنجش از دورمی تواند تغییرات دوره ای پدیده های سطح زمین را نشان دهد و در مواردی چون بررسی تغییر مسیر رودخانه ها، تغییر حد و مرز پیکره های آبی چون دریاچه ها، دریاها و اقیانوسها، تغییر مورفولوژی سطح زمین و غیره بسیار کارساز است. افزون بر این یک سیستم سنجش از دور با توجه به این که بر اساس ثبت تغییرات واختلافهای بازتابش الکترومغناطیسی از پدیده های مختلف کار می کند، میتواند حد و مرز پدیده های زمینی اعم از مرز انواع خاکها، سنگها، گیاهان، محصولات کشاورزی گوناگون و ... را مشخص کند. سنجش از دور در پیش بینی وضع هوا و اندازه گیری میزان خسارت ناشی ازبلایای طبیعی،کشف آلودگی آبها و لکه های نفتی در سطح دریا، اکتشافات معدنی نیز کاربرد دارد. بدون شک استفاده از این فن در مطالعات اکتشافی و منابع طبیعی و سایر موارد پیش گفته نه تنها سرعت انجام مطالعات را بیشتر می کند،بلکه از نظر دقت و هزینه و نیروی انسانی نیز بسیار با صرفه تر است.

 در زمینه کاربردهای داده های ماهواره ای می توان به طور اختصار به موارد زیر اشاره کرد:

الف: مطالعه تغییرات دوره ای

برخی از پدیده ها و عوارض سطح زمین در طی دوره زمانی تغییر می یابد. علت این تغییرات می تواند عوامل طبیعی مانند سیل، آتشفشان، زلزله، تغییرات آب و هوایی، یا عوامل مصنوعی مانند دخالت انسان در محیط زیست باشد. برای مثال تغییر سطح آب دریای خزر در طی یک دوره ۱۰ تا ۲۰ ساله، تغییر میزان سطح پوشش  و جنگلها درشمال کشور و تغییر پوشش گیاهی نخل در  جنوب کشور و میزان آسیب آنها در دوران جنگ را می توان با استفاده از داده های ماهواره ای با دقت بسیار زیادی مطالعه کرد.

ب: مطالعات زمین شناسی

با استفاده از داده های ماهواره ای می توان مرزهای بسیاری از سازندهای زمین شناسی را از یکدیگر تفکیک کرد، گسله ها را مورد مطالعه قرار داد ونقشه های گوناگون زمین شناسی تهیه کرد. از جمله نقشه های زمین شناسی گوناگون که با استفاده از داده های ماهواره ای می توان تهیه کرد، نقشه گسله ها و شکستگی ها، نقشه سازندهای سنگی مختلف، نقشه خاکشناسی و نقشه پتانسیل ذخایر تبخیری سطحی را میتوان نام برد. افزون براین با توجه به گستره بسیار وسیع زیر پوشش هر تصویر ماهواره ای، چنین تصاویری برای مطالعات کلان منطقه ای برای زمین شناسان بسیار مفید است.

ج: مطالعات کشاورزی وجنگلی 

تشخیص وتمایزگونه های گیاهی مختلف، محاسبه سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، مطالعه مناطق آسیب دیده کشاورزی براثرکم آبی یا حمله آفتهای مختلف به آنها از جمله مهمترین کاربردهای داده های ماهواره ای است. تهیه تقشه جامع پوشش گیاهی هر منطقه، تهیه نقشه آبراهه ها و ارتباط آنها با مناطق مستعدکشت  و برآورد میزان محصول زیر کشت از کاربردهای دیگر چنین اطلاعاتی است. لازم به ذکر است که وزارت بازرگانی و کشاورزی کشور ایالات متحده آمریکا از ابتدای تکوین تکنولوژی سنجش از دور همه ساله محصول کشاورزی کشور آمریکا وتمام کشورهای جهان را با استفاده ازتصاویر ماهواره ای برآوردمی کند تا برای برنامه ریزی بازار و تولید اطلاعات مفید و لازم را بدست آورد. افزون بر این مطالعه میزان انهدام جنگلها و یا میزان پیشرفت جنگل کاری از کاربردهای دیگر این تصاویر است.

