وبلاگ

۵۰/11 –۵۰/12 µm

100
100

1-2- محدوده طیفی و قدرت تفکیک مکانی سنجنده مادون قرمز حرارتی
1-2-4- بازتاب طیفی پدیده‌ها
سامانه‌های سنجش از دور با تجزیه و تحلیل انرژی منعکس شده یا ساطع شده از پدیده‌ها، به تولید اطلاعات در مورد آنها می‌پردازند. منبع این انرژی منعکس شده از پدیده‌ ممکن است خورشید یا خود سامانه سنجش از دور باشد. واکنش نوری پدیده‌ها در سه حالت جذب، عبور و بازتاب خلاصه می‌شود. میزان چیرگی هر کدام از سه مورد یاد شده بستگی به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی پدیده‌ها و طول موج الکترومغناطیسی دارد (شتایی، 1384). شناخت و تفکیک پدیده‌ها بر اساس همین ویژگی‌ها و عمدتا بر میزان بازتاب انرژی تابیده شده، استوار است. در اینجا به بررسی خصوصیت طیفی گیاهان، به عنوان عامل تاثیرگذار در ثبت علائم توسط سنجنده‌ها در مناطق جنگلی و غیر جنگلی پرداخته می‌شود.
1-2-4-1- بازتاب طیفی گیاهان
در بازتاب طیفی گیاهان کلروفیل، ذرات رنگی، آب موجود در گیاه، شکل و ساختار فیزیکی و بسیاری از پارامتر‌ها تاثیر دارند. طرح کلی انعکاس گیاهان یکسان می‌باشد. اما بخش‌های مختلف برگ، تاثیرات متفاوتی بر روی انرژی الکترومغناطیسی تابیده شده از خورشید دارند (لانگلی، 2001).
شکل شماره1-2 چگونگی انعکاس طیفی گیاهان سبز و شاداب را نشان می‌دهد. در این منحنی 3 بخش مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی مشخص می‌باشد. در بخش مرئی میزان جذب بالاست. انعکاس در این بخش تحت کنترل کلروفیل و مواد رنگی برگ مانند گزانتوفیل، کاروتنوئیدها و آنتوسیانین‌ها قرار می‌گیرد. حداکثر انعکاس دربخش مرئی در طول موج 55/0 میکرومتر (سبز) می‌باشد. جذب شدید اشعه الکترومغناطیسی توسط کلروفیل در طول موج‌های آبی و قرمز و همچنین عبور نسبتا بالا در این محدوده باعث پایین بودن میزان انعکاس می‌گردد. در محدوده مادون قرمز نزدیک (3/0 تا 7/0 میکرومتر) مقدار جذب و عبور کاهش و در نتیجه میزان انعکاس به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می‌کند. ساختمان برگ، فضای بین سلولی و آب داخل سلولی در ساختار اسفنجی مزوفیل برگ انعکاسات این محدوده را کنترل می‌کند (لانگلی، 2001).
باند مادون قرمز نزدیک در سنجنده‌‌ها به تاج پوشش و زی توده گیاهان خیلی حساس است. بسته به نوع گیاهان حدود 30 – 70 درصد انرژی تابشی منعکس و تنها 5 -0 درصد آن جذب و بقیه عبور داده ‌می‌شوند. میزان انعکاس در بخش مادون قرمز (3-3/1 میکرومتر) متاثر از آب درون سلولی می‌باشد این محدوده از بیماری‌های پوشش گیاهی تاثیر می‌پذیرد. بازتاب طیفی برگ گیاهان بستگی به عوامل مختلفی از جمله نوع گونه، سن گونه، شاداب یا خشک بودن گیاه، شرایط محیطی و نیز طول موج انرژی الکترومغناطیسی دارد. تغییر ساختمان برگ در گونه‌های مختلف موجب تغییر در میزان جذب، عبور و بازتاب نور توسط برگ می‌گردد (شتایی، 1384).
شکل 1-2- منحنی انعکاس طیفی یک گیاه سبز
1-2-4-2- مقایسه انعکاس طیفی آب، خاک و گیاه
در محدوده طیف مرئی انعکاس‌های آب، خاک وگیاه نزدیک به هم هستند. در محدوده مادون قرمز نزدیک آب انعکاسی ندارد بنابراین آب به راحتی در چنین تصاویری از دیگر پدیده‌ها قابل تفکیک می باشد. انعکاس‌های گیاه وخاک در محدوده مادون قرمز نزدیک و میانی برعکس هم هستند. انعکاس گیاهان در محدوده مادون قرمز نزدیک از آب و خاک بیشتر است.

