سنجش از دور کاربردها و مزایای آن

تعاريف سنجش از دور

در پايين سه تعريف از سنجش از دور ارائه گرديده است:

• سنجش از دور عبارت از علم جمع‌آوري، پردازش و تفسير تصاويري است كه تعامل بين انرژي الکترو مغناطيسي و موضوع مورد مطالعه را ثبت مي‌نمايد.
• سنجش از دور عبارت است از علم و هنر بدست آوردن اطلاعات در مورد يك شيئ، منطقه و يا پديده از طريق آناليز داده‌هاي جمع‌آوري شده بوسيله يك ابزار كه در تماس مستقيم با شيئ، منطقه و يا پديده مورد مطالعه نمي‌باشد.
• سنجش از دور عبارت از تجهيزات، تكنيكها و روشهاي مشاهده سطح زمين از يك فاصله معين و تفسير تصاوير يا ارزشهاي عددي بدست آمده به منظور تهيه اطلاعات معني‌دار از اشياء يا موضوعهاي مشخص در سطح زمين مي‌باشد.

نقطه مشترك تعاريف ارائه شده در بالا عبارت است از اينكه:

• داده‌هاي خصوصيات سطح زمين بوسيله يك ابزار كه در تماس با شيئ  يا پديده مورد مطالعه نمي‌باشد اندازه‌گيري مي‌شود.نتايج معمولاً به صورت داده‌هاي:؟
• تصويري ذخيره مي‌گردد (عكسهاي هوايي).
• خصوصياتی که بوسيله يك سنجنده اندازه‌گيري (يا جمع‌آوري)می شوند عبارتند از:
• انرژي الكترومغناطيسي بازتاب يا تابش شده از سطح زمين.
• اين انرژي مربوط به قسمتهاي مشخصي از طيف نوري الكترومغناطيسي عمدتاً بخش نور مرئي مي‌باشد.البته علاوه بر بخش نور مرئي،:

 گاها امواج مادون قرمز و امواج راديويي نيز جزء اين دسته قرار مي‌گيرند.

 

سنجنده‌هاي سنجش از دور

• در جهان محدوده وسيعي از سنجنده‌هاي سنجش از دور موجود مي‌باشد.
• سنجنده‌هاي مربوط به يك پلات فرم معين بر مبناي فاصله آنها از سطح زمين به دو دسته سنسورهاي:هوايي و سنسورهاي فضايي طبقه‌بندي مي‌شوند.
• هر دو دسته سنسورها با يكديگر براي بررسي‌هاي هوا-فضائي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
• مفهوم مشاهده زمين((Earth Observation،
• كه معمولاً به سنجش از دور فضايي اشاره مي‌نماييد.
• قبل از اينكه داده‌هاي تصويری قادر به توليد اطلاعات مورد نياز در مورد اشياء يا پديده‌هاي مورد مطالعه شوند بايد اين داده‌ها:
• پردازش شوند. آناليز و استخراج  يا توليد اطلاعات يكي از مراحل كلي پردازش در سنجش از دور مي‌باشد.
• در اينجا سنجش از دور به كليه تكنيكهاي هوا-فضايي سنجش از دور شامل تكنيكهاي تولید عكسهاي هوايي اطلاق مي‌شود.گاها به خاطر قدیمی بودن تکنیک عكسهاي هوايي جنبه جدايي از بررسي‌هاي هوا-فضا محسوب مي‌گردند.

 

كاربرد اصلی سنجش از دور؟Application of remote sensing

• سنجش از راه دور داده تصويري تهيه مي‌نمايد:
• داده‌هاي تصويري جمع‌آوري شده بوسيله تكنيكهاي سنجش از دور با خصوصيات الكترومغناطيسي زمين مرتبط مي‌باشد.(Why? )
• در بسياري از شرايط این داده‌ها مي‌توانند با پارامترها و خصوصيات جهان واقعي مرتبط باشند. براي مثال،:
• اندازه‌گيري‌ها در طول موج مادون قرمز حرارتي مي‌تواند به طور مستقيم جهت محاسبه دماي سطح مورد استفاده قرار بگيرد.

