X
تبلیغات
soil science -

soil science

رنگ خاک:

یکی از ویژگی های واضح خاک ها رنگ آن ها می باشد که همبستگی بالایی با خصوصیات خاک و بازتاب طیفی آن دارد. رنگ خاک را با مقایسه ی چشمی نمونه آن با کارت های رنگی دفترچه مانسل اندازه گیری می نمایند
(Baumgardner و همکاران، 1985). در روش مانسل رنگ را با سه جزء هیو، ولیو و کروما بیان می دارند. هیو: معیاری است از ترکیب نورهای رنگی که به چشم می آید، در این روش 5 هیو اصلیR  (قرمز)،Y (زرد)،  G(سبز)، B (آبی) و P (ارغوانی) وجود دارد که با احتساب 5 هیو حدواسط بین هر جفت از هیو اصلی 10 هیو عمده به دست می آید که به عنوان مثال عبارتند از: YR(زرد- قرمز) و یا GB (آبی- سبز)، در جداول استاندارد مخصوص خاک تقسیمات هیو از R10 تا Y5 در نظر گرفته شده است.

والیو: معرف درجه روشنایی یا تیرگی رنگ است، والیو در مقیاس عددی از صفر (سیاه خالص) تا 10 (سفید خالص) گسترش دارد. کروما: خلوص نسبی یا قدرت طیفی رنگ بوده و معرف درجه اشباع خاکستری به وسیله رنگ طیفی می باشد

(1993،Soil Survey Division Staff). اندازه گیری رنگ مواد در واقع مشاهده اثرات متقابل انرژی و ماده است یعنی رنگ وابسته به انرژی تابیده شده و بازتابی از مواد است، انرژی بازتابی وابسته به خصوصیات خاک و سنگ و سنگریزه های سطح آن از جمله ترکیب شیمیایی، اندازه ذرات و پستی و بلندی سطح آن می باشد، همه این عوامل تعیین کننده ویژگی بازتاب طیفی خاک می باشند و این بازتاب ها به عنوان رنگ مواد ثبت می شوند. اگرچه محدوده طیف مرئی بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد لیکن برای طبقه بندی خاک ها اهمیت شایانی دارد، رنگ خاک یا بازتاب خاک در محدوده طیف مرئی یکی از مشخصات تفکیک کننده در اغلب سیستم های طبقه بندی خاک ها است، در عین حالی که رنگ یکی از اجزاء ضروری است که در شناسایی افق های سطحی و تحتانی به کار می آید (Baumgardner و همکاران، 1985).     

ویژگی‌های طیفی خاک‌های متأثر از نمک:

تفکیک‌ خاک‌های متأثر از نمک توسط سنجش از دور به نحو عمده‌ای به ویژگی‌های بازتاب طیفی این خاک‌ها برمی‌گردد. مطالعات گذشته نشان داده است که در بیشتر موارد خاک‌های شور و سدیمی بازتاب طیفی بیشتری را در نواحی مرئی و مادون قرمز نسبت به خاک‌های غیر شور دارا می‌باشند (فریفته و همکاران، 2006). بنابراین درک بهتر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک‌های شور و سدیمی و هم‌چنین تأثیر متقابل انرژی الکترومغناطیس با سطح خاک برای تفسیر این گونه خاک‌ها تعیین کننده است. پدیده‌های سطحی در مناطق متأثر از نمک موجب تغییر در بازتاب خاک شده که هنگام استفاده از اطلاعات سنجش از دور برای شناسایی آن‌ها به کار برده می‌شوند. این پدیده‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: گروه اول شامل شاخص‌های وابسته به خاک و گروه دوم شامل شاخص‌های وابسته به موقعیت می باشند. شاخص‌های وابسته به گروه اول شامل وجود پوسته‌های سفید سطحی و پوسته‌های پفکی، سطوح تیره و سیاه رنگ در خاک‌های سدیمی را شامل می‌گردد. شاخص‌های موقعیتی نیز شامل رشد لکه‌ای محصولات، وجود درختان خشک شده و شرایط استرس رطوبتی در گیاهان می‌باشند (بندور و همکاران، 2002) (پروپوزال).

