کاربرد دور سنجی در مطالعات آب های زیر زمینی

[behnaz68]

کاربرد دور سنجی در مطالعات آب های زیر زمینی

- سنجنده ها (sensors)
وسیله هایی که تابش الکترومغناطیس منعکس شده از پدیده های زمین را جمع آوری می کنند و به شکل مناسب تصویری و یا رقومی ارائه می دهند، سنجنده یا سنسور گویند.
۱-۸-۱- طبقه بندی سنجنده ها
سنجنده ها را بر اساس منبع انرژی و بازده اطلاعات طبقه بندی می کنند.
طبقه بندی سنجنده ها بر اساس منبع انرژی: در این نوع طبقه بندی بندی سنجنده ها به دو نوع فعال و غیر فعال تقسیم بندی می شوند. (شکل زیر)

a-سنجنده غیرفعال b- سنجنده فعال
تصویر شماتیک سنجنده های فعال و غیر فعال
الف) سنجنده های فعال
در این نوع سنجنده ها خود سنسور دارای منبع انرژی است. این انرژی برای اشعه دادن به پدیده فرستاده می شود و بازتاب آنها جمع آوری می شود. مثل رادار
ب) سنجنده های غیر فعال
این سنجنده ها دارای منبع انرژی نیستند بلکه انرژی منعکس شده از پدیده های مختلف که توسط تابش الکترومغناطیس خورشیدی ایجاد شده را جمع آوری می کننند. مانند اسکنرها ودوربین های معمولی
طبقه بندی سنجنده ها بر اساس بازده اطلاعاتی: در این طبقه بندی سنجنده ها به دو نوع تصویری و غیر تصویری (رقومی) تقسیم می شوند.
الف) سنجنده های تصویری

سنجنده هایی که در محدوده ۰.۹-۰.۳ میکرومتر را عکس برداری می کنند و اطلاعات را به صورت عکس ارائه می دهد. مانند دوربین های عکاسی

ب) سنجنده های غیر تصویری
سنجنده هایی که به طور مستقیم تصویر تهیه نمی کنند بلکه حاصل سنجش آنها، اطلاعاتی از شدت و ضعف انرژی بازتابی از عوارض زمینی است. شدت و ضعف انرژی بازتابی به وسیله سنجنده ها دریافت و به صورت عددی یا رقومی ثبت می شود و به صورت علایم رادیویی به زمین مخابره می شود و برای نمایش و آشکار سازی توسط کامپیوتر پردازش می شوند.
از این نوع سنجنده ها می توان به سنجنده M.S.S (اسکن کننده چند طیفی) و سنجنده R.B.V (ویدیکن پرتو برگردان) و سنجنده T.M (نقشه بردار موضوعی) اشاره نمود.
تفاوت هر یک از این سنجنده ها در قدرت تفکیک ، تعداد باندهای سنجنده و ….. می باشد.
نسل جدید سنجنده ها، سنجنده های فراطیفی (هایپراسپکترال) می باشد که به معرفی آنها می پردازیم.

سنجنده های هایپراسپکترال: این سنجنده ها به دو صورت فضابرد و هوابرد می‌باشند: سنجنده های فضابرد عبارتند از(Hyperion, Ali, Proba) که در مدار زمین قرار می‌گیرند. سنجنده های دیگر نظیر (Hymap, Casi, AVIRS, DBHS) نیز بر روی هواپیماهای سبک یاحتی در برخی موارد بر روی هلی کوپترها قابل نصب بوده و با توجه به ارتفاع کم پرواز از دقت بسیار زیادی نسبت به سنجنده های نصب شده درماهواره ها برخوردار هستند.
تصاویر هایپراسپکترال بصورت داده های سه بعدی جمع آوری و نمایش داده می شوند، جمع‌آوری اطلاعات مکانی در جهات برداری x,y و اطلاعات طیفی در جهت z صورت می‌گیرد.
این تکنولوژی تقریباً جدید بوده و توسط محققان و دانشمندان برای شناسایی کانی‌ها، پوشش گیاهی و مواد ساخته شده مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

[behnaz68]

- ماهواره‌های سنجش از دور
ماهواره‌هایی با گیرنده‌های راه دور برای مشاهده پدیده های زمین، ماهواره‌های سنجش از دور یا ماهواره‌های دید زمینی نامیده می‌شوند. این ماهواره ها بر اساس ارتفاع، مسیرحرکت و گیرنده‌های آنها از هم متمایز می‌شوند.
ماهواره‌ها از نظر کاربرد به چند دسته تقسیم می‌شوند:
ماهواره های مخابراتی، ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های منابع زمینی، ماهواره‌های موقعیت‌یاب، ماهواره‌های ستاره‌شناسی، ماهواره‌های جاسوسی یا نظامی، ایستگاه‌های فضایی.

