بخشی از مقاله
چکیده
سنجش از دور، علم، هنر و فن جمع آوری اطلاعات درباره یک شئ، ناحیه یا پدیده است که از راه تحلیل دادهها بوسیله ابزارهایی که در تماس مستقیم با شئ، ناحیه و یا پدیده مورد مطالعه نیستند، بدست میآید و در حالت کلی به دو دسته سنجش از دور حرارتی و انعکاسی تقسیم بندی می گردد.
جی آی اس امروزه به عنوان ابزاری مناسب در ارزیابی و پایش، کنترل و مدیریت پایدار محیط زیست و منابع سرزمین مانند: آب و خاک، هوا، جنگل، محصولات کشاورزی، مراتع و غیره بکار گرفته شده و به مرور بر دامنه و وسعت کاربریهای آنها افزوده میشود. در زمینه بررسی آلودگیهای محیط زیست نیز تصاویر ماهوارهای، اطلاعات مناسبی را در اختیار تصمیم گیران قرار میدهند.
-1 مقدمه
جی آی اس یک سیستم اطلاعاتی یا اطلاعات جغرافیایی است و به کسب اطلاعات در ارتباط با پدیدههایی میپردازد که بهنحوی با موقعیت مکانی در ارتباطاند. بهکارگیری این ابزار با امکان استفاده در شبکههای اطلاعرسانی جهانی، یکی از زمینههای مناسب و مساعد در جهت معرفی توانها و استعدادهای کشور در سطح جهانی است.گسترش روزافزون شبکه کاربران این سیستمها از جمله نکات اساسی است که میتواند به قابلیتها و تواناییهای این سیستم بیفزاید.
در حال حاضر از این سیستمها بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخشهای مختلف - مانند مطالعات زیستمحیطی، برنامهریزی شهری و شهرداری، خدمات ایمنی شهری، مدیریت حمل و نقل و ترافیک شهری، تهیه نقشههای پایه، مدیریت کاربری اراضی، خدمات بانکی، خدمات پستی، مطالعات جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب،گاز و غیره - استفاده میشود و با گذشت زمان و توسعه سیستم ها، کاربرد جیآیاس به کلیه بخشهای مرتبط با زمین گسترش یافته است. سنجش از دور انعکاسی در اصل به بازتاب طیفی پدیدهها مربوط میشود و خورشید منبع اصلی انرژی آن است.
تصاویر این نوع سنجش از دور تنها با وجود نور خورشید قابل تهیه است. اما در سنجش از دور مادون قرمز حرارتی، منبع انرژی خود پدیده ها و اشیاء هستندکه در طول روز توسط خورشید گرم شدهاند. این شاخه از سنجش از دور، پیرامون پردازش و تفسیر دادهها و تصاویر بدست آمده در ناحیه مادون قرمز حرارتی طیف الکترومغناطیس بحث میکند. در سنجش از دور حرارتی، تشعشع ساطع شده از سطح پدیده، اندازه گیری میشود.
امروزه به دلیل اهمیت سنجش از دور حرارتی در مطالعات محیطی، بسیاری از محققان، تحقیقات پایه در زمینه سنجش از دور حرارتی و توسعه فناوری سنجندهها و کاربردهای جدید دادههای حرارتی را ضروری میدانند از طرف دیگر دما به عنوان یک کمیت مهم ترمودینامیکی میتواند برای شناسایی ماده و انتقال حرارت استفاده شود. در حقیقت دما یک اندازهگیری کمی از درجه حرارت یک جسم است و گرما مقدار انرژی است که به دلیل اختلاف دما، بین یک جسم و جسم دیگری که با آن در تماس است، مبادله میشود.