 اين بخش معرف مختصري از رفتار طيفي انواع نمك ها، مربوط به گزارش عمليات انجام شده در دوره زماني 2007-1970 مي باشد و بيشتر شامل نواحي طيفي مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز مياني مي باشد همچنين ناحيه ي مربوط به مادون قرمز حرارتي داراي گستره كمتري مي باشد. ذكر اين نكته الزامي است كه تعداد زيادي ازمنحني هاي بازتاب طيفي گزارش شده، از مقادير به دست آمده تحت شرايط آزمايشگاهي كنترل شده مشتق مي شود.در شرايط طبيعي، نمك ها با هم آميخته شده و وي‍‍ژگي هاي انعكاسي كاني ها به وسيله فاكتور هايي از قبيل ناخالصي ها، تركيب عنصري، و ساختمان بلوري كنترل مي شود.((Hunt and Salisbury, 1970، به علاوه نحوه توزيع اندازه ذرات خاك و تأثير آن بر خصوصيات ديگر خاك را نيز بايد در نظر گرفت. بنابراين انحراف از منحني هاي بازتاب ايده آل را هنگامي كه سنجنده هاي زميني، هوايي يا فضايي براي اندازه گيري هاي طيفي شوري در شرايط مزرعه استفاده مي شوند، مي توان انتظار داشت. مينرالو‍‍‍ژي نمك هاي كربنات، سولفات و كلرايد تعيين كننده ي حضور يا عدم حضور اشكال جذبي در طيف الكترومغناطيس مي باشد. سیلیج و همکاران (1993)  شش محدوده‌ی طیفی مربوط به خاک‌های شور و سدیمی را  به صورت زیر عنوان کرده‌اند: باند مرئی (75/0-55/0میکرومتر) ، مادون قرمز نزدیک (3/1-9/0میکرومتر) و مادون قرمز میانی (4/2 و33/2و 3/2 و 15/2 و 94/1). مارگت و شیرستا (2001) از اطلاعات هایپر اسپکترال به منظور تعیین میزان تجمع سطحی نمک استفاده کرده و باندهای جذبی 1800 نانومتر و 2300 نانومتر را به گچ و جذب قوی در باند 2350 نانومتر را به آهک نسبت دادند. به طور كلي اشكال طيفي تركيبات نمكي معمول در خاك به صورت زير مي باشد.

كلريدها:

 هاليت خالص ((NaCl فاقد باندهاي جذبي در نواحي مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز حرارتي مي باشد (1971(Hunt et al., . به گزارش محققان باندهاي جذبي  هاليت در نواحي نزديك به 4/1، 9/1 و 25/2 ميكرومتر وجود دارند كه (شكل) به گنجايش سيال و رطوبت نسبت داده شده است ( 1991   (Crowly,

يك طيف انعكاسي  contimum removal  ناشي از نمونه هاي خاك در معرض هاليت و و سيلويت KCl)) قرار گرفته داراي اشكال جذبي پايداري در نواحي 440/1 و 993/1 ميكرومتر مي باشند، در حالي كه نمونه هايي كه در معرض محلول MgCl2 مي باشند داراي اشكال جذبي در طول موج هاي 190/1 و 824/1 ميكرومتر مي باشند (2007. (Farifteh,   مطالعات انجام شده به وسيله هواري و همكاران (2002) و فريفته (2009) نشان دهنده  وجود يك روند افزايشي در عمق جذب تركيبي همراه با افزايش غلظت نمك مي باشد. كلريد كلسيم به ندرت در خاك ديده مي شود كه اين امر به علت تمايل اين تركيب به واكنش  با سولفات­هاي سديم و كربنات­هاي سديم مي باشد.             

 سولفات ها:   

تقريبأ تمام شكل هاي ارتعاشي موجود در طيف هاي مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز مياني كاني هاي سولفات به واسطه ي ارتعاشات OH- مي باشد (1971  .(Hunt et al.,  مولدر (1987)  دامنه‌ی جذب برای سطوح خاک با پوشش گچ را در حدود 5/1 تا 73/1 میکرومتر عنوان کرده است. هم چنين هواري و همكاران (2002) باند جذبي 97/1 ميكرومتر را براي اين تركيب بيان نمودند، كه اين ميزان شبيه به باند جذبي ثبت شده براي تنارديت ((Na2So4 مي باشد، اين امر باعث دشواري تشخيص بين گچ و تنارديت در خاك ها مي باشد. مولدر (1987) گزارش داد كه سيگنال هاي مربوط به باند جذبي براي آنيون هاي سولفات ناحيه ي 2/10 ميكرومتر (مادون قرمز حرارتي) مي باشد كه  ناشي از ارتعاش دروني  آب مولكولي تشكيل دهنده ي آن ها مي باشد.. مونك (1962) و فريفته (2007)   در طي تحقيقات خود به اين نتيجه رسيدند كه اپسوميت ((MgSo4 , 7 H2o داراي چندين شكل جذب در طيف هاي مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز مياني  ( شامل 793/0، 999/0، 240/1، 490/1، 631/1، 760/1، 946/1، 270/3 و 400/3 ميكرومتر) مي باشد. (ترجمه ي (Remote sensing

كربنات ها و بيكربنات ها:

