sentinel2_2-1080x675-1

سنجش از دور و کاربردهای آن

تعریف سنجش از دور

سنجش از دور یا remote sensing عبارت است از علم و فناوری گردآوری داده ها به وسیله سنجنده هایی که بدون تماس و در فاصله دور از  اشیا و عوارض سطح زمین قرار دارند. از  استخراج اطلاعات بدست آمده توسط سنجش از دور و  پردازش آنها می ­توان برای دستیابی به اهداف مختلف از جمله نظارت بر زمین دست یافت.

مزایای استفاده از سنجش از دور

  • پوشش مکانی وسیع و گسترده
  • پوشش زمانی منظم
  • نتایج نزدیک به زمان واقعی
  • سیستم اتوماتیک
  • کارایی در ورای محدوده بینایی انسان و دوربین های عکسبرداری هوایی
  • عدم وجود مانع و کارایی برای مناطق غیر قابل دسترس
  • عدم وجود مرزهای سیاسی و محدودیت های اقلیمی

در سنجش از دور از یک ماهیت فیزیکی جهت انتقال داده­ ها بین سنجنده­ ها و عوارض استفاده می­شود. غالبا از تابش الکترومغناطیسی به عنوان حامل فیزیکی استفاده می­شود. گردآوری داده  در حیطه امواج الکترومغناطیس است. پرتو ایکس، فرابنفش، نورمرئی، مادون قرمز، ریز موج، انواع  مختلف انرژی الکترومغناطیسی هستند.

مولفه ­های اصلی

  • جم­ع آوری داده ها که شامل عوامل مختلفی مانند منبع انرژی، اتمسفر، سنجنده، اشیا و پدیده ­ها می ­شود.
  • بخش استخراج اطلاعات و پردازش داده­های جمع­آوری شده که توسط افراد متخصص انجام می ­شود.

انواع سنجش از دور

  • دور کاوی  فعال : در این نوع از سیستم­ ها، انرژی الکترومغناطیس توسط خود سنجنده تامین می­شود و با ارسال امواج توسط سنجنده و دریافت بازتاب آن از سطح اشیا، اطلاعات جمع آوری می­شوند.
  • دور کاوی غیرفعال : در این سیستم­ها، انرژی خورشید به عنوان منبع انرژی الکترومغناطیسی استفاده می­شود و امواج با تابیده از اشیا توسط سنجنده دریافت می­شوند.

کاربردها :

سنجش از دور در بسیاری از زمینه های علمی و یا تحقیقاتی کاربرد دارد. مثلا در علوم زمین شناسی، مطالعات تغییرات اقلیمی، هواشناسی، کشف معادن، کشاورزی، مدیریت منابع طبیعی، سیستم های اطلاعات مکانی و … از این فناوری استفاده می شود.

  •  در نقشه برداری : در نقشه برداری برای تولید نقشه های پوششی در مقیاس های مختلف، تهیه مدل رقومی زمین، به هنگام سازی نقشه های کاربری و پوششی و … از سنجش از دور استفاده می­کنیم.
  •  در زمین شناسی : در زمین شناسی برای تهيه نقشه هاي ساختار زمين وآناليزهاي زمين، نمایش جابجایی های زمین و واحدهای زمین شناسی، اکتشاف معادن، کشف و رصد بلایای طبیعی و … از سنجش دور استفاده می­شود.
  •  در کشاورزی : کشاورزی یکی از عوامل مهم در اقتصاد هر کشوری محسوب می­ شود و از این رو از اهمیت ویژه ­ای برخوردار است. امروزه استفاده از سنجش از دور در کشاورزی مدرن بسیار متداول است و در موارد متختلف از جمله پیش­بینی تولید و عملکرد محصول، برآورد کیفیت محصول، اندازه­گیری رطوبت خاک، تهیه نقشه زمین­های کشاورزی و … کاربرد دارد.
  • در مطالعه تغییرات اقلیمی : با استفاده از تصاویر چند طیفی و رقومی و با استفاده از دید گسترده­ای که این فناوری فراهم می­کند، می­توان اطلاعات بسیار زیادی را درمورد وضعیت پوشش گیاهی، منابع آبی و خاک منطقه بدست آورد. همچنین بسیاری از عوامل اقلیمی را می توان با تصاویر ماهواره ای و با پردازش این تصاویر اندازه گیری نمود و به این ترتیب، نوع اقیلم هر منطقه را مشخص و تعیین کرد. پس از شناسایی ویژگی­های اقلیمی میتوان با رصد آن­ها در دوره­های مختلف تغییرات را مشاهده کرد.

