بررسی تصاویر ماهواره‌ ای و انواع آن

تصاویر ماهواره ای همان‌طور که از اسم آن مشخص است توسط ماهواره‌ها از عوارض سطح زمین یا سیارات دیگر به دست می‌آیند. این تصاویر معمولا از جانب دولت‌ها یا سازمان‌های بزرگ گرفته می‌شوند و کاربرد وسیعی در علوم مختلف از کشاورزی گرفته تا هواشناسی دارند.

امروزه استفاده از اطلاعات تصاویر ماهواره‌ ای به قدری رواج پیدا کرده که ماهواره‌ها به جزء لاینفک زندگی انسان تبدیل شده‌اند. درواقع  بشر در هیچ برهه از زمان به اندازه عصر حاضر به ماهواره‌ها وابسته نبوده است. در ادامه همراه ما باشید تا به تفصیل به ارزیابی تصاویر ماهواره ‌ای و انواع آن بپردازیم.

تصویر ماهواره ای چیست؟

تصاویر ماهواره ای به تصاویری می‌گویند که توسط یک‌سری ماهواره‌های خاص از سطح زمین یا سایر کرات گرفته می‌شوند. هدف از گرفتن تصاویر ماهواره‌ای این است که اطلاعات مفیدی را در اختیار سازما‌ن‌ها و شرکت‌های دولتی یا خصوص بگذارند تا این داده‌ها در فعالیت‌های پژوهشی مورد استفاده قرار گیرند.

تصاویر ماهواره ‌ای امروزه کاربرد وسیعی در علوم مختلفی همچون هواشناسی، کشاورزی، نقشه برداری، زمین شناسی و بسیاری حوزه‌های دیگر دارند. این تصاویر می‌توانند در دامنه طیف مرئی یا سایر طیف‌ها گرفته شده و توسط افراد متخصص آنالیز شوند. 

تاریخچه تصاویر ماهواره ‌ای

تاریخچه تصاویر ماهواره ‌ای به سال 1960 برمی‌گردد که ایالات متحده آمریکا تصمیم گرفت از طریق ماهواره‌های جاسوسی CORONA اطلاعاتی را گردآوری کند. این جمع‌آوری اطلاعات در حال حاضر نیز با استفاده از ماهواره‌های Keyhole ادامه دارد.

در سال ۱۹۷۲ میلادی ناسا اقدام به پرتاب نخستین ماهواره ارزیابی منابع زمینی نمود. این ماهواره در آن زمان دارای چهار باند طیفی بود که چند سال بعد به نام لندست شناخته شد. در عصر حاضر این ماهواره پیشرفته مجهز به هفت باند طیفی است و همچنان به ماموریت خود در سنجش منابع زمینی ادامه می‌دهد.

سرانجام در سال 1999 با پرتاب ماهواره Ikonos و در سال 2001 با پرتاب ماهواره QuickBird پیشرفت‌های بسیاری در حوزه استفاده از تصاویر ماهواره‌ ای با قدرت تفکیک زیاد برداشته شد.

انواع تصاویر ماهواره ای

تصاویر ماهواره ای از نظر باند طیفی دارای انواع مختلفی هستند که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهید شد.

تصاویر ماهواره ای مادون قرمز حرارتی

یکی از مهم‌ترین انواع تصاویر ماهواره ‌ای که اغلب از طریق سنجنده‌های چند طیفی اخذ می‌شوند، تصاویر مادون قرمز حرارتی هستند. این تصاویر در محدوده طول موج ۸ الی ۱۴ میکرومتر برداشت می‌شوند؛ از این‌رو سنجنده به راحتی می‌تواند ویژگی‌های حرارتی مواد را آنالیز نماید.

تصاویر راداری

این نوع تصاویر دارای قابلیت تصویربرداری در کلیه اوقات شبانه روز هستند، همچنین فارغ از شرایط جوی مانند هوای ابری و بارانی نیز می‌توان آن‌ها ثبت کرد. تصاویر راداری قادرند یکی طول موج‌های محدوده مایکروویو را به طور کامل پوشش ‌دهند. 

تصاویر چند طیفی

یکی دیگر از انواع تصاویر ماهواره ‌ای سنجنده‌های چندطیفی هستند که طول موج‌های مرئی، طول موج‌های مادون قرمز نزدیک و همین‌طور کوتاه و حرارتی را به خوبی پوشش می‌دهند. تصاویر چند طیفی قادرند در طول موج‌هایی با عرض بالا، تصویربرداری را انجام دهند.