د- مطالعات منابع آب

مطالعه آبهای سطحی منطقه و تهیه نقشه آبراهه ها، بررسی تغییر مسیر رودخانه ها بر اثر عوامل طبیعی یا مصنوعی، تخمین میزان آب سطحی هر منطقه از جمله جالبترین کاربرد داده های ماهواره ای است.کشور ما از جمله کشورهایی است که با وجود داشتن منابع آبهای سطحی در بسیاری مناطق از مشکل کم آبی رنج می برد، که استفاده از تکنولوژی نوین وبه دست آوردن اطلاعات دقیق می تواند راهگشای استفاده بهتر ازمنابع آب کشور باشد.

ح- مطالعات دریایی

 و- مطالعه بلایای طبیعی

امروزه برآورد میزان خسارت ناشی از بلایای طبیعی از قبیل سیل، زلزله، آتشفشان، طوفان وغیره با استفاده از داده های ماهواره ای بسیار متداول است. تعیین راهبرد مناسب برای جلوگیری وکاهش خسارت بلایای طبیعی از جمله دیگر کاربردهای داده های ماهواره ای است.

مهمترین قابلیتهای داده های سنجش از دور

داده های سنجش از دور به دلیل یکپارچه و  وسیع بودن،تنوع طیفی، تهیه پوشش های تکراری و ارزان بودن، درمقایسه با سایر روشهای گردآوری اطلاعات از قابلیت های ویژه ای برخوردار است که امروزه عامل نخستین در مطالعه  سطح زمین و عوامل تشکیل دهنده آن محسوب می شود. امکان رقومی بودن داده ها موجب شده است که سیستم های کامپیوتری بتوانند از این داده ها به طور مستقیم استفاده کنند وسیستم های داده ها جغرافیایی و سیستم های پردازش داده ها ماهواره ای با استفاده از این قابلیت طراحی و تهیه شده است. سهل الوصول بودن داده ها، دسترسی سریع به نقاط دور افتاده و دقت بالای آنها  از امتیازات خاص این فن محسوب می شود.تعاریف و اصطلاحات سنجش از دور

1- فاصله کانونی: فاصله ای بر روی محور اپتیکی یک دوربین از مرکز اپتیکی عدسی تا نقطه ای که در آن نور تابیده از یک شی دوردست کانونی می شود.

2-کانون: نقطه ای که در آن پرتو های تابیده از یک منبع نقطه ای نور پس از عبور از عدسی دوربین به هم رسیده و همدیگر را قطع می کنند به فوکوس معروف است.

3- ایستگاه گیرنده زمینی: تجهیزاتی برای ثبت و انتقال داده ها از سنجنده مستقر در ماهواره

4- نقطه کنترل زمینی: یک عارضه جغرافیایی با موقعیت شناخته شده که بر روی تصویرها قابل تشخیص است و از آن در طی تصحیح هندسی می توان استفاده نمود.

5- داده های زمینی: داده های پشتیبان گردآوری شده در روی زمین و اطلاعات استخراج شده از آنها که در تفسیر تصویرهای سنجش از دور از آنها کمک گرفته می شود

6-پردازش تصویر: عملیات مختلفی که می توان بر روی داده های تصویری انجام داد. به آن تصویرپردازی نیز می گویند.

7-کاربری زمین:( Land use): استفاده از زمین. به آن کاربری اراضی نیز گفته شده که اغلب با پوشش زمینی اشتباه می شود.

8-موزائیک (Mosaic): اجتماعی از تصاویر های همپوشانی کننده که لبه ای آنها به منظور ایجاد نمایش پیوسته ای از بخش سطح زمین با یکدیگر جفت شده اند.

9- سیستم اسکن کننده چند طیفیMSS:    Multispectral Spectrum System

10- چند طیفی (Multispectral): سنجش از دور در دو یا چند باند طیفی

11- نزدیکترین همسایه( Nearest neighbor):تکنیک یا روش نمونه برداری دوباره که برای تصحیح هندسی تصویر ها به کار گرفته میشود.