كربنات ها داراي اشكال جذبي در رنج حرارتي  ( 000,12 – 000,11 نانومتر) مي باشند، كه اين امر در نتيجه ي ارتعاشات دروني گروه Co32- مي باشد. اشكال جذبي كربنات در ناحيه ي 340/2 ميكرومتري نيز گزارش شده است
 (Siegal and Gillespi,1980). خاك هاي آهكي داراي چندين باند جذبي در ناحيه ي مادون قرمز مياني شامل 250/2، 350/2، 380/2 و 465/2 ميكرومتر مي باشند، اين امر در نتيجه ي ارتعاشات دروني يون كربنات در كلسيت ((CaCo3
مي باشد (Farifteh,2006). هواري و همكاران (2002) هم چنين اشكال جذبي كلسيت را در نواحي 052/1، 479/1 و 100/2 ميكرومتر عنوان نمودند. در خاك هايي كه  كاني هاي ناتكوليت و كلسيت ( (NaHco3-CaCo3با يكديگر مخلوط شده اند اشكال طيفي مربوط به ناتكوليت ( يعني باندهاي جذبي در نواحي 334/1، 472/1 و 997/1ميكرومتر) به دليل حلاليت كمتر رسوبات اوليه ي كلسيت، ، غالب مي باشند. (هواري و همكاران)

 

کلیاتی در خصوص سنجش از دور: 

تعریف:

طبق نظر ویلیامسون (2001)  سنجش از دور يعنی تشخيص و جمع‌آوری داده از فاصله دور (19)، بنا به تعریف زیبری (1375) عمل بازیابی، شناسایی و تشخیص عوارض و اشیاء در فاصله دور که با استفاده از تصاویر و ابزارهای شناسایی انجام می گیرد با عنوان سنجش از دور نامیده می شود. همچنین طبق نظر محبوبی (20)  سنجش از دور عبارت است از هنر و فن مطالعه و بررسی پدیده ها و اجسام از فاصله دور به کمک ابزار و تکنولوژی پیشرفته، برای مقاصد نظامی، کشاورزی، شیلات، حفاظت از منابع ومحیط زیست و.... . سنجش از دور عمدتاً به عنوان فناوري و علمي تعريف مي‌شود که به وسيله آن مي‌توان بدون تماس مستقيم، مشخصه‌هاي (مکاني، طيفي، زماني) يک شيء يا پديده را تعيين، اندازه‌گيري و يا تجزيه و تحليل نمود. با نداشتن تماس مستقيم، بايد روشي براي انتقال اطلاعات از طريق فضا مورد استفاده قرار گيرد. براي اين منظور، واسطه­هاي مختلفي مانند ميدان جاذبه، ميدان مغناطيسي، امواج صوتي و انرژي الکترومغناطيسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با اين وجود، فناوري رايج در سنجش از دور، استفاده از امواج الکترومغناطيس است (21). به عبارت دیگر اساس شناسایی پدیده‌ها توسط تکنیک سنجش از دور، تشخیص الگوی بازتاب طیفی پدیده‌ها است (این یک جمله از پروپوزال). همانطور كه ذكر شد طیف الکترومغناطیس مجموعه امواج الکترومغناطیس می باشد که از امواج با طول موج کوتاه مانند اشعه ایکس و گاما تا امواج با طول موج بلند مانند رادیدویی و میکرو ویو را شامل می شود. تمام امواج بر مبنای اصول تئوری موج تابش می کنند. این تئوری، انرژی الکترومغناطیس را که به صورت هارمونیک و سینوسی و با سرعت نور (متر بر ثانیه 108×3) حرکت می کند، توصیف می نماید. بنابراین به منظور تجزیه و تحلیل داده های سنجش از دور نیاز به شناخت ویژگی های طیفی خاک های مختلف، انواع گونه های گیاهی، آب و سایر عناصر سطح زمین می باشد. بدیهی است که ویژگی های طیفی انواع پدیده های سطح زمین ثابت نمی باشد و بر حسب شرایط پیچیده مربوط به زمان و مکان در حال تغییر و تحول می باشد، در واقع بازتاب امواج الکترومغناطیس پس از برخورد با پدیده های مختلف سطح زمین، به وسیله سنجنده هایی که بر روی سکوهای مختلف تعبیه شده اند جمع آوری و مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. انرژی الکترومغناطیس در برخورد با پدیده های زمینی دچار سه حالت انعکاس، جذب یا عبور می شوند. این تفاوت در سرنوشت انرژی در سه حالت فوق می تواند منجر به شناسایی برخی پدیده های زمینی شود، زیرا نسبت انرژی در سه حالت  منعکس شده، جذب شده و عبور یافته برای یک پدیده معین در طول موج های گوناگون متفاوت است. بناراین وقتی نتوان پدیده ای را در محدوده ی طیفی خاصی شناسایی کرد، امکان شناسایی آن پدیده در محدوده دیگر وجود دارد. بنابراین این ویژگی کمک می کند تا بسیاری از پدیده های سطح زمین مانند خاک، پوشش گیاهی و آب  به وسیله سنجش از دور مورد شناسایی قرار گیرند (پایا نامه دکتر). به طور كلي سنجش از دور علمی است که در اواخر نیمه دوم قرن بیستم پدید آمده و طی سی سال گذشته به طرز شگفت آوری رشد کرده است. واژه سنجش ازدور را جغرافی دانان سازمان پژوهش نیروی دریایی آمریکا در دهه 1960 میلادی همزمان با شروع به کارگیری ماهواره های جاسوسی درجهت اهداف غیرنظامی ابداع کردند. ماهواره ها نقش بسزایی در سنجش ازدور ایفا می کنند ولی نکته حائز اهمیت اینکه فعالیتهای سنجش ازدور به قبل از ظهور اولیه ماهواره ها بر می گردد و سنجش ازدور تنها محدود به ماهواره ها نمی شود بلکه استفاده از بالن، هواپیما و ... نیزمرسوم بوده و هست (22).