گردآورنده : هادی اصغری ، یاسمن قبادی نیا ، مبینا نادری

shakhes-nahayi

مفاهیم و تعاریف اولیه در نقشه برداری

هدف از نقشه برداری

نقشه برداری علم و تکنیک تعیین دقیق موقعیت سه بعدی نقاط روی سطح زمین می باشد.

هدف نقشه برداری انجام مشاهداتی نظیر اندازه گیری طول و زاویه بین نقاط مذکور برای تهیه نقشه است؛

به عبارتی نقشه برداری  علم و فن نمایش عوارض زمین روی کاغذ و پیاده سازی عوارض از کاغذ برروی زمین است.

تعریف نقشه در نقشه برداری

نقشه عبارتست از تصویر قائم عوارض زمین با نسبت کوچکتر بر روی صفحه افق.

محتویات یک برگ نقشه عبارتست از :

  • مقیاس
  • سیستم مختصات
  • بعد سوم
  • جهت شمال
  • تاریخ تهیه نقشه
  • نوع تهیه نقشه
  • راهنمای نقشه
  • ابعاد نقشه

لزوم تهیه نقشه در نقشه برداری

رشد سریع جمعیت و افزایش پیچیدگی های زندگی مدرن و نیازی که به شناخت منابع طبیعی و غیرطبیعی وجو دارد، باعث شده است که انسان محیط طبیعی و اجتماعی خود را به طور دقیق تر مورد مطالعه قرار دهد.

این بررسی بسیار متنوع بوده و شامل موضوعاتی نظیر وضع راه ها، ناهمواری های منطقه، شبکه آب، پوشش گیاهی و غیره می شود. در مقاله قبل با انواع نقشه ها از نظر محتوایی آشنا شدیم.

مهمترین راه دسترسی به این اطلاعات نقشه برداری و تهیه نقشه از منطقه موردنظر می باشد.

شاخه های مختلف مهندسی نقشه برداری

شاخه های مختلف مهندسی نقشه برداری عبارتند از:

  1. ژئودزی
  2. نجوم
  3. کارتوگرافی
  4. سیستم اطلاعات جغرافیایی
  5. فتوگرامتری
  6. ژئودزی دریایی(هیدروگرافی)
  7. سنجش از دور
  8. ژئودزی فضایی

ژئودزی

ژئودزی به عنوان علم اندازه گیری شکل، اندازه، ابعاد و هندسه زمین و عوامل فیزیکی تاثیر گذار بر آن می پردازد.

به عبارتی ژئودزی علم محاسبه و اندازه گیری شکل و ابعاد زمین می باشدکه در نقشه برداری به تعیین موقعیت سه بعدی عوارض زمین در مقیاس بزرگ با حذف خطاهای فیزیکی زمین اطلاق میگردد.

با به کارگیری علم ژئودزی میتوانیم از حرکات پوسته زمین و جزر و مد و جریان های دریایی به کمک مشاهدات نجومی و ماهواره ها آگاه شویم.

  1. شاخه های مختلف ژئودزی

    1. ژئودزی هندسی
    2. ژئودزی فیزیکی
    3. نجوم ژئودزی
    4. ژئودزی ماهواره ای
    5. هیدروگرافی
  2. کاربرد ژئودزی

    1. با استفاده از تئوری هندسی علم ژئودزی در GPSامکان تعیین موقعیت ناوبری مهیا  می شود.
    2. متخصصین ژئودزی با محاسبات و ارزیابی میدان ثقل زمین میتوانند تعیین مدار ماهواره ها و پیش بینی موقعیت انها را انجام دهند.
    3. ژئودزی نقشه برداری با مقیاس بزرگ میباشد. برای تهیه نقشه دقیق از منطقه ای بالاتر از 10 کیلومتر لازم است خطای کرویت زمین و انکسار در آن ها محاسبه شده و حذف شوند که این کار با کمک علم ژئودزی انجام می شود.
    4. کاربرد ژئودزی در منطقه آبی هیدروگرافی نام داردکه با بررسی هندسی سطح و بستر دریا  به تعیین موقعیت و ناوبری در آب ها می پردازد.
    5. بررسی تنش گسل ها و حرکت ورقه های پوسته زمین و تحلیل جابه جایی ناشی از زلزله و یخچال های طبیعی و اتش فشان ها با علم ژئودینامیک مقدر می شود. ژئودزی امکان تهیه و پردازش مشاهدات هندسی و فیزیکی را برای اهداف ژئودینامیکی فراهم می‌آورد.
شکل زمین

