انواع سنجنده ها وكاركرد آنها

انواع سنجنده هاي ماهواره اي وكاركرد آنها

 انواع سنجنده هاي ماهواره اي

 داده هاي سنجش از دور فراطيفي(هايپراسپکترال):

سنجنده هاي فراطيفي(Hyperspectral Sensors) هوابرد و فضابرد، امروزه به عنوان يکي ازابزارهاي قدرتمند و پيشرفته درمطالعات زمين شناسي، کشاورزي و... در جهان، بسيار مورد استفاده قرارميگيرند. استفاده از اين فناوري دراواسط دهه 80 آغاز شد و مزاياي کنوني دادههاي سنجش از دور و اطلاعات جغرافيايي منجر به توسعه اين تکنولوژي گرديد

بدست آوردن تصاوير هايپراسپکترال(HSI) بصورت طبيعي، سخت تر و گرانتر از تصاوير چند طيفي (MSI) است و اين به دليل مزاياي کنوني اين داده هاست(نسبت بالاي سيگنال به نويز آن مبين طيف هاي با کيفيت عالي، همچنين پوشش طيفي و تعداد زياد کانالهاي آن، موجب قدرت تفکيک طيفي بسيار بالا است، اين داده هاعموماً ترکيبي از 100 تا200 باند طيفي (کانال) با پهناي نازک باند بين 10- 5 نانومتر هستند درحاليکه داده هاي حاصل ازسنجنده هايMS دربرگيرنده 5 تا10 کانال با پهناي باند نسبتاً پهنتري(بين 400-70 نانومتر) هستند). اين تکنولوژي تقريبا جديد بوده و توسط محققان و دانشمندان براي شناسايي کانيها، پوشش گياهي و مواد ساخته شده مصنوعي مورد استفاده قرار ميگيرد.

 کاربردها:

استفاده از اطلاعات حاصل از دادههاي فراطيفي(هايپراسپکترال) داراي مزاياي زيادي بوده و موارد استفاده فراواني در زمينه هاي معدن، زمين شناسي، جنگل داري، کشاورزي و مديريت زيست محيطي دارد. برخي از اين کاربردها عبارتند از:

اتمسفر: تبخير شدن آب، خصوصيات ابرها و ذرات معلق در هوا.

 محيط زيست: کلروفيل، آب برگ، سلولز، ماده چوب.

 زمين شناسي: انواع خاک و کاني(دگرساني ها).

آبهاي ساحلي: کلروفيل، فيتوپلانکتون، مواد آلي تخريب شده،رسوبات گسيخته.

 برف و يخ: شکاف پوشش برف.

 اشتعال مواد آلي: دود.

تجاري: اکتشاف کاني ها، کشاورزي و جنگل داري.

سنجنده هاي هايپراسپکترال:

 اين سنجنده ها به دو صورت فضابرد و هوابرد ميباشند. سنجنده هاي فضابرد عبارتند از(Hyperion, Ali, Proba) که در مدار زمين قرار ميگيرند. سنجنده هاي ديگر نظير (Hymap, Casi, AVIRS, DBHS) نيز بر روي هواپيماهاي سبک ياحتي در برخي موارد بر روي هلي کوپترهاقابل نصب بوده و با توجه به ارتفاع کم پرواز از دقت بسيار زيادي نسبت به سنجنده هاي نصب شده درماهواره ها برخوردار هستند.

 تصاوير هايپراسپکترال بصورت داده هاي سه بعدي جمع آوري و نمايش داده مي شوند، جمع آوري اطلاعات مکاني در جهات برداري x,y و اطلاعات طيفي در جهت z صورت ميگيرد.

 سنجنده فضابرد Hyperion:

 داده هاي حاصل از تصاوير فراطيفي(HSI) در سيستم هاي RS از اوايل دهه 1980 در دسترس محققان قرارگرفته و استفاده از آنها نشان دهنده بلوغ تکنولوژي است.