۱-۷-۱- مدار ماهواره‌ها
ماهواره در یک مسیر بسته که آن را مدار ماهواره می‌نامند، به دور زمین در گردش است. این مسیر ممکن است دایره‌ای یا بیضی شکل باشد و مرکز زمین در مرکز این مسیر یا در یکی از کانون‌های بیضی آن قرار دارد. ماهواره درصورتی که تحت تاثیر نیروهای گرانشی دیگری قرارنگیرد، همواره درصفحه‌ای به نام صفحه مداری به گردش خود به دور زمین ادامه می دهد.

عموماً ماهواره‌ها بروی چهار نوع مدار که بستگی به نوع کاربرد ماهواره دارد، قرار می گیرند:
مدار پائین زمین ، مدار قطبی ، مدار زمین‌ایست ، مدار بیضوی ، ماهواره‌های مدار پائین زمین
مدار پائین زمین: به ماهواره‌هایی که در در فاصله نسبتا کمی از سطح زمین قرار دارند، ماهواره‌های مدار پائین زمین گفته می‌شود. بیشترین ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین ۳۲۰ تا ۸۰۰ کیلومتر است. مسیر حرکت این ماهواره‌ها از غرب به شرق و همجهت با دوران زمین بدور خود است.
بدلیل نزدیکی فاصله این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین، سرعت حرکت این ماهواره‌ها خیلی بیشتر از سرعت دوران زمین بدور خود است. گاهی سرعت این نوع ماهواره‌ها به ۲۷۳۵۹ کیلومتر در ساعت نیز می رسد. با این سرعت، این نوع از ماهواره‌ها می توانند در هر ۹۰ دقیقه، یک دور کامل بدور زمین بگردند.
برخی از ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های دورسنجی و ماهواره‌های جاسوسی از این نوع‌اند.
مدار قطبی: ماهواره‌های مدار قطبی نوعی از ماهواره‌ها را گویند که مسیر مدار حرکت آنها عمود بر خط استوا و مسیر دوران از قطبهای شمال و جنوب می گذرد.
بعضی از ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های دورسنجی و ماهواره‌های جاسوسی از این نوع‌اند.
مدار زمین‌ایست : این در حالت کلی بروی مدار زمین‌ایست و بر بالای خط استوا، در فاصله ۳۳۶۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار داند. این نوع ماهواره‌ها در فضا در مکانی ثابت قرار دارند و همراه با دوران زمین بدور خود، می‌گردند و بدلیل همین ثبات دارای سایه‌ای ثابت معروف به «جای‌پا» بر زمین هستند. تمام ماهواره‌های مخابراتی و تلویزیونی از این نوع هستند.
مدار بیضوی: این ماهواره‌ها دارای مداری بیضوی هستند. دو نقطه مهم از مدار این ماهواره ها نقطه اوج و نقطه حضیض آنها است: قسمتی که به سطح زمین نزدیک می شوند به نام نقطه حضیض نامیده می‌شود. قسمتی که از سطح زمین دور می‌شود به نام نقطه اوج نامیده می‌شود .
مسیر حرکت و دوران این نوع ماهواره مانند ماهواره‌های قطبی از سمت شمال به جنوب است.
۱-۷-۲- انواع ماهواره‌های سنجش از دور
ماهواره های سنجش از دوری که در حال حاضر توسط کشورهای مختلف در مدار زمین قرار گرفته اند به قرار زیر است:
۱- LANDSAT، ASTER، SPOT، IRS، MOS، IKONOS، QUICKBIRD
2- با سیستم‌های راداری: RADARSAT، SEASAT، MAGSAT، ERS،JERS
3- NOAA (هواشناسی)
۴- فضاپیمای SHUTTLE.
در اینجا به معرفی چند ماهواره سنجش از دور می پردازیم.
ماهواره لندست(Landsat): استفاده جهانی اطلاعات دورسنجی ابتدا توسط ماهواره لندست در سال ۱۹۷۲ آغاز شد. این تحقیقات که با استفاده از قسمتهای مختلف طیف الکترومغناطیس صورت گرفته باعث افزایش کارایی زمین‌شناسان در زمینه پژوهش‌های معدنی گردیده است.

مدل ماهواره لندست ۴
لندست‌های ۱ و ۲ و ۳ به ترتیب در تاریخ‌های ۱/۵/۱۳۵۱ و ۳۱/۴/۵۴ و ۱۴/۱۲/۵۶ به فضا پرتاب شدند. طراحی آنها به گونه ای بوده است که هر روز کره زمین را در یک مدار قطبی با ارتفاع حدود Km 900 دور زده و در نتیجه قسمت اعظم کره زمین را با ۲۵۱ گردش ماهواره مورد تصویربرداری قرار دهند.
با از کار افتادن لندست‌های ۱ و ۲ و ۳ لندستهای ۴ و ۵ در تاریخ‌های ۲۵/۴/۶۱ و ۱۰/۱۲/۶۲، به فضا پرتاب و در ارتفاع Km700 قرار گرفتند و در نتیجه کره زمین را با ۲۳۳ گردش پوشش می دهند. اخیراً ‌نیز لندست‌های ۶ و ۷ به فضا پرتاب شده‌اند.

