سنجنده های فضابرد کاربردی در سنجش از دور به دو دسته فعال و غیر فعال طبقه بندی می شوند. سنجنده های فعال خود دارای منبع انرژی برای ردیابی پدیده های مختلف سطح زمین هستند اما سنجنده های غیر فعال از بازتاب خورشید و یا گسیل انرژی از زمین برای شناسایی پدیده ها استفاده می کنند. شناخته شده ترین سنجنده فعال در سنجش از دور سنجنده های راداری هستند که قابلیت تولید امواج مایکروویو را بصورت مصنوعی فراهم می کنند.
امروزه عموم داده های سنجش از دور با استفاده از سنجنده های غیرفعال تامین می شود اما در سال های اخیر روند عرضه داده های راداری (سنجنده های فعال) به شکل قابل ملاحظه ای افزایش یافته و کاربران بسیاری از آن ها استفاده می کنند. دلیل این امر آن است که کار با تصاویر غیر فعال (اپتیکی) در مقایسه با داده های راداری ساده تر و سریع تر است. به عنوان مثال یک کاربر تازه کار زمان مواجه با یک تصویر اپتیکی در مقایسه با تصاویر راداری بسیار راحت تر مفاهیم و ویژگی های تصویر را درک کرده و با آن ها ارتباط برقرار می کند. در این مقاله قصد داریم تا معیارهای موثر در انتخاب تصاویر ماهواره ای مناسب برای انجام پروژه های سنجش از دور را به شما معرفی کنیم.
تصاویر ماهواره ای چند طیفی
تصاویر ماهواره ای چند طیفی یا همان Multispectral Images به تصاویر اپتکی چندباندی اطلاق می شود که در محدوده مرئی تا مادون قرمز بازتابی تهیه شده است. به عنوان مثال ۷ باند اول ماهواره لندست ۸ که در این محدوده تصویر برداری می کند به عنوان باندهای چندطیفی این ماهواره شناخته شده است. سنجنده های اپتیکی از لحاظ تعداد باند به دو دسته چندطیفی و ابر طیفی دسته بندی می شوند:
سنجنده های چندطیفی به سنجنده هایی اطلاق می شود که از تعداد باندهای کم و با پهنای زیاد در محدوده مرئی و مادون قرمز تشکیل شده باشند. تعداد باندها در این سنجنده ها معمولا کمتر از ۲۰ باند است. این دسته از سنجنده ها بدلیل پهنای باند بیشتر انرژی بیشتری را ثبت کرده و در نتیجه تصاویری با جزییات مکانی و وسعت بیشتر هستند.
در مقابل سنجنده های چندطیفی، سنجنده های ابرطیفی قرار دارند. این دسته از سنجنده ها دارای بیش از ۱۰۰ باند طیفی در محدوده مرئی و مادون قرمز بازتابی هستند. تعداد باندهای بسیار بالا و کم بودن پهنای باندی از مهم ترین ویژگی های تصاویر ابرطیفی است. پهنای باند اندک تصاویر ابرطیفی باعث شده تا میزان نویزهای طیفی در آن افزایش یابد که بدلیل کاهش انرژی دریافتی آن است. با این حال این دسته از سنجنده ها اطلاعات طیفی دقیق تری را در مقایسه با سنجنده های چندطیفی تولید می کنند.
ماهواره های اپتیکی غیرفعال همواره از باندهای متعددی در محدوده مرئی و مادون قرمز بازتابی و حرارتی برخوردار هستند. تقریبا در تمامی سنجنده های اپتیکی (خصوصا ماهواره های تجاری) باندهایی در محدوده آبی، قرمز، سبز و مادون قرمز نزدیک وجود دارد. وجود این باندها سبب شده تا تکنیک های تفسیر بصری با استفاده از ترکیبات باندی به راحتی و بصورت کاربردی انجام شود. از سوی دیگر در عموم ماهواره های رایگان سنجش از دور علاوه بر باندهای مذکور، باندهای مادون قرمز میانی، مادون قرمز طول موج کوتاه به همراه مادون قرمز حرارتی نیز دیده می شود.
در همین رابطه یکی از معیارهای اصلی انتخاب داده های سنجش از دور انتخاب نوع سنجنده است. در ابتدا باید تعیین کنید که برای کاربرد مورد نظر شما چه میزان اطلاعات طیفی مورد نیاز است. عموما تصاویر چندطیفی به عنوان انتخاب اصلی هستند اما در صورتی که در کار نیاز به استخراج اطلاعات طیفی متنوع و با دقت بالا را دارید بهتر است از تصاویر ابرطیفی استفاده شود.