تاريخچه سنجش از دور:

۱.جهان

نقطه آغاز علم سنجش از دور مدرن را مي‌توان از زمان توسعه پرواز دانست. در سال 1858، اولين عكس‌ هوايي توسط گاسپار فيليکس تورناکون از فراز شهر پاريس به‌ وسيله يك بالن تهيه شد. در واقع، توسعه صنعت هواپيمايي نقطه عطفي در تاريخ سنجش از دور به‌حساب مي‌آيد. در سال 1908، ويلبر رايت اولين هواپيماي عكاس را رهبري نمود كه شخص ديگري در آن به تهيه عكس‌هاي هوايي مي‌پرداخت. در سال‌هاي آخر جنگ جهاني اول، عكس‌هاي هوايي به صورت گسترده‌اي براي اهداف شناسايي به‌كار گرفته شدند. اما جنگ جهاني دوم، دوره جديدي براي عكس‌برداري‌هاي هوايي به همراه داشت. در اين زمان بود كه پيشرفت‌هاي مهمي در صنعت عكس‌برداري حاصل و استفاده از فيلم‌هاي حساس مادون قرمز رايج شد.

با اين وجود، بزرگ‌ترين تحول و جهش در فناوري سنجش از دور، با توسعه فناوري فضايي در اواخر دهه 50 ميلادي رخ داد. ماهواره‌ها بستري را فراهم مي‌كردند تا حسگرها بتوانند از بالاترين ارتفاع ممكن، با تسلط كامل بر سياره زمين و در موقعيت‌هاي متوالي، به تهيه و ارسال داده‌ها بپردازند. از آن پس، ماهواره‌ها با داشتن مزايايي چون ماموريت بلندمدت و پوشش جهاني به عنوان سکوي متداول حامل سنجنده‌ها مورد استفاده قرار گرفتند.

امروزه فناوري سنجش از دور گسترش بسيار زيادي يافته است. سنجش از دور علاوه بر جايگاه علمي ويژه خود به عنوان ابزاري در دست دانشمندان علوم مختلف، به عنوان يک تجارت گسترده نيز مطرح است و کشورهاي بسياري وارد اين حوزه شده‌اند. نقطه كليدي توسعه اين فناوري، پيشرفت در ساخت انواع سنجنده‌ها و توسعه علم پردازش داده‌ها است. در جهان امروز، نقشه‌برداري، هواشناسي، اقيانوس‌شناسي، زمين‌شناسي و بسياري از حوزه‌هاي مشابه كاملاً وابسته به دانش سنجش از دور هستند. در آغاز قرن بيست و يكم و با پيشرفت بي‌سابقه و سريع در حوزه ارتباطات ديجيتالي، سنجش از دور حتي به خانه‌هاي مردم عادي نيز وارد شده است. مردم امروزه مي‌توانند با استفاده از برخي خدمات اينترنتي، تصاوير ماهواره‌اي موردنظر خود را بر روي رايانه شخصي خود دريافت كنند. حتي امكان ديدن تصاويري از وضعيت خورشید و سيارات منظومه شمسي نيز براي عموم وجود دارد. شايد اين پيشرفت را بتوان نشانه‌اي از يك جهش در فناوري سنجش از دور دانست.

2. ایران

سابقه تهيه عکس‌هاي هوايي سراسري از ايران به دهه 40 بازمي‌گردد. در كشور ما اولين فعاليت متمركز براي وارد شدن در حوزه سنجش از دور ماهواره‌اي در سال 1353 به دنبال پرتاب اولين ماهواره منابع زميني با تاسيس دفتر جمع‌آوري اطلاعات ماهواره‌اي در سازمان برنامه و بودجه وقت صورت گرفت که پس از مدتي دفتر مذکور به مرکز سنجش از دور تغييرنام داد. اين مجموعه، در سال1356، در قالب طرح استفاده از ماهواره، اقدام به خريد و نصب يک ايستگاه گيرنده تصاوير ماهواره‌اي در ماهدشت کرج نمود. در سال 1371، طبق ماده واحده مصوب مجلس شوراي اسلامي، مرکز سنجش از دور ايران در قالب يک شرکت دولتي به وزارت پست و تلگراف و تلفن سابق واگذار شد. متعاقباً در سال 1382، به منظور انجام مصوبات شوراي عالي فضايي کشور، تمامي فعاليت‌هاي حاکميتي مرکز سنجش از دور ايران به سازمان فضايي ايران محول شد (تعریف سنجش از دور2).