نجوم

یافتن مختصات نقاط با سیستم مختصات از قبل تعیین شده و ترسیم شکل زمین از اهداف نجوم می باشد در نتیجه به مشاهدات زمینی نیاز است. مشاهدات زمینی روی زمین انجام می گیرد ولی در نجوم ژئودزی مجهولات روی زمین اند و ستاره ها ایستگاه های معلوم برای محاسبات در نظر گرفته می شود.

به طور کلی نجوم از شبکه های ماهواره ای دقیق تر است چون شبکه های های ماهواره ای به طور پیش فرض زمین را بیضوی در نظر میگیرند وبه توپوگرافی آن توجه نمی کنند اما مهم ترین عیب نجوم ژئودزی این است که از ستارگان در روز نمیتوان استفاده کرد و گاهی هم برای رصد انها موانعی وجود دارد و یا مکان انها متغیر است.

کارتوگرافی

به علم و فنون و هنر ترسیم نقشه های زمین که در تهیه و چاپ عوارض زمین دلالت دارند کارتوگرافی میگویند. Cartogram به معنی نقشه و graphie به معنای ترسیم می باشد پس به طور کلی کارتوگرافی به علم ترسیم نقشه اطلاق می شود.

همانطور که واضح است زمین را نمی توان عینا بر روی کاغذ ترسیم کرد . کارتوگراف ها با نسبت های اندازه گیری عوارض بر روی زمین آن را به اندازه های مشخصی بر روی نقشه تبدیل می کنند.

به طور کلی دو تعریف از کارتوگرافی وجود دارد:

  • کارتوگرافی عام

علم، هنر و فن ساختن نقشه است که کلیه مراحل تهیه نقشه، یعنی ژئودزی، عملیات زمینی، فتوگرامتری، ترسیم و چاپ را شامل می شود.

  • کارتوگرافی خاص

مراحل بعد از برداشت زمینی و فتوگرامتری و در نهایت تمامی اطلاعات اولیه ترسیم نقشه را کارتوگرافی خاص می گویند.کارهایی مانند تنظیم پیش نویس، ترکیب اطلاعات و استفاده از نقشه ها و مدارک مربوطه، انتخاب شبکه، تعیین علائم و نوشته ها، هماهنگی اطلاعات موجود در نقشه، طراحی لژاند، انتخاب روش ترسیم و چاپ و  چاپ و تکثیر نقشه مراحل کارتوگرافی خاص می باشد.

 

کارتوگرافی

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)

یک سامانه برای مدیریت و ارزیابی اطلاعات جغرافیایی می باشد. هدف از GIS پس از اخذ اطلاعات ، ذخیره، بازیابی، به هنگام سازی، پردازش ، انتقال و نمایش داده ها به منظور حمایت از راه حل ها برای حل یک مشکل می باشد.

  • ویژگی‌های سامانه اطلاعات جغرافیایی

    • اطلاعات توصیفی برای پردازش اطلاعات در تمامی سیستم ها لازم است. این سامانه علاوه بر اطلاعات توصیفی امکان ورود اطلاعات پیکسلی و برداری از منابعی مانند نقشه، تصویر ماهواره ای و هوائی ، GPS ، تجهیزات نقشه برداری و غیره را دارد.
    • امکان پرسش و پاسخ های داده ها برای کاربر وجود دارد.
    • این سامانه امکان ارائه نتایج در قالب نقشه، گزارش، جدول و نمودار را دارد.
  • انواع داده های جغرافیایی در GIS

  • داده های پیکسلی: داده های حاصل از اسکن و تصاویر ماهواره ای
  • داده های برداری: در این مدل، موقعیت هر نقطه به وسیله مختصات آن و توسط نقاط ، خطوط و سطوح به‌طور دقیق با یک جفت مختصات در یک سیستم مختصات معین ارائه می‌شود.

 

GIS

فتوگرامتری

 فتوگرامتري علم، هنر و تکنولوژي کسب اطلاعات درباره ی پدیده هاي فیزیکی و محیطی از طریق ثبت و اندازه گیري و تفسیرعوارض بر روي عکسهاي هوایی و یا دیگر صورتهاي بازتاب انرژي الکترومغناطیس می باشد.