توان تفکیک مکانی و مقیاس
ویژگی دیگری که در فرایند انتخاب داده ها باید در نظر داشت، توان تفکیک مکانی داده های ماهواره ای مورد نیاز است. توان تفکیک مکانی دو پارامتر مهم وسعت جغرافیایی تصاویر به همراه میزان جزییات آن ها را کنترل می کند. هرچه توان تفکیک مکانی بهتر باشد، منطقه کوچکتری پوشش داده شده و در نتیجه جزییات آن نیز بیشتر است و بر عکس. در صورتی که مقیاس منطقه مورد مطالعه شما بسیار وسیع است بهتر است از تصاویر ماهواره ای توان تفکیک مکانی پایین مانند مادیس و سنتینل ۳ استفاده کنید.
راهکار دیگر برای انتخاب تصویری با توان تفکیک مکانی مناسب آن است که به اندازه و ابعاد پدیده هدف خود توجه کنید. تصویر ماهواره ای که بتواند پدیده هدف مورد نظر شما را تشخیص دهد باید قدرت تفکیک جزییات مکانی آن یک دهم ابعاد آ پدیده باشد. به عنوان مثال برای تشخیص یک زمین ۱ هکتاری (معادل با ۱۰ هزار مترمربع) نیاز به تصویر ماهواره ای با توان تفکیک مکانی تقریبا ۳۲ متر (۱۰۲۴ متر مربع در هر پیکسل) خواهید داشت.
با این حال ممکن است گاهی استفاده از این قوانین به دلایل زیر دچار چالش می شود:
- کانتراست پایین
- ناهگونی منطقه
- پیکسل های مخلوط
تناوب زمانی تصاویر ماهواره ای
یکی دیگر از معیارهای انتخاب تصویر ماهواره ای برای منطقه مورد مطالعه در نظر گرفتن توان تفکیک زمانی مورد نیاز است. برخی از کاربردها نیاز به تناوب زمانی بالا (مثلا روزانه) و برخی دیگر نیاز به توان تفکیک زمانی پایین (مثلا ماهیانه) دارند. در این گونه از موارد باید در نظر داشته باشید که تصاویر توان تفکیک زمانی بالا عموما توان تفکیک مکانی پایینی داشته و برای مطالعاتی در مقایس های بزرگ کاربردی هستند اما این در حالی است که تصاویر توان تفکیک مکانی بالا عموما در مقیاس های کوچک و با جزییات مکانی بالا قابل استفاده هستند.
تصاویر چندزمانه در سنجش از دور به عنوان یکی از مهم ترین مزایای آن شناخته می شود و بسیاری از اطلاعات با استفاده از تصاویر چند زمانه استخراج می شود. به عنوان مثال اگر بخواهید نقشه نوع کشت زراعی تولید کنید، لازم است تا شاخص NDVI را بصورت ماهیانه از زمین زراعی مورد نظر خود داشته باشید تا از این طریق امکان مدل سازی تغییرات چرخه فنولوژی محصولات متنوع فراهم شود.
از سوی دیگر در زمینه پایش مساحت سطحی پهنه های آبی نیاز به استفاده از تصاویر ماهواره ای چند زمانه خواهید داشت تا امکان مقایسه تغییرات مساحت در زمان های گوناگون فراهم شود. در انتخاب تصاویر چند زمانه باید توجه کنید که تصاویر بدو ابر باشند چرا که وجود ابر باعث کاهش میزان اطلاعات در دسترس در هریک از تصاویر شده و در نتیجه باعث ایجاد خطا در محاسبات می شود.
اخذ تصاویر ماهواره ای
به لطف پیشتازان جهانی علم سنجش از دور (سازمان ناسا و سازمان فضایی اتحادیه اروپا) امروزه دسترسی به تصاویر ماهواره ای رایگان به راحتی هر چه تمام تر انجام می شود و تنوع ماهواره های سنجش از دور باعث شده تا محدودیتی در این رابطه پیش روی کاربران نباشد.