براي انجام اين محاسبات نياز به انجام مراحل (پردازش) مختلفی است كه در كنار ساير موارد اثرات اتمسفر براي آن اصلاح مي‌گردد.

 

سنجش از راه دور نيازمند داده‌هاي زميني مي‌باشد

• اگرچه داده‌هاي جمع‌آوري شده توسط سنجش از دور مي‌توانند بدون ساير اطلاعات تفسير و پردازش شوند، ولي بهترين نتايج:؟
• از ارتباط دادن اندازه‌گيريهاي سنجش از دورو اندازه‌گيري‌ها و مشاهدات زميني ايجاد مي‌گردد. مثال؟

نقشه‌‌هاي دماي سطحي آب دريا با دقت بالا از تركيب داده‌هاي تصوير ماهواره‌اي با اندازه‌گيري دما در محل (توسط شناور يا بویی) ايجاد مي‌گردد.

شكل اين مفهوم را ارائه مي‌نمايد

 

 

مزایای سنجش از دور Remote Sensing Advantages

• داده‌هاي سنجش از دور سطح را پوشش مي‌دهند
• براي مطالعه دقيق توزيع مكاني دماي سطح آب دريا بهترين محصولات، اطلاعات شبيه به: نقشه مي‌باشد. به هر حال به نظر نمي‌رسد كه تعداد و توزيع بویی ها در دریا براي تعيين و شناسايي خصوصيات سطح مربوطه كافي باشد. فاصله بين شبكه توزيع بویی ها دريايي براي مطالعه پديده ال نينو در حدود ۲۰۰۰ km در محور x و ۳۰۰‌ كيلومتر در محور y‌ مي‌باشد.
• با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌هاي هواشناسي، الگوي توزيع دماي سطح آب دريا مي‌تواند در سطح جزئيات ۱ km تعيين گردد.
• داده‌هاي دماي سطح آب دريا مستخرج از تكنيكهاي سنجش از دور مي‌تواند بطور مثال براي تعيين حالت بهينه توزيع و تعداد بویی ها دريايي مورد استفاده قرار بگيرد.؟

Sea surface temperature as determined from NOAA­AVHRR data. Courtesy of NOAA

توالی و تکرار تصاویر ماهوار‌ه‌ای از یک منطقه :

• تكنيكهاي سنجش از دور اين اجازه را مي‌دهد كه داده‌ها بصورت جهاني با استفاده ازیک سنجنده واحد (يا سنجنده‌هاي مشابه) جمع‌آوري شود. اين خصوصيت روشهاي:
• پايش و ثبت تغييرات را امكان پذير مي‌سازد. مثل:
• امكان تحقیق و بررسی پدیده‌های دینامیکی طبیعی از جمله وقوع سیلاب، پیشروی و پسروی دریا و غیره
• سهولت دسترسی و قیمت ارزان
• تهیه اطلاعات به هنگام از مناطق دلخواه و بررسی جزئیات عوارض با سرعت بیشتر و هزینه کمتر
• سنجش از راه دور تنها راه انجام آن
• اقيانوس پاسفيك با هوا و شرايط اقيانوسي نامطلوب آن در جهان شناخته مي‌شود. استقرار و نگهداري شبكه اندازه‌گيري بویی ها در اين اقيانوس بسيار مشكل مي‌باشد.
• روشها و تكنيكهاي سنجش از دور بطور مشخص براي مناطقي كه دسترسي به آنها مشكل است مناسب مي‌باشد. يكي از موضوعات مربوطه:؟
• تهيه سري داده‌هاي جهاني يا قاره‌اي مي‌باشد
• سنجش از دور داده‌هاي تصاويری با مقاصد چندگانه را ايجاد مي‌نمايد
• در مثال استفاده شده نقشه‌هاي دماي سطح آب اقيانوس براي مطالعه پديده ال نينو مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اما سالها بعد همان داده مي‌تواند براي تعيين ارتباط بين دماي سطح آب اقيانوس و گل دهي جلبكهاي دريايي در اطراف جزاير پاسفيك مورد استفاده قرار بگيرد.
• نقشه‌هاي دماي سطح آب اقيانوس نه تنها مورد نياز محققين بوده بلكه مي‌تواند توسط شركتهاي بزرگ ماهيگيري كه نياز به هدايت قايقهاي خود به مناطق دقيق تجمع ماهيها دارند، مورد استفاده قرار بگيرد.بنابراين:
• يك سري داده سنجش از دور مي‌تواند توسط سازمانها و گروه‌هاي مختلف و همچنين براي مطالعات تاريخي مورد استفاده قرار بگيرد.
• علاوه بر دماي سطح آب دريا، سنجش از دور قادر به تشخيص خصوصيات بسياردیگریي از سطح مي‌باشد. در مورد مثال پديده ال نينو پارامترهاي زير را مي‌توان اشاره نمود:

Ocean (and land) biomass as determined from Orbview-3 data
توده زنده گياهي

ارتفاع سطح دريا
Sea surface height relative to the ocean geoid as determined from spaceborne radar and laser systems.

مشخصات باد در سطح دريا
Ocean surface wind as determined from scatterometer measurements by QuickScat

  

سنجش از دور قادر به توليد اطلاعات از سطح زمين مي‌باشد

• بطور كلي، سنجش از دور اطلاعات مربوط به چند میلیمتراز سطح بالايي زمين را توليد مي‌نمايد. بعضي از تكنيكهاي سنجش از دور، بخصوص در محدوده امواج مايكرو مربوط به توليد اطلاعات عمق بيشتري از سطح زمين مي‌باشد.
• اين حقيقت كه اندازه‌گيريهاي سنجش از دور فقط اطلاعات سطح را ارائه مي‌نمايد يك محدوديت اين تكنيك مي‌باشد.
• مدلها و يا فرضيات ديگري براي برآورد خصوصيات زير سطحي مورد نياز مي‌باشد. در مورد مثال دماي سطح آب دريا، دماي محاسبه شده توسط سنجش از دور فقط معرف حرارت واقعي سطح دريا مي‌باشد. با اين تكنيك هيچگونه اطلاعاتي در مورد جريانهاي زير سطح دريا توليد نمي‌گردد (البته اگر اطلاعات بویی ها مورد استفاده قرار بگيرد آنگاه قادر به توليد اين اطلاعات خواهد بود). ؟

مدل سازی Modelling

• مدل سازي يك كلمه نامشخص بوده كه به طرق و معاني مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. يك نمايش از بعضي قسمتهاي جهان واقعي مي تواند به عنوان مدل آن قسمت در نظر گرفته شود. زيرا اين نمايش داري مشخصات معين مشتركي با جهان واقعي مي باشد.(so what?)
• اين خاصيت امكان مطالعه نمايش يا به عبارت ديگر مدل را به جاي جهان واقعي مي دهد.(Advantage?)
• مزيت: بوسيله مدل امكان بررسي جوانب مختلف و سناريوهاي موجود مانند پاسخ به سؤالاتي مثل “چه خواهد شد اگر” (what if) بوجود مي آيد.همچنین مشاهده تاثيرات ناشي از تغيير د اده ها در مدل امكانپذير مي باشد.

انواع مدلها – نمايشها

• مدلها – نمايشها در اشكال مختلف ظاهر مي شوند(In GIS?)
• در محيط ساج شناخته ترين مدل يك نقشه مي باشد. نقشه يك نمايش مينياتوري از بعضي قسمتهاي جهان واقعي است. نقشه هاي كاغذي به خوبي شناخته شده اند ولي نقشه هاي رقومي نيز موجود مي باشند.(what more?)
• پايگاه داده ها يك كلاس مهم ديگر از مدلها مي باشند. يك پايگاه داده (داده هاي مكاني) معمولاً مقدار قابل توجهي از داده ها را ذخيره نموده و امكان انجام عمليات مختلفي بر روي اين داده ها را مقدور مي نمايد.(Data Modelling?)
• عبارت “مدلينگ يا مدل سازي داده ها” يك كار مشترك براي طراحي ساختار يك پايگاه داده مي باشد.
• اين مراحل طراحی شامل شناسايي انواع داده ها كه پايگاه داده ها ذخيره خواهد نمود و همچنين ارتباطات بين اين داده ها مي باشد.