12- مدار(Orbit): مسیر گردش ماهواره یا قمر، یا هر جسم دیگر به دور یک جسم تحت تاثیر نیروی گرانش.

13- اورلی(Overlay):یک ورقه نورگذران برای نمایش یا ارائه اطلاعاتی که در نقشه ها یا تصویرها نشان داده شده است.

14- همپوشانی( Overlay):1- انطباق و بر هم افتادن بخش یا تمامی یک مجموعه از جمله مجموعه ای از داده ها بر مجموعه ای دیگر از همان نوع2- سطح مشترک دو تصویر متوالی در طول یک خط پرواز

15- مرکز عکس (Photo centre): مرکز عکس هوایی، اصطلاح نقطه اصلی رو ببینید.

16- فتوگرامتری(Photogrammetry ):هنر یا علم بدست آوردن انداره های قابل اعتماد با استفاده از عکس.

17- تفسیر عکس (Photographic interpretation ): عمل بررسی عکسها به منظور شناسائی اشیاء و بیان مفهوم آنها.

18- مدار قطبی( Polar orbiting):ماهواره ای که در طی گردش خود به دور زمین یا هر سیاره دیگر از فراز یا از نزدیکی قطبهای شمال و جنوب زمین یا سیاره مورد نظر عبور می کند.

19- رادار: نام اختصاری برای آشکار سازی رادیویی و تعیین گستره که از عبارت انگلیسی آن Radio detection & Ranging گرفته شده است. روش، سیستم یا تکنیکی برای استفاده از باریکه تابش الکترومغناطیس بازتابی و زمانبندی شده در محدوده طول موجهای میکرو موج برای آشکار سازی و تعیین ابعاد اشیاء و تهیه تصویر آنها.

20- سنجش از دور ( Remote sensing): استفاده از سنجنده های تابش الکترومغناطیسی برای ثبت تصویرهای زیست محیط که می توان آنها را برای بدست آوردن اطلاعات مفید مورد استفاده قرار داد.

21- مقیاس (Scale):نسبت فاصله ای روی تصویر یا نقشه به فاصله متناظر آن برروی زمین.

22- حساسیت ( Sensitivity پ):درجه اسخگویی یک آشکار ساز به انرژی الکترومغناطیس فرودی بر آن

23- سنجنده ( Sensor): هر وسیله ای که تابش الکترومغناطیسی را دریافت، آن را به یک سیگنال تبدیل کرده و به صورتی مناسب برای حصول اطلاعات مربوط به زیست محیط نمایش دهد.

24- طول موجهای مرئی: گستره تابشی که چشم انسان نسبت به آن حساس بوده و تقریبا بین طول موجهای 4/0 تا 7/0 میکرو متر واقع است.

25- طول موج:طول یک موج از تابش الکترومغناطیسی.                                                                                  

26- میکرو موج(Active microwave ):اشاره به رادار دارد.

27-آنتن:وسیله ای که تابش الکترومغناطیسی را از یک فرستنده تابش کننده ویا از سایر منابع  دریافت می کند.

28- سمت القدم(Nadir): نقطه ای بر روی زمین که دقیقادر زیر مرکز پرسپکتیو سنجنده قرار داشته به نقطه ندیر معروف است.

29- تابندگی (Radiance): کل انرژی تابیده از واحد سطح به ازای زاویه فضایی اندازه گیری.

30- بازتابندگی (Reflectance ): نسبت انرژی تابشی از یک جسم به انرژی تابشی فرودی بر آن. گاهی به اشتباه جای تابندگی به کار می رود.

31- بازتاب (Reflection): تابش الکترومغناطیسی که نه جذب می شود و نه تراگسیل.

32- نمونه برداری دوباره(Resampling): تصحیح هندسی به وسیله بازسازی تصویر بر یایه ای جدید، که معمولا یک نقشه است.

