در عصر اطلاعات به سر می بریم؛ دوره ای که دانستن، قدرت است. به همین جهت درک ما از حوزه تخصصی مان هرچه گسترده تر و با جزییات بیشتر باشد، پایه ای خواهد بود بر دستاوردهای بیشتر. از همین جهت آشنایی عمیق و همه جانبه با علم سنجش از دور که در زمینه علوم مهندسی آب بسیار حائز اهمیت می باشد، خالی از لطف نخواهد بود. قطعا یکی از مباحث جذاب این فن، آشنایی با سنجنده های علم سنجش از دور است.می دانیم که سنجش از دور دانش پردازش و تفسیر تصاویری است که حاصل ثبت تعامل انرژی الکترومغناطیس و اشیاء می باشند. هر وسیله ای که اشعه الکترومغناطیسی منعکس شده از پدیده های مختلف یا سایر انرژی های ساطع شده ( مثل مادون قرمز حرارتی ) را جمع آوری نموده و به شکلی مناسب، برای کسب اطلاعات از محیط اطراف ارائه دهد، سنجنده ( Sensor ) نامیده می شود. سنجنده ها بر اساس منبع انرژی و یا بر اساس بازده اطلاعاتی تقسیم بنده می شوند.
طبقه بندی سنجنده ها بر اساس منبع انرژی
سنجنده های فعال، خود دارای مولد انرژی الکترومغناطیسی هستند. این انرژی ها، به طرف پدیده موردنظر، فرستاده شده و بازتاب آن ها جمع آوری و ثبت می گردند، مثل عکاسی با فلاش، میکرو ویو فعال و رادار ( Radio Detection And Ranging ) یا تشخیص و مسافت یابی رادیویی. رادار می تواند تهیه تصویر را در شب یا روز، در هوای بارانی سبک یا ابری انجام داده و این عوامل هیچ تاثیری در کیفیت تصویر نمی گذارند. امواجی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، دارای طول موجی برابر با 3.3-0.8 سانتی متر می باشند.
از طرفی دیگر سنجنده های غیر فعال، خود دارای مولد انرژی الکترومغناطیسی نیستند تا به طرف پدیده بفرستند، بلکه انرژی منعکس شده از پدیده های مختلف زمین را که اشعه الکترومغناطیسی خورشید به آن ها تابیده است، جمع آوری می کنند. مثل عکسبرداری در روز با انواع دوربین ها، اسکنرها و ویکرو ویو غیر فعال.
طبقه بندی سنجنده ها بر اساس بازده اطلاعاتی
سنجنده های مصور ( Pictural Sensors ) : بازده این سنجنده ها مستقیما به عکس تبدیل شدنی هستند مثل خروجی دوربین های عکاسی ؛ در ضمن بهتر است بدانیم که دوربین های عکاسی اولین و شناخته شده ترین سنجنده ها هستند. تصاویری را که دوربین های عکاسی با فیلم های مختلف تهیه می کنند در طول موج های بین 0.4 تا 0.9 میکرون قرار دارند. مشخصات مهم دوربین های عکاسی که در سنجش از دور استفاده می شوند، عبارتند از :
- فاصله کانونی ( Focal Length ) : عبارت است از فاصله بین مرکز تصویر عدسی دوربین و فیلم، هنگامی که برای بی نهایت تنظیم شده باشد. معمولا فاصله کانونی را در کناره عکس های هوایی و تا صدم میلیمتر چاپ می کنند.
- فیلم ( Film ) : که به سه دسته فیلم های سیاه و سفید، فیلم های رنگی معمولی یا با رنگ طبیعی و فیلم رنگی مجازی تقسیم می شوند.
- فیلتر ( Filter ) : نقش بسیار مهمی در جمع آوری اطلاعات روی فیلم دارند. علاوه بر این وظیفه دارند که از ورود آن دسته از پرتوهایی که موردنیاز نیستند جلوگیری کند و در نتیجه پرتوهایی را که برای پدیده ای خاص موردنیاز است، عبور می دهد. به عبارت دیگر فیلتر عکاسی وسیله ای است که قسمتی از طول موج ها را جذب و مابقی را عبور می دهد و یا اینکه بسته به نوع آن قط نسبت به بخشی از طیف الکترومغناطیسی شفاف بوده و نسبت به مابقی آن کدر است.