تصویر شماتیک ماهواره لندست ۷
سیستم سنجنده در روی ماهواره لندست MSS، RBV، TM و ETM + می باشد.

تصویر ماهوارهای از فیلادلفیا – گرفته شده توسط ماهواره لندست
ماهواره اسپات(SPOT): ماهواره اسپات توسط سازمان GNES کشور فرانسه و با همکاری کشورهای سوئد و بلژیک ساخته و در تاریخ ۲۲ فوریه ۱۹۸۶ به فضا پرتاب شده است. این ماهواره در ارتفاع ۸۳۲ کیلومتری از سطح زمین و در مداری دایره ای شکل و شبه قطبی در حال دوران به دور زمین بوده و هر ۱۰۱ دقیقه یکبار پیرامون زمین را طی می کند.
بر این مبنا تعداد دوران ماهواره اسپات در هر شبانه روز ۱۴ بار بوده و می تواند با ۳۶۴ دوران در ۲۶ روز از کل سطح زمین تصویربرداری نماید.
سنجنده های تعبیه شده در این ماهواره HRV یا High Resolution visible نام دارد که به HRV-1 و HRV-2 معروفند و از نظر مشخصات کلی و عملکرد شبیه به هم هستند.
مهمترین ویژگی ماهواره اسپات ‌توانایی تصویربرداری از زوایای مختلف و امکان تهیه تصویر استریوسکوپیک(Stereoscopic Image) است که با مطالعه و استفاده از این تصاویر و با روش برجسته بینی توانایی های جدیدی در زمینه مطالعات در رشته‌های مختلف منابع زمینی و تهیه نقشه امکان پذیر می باشد.
ماهواره IRS: نخستین ماهواره منابع زمینی کشور هندوستان بنام IRS-1A در ۱۷ مارس ۱۹۸۸ توسط یک راکت روسی از شهر بایکونور(Baikanur) جمهوری قزاقستان به فضا پرتاب شد.
از اهداف کاربردی ماهواره مذکور بررسی و مدیریت منابع زمینی از قبیل کشاورزی، زمین‌شناسی و هیدرولوژی می باشد. ماهواره IRS دارای سنجنده های تصویری بنام LiSS-I ،LiSSII ، LiSSIII و Pan می باشد.
ماهواره IKONOS: ماهواره ایکونوس در دوم سپتامبر ۱۹۹۹ به فضا پرتاب شد و اطلاعات تجاری را در اوایل سال ۲۰۰۰ به زمین مخابره کرد. ماهواره ایکونوس اولین ماهواره از نسل جدید ماهواره های با قدرت تفکیک بالا می باشد. ایکونوس اولین ماهواره تجاری است که عکس های ماهواره ای را با قدرت تفکیک بالا در هر نقطه از سطح زمین مخابره می‌کند.

ماهواره IKONOS
بیشترین کاربردهای عکس‌های ماهواره‌ای ایکونوس در زمینه های زیر می باشد:
مدیریت اکتشاف، مدیریت منابع طبیعی، کشاورزی و جنگلداری، رسانه های خبری، آژانس‌های معاملات ملکی، آژانس‌های هوایی، شرکت‌های تجاری و تبلیغاتی و وزارت دفاع.

تصویر گرفته شده توسط ماهواره IKONOS از هرم بزرگ (مصر)
ماهواره های دارای سیستم راداری: از سری ماهواره هایی که در آن از سیستم راداری استفاده شده است می توان ماهواره های Radarsat(آژانس فضایی کانادا ۱۹۹۵)، SeaSat(آمریکا ۱۹۸۷)، فضاپیمای شاتل Shuttle(آمریکا ۱۹۸۶و ۱۹۸۴)، ERS(سازمان فضایی اروپا ۱۹۹۰) و Jers(ژاپن ۱۹۹۳) را نام برد.
اطلاعات راداری در منابع زیرزمینی عمدتاً در زمینه های مختلف زمین‌شناسی، خاک‌شناسی، اقیانوس‌شناسی، شیلات، کشاورزی و نهایتاً‌ کارتوگرافی دارای کاربردهای ویژه می باشد.

 

[behnaz68]

متاسفانه هر کاری که می کنم عکس ها در تایپیک قرار نمیگیره،امیدوارم از مطالب بهره بگیرید.

 

[behnaz68]

http://www.hydrograph.ir/category/سنجش-از-دور/