1-2-5- پیش پردازش‌های داده‌های ماهواره‌ای
تصاویر اخذ شده توسط سنجنده‌ها به ایستگاه‌های زمینی مخابره می‌شوند. پس از دریافت معمولا یک سری پردازش‌های اولیه بر روی تصاویر انجام می‌گیرد تا تصویر مورد استفاده توسط کاربران مختلف قرارگیرد. در سطوح بالاتر پردازش، ممکن است بسیاری از خطاها از روی تصویر حذف شود و یا تصاویر خام به داده‌های دیگری نظیر اورتو تبدیل شوند. پس از اینکه تصاویر به دست کاربران رسید مورد یک سری پردازش رقومی قرار می‌گیرند تا در حد نظر کاربر آماده شوند. داده‌های خام سنجش از دور معمولا دارای خطای هندسی و رادیومتری متعددی می‌باشند. که قبل از به کار گیری باید مورد تصحیح قرار گیرند. چنین عملیاتی را پردازش اولیه یا پیش پردازش رقومی داده‌ها می‌نامند.
1-2-5-1- بررسی کیفیت داده‌ها
قبل از استفاده از داده‌های دور سنجی جهت رسیدن به اهداف مورد نظرلازم است که از کیفیت داده‌های مورد استفاده، اطلاع حاصل شود. در ایستگاه‌های گیرنده زمینی تصحیحات مختلف رادیومتری و هندسی روی داده‌های ماهواره‌ای اعمال می‌گردد. از آنجایی که ممکن است این تصحیحات دقیق انجام نشده باشد و یا در اثر اعمال آنها خطاهای دیگری ایجاد شده باشند، لازم است که قبل از بگارگیری داده‌ها از کیفیت آنها اطلاع حاصل نمود و خطاهای باقیمانده را با توجه به میزان خطا و اهداف مورد نظر پذیرفت و یا در صدد تصحیح آنها برآمد.
1-2-5-2- خطای موجود در تصاویر ماهواره‌ای:
داده‌های ماهواره‌ای پس از مخابره به ایستگاه‌های گیرنده داده‌ها، به داده‌های خام معروفند. این داده‌ها دارای ناهنجار‌ی‌های رادیومتری و هندسی زیادی می‌باشند خطاهایی که مربوط به موقعیت ناصحیح پیکسل‌ها نسبت به هم باشند را خطا یا ناهنجاری‌های هندسی و عواملی را که موجب می‌شوند ارزش‌های ثبت شده توسط سنجنده، نمایانگر میزان واقعی بازتابش پدیده‌ها نباشند، خطاهای رادیومتری می‌نامند. از خطاهای رادیومتری معمول می‌توان به خطاهای راه راه شدگی^[13] و از خطاهای هندسی می‌توان به خطاهای پانوراما، جابجایی دسته‌ه ای شانزده‌تائی خطوط اسکن، جابجایی ناشی از پستی و بلندی زمین، خطای ناشی از چرخش زمین و پیکسل‌های تکراری نام برد (نجفی دیسفانی،1377 و درویش صفت، 1377).
1-2-5-3- تصحیح هندسی تصاویر ماهواره‌ای
در استفاده از تصاویر ماهواره‌ای برای کاربرد­­هایی که دقت هندسی قابل قبولی را طلب می‌کنند، باید این تصاویر مورد تصحیح هندسی دقیق قرارگیرند تا خطاهای هندسی در آنها اصلاح گردند. در حین تصحیح هندسی می‌توان تصویر ماهواره‌ای را به یکی از سیستم‌های مختصات شناخته شده، زمین مرجع نمود، تا تصاویر ماهواره‌ای مختصات دار گردد. فرایند تصحیح هندسی به دو روش پارامتری و غبر پارامتری و یا تلفیق این دو روش انجام می‌شود. در روش پارامتری با بهره گرفتن از پارامترهای مداری نظیر ارتفاع پرواز ماهواره، وضعیت تعادلی سکو، سرعت خطی ماهواره، زاویه میدان دید، سرعت اسکن و ویژگی‌های سنجنده در زمان تصویر برداری، مدل سازی شده و عمل تصحیح هندسی براساس این مدل صورت می‌گیرد. این تصحیح هندسی در مواردی که تعیین نقاط کنترل زمینی مشکل می‌باشد مانند اندازه تفکیک زمینی بزرگ، عدم وجود نقشه‌های بهنگام،کنتراست پایین تصاویر انجام می‌شود. تصحیح هندسی به روش غیر پارامتری به صور مختلف همبستگی، چندجمله‌ای، نقاط کنترل زمینی انجام می‌گیرد. روش همبستگی برای تطابق تصویر به تصویر به کار می‌رود و از بین دیگر روش‌های ذکرشده، روش چند جمله‌ای با تعیین نقاط کنترل زمینی در بین کارشناسان سنجش از دور عمومیت بیشتری دارد. روش چند جمله‌ای با تعیین نقاط کنترل زمینی با طی سه مرحله کلی به ترتیب زیر انجام ‌می‌گیرد (پورشکوری، 1383).

