1 فایل پیوست
آشنایی با سنسورها (دوربین ها) ی ماهواره های سنجش از دور 2
همانطور که در بخش قبل گفته شد، تابش خورشید در اثر برخورد با عناصر موجود در جو زمین و روی سطح زمین فعل و انفعالات و تغییراتی نشان می دهد. این تغییرات مقدماتی در شکل 2 نمایش داده شدهاند. این تابش میتواند از مرز دو ماده با تغییر کمی در شدت تابش عبور کند که به آن Transmission گفته می شود. مواد ممکن است تابش الکترومغناطیسی را جذب کنند (Absorption). معمولاً جذب بستگی به طول موج دارد، یعنی انرژی بیشتری در بعضی طول موجها نسبت به طول موجهای دیگر جذب میشود. انرژی جذب شده به گرما تبدیل میشود که دمای ماده را بالا میبرد. مقداری از انرژی گرمایی ممکن است به صورت تابش الکترومغناطیسی با طول موجی وابسته به دمای ماده گسیل شود (Emission). طول موج گسیل الکترومغناطیسی در دمای کمتر، بیشتر است.
در اثر گرمای خورشید، سطح زمین، تابش مادون قرمز با طول موج بلندی را گسیل میکند. به همین خاطر، بخشی از طیف مادن قرمز با طول موج بزرگتر از 3µm معمولاً ناحیه مادون قرمز گرمایی (Thermal Infrared) نامیده میشود (شکل 1).
تابش الکترومغناطیسی در مواجهه با یک سطح مانند سطح زمین میتواند منعکس شود. اگر تابش روی سطحی هموار باشد، بیشتر انرژی تابشی در یک جهت با زاویهای برابر با زاویه تابش انعکاس مییابد (Specular Reflection). اما سطوح ناهموارتر باعث پراکندگی یا پخش شدن انعکاس در تمام جهتها میشوند (Scattering).
فایل پیوست 4139
شکل 2
به شکل 3 نگاه کنید. تابش وارده از خورشید (EMR Source)، وقتی که از جو رد میشود با مولکولهای گاز، ذرات معلق و aerosol برخورد میکند که این ذرات تمایل دارند بخشی از تابش وارده را در جهتهای مختلف در طول موجهای کوتاه پراکنده نمایند. اگرچه بیشتر انرژی تابشی به سطح انتقال پیدا میکند اما برخی از گازهای موجود در جو نقش مهمی در جذب برخی از طول موجهای مشخص دارند. مانند ازون که تابش ماورا بنفش را جذب مینماید. سایر انرژی تابشی که هنوز جذب نشده، به سطح زمین رسیده و توسط عناصر زمینی جدب، پراکنده و یا منعکس میشود. تابش جذب شده، امواجی را در طول موجهای مختلف وابسته به نوع عنصر زمینی گسیل مینماید.
در بخش سوم توضیحات بیشتری خواهیم داد.
آشنایی با سنسورها (دوربین ها) ی ماهواره های سنجش از دور 3
در بخش سوم به تکمیل مطالبی که تا کنون توضیح داده شده می پردازیم.
همانطور که در شکل 1 مشاهده می نمائید. یک اتمسفر hazy(اتمسفری پر از ذرات معلق و یا ابری) مقداری از نور را به سمت بالا پراکنده میکند (scattering)، بنابراین بخشی از تابش ثبت شده توسط سنسور ماهواره که نتیجه این فرآیند پراکندگی است، یک دریافت نامطلوب است و path radiance نامیده میشود. میزان این پراکندگی وابسته به طول موج است، در طول موجهای کم (مثل نور آبی) اثر path radiance زیاد است و با افزایش طول موج شدیداً کاهش مییابد (شکل 2).