 براي اولين بار سنجنده هايپريون در نوامبر سال 2000 توسط NASA براي تست قابليت هوابرد، مورد استفاده قرار گرفت. هايپريون محدودهاي بين 5/2-4/0 ميکرومتر با 242 باند طيفي (کانال) و قدرت تفکيک طيفي تقريبا 10 نانومتر و قدرت تفکيک مکاني 30 متر را در بر ميگيرد. اولين نتايج بدست آمده از داده هاي فرا طيفي هوابرد(هايپريون) اطلاعات بسيار مفيدي درباره کاني شناسي ارائه کرد. کاني هاي شناسايي شده شامل کربنات ها، کلريت، اپيدوت، کائولينيت، آلونيت، مسکويت، سيليس هيدروترمال و زئوليت بودند. داده هاي هايپريون حتي امکان تشخيص دقيق تفاوت بين کلسيت و دولوميت و نظاير آن را نيز دارد.

 سنجنده فضابرد ALI:

ALI سنجنده اي است که بر روي ماهواره لندست نصب شده و اولين ابزار مشاهده زميني بود که توسط ناسا تحت برنامه فضايي(New Millennium Program) يا (NMP) ساخته شده است. اين ابزار براي نشان دادن مقايسه يا بهبود قدرت تفکيک مکاني و طيفي لندست با جرم، حجم و هزينه نگهداري لندست طراحي شده است و اصولاً يک ابزار بررسي کننده و مميزي است.

 اين ابزار داراي 4 سنجنده Chip-Assemblies بوده که بصورت اجتماعات بخشي قرار گرفته اند. ارتفاع مدار آن 704 کيلومتر و باندهاي چند طيفي و پنکروماتيک نوع لندسترا ايجاد مي کند. اين باندها به تقليد از 6 باند لندست طراحي شده وداراي سه باند پوششي اضافي 453/0-433/0، 890/0-845/0 و 3/1-2/1 ميکرومتر ميباشد. ALI همچنين شامل اپتيکهاي Wide-Angle بوده که يک ميدان ديد پيوسته °625/1 ×°15 با قدرت تفکيک 30 متر براي پيکسل هاي چند طيفي و 10 متر براي پيکسلهاي پنکروماتيک ايجاد ميکند.

 مزايا:

 با استفاده از فنآوريهاي حاصل از سنجنده ALI، پتانسيل کاهش هزينه ها،اندازه انواع لندست با يک فاکتور 4 به 5 بوجود ميآيد.

سنجنده هوابرد HyMap:

 سنجنده فراطيفي هوابرد HyMap، در سال 1996 در استراليا آماده به کار شد و سريهاي بعدي آن به تعداد زياد در ساير کشورها گسترش يافته و عهده دار بررسيهاي سنجش از دور در کاربردهاي مختلف از اکتشاف موادمعدني تا تحقيقات دفاعي و شبيه سازيهاي ماهواره اي گرديد.

سيستمهاي HyMap داراي مزايايي نظير نسبت سيگنال به نويز بالا(سيگنال به پارازيت)، کيفيت تصوير، پايداري، سازگاري و استفاده آسان هستند. تحول سريهاي HyMap با ايجاد يک سيستم توليدکننده پوشش فراطيفي در تمام طول موجهاي خورشيدي(4/0 تا 5/2 ميکرومتر) و 32 باند در مادون قرمز حرارتي(8 تا 12 ميکرومتر) ادامه يافت و اولين سنجنده سري HyMap بصورت ابزاري با 96 کانال که در محدوده طول موجي 55/0 تا 5/2 نانومتر عمل ميکرد، آماده بهره برداري شد. اين سنجنده جهت امور اکتشاف مواد معدني مناسب بوده و نسبت سيگنال به نويز آن(SNR) در ناحيه طيفي حدود 5/2- 2 نانومتر بوده است. سنجنده هاي HyMap بعدي با 128 کانال، ناحيه طيفي 44/0 تا 5/2نانومتر و 2 باند حرارتي(يکي در باند 5-3 نانومتر پنجره اتمسفري و ديگري در ناحيه طيفي 10-8 نانومتر) را پوشش ميدادند. اين تغييرات باعث شد زمينه هاي کاربري HyMap گسترده تر شود.