 انواع سنجش از دور:

 براساس نوع منبع انرژي مورد استفاده، سنجش از دور به دو دسته سنجش از دور فعال و سنجش از دور غيرفعال تقسيم مي‌شود. سنجش از دور غيرفعال هنگامي مطرح مي‌شود که يک منبع طبيعي انرژي که عمدتا خورشید است، مورد استفاده قرار گيرند. سنجنده‌های فعال، امواجی را از خود توليد می‌کنند و با تاباندن آن به سمت هدف مورد‌نظر و دريافت بازتابش حاصل از آن، به هندسه يا ويژگی‌های هدف پی می‌برند. انواع سنجنده‌های راداری يا ليزری نمونه بارز اين نوع هستند. (تعريف سنجش از دور 2 وسرابچي)

 با توجه به محدوده‌هاي انرژي الکترومغناطيس به کار رفته و خصوصيات آنها در محدوده‌هاي طيفي نوری، حرارتي و مايکروويو، سنجش از دور نوری، سنجش از دور حرارتي و سنجش از دور مايکروويو مطرح مي‌شوند. سنجش از دور اشعه ايکس و گاما در مقياس محدودتري مطرح هستند (تعریف سنجش از دور2)

كاربردهاي سنجش از دور:

  استفاده از داده های سنجش از دور ماهواره ای با توجه به خصوصیاتی از قبیل دید وسیع و یکپارچه، استفاده از قسمت های مختلف طیف الکترومغناطیسی برای ثبت خصوصیات پدیده ها، پوشش های تکراری ، سرعت انتقال و تنوع اشکال داده ها ، امکان بکارگیری سخت افزارها و نرم افزارهای ویژه رایانه ای در سطح دنیا با استقبال زیادی روبرو شده است و به عنوان ابزاری مناسب در ارزیابی ، اکتشاف، نظارت، کنترل و مدیریت منابع آب و خاک ، جنگل و مرتع، کشاورزی ومحیط زیست بکار گرفته شده و به مرور بر دامنه وسعت کاربری آن افزوده گردیده است(فلش فارسي2). اگر از كاربرد قديمي سنجش از دور در حوزه شناسايي نظامي صرف‌نظر كنيم، سنتي‌ترين و معروف‌ترين كاربرد سنجش از دور در نقشه‌برداري و سامانه اطلاعات جغرافيايی (GIS) است. اصولاً اختراع هواپيما و به‌ويژه دستيابي بشر به ماهواره، دنياي نقشه‌برداري را متحول كرد. امروزه اين امكان وجود دارد كه دقيق‌ترين نقشه‌هاي جغرافيايي در حداقل زمان ممكن در مقياس‌هاي محلي و جهاني تهيه شده و تغييرات آن به‌طور مداوم ثبت و ضبط شوند. با پيشرفت فناوري سنجنده‌ها و پردازش داده، سنجش از دور علاوه بر نقشه‌برداري توانست دنياي خاکشناسی را نيز با جهش مواجه كند. امروزه سنجش از دور طيف بسيار وسيعي از كاربردها را پيدا كرده است. بررسي و شناخت فضاي بيكران، پايش محيط زيست، اقيانوس‌شناسي، رصد و كمك به پيشگيري و مديريت بلاياي طبيعي (سيل، زلزله، سونامي و ...)، كويرزدايي، اكتشاف و استخراج منابع زيرزميني، امداد و نجات و رصد تغييرات آب و هواي جهان از ديگر زمينه‌هاي كاربردهاي سنجش از دور هستند (تعریف سنجش از دور2).

 

كاربرد سنجش از دور در خاكشنلسي:

  سنجش از دور در تشخیص و تخمین خصوصیات سطحی نظیر پوشش گیاهی، مقدار رطوبت خاک، میزان ماده‌ی آلی، توزیع اندازه‌ی ذرات، ساختمان خاک، زهکشی خاک، ناهمواری‌های خاک، میزان نمک موجود در لایه‌های سطحی خاک، نوع نمک‌ها و رسوبات بر جای مانده بر سطح خاک کاربرد زیادی دارد (زینک، 2001 )(پروپوزال). هم چنين مطالعه خاكهاي سطحي، تهيه نقشه هاي پوشش زمين و كار بري اراضي، مطالعه شوري خاك، ارزيابي زمين، مسائل حفاظت خاك، شناسايي اراضي قابل كشت، تهيه نقشه حرارتي خاكها، مطالعه رطوبت خاكها از كاربردهاي ديگر سنجش از دور در خاك شناسي مي باشد. (فلش علوي پناه)
دستگاههای سنجش از دور:
در کار سنجش از دور از سیستمهای سنجنده با ویژگی های مختلف بهره برداری می شود که از مهمترین آنها می توان به سیستم های عکسبرداری و ماهواره ای اشاره کرد:
1- سنجنده های تصویری و عکسبرداری هوایی
2- سنجنده های غیرتصویری و ماهواره های لندست (روش های سنجش از دور)