از اینرو با توجه به اینکه گرما عامل مهمی در سیستمهای بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی موجود در زمین و فضاست، بنابر این میتوان مطرح نمود که شاخص حرارت بایستی در کلیه مطالعات مرتبط با علوم زمین لحاظ شده و مورد بررسی قرار گیرد. امروزه عوامل موثر روی درجه حرارت سطح زمین، توان تشعشعی و تابشهای طیفی در حال مطالعه است، بطوری که حتی تاثیر ذرات معلق گردو غبار در مناطق خشک روی تغییرات درجه حرارت و دیگر شاخصها توسط برخی از متخصصان بررسی شده است. به این ترتیب کارایی و دقت دادههای مادون قرمز حرارتی و استفاده از آنها افزایش چشم گیری خواهد داشت. بطوری که مولفههای بیلان انرژی سطحی شهرها از راه مدلهای اقلیمی و طیفی بررسی میشود.
سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی از اصلیترین و پرکاربردترین زیر شاخههای علوم و فناوریهای ژئوانفورماتیک هستند که به همراه سیستم تعیین موقعیت جهانی و کارتوگرافی در تلفیق با علوم و فناوریهای اینترنت مجموعهای قدرتمند از زیرساخت های علمی و فناوری جهت جمع آوری، تجزیه و تحلیل، ذخیره، مدلسازی و کاربردی کردن اطلاعات مرتبط با زمین و تقریبا اکثر پدیدههای مرتبط با آنرا فراهم می نمایند. بر مبنای اطلاعات و دادههای بهداشتی حاوی اطلاعات مکانی، مطالعات جغرافیایی مربوط به بهداشت و سلامت میتوانند میزان درک و فهم از علل دخالت کننده در فرایندهای طبیعی را افزایش داده و در کنترل و جلوگیری از آنها کمک مینماید.
امروزه با افزایش روز افزون جمعیت کره زمین و محدودیت منابع موجود جهت تامین نیازهای گوناگون آنها، کاربرد داده-ها و اطلاعات بدست آمده از طریق ماهوارهها مانند تصاویر ماهوارهای و پردازش آنها با استفاده از نرم افزارها و سیستمهای پردازش اطلاعات، نقش مهمی در مدیریت بهینه و پایدار منابع محدود سرزمین دارد. سیستمهای سنجش از دور ماهوارهای با توجه به ویژگیهای منحصر بفردی چون تامین دید وسیع و یکپارچه از منطقه، استفاده از گستره طیف الکترومغناطیسی جهت ثبت خصوصیت پدیدهها، پوششهای تکرار شونده زمانی و مکانی و سرعت انتقال و تنوع اشکال دادهها و امکان بکارگیری سخت افزارها و نرم افزارهای تخصصی رایانهای، در سطح جهان کاربرد زیادی پیدا کرده است.
-2 بحث
یکی از مهمترین مشکلات محیط زیستی، آلودگی خاک با فلزات سنگین است. با کاربرد فناوری سنجش از دور و استفاده از دادههای چند طیفی، مانند دادههای ماهواره و با یاری گرفتن از مطالعات میدانی، میتوان ارتباط میان ساختار پوشش گیاهی، خواص فیزیک و شیمیایی و خواص زیستی سیستم پوشش گیاهی خاک و درجه آلودگی آن - مانند خاک مزارع برنج - به فلز سنگین - بطور مثال: فلز کادمیم - را در مورد بررسی قرار داد.
اهمیت آب به عنوان یکی از چهار عنصر اصلی حیات و جایگاه خاص آن در آبیاری، تولید انرژی و صنعت و غیرهبر همگان کاملاً مشخص است و تحقیق در خصوص کیفیت، آلودگی و یا خلوص آن، برنامهریزی برای استفاده معقول از آب را میسر میسازد. تصاویر ماهوارهای، به دلیل ویژگی های خود و بخصوص تکراری بودن، زمینههای مناسبی را برای مطالعه آب به عنوان یکی از منابع زمینی، فراهم نمودهاند. به طور کلی بیشترین مقدار اشعه خورشید، در لایههای فوقانی - حدود دو متری آب - جذب میشوند و این خاصیت، بستگی زیادی به نوع طول موج دارد. اشعه مادون قرمز انعکاسی در چند سانتی متری از سطح آب جذب می شود و موجب ظهور زمینه سیاه روی تصاویر ماهوارهای میشود.
