تصاوير ماهواره‌ای

در سال‌هاى اخير اطلاعات ماهواره‌اى و تکنولوژى جديد سنجش از دور پيشرفت‌هاى چشمگيرى داشته و به‌کارگيرى تصاوير ماهواره‌اى در بررسى‌هاى مختلف زمين هر روز از وسعت بيشترى برخوردار مى‌گردد. بديهى است اين تکنولوژى از ويژگى‌هائى برخوردار است که در بسيارى از موارد جايگزين عکس‌هاى هوائى مى‌گردد. چرخش منظم ماهواره‌هاى سنجش از دور به دور زمين، امکان ثبت اطلاعات و تصويربردارى تکرارى و دسترسى به اطلاعات جديد و آگاهى از هرگونه تغييرات فضائى را ميسر مى‌سازد.


در دانش سنجش از دور مى‌توان اطلاعات مفيدى از اشياء و پديده‌هاى مختلف روى زمين را بدون تماس فيزيکى (از فاصله دور) به‌دست آورد.


ثبت خصوصيات فيزيکى و شيميائى سطحى زمين از فاصلهٔ دور به‌وسيله دوربين‌هاى چند باندى مخصوص و ابزارهاى ويژه - سنجنده- که بر روى سکوهاى مختلف مانند ماهواره نصب مى‌شوند حاصل مى‌گردد. با تجزيه و تحليل اين خصوصيات، اطلاعات موردنياز به‌دست مى‌آيد.


سنجش از دور داراى دو فرآيند اصلى تصويربردارى و تجزيه و تحليل تصاوير مى‌باشد که روش‌هاى مختلف تصويربردارى عامل تفاوت‌ها و خصوصيات گوناگون اطلاعات ماهواره‌اى است.


اطلاعات ماهواره‌اى منتج از ثبت تغييرات در يکى از ميدان‌هاى الکترو مغناطيسي، ثقل و يا امواج صوتى است که در اين بحث (کاربرد در شهرسازي) تأکيد بر ثبت ميدان الکترومغناطيسى است. لازمهٔ تصويربردارى برخورد انرژى از منبع نورى با اشياء و پديده‌هاى سطح زمين است و همان‌طور که در ارتباط با عکس‌هاى هوائى نيز آمد خورشيد بزرگترين منبع توليد انرژى است و انتقال انرژى به زمين به‌صورت امواج الکترومغناطيسى صورت مى‌گيرد، در عمل بسيارى از امواج با برخورد به جو تحليل رفته و در نتيجه انرژى خورشيد در محدوده خاصى از طيف الکترومغناطيسى به سطح زمين مى‌رسد و از برخورد امواج با ميزان شدت و ضعف هر عمل و نيز ثبت واکنش‌هاى پديده‌ها در طول موج‌هاى مختلف (ميزان هر يک به طول موج انرژى تابيده شده و نيز خصوصيات فيزيکى و شيميائى پديده‌هاى روى زمين بستگى دارد) تشخيص شىء و يا پديده موردنظر را امکان‌پذير مى‌سازد.


اطلاعات ماهواره‌اى در باندهاى نورى مختلف داراى خصوصياتى است که در بهره‌گيرى از تصاوير، آگاهى از آن شرايط ضرورى است ويژگى‌هاى مهم آن عبارت هستند از: مقياس، درجه روشنائي، تن، رنگ، کنتراست، گام خاکستري، قابليت تفکيک و تشخيص عوارض، قدرت ثبت و ميزان پوشش مى‌باشد.


در آغاز، خدمات سنجش از دور و اطلاعات ماهواره‌اى براى شهرسازان کافى نبوده حتى اطلاعات ماهواره‌اى لندست به‌عنوان اطلاعات حاشيه‌اى مورد استفاده قرار مى‌گرفت، اما به مرور زمان اطلاعات ماهواره‌اى از کيفيت مناسبى برخوردار گرديده که بسيارى از نيازها را مى‌تواند پاسخ دهد و در مواردى جاى عکس‌هاى هوائى را بگيرد و حجم فراوانى از عمليات ميدانى را حذف نمايد.