کاربردهاي HyMap 

۱) نقشه برداري زمينشناسي

2) اکتشاف مواد معدني

 3) کشاورزي

 4) بررسي خاک

 5) آبياري و ارزيابي کيفيت آب

 6) جنگلداري

 7) نظارت بر معادن

 8) چراگاهه

ا 9) برنامه ريزي شهري

 10) بررسي هاي محيطي

 11) تحقيقات دفاعي

 12) شبيه سازي ماهواره اي

 13) مديريت منابع

سنجنده هوابرد (Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI:

 از سال 1989 به بعد توليد شده و هم اکنون حدود 20 سيستم از آن بوسيله دولتها و مراکز تحقيقاتي، شرکتهاي خصوصي، آژانسهاي بين المللي فضايي و ارتشها مورد استفاده قرار ميگيرد. با ساخته شده CASI 2 که ابزاري Charge Couple Device يا CCD است و براي گرفتن تصاويرهايپراسپکترال(فراطيفي) مرئي و مادون قرمز نزديک طراحي شده، پيشرفت قابل ملاحظهاي در طراحيهاي الکترونيکي آن بوجود آمد.

 CASI 2: يک مدل چند طيفي (باندهاي قابل برنامه ريزي) و يک مدل مکعبي، دادههاي فراطيفي را ارائه مي نمايد.داراي قدرت تفکيک طيفي و مکاني بسيار بالا بوده و قدرت تفکيک پيکسل هاي آن از چند متر تا 10 متر متغير است. ازداده هاي اين سنجنده در تصوير سازي ژئوکد شده رقومي براي ايجاد نقشه ها، تلفيق GIS و ايجاد محصولات اطلاعاتي چند منظوره استفاده مي شود.

 مزايا:

 1) داراي قدرت تفکيک مکاني بالاتر، قابليت انعطاف جغرافيايي بيشتر و همچنين محدوده و قدرت تفکيک طيفي وسيعتري نسبت به اکثر ماهواره ها است.

 2) قابليت تصوير برداري در شرايط نور کم و ابري را دارد.

 3) براي باندهاي طيفي و اندازه پيکسل ها، کاملاً قابل برنامه ريزي است.

4) داراي محدوده ديناميکي وسيع و نسبت سيگنال به نويز بالا مي باشد.

 سنجنده هوابرد (Debeers Hyperspectral Scanner (DBHS:

 ازسال 1996 از اين سنجنده هوابرد براي اخذ دادههاي طيفي با کيفيت بالا استفاده شده است. اين سنجنده امکان اخذ 96 کانال اطلاعات در طول موجهاي مرئي و مادون قرمز نزديک و دور، به صورت همزمان را دارا ميباشد. نسبت بالاي سيگنال به نويز آن مبين طيف هاي با کيفيت عالي است. قابليت بسيار بالاي سنجنده ، اين امکان را فراهم ميکند که روزانه بيش از 1200 کيلومتر مربع از سطح زمين را با قدرت تفکيک مکاني 5-3 متر جهت اکتشافات معدني نقشه برداري کند.

 مقايسه داده هاي فرا طيفي هوابرد(از مادون قرمز مرئي هوابرد AVIRIS تا داده هاي هايپريون) گوياي اين مطلب است که هايپريون اطلاعات زير بنايي مفيدي را در زمينه کاني شناسي حتي با محدود شدن جزئيات طيفي (فصل زمستان، نقاط هدف تاريک) فراهم مي کند.

پژوهش و بررسي در زمينه داده هاي فراطيفي هوابرد بيش از 20 سال است که صورت مي گيرد. سنجنده هاي جديد داراي قدرت تفکيک مکاني و طيفي بالايي ميباشند(قدرت تفکيک مکاني2-20 متر، قدرت تفکيک