در مدل سازي داده ها مهم ترين ابزار ”مدل داده“ مي باشد.((Model kinds?

• مدلهاي ايستا : نقشه ها و پايگاه داده ها به عنوان مدلهاي ايستا در نظر گرفته مي شوند.
• در هر مقطعي از زمان اين مدلها يك شرح واحد از موضوعات ارائه مي دهند. معمولاً در اين مدل ها تغييرات و توسعه در جهان واقعي به راحتي قابل تشخيص نمي باشند.
• در مدلهاي پويا: يا مدلهاي پردازشي اين تغييرات به دقت قابل تشخيص مي باشند . اين مدلها بر تغييراتي كه اتفاق افتاده اند ،در حال انجام هستند و يا ممكن است اتفاق بيافتند تاكيد مي نمايد مدل هاي پويا ذاتاً پيچيده تر از مدل هاي ايستا بوده و معمولا نياز به محاسبات بيشتري براي بدست آوردن يك نمايش مفهومي از پردازشهاي متضمن دارند.
• مدلهاي شبيه سازي: يك كلاس مهم از مدلهاي پويا بوده كه شبيه سازي مراحل مختلف مسائل جهان واقعي را امكانپذير مي سازد. ((What about El nino?
• سيستم ال نينو مي تواند يك مدل ايستا ناميده شود، اما در آن واحد مي تواند يك مدل پوياي ساده نيز قلمداد گردد ”مقايسه شرح هاي متفاوت“. يكسري از تصاوير لحظه اي ايستا استنتاج بعضي اطلاعات در مورد رفتار سيستم را امكانپذير مي نمايد. اين شايد ساده ترين نوع از مدلهاي پويا باشد.

نقشه ها Maps

• بهترين مدل هاي (سنتي) شناخته شده از جهان واقعي نقشه هاي مي باشند. نقشه به مدت هزار سال براي نمايش اطلاعات در مورد جهان واقعي بكار برده شده اند .مفهوم و طراحي نقشه ها توسط بسياري ازشاخه های علوم با سطح بالايي از پيچيدگي توسعه پيدا كرده است. ((Disadvantages?
• معایب:يك عيب نقشه ها محدود بودن آنها به نمايش هاي ايستاي دوبعدي
• و دیگری اينكه آنها هميشه در يك مقياسي معين نمايش داده مي شوند. مقياس نقشه قدرت تفكيك مكاني نمايش گرافيكي يك خصوصيت را تعيين مي نمايد.
• دقت داده هاي مبنا محدوديت هاي ديگري براي مقياسي كه نقشه مي تواند با آن بطور معقول تهيه شود ايجاد مي نمايد. انتخاب مقياس مناسب نقشه يكي از اولين و مهمترين مراحل در طراحي نقشه مي باشد
• اوراق نقشه داراي مرزهاي فيزيكي بوده و خصوصياتي كه دو نقشه را پوشش و اتصال ميدهد بايد در قطعات كوچكتري بريده شود.
• كارتوگرافي علم و هنر توليد نقشه ها:
• به عنوان يك مفسر تبديل پديده هاي (داده هاي اوليه) جهان واقعي به نمايشهاي صحيح، روشن وقابل فهم به منظور استفاده كاربران.
• همچنين نقشه ها به عنوان منابعي براي توليد نقشه هاي ديگر محسوب مي گردند.
• با پيدايش سيستمهاي رايانه اي؛ كارتوگرافي آنالوگ به كارتوگرافي رقومي تبديل گرديد. در نتيجه نقش نقشه ها نيز تغيير كرده است .
• بطور روز افزون نقشه وظيفه خود را بعنوان محل ذخيره داده ها از دست مي دهند امروزه اين نقش توسط پايگاه داده ها ايفا مي گردد.

 تنها نقش باقيمانده نقشه ها نمايش داده ها مي باشد.