به‌علاوه دو سيستم اطلاعات ماهواره‌اى مادون قرمز و رادارى در مطالعات شهرى نيز مورد بهره‌بردارى قرار مى‌گيرد. تصويربردارى رادارى در کشورهائى که اغلب اوقات داراى هواى ابرى بوده و فرصت عکسبردارى هوائى و يا تصويربردارى مادون قرمز نمى‌باشد، داراى ارزش خاص است و يا در حالتى که به اطلاعات سريع و جديد در مورد تغييرات ناگهانى نيازمند هستند (مثلاً در شهرهائى که در اثر سانحه‌اى مثل تخريب ناشى از گردبادها، زلزله، سيلاب‌ها و يا حملات نظامى آسيب ديده‌اند) بهترين طريقه سيستم رادارى است.


سنجنده‌هاى سنجش از دور براساس منبع انرژى و نور به دو دسته اصلى فعال و غيرفعال تقسيم مى‌شوند که سنجنده‌هاى فعال با منبع انرژى مصنوعى مانند رادار و سنجنده‌هاى غيرفعال با منبع انرژى طبيعى (خورشيد) مانند دوربين عکسبردارى و اسکنر هستند که خود نيز با بازده اطلاعات به‌صورت عکسى و رقومى مى‌باشند.


سنجنده‌هاى تصويربردارى به چند دسته تقسيم مى‌شوند که انواع متداول آنها عبارت هستند از:


سيستم‌هاى عکسبرداري، اسکنر چند طيفي، ويديکون، اسلار، و سيستم‌هاى ميکروويو غيرفعال.


در برخورد امواج الکترومغناطيسى با هر پديده سه عمل عمده انعکاس، جذب و عبور صورت مى‌گيرد که ميزان هر يک به طول موج انرژى تابيده و نيز خصوصيات فيزيکى و شيميائى آن پديده بستگى دارد و در واقعيت ميزان انعکاس انرژى از هر پديده که تابعى از طول موج، خواص ملکولى و درون سلولى پديده و ساير خصوصيات فيزيکى و ظاهرى اشياء مورد اندازه‌گيرى مى‌باشد.


آب، خاک و پوشش گياهى از عناصر اصلى طبيعت دارى واکنش‌هاى متفاوتى هستند که اساس تشخيص پديده‌هاى مختلف را تشکيل مى‌دهند، در انعکاس طيفي، انرژى آب با خصوصيات فيزيکى و شيميائى و در انعکاس طيفى گياه، ذرات رنگي، آب موجود در گياه، کلروفيل، شکل و ترکيب فيزيکى و بسيارى پارامترها و در انعکاس طيفى خاک، رطوبت، ترکيبات شيميائي، بافت و دانه‌بندى خاک، ميزان ناخالصى‌ها مانند مواد آبي، سيليس، نمک و غيره تأثير عميقى دارند به‌طورى که عمل انعکاس هر پديده در طول موج‌هاى مختلف متغير بوده و در يک طول موج معين نيز پديده‌هاى مختلف داراى تفاوت بسيارى هستند.


از سال ۱۹۶۰ ميلادي، استفاده از سنجنده‌هاى فضائى که به‌منظور نظارت و بررسى پديده‌هاى زمينى در نظر گرفته شد و با پرتال سفينه مرکورى در فضا و نتايج آن و بعدها طى پروازهاى فضائى سفينه جمينى آپولوها تجاربى را در پى داشت و تاکنون توسط ماهواره‌هاى مختلف توانسته‌اند در امور کشاورزي، زمين‌شناسي، منابع طبيعي، محيط زيست و شهرسازى و برنامه‌ريزى منطقه‌اى اطلاعات مفيدى را تحصيل نمايند.


سکوها به دو دسته کلي، نظامى و عمرانى تقسيم مى‌شوند که سکوهاى عمرانى در زمينه‌هاي:


- ارتباطات؛

- پژوهش‌هاى کيهاني؛


و مطالعه کره زمين به‌کار گرفته مى‌شوند.