33- ماهواره(Satellite): شئ در حال گردش دور یک جرم آسمانی که به آن مر مصنوعی نیز گفته می شود.

34- اسکن کننده(Scanner): هر وسیله ای که برای تولید تصویر از روش اسکن کردن استفاده نماید به آن اسکنر میگویند.

35-پوشش جانبی(Sliplap): گستره همپوشانی جانبی بین تصویرهای حاصل از دور خط پرواز.

36-توان تفکیک مکانی(Spatial resolution): توانایی یک سیستم سنجش از دور، شامل عدسیها، آنتنها، وسیله های نمایش نوردهی، پردازش و عاملهای دیگر، برای ارائه تصویری کاملا واضح که به آن توان تفکیک فضائی نیز گفته می شود.

37-طیف سنج(Spectrometer): وسیله ای برای اندازه گیری توزیع طیفی تابش الکترومغناطیس که به آن اسپکترومتر یا بینابسنج نیز می گویند.

38- ماهواره خورشید آهنگ(Sun synchronous satellite): ماهواره ای که مدار آن بر صفحه گذرنده از قطبهای زمین یا هر سیاره دیگر، یا گذرنده از نزدیکی قطبهای آنها واقع است و ارتفاع آن چنان است که ماهواره از فراز مکانهایی که عرض جغرافیایی یکسان دارند دو مرتبه در هر روز در وقت خورشیدی محلی یکسان عبور می کند.

39- رقومی کننده رومیزی(Table digitizer): دستگاهی برای رقومی نمودن مختصه های جغرافیایی. به آن دیجیتایزر رومیزی نیز می گویند.

40-آستانه(Threshold): مرزی در فضای طیفی که در ورای آن یک جزء تصویری دارای چنان احتمال ضعیفی از بودن در رده ای معین است که می تواند جزو ان رده محسوب نشود.

41-سیستم تصویر مرکاتور(UTM)

42- طول موج­های مرئی (visible wavelengths):گستره تابشی که چشم انسان نسبت به آن حساس بوده و تقریبا بین طول موجهای 4/0 تا 7/0 میکرو متر واقع است.

از تکنولوژی سنجش از دور بخصوص در چند زمینه مهم کاربردهای دریایی می توان استفاده کرد که ازآن جمله مطالعات دوره های پیشروی و پسروی کرانه دریا؛ مطالعات عمومی ویژگیها و خصوصیات توده های آبی مثل نقشه دمای سطح و رنگ آب و نقشه تراکم میزان کلروفیل و پلانکتون و مطالعات مربوط به تأثیر سایر پدیده ها بر دریا، از جمله وضعیت حرکت وتندی امواج دریا و غیره هستند.   تابحال سنجنده ها و ماهواره های مخصوصی فقط برای مطالعات دریاها و اقیانوسها طراحی وساخته شده است. مهمترین این ماهواره هاعبارتند از ماهواره “ موس” ژاپن وماهواره “ سی ست” آمریکا.

GIS و کاربردهای آن

 GIS چیست؟

۱ـ سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)

 استفاده از سیستم های جغرافیایی در دهه ۱۹۸۰ گسترش فوق العاده ای یافته است بطوری که در کشورهای پیشرفته، اکثر دانشگاهها، سازمانهای تجاری و دولتها از این سیستم برای مقاصد گوناگونی استفاده می کنند.    تعاریف مختلفی از سیستم اطلاعات جغرافیایی ارائه شده است که جامع ترین آن بشرح زیر است:

 مجموعه سازمان یافته ای از سخت افزار و نرم افزار کامپیوتری، اطلاعات جغرافیایی و افراد متخصصی است که به منظورکسب، ذخیره، بهنگام سازی، پردازش، تحلیل و ارائه کلیه اشکال اطلاعات جغرافیایی طراحی و ایجاد شده است.

توانایی سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتست از: 

انجام عملیات فضایی:

در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی امکان تحلیل همگانی و فضایی عوارض و روابط میان آنها، براساس مختصات جغرافیایی وجود دارد.   