ماهواره های لندست:

در سال 1967 سازمان فضایی آمریکا (ناسا) تکنولوژی ماهواره ERTS را بنا نهاد، برنامه اولیه برای طراحی پنج ماهواره به  منظور بررسی منابع زمینی بود این برنامه از 23 جولای 1972با پرتاب اولین ماهواره از این نوع آغاز شد و آن را  ERTS-1  نهادند، تا قبل از پرتاب   ERTS-Bدر ژانویه 1975 ناسا همان نام ERTS  را برای تفکیک و تشخیص آن از ماهواره اقیانوس شناس خود انتخاب نموداما پس از پرتاب این ماهواره (ماهواره اقیانوس شناس) در 26 ژوئن 1978نام ERTS-1 به LANDSAT-1 تغییر یافت و ERTS-B به LANDSAT-2 تغییر نام پیدا کرد. LANDSAT-3 در تاریخ مارچ 1978 و LANDSAT-4 در جولای 1982 و LANDSAT-5 در مارچ 1984 به فضا پرتاب شدند، این ماهواره ها شامل دو نسل می باشند که ماهواره های لندست 1 و 2 و 3 را ماهواره های نسل اول و ماهوار های 4 و 5 را ماهواره های نسل دوم می گویند. هم چنین ماهواره های 6 و 7 را ماهواره های نسل سوم می گویند (شکل ). این ماهواره ها در مدارهای خورشید آهنگ در هر 99 دقیقه یک بار به دور زمین گردش می کنند و مدار گردش این ماهواره ها به گونه ای انتخاب شده که در ساعت حدود 9:45 به وقت محلی از بالای خط استوا عبور می کنند. جدول    مختصری از مشخصات عمومی و تاریخچه ماهواره ها را نشان می دهد. این ماهواره ها در هر گذر نواری به عرض 185 کیلومتر را پوشش می دهند، تهیه پوشش کامل زمین 16 روز طول می کشد.

 

 . سیستم اسکن کننده نصب شده بر روی ماهواره های لندست از نوع نوری- مکانیکی می باشد، این نوع اسکنرها در راستای عمود بر مسیر پرواز اسکن می نماید و اجزاء آن به شرح زیر می باشد:

الف- سیستم نوری: سیستم تلسکوپی بازتابی

ب- سیستم طیف نگاری: آینه دو فام، توریف منشور یا فیلتر

ج- سیستم اسکن کننده: آینه چرخان یا نوسان کننده

د- سیستم آشکار ساز: در این سیستم انرژی الکترومغناطیسی توسط آشکارسازهای الکترونیکی نوری به سیگنال ها یا علائم الکتریکی تبدیل می شود

ه- سیستم مرجع: برای جلوگیری از تغییر سیگنال های الکتریکی تولیدی در اثر تغییر حساسیت آشکار ساز از یک منبع نوری یا گرمایی با شدت یا دمای ثابت به عنوان مرجعی جهت درجه بندی یا کالیبره کردن سیگنال الکتریکی استفاده می شود

مزایای این سنجنده در مقایسه با پوش بروم یا روبشی (اسکن کننده در امتداد مسیر پرواز)، زاویه ی دید باریک، خطای ثبت باند به باند کوچک و توان تفکیک بالا می باشد، و از معایب آن پایین بودن نسبت سیگنال به نویز به علت کم بودن نهان گردآوری بازتاب ها در اثر حرکت اسکن کننده می باشد.(پ ن دکترا)

 سنجنده های ماهواره های لندست:

هر وسیله ای که اشعه الکترومغناطیس منعکس شده از پدیده های مختلف یا سایر انرژی های ساطع شده
(مثل مادون قرمز حرارتی) را کسب نموده و به شکل مناسبی برای کسب اطلاعات از محیط اطراف ارائه دهد، سنجنده نامیده می شود(17). به طور کلی وظیفه سنجنده ها، جمع‌آوري اطلاعات بازتابي از پديده‌ها می باشد. سنجنده‌ها به طور کلي، به دو دسته سامانه‌هاي اسکن‌کننده و غيراسکن‌کننده تقسيم مي‌شوند که هرکدام ممكن است از دو دسته تصويربردار و يا غيرتصويربردار باشند. در سنجش از دور عمدتاً سنجنده‌هاي گروه تصويربردار که خروجي تصوير تهيه مي‌کنند، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. سنجنده‌هاي غيرتصويربردار براي تهيه پروفايل به كار گرفته مي‌شوند.

داده‌هايي كه از طريق سنجنده‌ها به‌دست مي‌آيند، بايد ذخيره و دريافت شده و مورد پردازش قرار گيرند تا به اطلاعات مفيد و قابل استفاده تبديل شوند. ارسال داده از بستر به گيرنده‌هاي زميني ممكن است بلادرنگ يا همراه با تاخير باشد كه هر يك كاربرد خاص خود را دارد (تعریف سنجش از دور).