داده های ماهواره ای رایگان امروزه به دو صورت تصحیح شده و تصحیح نشده عرضه می شوند. هرچه به سمت جلو حرکت کنیم مشاهده می کنید که درصد عرضه تصاویر تصحیح شده رو به افزایش است. ۱۰ سال پیش بسیاری از تصحیحات هندسی و رادیومتریکی را کاربران انجام می دادند اما امروزه بسیاری از داده ها نیاز به انجام این مراحل پردازشی نداشته و بصورت آماده عرضه می شوند. هدف از عرضه داده های آماده آن است تا کاربران بیشتر بر روی روش های استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره ای تمرکز داشته باشند تا پیش پردازش ها. این کار باعث می شود تا روز به روز بر کیفیت و کمیت روش های استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره افزوده شود.
مهم ترین وب سایت های عرضه کننده تصاویر ماهواره ای رایگان عبارت اند از:
اصلی ترین مرجع عرضه کننده داده های ماهواره ای سازمان ناسا (https://search.earthdata.nasa.gov) سایت earthdata است. این وب سایت برای دانلود پروداکت های سنجنده مادیس بسیار کاربردی است و گزینه اول کاربران است. در حال حاضر بسیاری از داده های موجود در وب سایت های دیگر از سایت earth data تغذیه می شود.
سایت USGS با مشارکت سازمان زمین شناسی ایالات متحده آمریکا و سازمان ناسا برای عرضه تصاویر ماهواره ای لندست ایجاد شده است(http://earthexplorer.usgs.gov). این وب سایت اصلی ترین مرجع عرضه کننده تصاویر ماهواره ای سری لندست است و به عنوان انتخاب اول کاربران در زمینه دانلود تصاویر ماهواره ای لندست در نظر گرفته می شود. با این حال سایر داده های ماهواره ای مانند هاپیریون، استر و مادیس نیز در این سایت قابل دانلود است.
وب سایت جیوانی (https://giovanni.gsfc.nasa.gov) نیز یکی از زیر مجموعه های سازمان ناسا است که در آن داده های ماهواره ای بصورت پروداکت های آماده برای مطالعات اقلیم شناسی، منابع آب، آلودگی هوا و محیط زیست عرضه می شود.
سایت کوپرنیکوس (https://scihub.copernicus.eu) اصلی ترین مرجع عرضه کننده تصاویر ماهواره ای سری سنتینل است. با استفاده از این وب سایت تمامی تصاویر ماهواره ای سنتینل را بصورت بروز دانلود نمایید. اگر ار کاربران و علاقه مندان ماهواره های سری سنتینل هستید این وب سایت را از دست ندهید.
با سلام سایت بروز شده بسیار هدفمندتر تهیه شده است از این بابت سپاسگزارم. سوالی داشتم. برای استخراج داده ها برای مقیاس روستایی ایا امکان استفاده از داده ها و ریزمقیاس کردن انها وجود دارد؟
با سلام و احترام
ممنون از لطف شما. با استفاده از فیوژن می توانید جزییات مکانی تصاویر ماهواره ای را افزایش دهید. مثلا لندست ۳۰ متری به ۱۵ متر تبدیل شود. برای مطالعه روستاها بهتر است از تصاویر توان تفکیک مکانی بالا استفاده شود که متاسفانه پولی هستند.
موفق باشید
جناب مهندس احراری واقعا کارتون عالیه.باید بگم که شما پدر سنجش ازدور ایران هستین.
با سلام و احترام
ممنون. شما لطف دارید. فعلا کار خاصی انجام ندادیم. انشاءلله در آینده نزدیک امکانات بیشتری در این حیطه عرضه خواهیم کرد.
موفق باشید
باعرض سلام واحترام حضور شما استاد گرامی با تشکر فراوان به خاطر دردسترس نمودن تمامی دانش ها وتجریبات ارزشمندتان به تمامی علم اموزان چیزی که متاسفانه دراین کشور به ندرت دیده می شود
حضورتان سوالی داشتم مبنی بر اینکه باتوجه به تدریس جنابعالی درخصوص تولید نقشه ۱۷کلاسه شهری با استفاده از ماهواره لندست برخی ازاساتیدبنده پیشنهاد کردن بخاطر وضوح بیشتر کاربریهای شهر بهتر است ازماهواره های هایپریون وهایپراسپکترال ومادیس استفاده بشه حال سوال بنده اینه نظر جنابعالی اینه واینکه برای فراخوانی انها ایاازمحیط ارک جی ای اس می توان استفاده کرد لطفا ارشاد بفرمایید باتشکر
با سلام و احترام
ممنون از لطف شما.