ارتباط و پیوند انواع اطلاعات :

در یک سیستم جغرافیایی امکان پیوند میان مجموعه های گوناگونی از اطلاعات جغرافیایی با اهداف مختلف تحلیلی وجود دارد.

ذخیره اطلاعات نقشه ای :

در این سیستم، امکان ذخیره انواع نقشه های شماتیک به شکل فایل های کامپیوتری وجود دارد به طوری که قابل استفاده برای تلفیق و تحلیل کامپیوتری می باشند.سؤالاتی که سیستم اطلاعات جغرافیایی قادر به پاسخ گوئی می باشد:

سؤالات مربوط به یک مکان : 

در یک مکان مشخص چه چیزی وجود دارد؟  این اولین سؤالی است که در یک سیستم GIS قادر به جوابگویی به آن می باشد. یک مکان می تواند به طرق مختلفی در سیستم تعریف شود مثلاً با نام مکان، کد مختصات جغرافیایی(طول و عرض جغرافیایی).

 سؤالات شرطی :

یافتن مکانی که شرایط معینی را در بر دارد. این سؤال بر عکس سؤال اول است که با مشخص کردن یک مکان، آنچه که در آن مکان وجود دارد شناسایی می شود. در حالی که طبق این سؤال، می خواهید مکانی را پیدا کنید که پدیده ویژه ای در آن وجود دارد. پاسخ گوئی به این سؤال به تحلیل فضائی نیاز دارد. به عنوان مثال، پیدا کردن منطقه ای که جنگل نباشد، مساحت آن حداقل یک هکتار باشد، در فاصله ۱۰۰ متری جاده قرار گرفته باشد و خاک آن نیز برای ساختمان سازی مناسب باشد. در این سؤال چهار شرط مطرح شده است که نماینده ویژگیهای همگان مورد نظر می باشد. GIS قادر به یافتن چنین مکانی با توجه به شرایط تعیین شده می باشد.

بررسی روند (Trend) : 

از گذشته تاکنون چه تغییراتی درمکان یا در سطح معینی به وقوع پیوسته است؟  در واقع این سؤال ترکیبی از دو سؤال قبل است یعنی سیستم باید مکان هائی را که طی دوره معین زمانی دچار تغییراتی شده اند (شرط) شناسائی نماید. به عبارت دیگر ترکیب سؤال مکان وشرط معین (تغییر) که با ذخیره اطلاعات نقشه ای یک منطقه در دو دوره زمانی متفاوت قابل پرسش است.

 الگو (Pattern) : 

چه الگوی فضائی وجود دارد؟ این سؤال بسیار پیچیده است. به عنوان مثال می توان پرسید که آیا سرطان عامل عمده مرگ و میر در بین ساکنان مناطق نزدیک به یک نیروگاه اتمی است؟ در این رابطه سؤالات متعددی بسته به نوع سیستم و کاربرد آن قابل طرح می باشد، که سیستم قادر به پاسخگوئی به آنها می باشد. در این تحلیل مجموعه ای از اطلاعات مکانی (نقشه) و سایر اطلاعات تشریحی در زمینه مورد بررسی بایستی در سیستم ذخیره شوند.

 مدل سازی :

سؤال چه خواهد شد اگر؟ این سؤال عمدتاً به برنامه ریزی و همچنین به بررسی اثرات اجرای برنامه ها مربوط می شود. به عنوان مثال احداث یک جاده چه اثراتی بر پیرامون خواهد داشت؟ پاسخگوئی به اینگونه سؤالات به در دسترس بودن مجموعه ای از اطلاعات جغرافیایی وسایر اطلاعات(اطلاعات علمی) بستگی دارد، که در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به شکل مناسبی گرد آوری، ذخیره، نگهداری و سازمان دهی می شود به طوری که بتواند در تحلیل های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