در واقع بسیاری از رنگ های آبی تشکیل شده در تصویر اولیه گرفته شده از سطح زمین ناشی از این پدیده است. البته به کمک روش های پردازش تصویر تلاش می کنند تا این اثر را کاهش دهند. به همین خاطر اغلب ماهواره های سنجش از دور در باند نور آبی سنسوری ندارند. در عوض همانطور که گفته شد، این اثر نامطلوبPath Radiance در طول موج های بلند مثل امواج مایکروویو شدیدا کاهش می یابد طوریکه تابش مایکروویو بدون آنکه از ابرهای ضخیم بازتاب یابند و پراکنده شوند، از آنها عبور کرده و به سطح زمین می رسند. به همین خاطر اغلب ماهواره های سنجش از دور، مجهز به سنسورهای رادار یا همان مایکروویو هستند و بدین ترتیب حتی با وجود ابرهای ضخیم ماهواره قادر است از روی سطح زمین تصویربرداری کند. تصاویر دریافتی از این رادارهای مایکروویو، به تصاویر SAR موسوم هستند. که باید پردازش شوند و سپس مانند یک تصویر نور مرئی، زمین را توصیف کنند.
http://up.avastarco.com/images/kxmqoibhyvbgy2b8f2c.jpg
شکل 2 : میزان پراکندگی نور نسبت به طول موج نور
عناصر اتمسفریک بخار آب، دی اکسید کربن و اوزن، جذب کنندههای موثر تابش خورشید میباشند. هر کدام از این گازها تمایل دارند طول موج خاصی را جذب نمایند. برخی از طول موجها تقریباً بطور کامل جذب میشوند.
http://up.avastarco.com/images/lvcme61n8o1uaiyyhn40.png
شکل 3
سنسورهای ماهواره سطح زمین را یا به کمک انعکاسها و یا به کمک گسیل انرژی از روی عناصر زمینی مونیتور مینمایند.
سنسورهای سنجش از دور بر اساس منبع تابش EM و نحوه فعل و انفعالات این امواج با سطح زمین، به سه دسته تقسیم میشوند:
- سنسورهای تابش انعکاس یافته خورشیدی
این سنسورها فقط اطلاعات مفید تصویری را در ساعات روز فراهم مینمایند.
- سنسورهای مادون قرمز گرمایی
اطلاعات گرمایی عناصر زمینی را فراهم میکند و این انرژی گرمایی در ساعات مختلف روز، مختلف است.
- سیستمهای تصویربرداری رادار
اطلاعاتی درباره پستی بلندیهای زمین، محتوای آب عناصر سطحی و شکل سطح زمین فراهم مینماید. پراکندگی امواج رادار (باند مایکروویو) کم میباشد و قادرند از ابرهای کلفت نیز عبور نمایند. بنابراین این سنسورها برای مناطق استوایی مناسب میباشد.
اثرات طیفی:
اثرات طیفی تولید شده توسط جذب وابسته به طول موج، تمایز بین مواد مختلف در تصاویر انرژی خورشیدی منعکس شده را فراهم میکنند. به عنوان مثال در باند نزدیک مادون قرمز (Near Infrared) نواحی سبز رنگ زمین بهتر منعکس می شوند. بین دو باند مرئی سبز و قرمز آب ها بهتر منعکس می شوند و... (شکل 4).
http://up.avastarco.com/images/2ymw6on6fir1lvzjd9s.jpg
شکل 4
در یک جمع بندی می توان گفت که بسیاری از ماهواره های سنجش از دور در باندهای سبز، قرمز و مادون قرمز دارای سنسور هستند، این سنسورها، تابش خورشیدی منعکس شده از زمین را دریافت می کنند. در برخی از ماهواره ها به ویژه ماهواره هایی که در نواحی استوایی فعالیت می کنند رادار مایکرویو هم وجود دارد تا امواج مایکرویو را به زمین ارسال کنند و بازتاب آن را تفسیر نمایند. و سرانجام به دلایلی که گفته شد، در تعداد کمی از ماهواره های سنجش از دور سنسورهای باند آبی وجود دارند.
پیروز باشید