  سنجنده MSS:

سنجنده MSS یا اسکن کننده چندطیفی بر روی لندست ا تا 5 نصب شده است، دارای ساختار مکانیکی اپتیکی است که در آن یک آینه در جهت عمود بر مسیر پرواز ماهواره عمل اسکن را انجام می دهد. در طول زمان اسکن بازتاب های پدیده ها به عناصرآشکارسازها می رسند، آشکارسازها تشعشع بازتابی از هر پیکسل (میدان دید لحظه ای) را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می نماید، قبل از عناصر آشکارساز فیلترها قراردارند که بخش قابل توجهی از طیف الکترو مغناطیس را اجازه عبور می دهند، MSS دارای چهار دسته از فیلترها و آشکارسازها است، در حالی که TM دارای هفت دسته فیلتر و آشکارساز است. اولین محدودیت این روش جمع آوری بازتاب ها، مدت زمان کوتاه برای دریافت تشعشع در هر میدان دید لحظه ای است. به منظور دسترسی به نسبت مناسب سیگنال به نویز لازم است این نوع سنسورها در محدوده ی باندی بهتری عملیات اسکن را انجام دهند بدون اینکه قدرت تفکیک مکانی تغییر نماید (1996،Jensen ). آینه اسکن کننده در MSS در یک زاویه 85/5 درجه نسبت به نقطه نادیر نوسان می کند، این میدان دید در سطح زمین باندی را به پهنای 185 کیلومتر پوشش می دهد. برای هر باند 6 آشکارساز تعبیه شده است، این باندها عبارتند از: 5/0 تا 6/0 میکرومتر (سبز)، 6/0 تا 7/0 میکرومتر (قرمز)، 7/0 تا 8/0 میکرومتر (مادون قرمز انعکاسی) و 8/0 تا1/1 میکرومتر (مادون قرمز حرارتي). در فاصله بین دو اسکن و در زمان بسته بودن آینه ها، آشکارسازها در معرض نور داخلی جهت کالیبراسیون با نور خورشید قرار می گیرند، ولتاژ تولیدی در هر آشکارساز در هر اسکن در مدت 95/9 ثانیه گردآوری می شود، برای یک آشکار ساز حدود 3300 نمونه در طول یک خط اسکن 185 کیلومتری برداشت می شود، لذا میدان دید لحظ ای 79×79 به 79× 56 متری مبدل می شود. به میدان دید لحظه ای 79×56 متری پیکسل یا عنصر تصویری می گویند. بنابراین هر پیکسل که از سطحی معادل 6241 مترمربع بازتاب جمع آوری می نماید تبدیل به پیکسل 4424 مترمربعی می شود، یعنی پیکسل ها از جهت جانبی (در هر خط اسکن) با یکدیگر همپوشانی دارند. MSS هر خط را از سمت غرب به شرق یعنی عمود بر خط پرواز اسکن می کند، هر فریم تصویر محدوده ای به ابعاد 185 در 170 کیلومتر را پوشش می دهد، لذا دارای 10 درصد پوشش با تصویر مجاور می باشد، یک فریم تصویر معمولی دارای 2340 خط اسکن با حدود 3240 پیکسل در هر خط یا 7582600 پیکسل در هر باند است، چهار باند MSS دارای حدود 30میلیون ارزش طیفی می باشد.یک فریم تصویر از MSS ناحیه وسیعی را بصورت یک پارچه پوشش می دهد که معادل 5000 عکس هوایی با مقیاس 1:15000 است که قابلیت تجزیه و تحلیل این ناحیه وسیع را با یک تصویر منفرد فراهم می آورد.

مشخصات سنجندهTM :