 کاربردهای GIS 

کاربرد GIS بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخشهای مختلفی توسعه یافته است، به طوری که در ابتدا در اروپا ازاین سیستم در پایگاه های اطلاعات ثبت اسناد و املاک، محیط زیست، نگهداری نقشه های توپوگرافی، در کانادا، در برنامه ریزی جنگل ها، حجم درختان وچوب قابل برداشت، شناسائی راههای دسترسی به جنگل، در چین و ژاپن، نظارت و مدل سازی تغییرات زیست محیطی و در آمریکا، در رشته های گوناگونی از جمله در برنامه ریزی شهری و شهرداری ها از این سیستم استفاده شده است و با گذشت زمان و توسعه سیستم ها استفاده از آن به کلیه بخش های مرتبط با زمین گسترش یافته است.    استفاده ازاین سیستم درکلیه رشته هائی که به نحوی از انحاء با زمین، نقشه وبه طورکلی با اطلاعات جغرافیائی مکان دار و تحلیل های فضائی ارتباط دارند، امکان پذیر می باشد.

ویژگیهای یک سیستم اطلاعات جغرافیایی 

GIS به سادگی یک سیستم کامپیوتری صرفاً برای تولید نقشه نیست گرچه قادر به تولید انواع نقشه ها در مقیاس های مختلف و در سیستم های تصویر متفاوت و با رنگهای متنوع می باشد. GIS یک ابزار تحلیلی اطلاعات فضائی است. مهمترین ویژگی این سیستم اینست که امکان شناسائی روابط فضائی میان عوارض مختلف روی نقشه را فراهم می سازد.GIS صرفاً وسیله ای برای ذخیره و نگهداری نقشه نیست (ثبت اسناد نقشه ای)، بلکه ابزاری است که برای اهداف خاصی، اطلاعات را نیز ذخیره می سازد.

 GIS اطلاعات مکان دار فضائی را با اطلاعات جغرافیائی یک پدیده خاص روی نقشه مرتبط می سازد. اطلاعات به شکل عوارض جغرافیائی در کامپیوتر ذخیره می شود.مثلاً شبکه راهها بایک سری خطوط روی نقشه مشخص می گردد که به تنهائی اطلاعات چندانی راجع به جاده ارائه نمی کند. برای دستیابی به اطلاعات مربوط به جاده ها مانند عرض جاده، نوع جاده، طول جاده، سال احداث و غیره بایستی به پایگاه اطلاعاتی مربوطه مراجعه نمود و سپس با تلفیقی از این دو نوع اطلاعات، نقشه جدیدی با اطلاعات بیشتر تولید نمود.     به عبارت ساده، یک GIS صرفاً نقشه یاعکس ها را نگهداری نمی کند، بلکه یک پایگاه اطلاعاتی با توجه به کلیه اصول و معیارهای فنی و علمی آن ایجاد می نماید. مفهوم پایگاه اطلاعاتی در یک GIS بسیار مهم است و آن را از یک سیستم ساده یا کامپیوتری نقشه کشی متفاوت می سازد. در GIS سیستم مدیریت اطلاعات نیز به صورت جزء پیوسته آن در آمده است.عوارض مکان دار جغرافیائی ثبت شده در کامپیوتر باید دارای ویژگیهایی باشد که عبارتند از:

الف) نام یا نوع هر پدیده

ب) مکان استقرار آن

ج) ارتباط آن با سایر پدیده ها یا عوارض

 

سیستم پایگاه اطلاعاتی، امکانات ذخیره و بهنگام سازی انواع گوناگونی از چنین اطلاعاتی را فراهم می سازد. در یک GIS، در پایگاه اطلاعات جغرافیائی آن، مکان پدیده ها و در سیستم پایگاه اطلاعاتی، مشخصات پدیده و ارتباطات آن با سایر پدیده ها نگهداری می شود و با ایجاد ارتباط میان این اطلاعات امکان پردازش تحلیلی مجموعه اطلاعاتی فراهم می گردد.     مجموعه عناصر GIS امکانات تحلیلی فوق العاده قدرتمندی را در اختیار استفاده کنندگان قرار می دهد تا بتوانند از تلفیق انواع اطلاعات جغرافیائی و سایر اطلاعات، نتیجه گیری مناسب را بنمایند.