تصاویر پانکروماتیک

این نوع از تصاویر ماهواره ‌ای دارای یک باند با پهنای بالا هستند که طول موج مادون قرمز و مرئی را دربر می‌گیرند. تصاویر پانکروماتیک قدرت تفکیک مکانی مطلوبی دارند که از سطح متوسط تا زیاد متغیر است. اطلاعاتی که توسط این تصاویر به دست می‌آید شباهت بسیاری به عکس‌های سیاه و سفید دارد.

تصاویر پانکروماتیک در مقایسه با باندهای چند طیفی از قدرت تفکیک قوی‌تری بهره می‌برند؛ زیرا در این نوع تصاویر معمولا پهنای باند بیشتر است. درنتیجه بالا رفتن قدرت تفکیک موجب کاهش نسبت سیگنال به نویز نمی‌شود.

تصاویر فراطیفی

این نوع سنجنده‌ها که به نام ابرطیفی نیز شناخته می‌شوند، مجهز به باندهای نسبتا باریکی هستند. تصاویر فراطیفی به خوبی می‌توانند طول موج‌های مادون قرمز نزدیک، کوتاه و همچنین طول موج مرئی را پوشش ‌دهند.

تصاویر مایکروویو

تصاویر مایکروویو یکی دیگر از انواع تصاویر ماهواره ‌ای هستند که در محدوده طول موج‌های مایکروویو ثبت می‌شوند. معمولا سنجنده‌های مایکروویو قدرت تفکیک مکانی پایینی دارند؛ چون مقدار انرژی برگشتی از زمین در محدوده مایکروویو چندان زیاد نیست. 

تفاوت تصاویر ماهواره ‌ای با عکس‌های هوایی 

به تصاویری که از توسط عکس‌برداری هوایی از عوارض سطح زمین به دست می‌آید، عکس‌های هوایی می‌گویند. این عکس‌ها به کمک تجهیزاتی مثل پهپادها و هواپیماهای سبک گرفته می‌شوند. انسان برای این‌که بتواند از تصاویری با قدرت تفکیک بالاتر استفاده کند، از جنگ جهانی دوم به تصویر ماهواره ‌ای روی آورد. به این منظور ماهواره‌هایی به فضا پرتاب شد که دارای قابلیت عکس‌برداری و اسکن کامل کره زمین هستند.

ماهواره‌ها نه تنها می‌توانند تصاویر باکیفیتی از همه قسمت‌های زمین ارائه دهند، بلکه برای عکس‌برداری از سیارات دیگر هم مورد استفاده قرار می‌گیرند. عکس هوایی و تصویر ماهواره ای از بسیاری جهات با هم تفاوت دارند که تعدادی از آن‌ها در ادامه آورده شده است:

1. عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره ای از نظر کاربرد متفاوت هستند.
2. هر کدام از این تصاویر هزینه‌های مختلفی را به همراه دارند. (هزینه تصاویر ماهواره ‌ای کمتر است)
3. ابزارآلات و تجهیزات مورد نیاز در هریک از روش‌ها با دیگری فرق می‌کند.
4. تصاویر ماهواره ‌ای و عکس‌های هوایی از جهت مقیاس و مناطق تحت پوشش نیز با یکدیگر متفاوت هستند.
5. این دو از نظر قدرت تفکیک مکانی هم با یکدیگر فرق دارند.

کاربردهای تصاویر ماهواره ‌ای

همان‌طور که قبلا هم اشاره شد، امروزه تصاویر ماهواره ای در زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از این حوزه‌ها کشاورزی است، به گونه‌ای که تصویر ماهواره ‌ای فاکتور بسیار مهمی در ارتقاء سیستم‌های نقشه برداری به شمار می‌رود. این فناوری می‌تواند در کلیه مراحل کشت یک محصول از کاشت گرفته تا برداشت استفاده شده و نهایتا بهبود تولید محصولات کشاورزی را به دنبال داشته باشد.

کاربرد تصاویر ماهواره‌ ای در کشاورزی به قدری زیاد است که با تکیه بر آن می‌توان مشخص کرد که کدام زمین‌های کشاورزی نیازمند سم پاشی و کوددهی هستند. علاوه‌برآن امکان تعیین مناطق رشد مربوط به هر یک از محصولات نیز وجود دارد. هرچند که به کار بردن تصاویر ماهواره ای در کشاورزی نتایج بسیار دقیقی را به همراه دارد، اما این تکنولوژی در آب و هوای ابری قابل استفاده نیست.