• تعیین نقاط کنترل زمینی

• تعیین معادله و حذف نقاط نامناسب

• تعمیم معادله و انجام نمونه گیری مجدد

1-2-5-4- تصحیح ارتفاعی^[14]
تصحیح ارتفاعی نوعی تصحیح است که به اصلاح جابجایی ناشی از پستی و بلندی زمین می‌پردازد. استفاده از مدل رقومی ارتفاع منطقه مورد مطالعه در افزایش دقت این تصحیح تاثیر مهمی دارد. این روش برپایه معادلات هندسه نقاط استوار است که می‌توان آنها را از نقاط کنترل سه بعدی استخراج کرد. این روش در تحقیقاتی همانند اندازه‌گیری وتعیین پارامترهای کمی و کیفی ساختاری جنگل که نیاز به دقت بالا دارند ضرورت دارند (شتایی، 1384).
1-2-5-5- تصحیح خطای اتمسفری
این خطا در اثر جذب و پراکنش ذرات اتمسفر پیش می‌آید. خطاهای اتمسفری باعث محو جزئیات تصویر می‌شود و بدین وسیله از قدرت تفکیک مکانی سنجنده می‌کاهند. بیشترین اثر اتمسفری مربوط به پراکنش است که وابستگی زیادی به طول موج دارد، بنابراین اثر اتمسفر در باندهای مختلف یک سنجنده با هم یکسان نیست. از روش‌های مختلف تصحیح اتمسفری می‌توان به روش‌هایPIF^[15] ، RCS، COST، اشاره کرد (افشار، 1391).
1-2-6- پردازش رقومی تصاویر^[16]
پس از انجام تصحیحات هندسی و رادیومتری لازم، عملیاتی که در راستای نمایش هر چه واضح‌تر تصاویر یا استخراج هر چه کامل‌تر اطلاعات از تصاویر صورت می‌گیرد، بهبود و بارزسازی تصاویر گفته می‌شود ( درویش صفت، 1377). پردازش‌های مختلفی وجود دارد تا علاوه بر نمایش بهتر داده‌ها، بتوان شرایط بهتری جهت کسب نتایج مقبول‌تر کسب نمود. این پردازش‌ها شامل تجزیه مؤلفه‌های اصلی^[17]، انجام عملیات حسابی روی باندها^[18]، تولید شاخص‌های گیاهی^[19]، تبدیل تسلدکپ^[20] و ادغام داده‌ها می‌باشند. در این تحقیق با توجه به نوع تصاویر و هدف مورد نظر برخی از این عملیات مورد استفاده قرار گرفته که در ادامه به طور مختصر به آنها اشاره می‌شود.
1-2-6-1- نسبت گیری
نسبت گیری متداولترین و ساده‌ترین تبدیل طیفی است که از تقسیم ارزش پیکسل‌ها در یک باند به ارزش همان پیکسل‌ها در باند دیگر انجام می‌شود. از تعداد n باند یک سنجنده می‌توان n(n-1) باند نسبی ایجاد نمود. مفسر باید با توجه به هدف مورد نظر باندهای نسبی مناسب را جهت شرکت دادن در تجزیه و تحلیل‌ها انتخاب نماید، زیرا تمام باندهای نسبی برای هدف خاصی کارائی برابر ندارند.حذف اثرات منفی محیطی (جو و توپوگرافی) بر میزان بازتابهای ثبت شده و همچنین ایجاد تشدید اختلاف بازتابهای مربوط به پدیده‌های مختلف که به دلایلی بازتابهای مشابه در تصویر دارند، دو هدف اصلی نسبت‌گیری می‌باشد.
1-2-6-2- شاخص پوشش گیاهی
از تقسیم باند مادون قرمز نزدیک به باند قرمز به دلیل بالابودن بازتاب پوشش گیاهی در باند مادون قرمز نزدیک و پایین بودن بازتاب پوشش گیاهی در باند قرمز ایجاد می‌شود. در این شاخص دامنه اختلاف بازتاب