  • شاخه های مختلف فتوگرامتری

فتوگرامتری به طور کل به دو بخش متریکی و تفسیری تقسیم بندی می شود:

در بخش متریکی با اندازه گیری های مستقیم نقاط از طریق عکس می توانیم فواصل، حجم، ارتفاع و شکل عوارض زمین را تعیین کنیم.

در بخش تفسیری  ما با مطالعات کیفی سر و کار داریم. این بخش خود به دو بخش تفسیر و سنجش از دور تقسیم می شود. قسمت تفسیر به شناسایی عوارض از روی عکس و قسمت سنجش از دور به تهیه نقشه از روی عکس اطلاق می گردد.

  • روش های مختلف اندازه گیری در فتوگرامتری

  1. روش آنالوگ: این روش در سه مرحله ورودی و پردازش و خروجی به طور فیزیکی و دستی صورت می پذیرد. روش آنالوگ قدیمی و کلاسیک بوده و امروزه مورد استفاده قرار نمیگیرد.
  2. روش تحلیلی: پس از عکس برداری، اطلاعات عکسی اندازه گیري شده به کامپیوتر وارد می شوند، و با استفاده از، مدلهاي ریاضی مناسب پس از حل توجیهات بصورت تحلیلی، مختصات سه بعدي هرنقطه ي عکسی استخراج شده، محاسبه می شود.
  3. روش رقومی: این روش می تواند هم با عکس های آنالوگ و هم با عکس های رقومی که به طور مستقیم گرفته می شود ، کار کند. اگر عکس ها آنالوگ بوده باشد پس از اسکنر فتوگرامتری به عکس رقومی تبدیل شده و پردازش روی آن صورت می پذیرد. اگر عکس ها به طور مستقیم به صورت رقومی گرفته شود به طور خودکار پس از عکس برداری وارد مرحله پردازش می شود.
  • دلیل استفاده از فتوگرامتری

  1. استخراج اطلاعات هندسی و تهیه نقشه
  2. ارزان بودن نسبت به روش های زمینی
  3. استخراج اطلاعات توصیفی
  4. سرعت عمل فتوگرامتری
  • معایب استفاده از فتوگرامتری

  1. تاثیر پذیری از شرایط آب و هوایی دارد.
  2. دقت ارتفاعی و مسطحاتی کمتری نسبت به نقشه برداری زمینی دارد.
  3. در نقشه برداری ساختمانی کاربرد ندارد.

 

فتوگرامتری

ژئودزی دریایی (هیدروگرافی)

هیدروگرافی در تهیه نقشه و چارت دریایی با مشاهدات خصوصیات آب ها و پیش بینی تغییرات آن سروکار دارد.

  • کاربرد هیدروگرافی

  1. با استفاده از شبکه های ژئوتکنیک نقاط کنترل ساحلی را ایجاد می کنند.
  2. مشخص کردن موقعیت افقی یک شناور
  3. تعیین عمق آب ها
  4. بررسی و مشاهده نوسان سطح آب
  5. آگاهی از عارضه های خطرناک زیر آب
  6. ارزیابی جریان های آبی و کشندی
  7. تعیین موقعیت مکانی عوارض ساحلی و دریایی جهت اهداف ناوبری
  8. نمونه برداری از کف دریا
  9. ارزیابی توپوگرافی بستر دریا
  10. بررسی لایه های زیربستر دریا به لحاظ ساختار زمین شناسی

 

هیدروگرافی

سنجش از دور

راه های استخراج داده به شرح زیر است:

  • با استفاده از اندازه‌گیری ها
  • ثبت انرژی بازتابی از سطح زمین و جو پیرامون آن از یک نقطه مناسب بالاتر از سطح زمین 

هدف سنجش از دور:

  • تهیه تصاویر منطبق وسیع زمین به کمک ماهواره ها در باند های مختلف طیفی
  • تبدیل تصاویر به نقشه های موضوعی
سنجش از دور

ژئودزی فضایی

از اهداف ژئودزی فضایی به شرح زیر می باشد:

  • مشخص کردن مدارهای ماهواره
  • تعیین موقعیت  بر روی سطح زمین با استفاده از مشاهدات طولی به ماهواره های ناوبری
  • هدایت پروسه در مدار قرارگیری ماهواره ها

 

 

 

گردآورنده:

هادی اصغری