دیگر کاربرد تصاویر ماهواره‌ ای در نقشه برداری شهری است. در عصر حاضر تصاویر ماهواره ای به دلیل هزینه مقرون‌به‌صرفه و وضوح بالا به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای عکس‌برداری هوایی شناخته می‌شوند. در واقع می‌توان گفت که این تصاویر قادرند به عنوان یک پایه برای GIS شهری به کار برده شوند. سایر کاربردهای تصویر ماهواره ‌ای عبارتند از:

• علوم زمین شناسی
• علوم خاک شناسی
• تلویزیون‌ها و تلفن‌ها
• علوم فضایی
• محیط زیست
• نظارت و کشف منابع زمین مانند معادن
• هواشناسی
• منابع آب و آب زیرزمینی
• اقتصاد و کسب و کار
• حوزه‌های نفتی
• حوزه عمران
• مسیریابی
• حوزه خطرات و بلایای طبیعی 

پردازش تصاویر ماهواره ای

از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای می‌توان اطلاعات مفیدی را درباره عوارض سطح زمین به دست آورد. پردازش این تصاویر در سه مرحله اصلی انجام می‌شود که شامل پیش پردازش، پردازش اصلی و پس پردازش تصاویر هستند.

در حال حاضر کشورهای پیشرفته جهان تعداد زیادی ماهواره را به فضا پرتاب کرده‌اند تا با تفسیر اطلاعات تصاویر آن‌ها بتوانند در حوزه‌های مختلفی مانند کشف منابع زمین، خاک شناسی و... به پیشرفت‌های چشمگیر برسند.

بعضی از ماهواره‌ها به منظور تصویربرداری از سطح زمین طراحی شده‌اند و قادرند این فرآیند را در طول موج‌های متنوعی انجام دهند. تصاویر حاصله نیز پس از انجام پیش پردازش، برای سپری کردن مراحل پردازش اصلی آماده می‌شوند.

نرم افزارهای مختلفی به منظور پردازش تصاویر ماهواره ای وجود دارند که از جمله بهترین آن‌ها می‌توان ENVI را نام برد. به کمک این نرم افزار منحصربه‌فرد کاربران قادرند در صورت لزوم اصلاحات لازم را بر روی تصاویر ایجاد نمایند تا برای تجزیه و تحلیل‌های ویژه آماده شوند. پردازش تصاویر ماهواره ای با  اهداف مختلفی انجام می‌گیرد، مثلا ممکن است که هدف کشف یک معدن یا پی بردن به بلایای طبیعی باشد.

انواع ماهواره ها 

حال که با تصاویر ماهواره ای آشنا شدید، بد نیست که اطلاعاتی نیز در مورد انواع ماهواره‌ ها داشته باشید. در حال حاضر چندین ماهواره مختلف طراحی و ساخته شده است که هر کدام از نظر عملکرد با دیگری متفاوت هستند. در واقع می‌توان گفت که هر کدام از آن‌ها به منظور انجام یک کار خاص و ویژه به فضا پرتاب می‌شوند. به طور کلی انواع ماهواره‌ ها عبارتند از:

• ماهواره‌های ارتباطاتی
• ماهواره‌هایی که در مدار ثابت سیاره زمین قرار گرفته‌اند
• ماهواره‌های مربوط به سنجش از دور
• ماهواره‌های زمینی
• ماهواره‌های پهپادی
• ماهواره‌های واقع شده در مدار ژئوسنتریک که شامل LEO، HEO و MEO هستند.
• ماهواره‌های ناوبری
• ماهواره‌های موقعیت یابی جهانی یا همان GPS
• ماهواره‌های قطبی
• ماهواره‌های نانو کیوب 

جالب است بدانید که امروزه چندین ماهواره فعال و مرده در مدار قرار دارد. تعداد ماهواره‌های مصنوعی فعال در مدار ژئوسنتریک زمین به 2787 می‌رسد. این در حالی است که حدود 3000 ماهواره غیرفعال نیز در مدار کره زمین وجود دارد.

سخن آخر

تیم کارشناسی به اندیشان با سال‌ها تجربه در زمینه تجزیه و تحلیل اطلاعات تصاویر ماهواره‌ ای مرتبط با حوزه کشاورزی آماده‌اند تا دانش خود را در زمینه تصاویر ماهواره ‌ای در اختیار شرکت‌ها و سازمان‌های مختلف بگذارند. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در این رابطه و ارتباط با متخصصان به اندیشان می‌توانید از طریق بخش تماس با ما سایت اقدام کنید. در نرم افزار بهای تمام شده کشاورزی شرکت به اندیشان نیز استفاده‌های بسیاری از تصاویر ماهواره‌ای شده است.