موج آبی، هر چند بطور محسوس در آب نفوذ می کند ولی در عین حال در لایه های فوقانی به سرعت متفرق می شود و رنگ آبی را برای آب، موجب می گردد. با استفاده از طول موجهای مختلف مورد استفاده در سنجش از دور بویژه در فاصله 0/48 -0/6 میکرومتر میتوان اختلافهای سطوح مختلف آب را از نظر زمینه به وضوح مشاهده نمود.
تمام آبهای طبیعی دارای مقادیر مختلف ناخالصی هستند. هرگاه میزان نا خالصی آب در حدی باشد که مصارف آن به صورت آب مشروب و یا برای مقاصد آبیاری و صنعتی ناممکن باشد، آلودگی به حساب میآید. آلودگی آب ممکن است در اثر فعالیت-های انسان یا از منابع طبیعی ناشی شود که در هر حال بسته به میزان ناخالصی، اختلاف زمینه در تصاویر ماهوارهای حاصل میشود و از این خاصیت برای مطالعه آب استفاده میگردد. برای مطالعه آلودگی آب، دو نوع عامل یا منبع آلودگی را می توان مورد توجه قرار داد.
یکی منابع محدود در مناطقی خاص، نظیر فاضلابهای صنعتی، دیگر منابع غیر محدود، مانند مازاد حاصل از فعالیتهای کشاورزی و نیز موادی که پس از بارندگی یا به وسیله جریان آب رودخانهها حمل میشوند. تشخیص میزان آلودگی آب با استفاده از تصاویر ماهوارهای بسیار مشکل است، لیکن با بررسی و مطالعه تصاویر تکراری و تغییراتی که در زمینه سطوح آبی ظاهر میشود، توانمی منابع آلودگی را شناسائی کرد.
مثلاً زمینه نسبتاً روشنی که در نواحی نزدیک به ساحل، روی تصاویر دیده می شود، از ورود پسابهای صنایع و یا فعالیتهای کشاورزی در مناطق نزدیک به دریا و بالا رفتن میزان انعکاس از لایه های آلوده در نواحی نزدیک به ساحل و اطراف جزیره ها ناشی می شود. حال آنکه، در نواحی دور از ساحل که عمق بیشتری هم دارند، معمولاً میزان آلودگی کمتر است و عدم انعکاس امواج این گونه آبها، زمینه تیره ای را روی تصاویر موجب می شود و براحتی از مناطق آلوده قابل تشخیص می باشند.
با رشد سریع و روزافزون انتشار انواع آلاینده ها در اتمسفر توسط انسانها در قالب فعالیتهای صنعتی و شهری، لزوم پایش و کنترل آنها با روشهایی که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه کمتر برخوردار باشند، احساس می شود. از آلاینده هایی که کنترل آن در اتمسفر توسط فناوری سنجش از دور میسر می باشد، تراکم ذرات معلق با استفاده از تصاویر ماهواره ای و داشتن اطلاعات مکاندار از فاصله راههای اصلی وتراکم جمعیت و متغیرهای هواشناسی می توان میزان میانگین ماهانه ذرات معلق را برآورد نمود.
اخیرأ ماهواره جهت مطالعه ابر و هواویز که نقش بسیار عمدهای در تغییرات آب و هوایی و اکوسیستم کره زمین دارند، به فضا پرتاب شده است. در دسترس بودن این دادهها در بهینه سازی مدلهای هواشناسی و مطالعات مربوط به آلودگی هوا نقش بسیار مؤثری دارد. فوتومتر خورشیدی، در طول روز خورشید را دنبال میکند و در 8 کانال طول موج در ناحیه مرئی سیگنالهای دریافت شده را ثبت میکند. به این ترتیب میتواند چگالی ابعادی هواویز را در امتداد جاروب شده، مشخص کند.
فناوری سنجش از دور ماهوارهای، با گسترش دانش هواشناسی توسعه یافته است. بطور معمول جریان هوا در اثر تغییرات دمای هوای سطح زمین بین مناطق استوایی و قطبین بوجود میآید.