تکنیک طبقه بندی ۱۷ کلاسه شهری که با منطق LCZ بنده آموزش دادم فقط برای داده های چندطیفی مانند لندست و سنتینل کارایی دارد. تصاویر ابرطیفی در این زمینه کاربردی نیستند. تصاویر ابرطیفی میدان دید بسیار باریکی دارند و برای پوشش شهر تهران شاید چندین تصویر مختلف hyperion رو باید دانلود کنید از طرفی تصاویر ابرطیفی برای تولید این گونه از نقشه ها کاربردی نیست(برای کسب اطلاعات لازم مقالات رو هم مطالعه کنید). تصاویر ابرطیفی برای تجزیه و تحلیل های طیفی برای مقیاس های محدود با وسعت نسبتا کم کاربرد دارد.
تصاویر مادیس نیز برای این کاربرد مفید نیست چون توان تفکیک مکانی آن بین ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ متر است و میزان اختلاط طیفی در پیکسل های آن بسیار بالا است.
برای کار با این تصاویر ماهواره ای نرم افزار انوی به نظرم بهترین گزینه است.
باعرض سلام حضور استاد گرامی
ببخشید بعد از دانلود تصاویر ماهواره سنتینل نیر باید در محیط ساگا جی ای اس فراخوانی شودچون تدریس جنابعالی درخصوص طبقه بندی ۱۷کلاسه شهری با ماهواره لندست که طبق تدریس جنابعالی باید درمحیط ساگاجی ای اس فراخوانی شود لطفا ارشاد فرمایید باتشکر
با سلام و احترام
بله. می توانید پیش پردازش ها و تصحیحات را در اسنپ انجام داده و سپس بخ فرمت tif تبدیل نمایید و وارد نرم افزار ساگا کنید.
موفق باشید
با سلام عرض ادب
آموزش ۱۷کلاسه شهری بسیار مفید بود
با ارزوی موفقیت
یاعرض سلام واحتزام ح
یاعرض سلام واحتزام حضور استاد گرامی
ببخشید براین دانلود تصاویر سنتینل وارد سایت شدم اماگزینه S-3pre-ops رانداشت وباید لاک این شوم ببخشید درمورد لاگ این شدن لطفا ارشاد فرمایید
با سلام و احترام
ببخشید منظورتون رو متوجه نمیشم. چون داده های سنتینلی که بنده کار کردم چنین پروداکتی در ارتباطشون ندیدم. منظورتون اگر login هست که یک گزینه register در سایت هست باید اول در آن ثبت نام کرده و سپس login کنید.
موفق باشید
عالی بود
با سلام و احترام
برای ماهواره لندست 8 اگر نیاز به ترکیبات باندی 5 و 4 داشته باشیم چه عملی باید انجام دهیم؟ آیا موقع دانلود تصویر نکته ای هست یا باید مثلا در نرم افزار جی ای اس انجام شود؟
با سلام و احترام
در اینجا منظورتون از ترکیب دقیقا چیست؟
من پیشنهاد میکنم آموزش رایگان بنده در زمینه کار با نرم افزار انوی و داده های لندست را یک بار مشاهده کنید.
https://girs.ir/envicourse/
موفق باشید
با سلام لطفا راهنمایی بفرمایید
باندهای 5و 4 از تصاویر ماهواره لندست را چگونه در آرک جی ای اس استخراج کنم
با سلام و احترام
با استفاده از گزینه add data به راحتی می توانید تصاویری با فرمت تیف را در نرم افزار باز کنید. تصاویر لندست همگی فرمت تیف دارند.
موفق باشید
سلام ممنونم از وقتی ک می‌گذارید و پاسخ می‌دهید. سوالم در واقع این بود ک وقتی تصویر ماهواره لندست 8 دانلود می‌شود یک تصویر با فرمت تیف هست و مشخص نیست برای کدام باندهاست. برای محاسبه ndvi نیاز به باندهای 4 و 5 دارم، آیا موقع دانلود باید دقت کنم به باندها یا در آرک مپ باید کاری انجام بشه ک فقط از این دو باند استفاده شود؟
زمانی که تصاویر ماهواره ای لندست رو از سایت ارث اکسپلورر به عنوان مرجع رسمی دانلود می کنید یک فایل زیپ هست که به تعداد باندها در آن فایل تیف قرار داده شده. در انتهای اسم هر فایل تیف شماره باند نیز نوشته شده و قابل مشاهده است.
موفق باشید
با سلام و احترام
امکانش هست برای مبحث پیش پردازش های مناسب در نرم افزار ساگا راهنمایی بفرمایید.