در ارتباط با مطالعه زمين، ماهواره‌ها سه‌گونه هستند دسته‌اى به مطالعه فيزيک زمين، گروهى به بررسى‌هاى هواشناسى و بخشى به مطالعه منابع طبيعى زمين مى‌پردازند که ماهواره‌هاى بررسى منابع طبيعى مورد بهره‌بردارى دانش سنجش از دور مى‌باشند، ماهواره بررسى منابع زمينى به دو دسته سرنشين‌دار و بدون سرنشين تقسيم مى‌شوند که هريک داراى خصوصيات فيزيکى خاص با ارتفاع پرواز معين و متناسب با سنجنده تعبيه شده بر روى آن و اهداف طراحى شده هستند، به‌طور مثال ماهواره‌هاى هواشناسى براى مطالعه اتمسفر زمين و به‌منظور پيش‌بينى هوا، تغييرات درجه حرارت و ديگر عوامل هواشناسى طراحى شده و ماهواره‌هاى اقيانوس‌شناسى در ارتباط با پوشش بيش از دوسوم کره زمين و به‌منظور پيش‌بينى جريانات آب و تأثير آن در آب و هواى زمين، منابع دريائى مثل امور شيلات و حفاظت محيط مورد استفاده قرار مى‌گيرند و ماهواره‌هاى بررسى منابع زميني، اطلاعات لازم از کم و کيف سطح زمين و جو و پديده‌ها و عوارض روى آن را ارائه مى‌نمايد.


اطلاعات ماهواره‌اى حاصله در ابتدا داراى خطاهاى مختلف ژئومترى و راديومترى است که متأثر از وضعيت ماهواره و سنجنده و شرايط جوى و خطاهاى هنگام ثبت، انتقال اطلاعات و ديگر موارد ناشى از آن مى‌باشد.


خطاهاى ژئومترى از تغييرات سرعت حرکت ماهواره، تغيير وضعيت تعادلى آن و تغيير ارتفاع ماهواره و خطاهاى سيستم سنجنده به‌وجود مى‌آيد.


خطاهاى راديومترى براثر تأثير عوامل جوى در مسير انعکاس امواج، خطاهاى اپتيکى و موارد مربوط به صفحه حساس دوربين و غيره ناشى مى‌گردد.


اطلاعات ماهواره‌اى پس از انجام تصحيحات ژئومترى و راديومترى داراى ارزش شده و سودمند مى‌گردند. با انجام تصحيحات هندسي، اطلاعات ماهواره‌اى آماده تجزيه و تحليل و بهره‌بردارى مى‌شود و براى آن يکى از روش‌هاى تجزيه و تحليل را بايستى انتخاب نمود، تا به‌وسيله آن اطلاعات آشکار، اطلاعات تکميلى و جديد و ناپيدا از تصوير استخراج شده و عمل بررسى پديده‌ها و استخراج اطلاعات موردنظر و تعبير و تفسير آن امکان‌پذير گردد که ممکن است با چشم غيرمسلح و يا به کمک ابزارهاى ويژه انجام گيرد، اين امر به روش اتخاذ شده و متناسب با کاربرد اطلاعات، بستگى دارد هرچند که اطلاعات حاصله در کاربردهاى مختلف متفاوت مى‌باشد ولى روش تعبير و تفسير يکسان است. حجم، دقت و صحت اطلاعات حاصله به سطح دانش و آگاهى مفسر از (سنجش از دور) و رشته مربوطه بستگى دارد. مفسر تصاوير ماهواره‌اى براساس شواهد سطحى تصاوير قضاوت نموده و با استفاده از آنها و عوامل مؤثر در تفسير به وضعيت پديده‌هاى درونى پى مى‌‌برد. به‌عنوان مثال، يک اکولوژيست از نوع گياهى شناخته شده در تصوير به جنس خاک، آب و هوا و وجود جانداران منطقه پى مى‌برد و يا يک شهرساز با بررسى تصاوير در زمان‌هاى مختلف، از سير تحول و مناطق توسعه شهرى اطلاع کسب نموده و يا با توجه به تراکم ساختمان، وضعيت استقرار و ارتباط بين آنها را در مى‌يابد، بررسى جمعيت و مسکن و حتى تلفيق اطلاعات موردى از منطقه‌اى از شهر، امکان تشخيص چگالى جمعيت و برآورد جمعيت را امکان‌پذير مى‌سازد.


حجم اطلاعات برداشت شده توسط مفسر ارتباط مستقيم با ابزار تفسير دارد، تفسير با چشم انسان به‌دليل محدوديت در تشخيص و تفکيک رنگ، قابليت تشخيص عوارض را نسبت به تفسير با تجهيزات اپتيکى و دستگاه‌هاى الکترو اپتيکى نيمه اتوماتيک کمتر ساخته به همين خاطر اطلاعات به‌دست آمده از تفسير چشمى ضمن تلفيق با اطلاعات ساير منابع نظير نقشه، آمار، جدول و گزارش علمى به ارزش کاربردى دست مى‌يابد.