سنجنده های عددی یا رقومی ( Numerical Sensors ) : بازده اطلاعاتی این سنجنده ها رقومی بوده و پس از طی مراحل خاصی، می توانند تبدیل به عکس شوند و مورد استفاده قرار گیرند و یا از طریق تبدیل به تصاویر تلویزیون و با روش کامپیوتری، مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. در این سنجنده های فیلمی وجود ندارد، بلکه امواج بازتابیده از پدیده های گوناگون، به کمک سیستم موجود در سنجنده، به امواج الکتریکی تبدیل می شوند و پس از ضبط، در فرصتی مناسب به زمین مخابره می شوند، گاهی هم این عمل به طور مستقیم صورت می گیرد. مزیت این سنجنده ها نسبت به سنجنده های مصور، این است که احتیاجی به بازگردانیدن سکو به زمین نیست ( همان طور که می دانید در سنجش از دور سکو Platform به محلی اطلاق می گردد که سنجنده در آن قرار می گیرد که 3 نوع زمینی، هوایی و فضایی دارند ) و اطلاعات به زمین مخابره می شوند، در نتیجه می توان این سنجنده ها را در ماهواره ها نصب کرد و از طرف دیگر دارای دامنه طیفی گسترده تری می باشند. به این سنجنده ها، اپتیکی-مکانیکی ( Optical-Mechanical ) نیز گفته می شود. زیرا اولا در محدوده اپتیکی طیف الکترومغناطیسی یعنی 15-0.3 میکرومتر کار می کنند. منظور بخشی از طیف است که امواج آن به وسیله ابزارهای اپتیکی ساده، نظیر عدسی و آیینه، قابل تمرکز و انعکاس می باشد. ثانیا لفظ مکانیکی از این نظر گفته می شود که در این سنجنده ها، آیینه ای به کمک یک موتور، به نوسان یا دوران در می آید، مثل آیینه ماهواره لندست که 819 برا در دقیقه به نوسان در می آید. در این بخش به مهم ترین دسته سنجنده های عددی و رقومی ( با توجه به حوزه تخصصی ما )، مختصری می پردازیم.
سنجنده نصب شده در ماهواره های نسل اول ( LANDSAT ) یا لندست 1و2و3 : یکی از سنجنده های این ماهواره، سنجنده M.S.S یا اسکن کننده چند طیفی است که سطح زمین را به صورت نوارهایی باریک یا خط اسکن، در جهت عمود بر مسیر پرواز ماهواره تصویربرداری می کند. در لندست های 1و2 ، چهار باند برای تصویربرداری وجود دارد. طول امواج اطلاعات ثبت شده در چهار باند سیستم M.S.S در لندست 1و2 عبارتند از :
- سبز میکرون یا میکرومتر 0.6-0.5 باندشماره 4
- قرمز میکرون یا میکرومتر 0.7-0.6 باند شماره 5
- مادون قرمز نزدیک میکرون یا میکرومتر 0.8-0.7 باند شماره 6
- مادون قرمز نزدیک میکرون یا میکرومتر 1.1-0.8 باند شماره 7
با توجه به حوزه تخصصی ما، لازم است که بدانیم، باند شماره 4 لندست 1و2و3 در بررسی مناطق شهری، جاده ها، شناسایی آب های زلال و عمیق از آب های کم عمق کاربرد دارد. امواج باند سبز تا عمق 21 متری یا بیشتر در آب صاف نفوذ می کنند و عملا برای تشخیص اجسام واقع در زیر آب و توپوگرافی بستر آب ها و نیز برای مطالعه چگونگی آلودگی و اندازه گیری آشفتگی آب کاربرد فراوانی دارند. باند 5 در لندست 1و2و3 با توجه به این که امواج محدوده قرمز بهتر از جو عبور می کنند، تصاویر تهیه شده دارای کنتراست بیشتری نسبت به باند 4 بوده و اغلب در بررسی خای شهری مورد استفاده قرار می گیرند. این باند برای نشان دادن اختلاف جریان آب های آلوده از آب های زلال کاربرد بهتری دارد. باند6 (همانند باند7) در لندست 1و2و3 مناسب ترین باند برای مشخص کردن مناطق آبی و تشخیص مناطق مرطوب به حساب می آید. اشعه مادون قرمز در آب فقط به مقدار کمی نفوذ کرده و پس از آن، جذب شده و بازتاب بسیار کمی دارد. بنابراین سطح آب در تصویر، بسیار تیره نشان داده می شود. این باند مناطق مرطوب یا دارای آب راکد و خاک های مرطوب با کمی پوشش گیاهی را در تصویر، با تن تیره تری نسبت به آسفالت، سنگ فرش و خاک مرطوب بدون پوشش نشان می دهد. باند 8 در لندست 3 نیز بیشتر برای تهیه نقشه درجه حرارت آب های سطحی و یا اصولا رسم نقشه های حرارتی درنظر گرفته شده است.