این سنجنده در جولای 1982 بر روی لندست 4 و در مارچ 1984 بر روی لندست 5 نصب شده است، دارای سنجنده نوری مکانیکی و قابلیت ثبت انرژی الکترومغناطیسی در محدوده مرئی، مادون قرمز انعکاسی، مادون قرمز میانی و مادون فرمز حرارتی را دارا می باشد، این سنجنده دارای قابلیت تفکیک مکانی، طیفی، رادیومتری و زمانی بالاتری نسبت به MSS است (جدول   ). به عبارت دیگر نوع پیشرفته ای از سنجنده MSS است (19). این سنجنده دارای یک آینه اسکن کننده یا آینه پوششی می باشد که بیضی شکل بوده و قطرهای آن 28/41 و 47/53 سانتی متر می باشد. این آینه هر ثانیه، هفت بار نوسان می کند و زاویه نوسان، معادل با 7/7 درجه است و در دو مسیر رفت و برگشت عمل اسکن را انجام می دهد. مسیر پوشش از شرق به غرب را مسیر برگشتی، گویند. زمان لازم برای هر یک از مسیرها 743/60 میکروثانیه و زمان دور زدن 779/10 میکروثانیه است. پس یک دور کامل شامل رفت، برگشت و دور زدن 265/132 میکروثانیه طول می کشد (یعنی 7 مرتبه در ثانیه) (20). آشکارسازهای محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک در این سنجنده از نوع Linnear arris  بوده و هر یک شامل 16 آشکارساز سیلیکونی می باشند. باندهای 1 تا 5 و 7 سنجنده TM  دارای قدرت تفکیک مکانی 30 متر وباند حرارتی دارای قدرت تفکیک 120 متر می باشد، انتخاب باندهای TM پس از چندین سال تجزیه و تحلیل قابلیت آن ها در خصوص نفوذ در آب، تشخیص انواع پوشش گیاهی، اندازه گیری رطوبت خاک و گیاه، تفکیک ابر، برف و یخ و شناسایی تغییرات حرارتی و انواع مشخصی از  سنگ ها صورت گرفته است. انتخاب باندهای TM  برای استفاده حداکثر از فاکتورهای غالبی که کنترل کننده انعکاس پوشش گیاهی است بوده، این فاکتورها بعضاً عبارتند از: رنگدانه ها، ساختار برگ و پوشش گیاهی و مقدار رطوبت آن ها. پوشش گیاهی باندهای آبی، سبز و قرمز را برای عملیات فتوسنتز جذب می کند، لذا پوشش گیاهی درباندهای فوق تیره به نظر می رسد.پوشش گیایه تقریباً نصف اشعه مادون قرمز نزدیک را منعکس می کند لذا در اثر این بازتاب پوشش گیاهی د باند مادون قرمز نزدیک روشن به نظر می رسد. باندهای مادون قرمز میانی (5 و7 TM) به علت حساسیت به رطوبت خاک و گیاه،جزئیات بیشتری از اراضی مرطوب را به نمایش می گذارند.

با توجه به بهبودهای حاصل در TM از لحاظ قدرت تفکیک مکانی، طیفی و رادیومتری Solomonson (1984) بر اساس تجزیه و تحلیل ها و نتایج مختلف نتیجه گرفت که TM از لحاظ فراهم ساختن اطلاعات در مقایسه با MSS، توانایی دو برابر دارد و این توانایی موجب می شود تعداد کلاس های قابل تفکیک در منطقه مطالعه به دو برابر افزایش یابد. قابلیت های

 باندهای سنجنده های نصب شده بر سکوی ماهواره لندست به شرح زیر می باشد:

باند 1(آبی 45/0 تا 52/0 میکرومتر): دارای قابلیت تجزیه و تحلیل کاربری اراضی، خاک و ویژگی های پوشش گیاهی، مطالعات آب شناسی، طول موج پایین آن قابلیت نفوذ بیشتر در آب زلال را دارا است، در حالی که حد بالای طول موج آن قابل جذب توسط کلروفیل (آبی) است، هم چنین طول موج های کمتر از Mm 45/0اساساً تحت تأثیر جذب و پخش اتمسفری قرار می گیرند.

باند 2 (سبز 52/0 تا 60/0 میکرومتر): این باند بین آبی و قرمز قرار دارد و باند جذب کلروفیل می باشد. بنابراین با بازتاب سبز پوشش گیاهی سالم انطباق دارد. این باند برای مطالعه سرعت رشد گیاهان سالم مفید است.

باند 3 (قرمز 63/0 تا 69/0 میکرومتر): باند جذب کلروفیل است که مربوط به پوشش گیاهی سبز و سالم است و یکی از
مهم ترین باندهای تشخیص پوشش گیاهی می باشد. این باند در جداسازی مرزهای خاک و پدیده های زمین شناسی کاربرد دارد و ممکن است کنتراست بیشتری از باندهای 1و 2 از خود نشان دهد. این امر به این علت است که این باند نسبت به باندهای 1 و 2 کمتر متأثر از پخش و پراکنش اتمسفری است. 

باند 4 (مادون قرمز انعکاسی 90/0- 76/0): این باند ویژه، پاسخگوی میزان بیوماس پوشش گیاهی است و برای تشخیص محصول،خاک و منابع اب کاربرد دارد. این باند برای متمایز کردن ابر، برف، یخ و تحقیقات هیدرولوژی مفید است.

باند 5 (مادون قرمز میانی 55/1-75/1 ): این باند به مقدار آب در گیاه حساس می باشد، لذا برای مطالعات خشکی محصول یا شادابی گیاه و تشخیص بین ابر، برف و یخ مناسب می باشد.

باند 6 (مادون قرمز حرارتی 5/12-4/10): این باند میزان اشعه مادون قرمز منتشر شده را اندازه گیری می نماید و برای شناسایی فعالیت های ژئوترمال، تحقیقات زمین شناسی، تنش های رطوبتی پوشش گیاهی و مطالعه رطوبت خاک به کار می رود.

باند 7 (مادون قرمز میانی 35/2-08/2): این باند به منظور تشخیص تشکیلات زمین شناسی و هم چنین شناسایی فعالیت های ژئوترمال و نواحی دارای تغییرات هیدروترمال مفید می باشد.(پن دكترا)

سنجنده  ETM+:

سنجنده ي نقشه بردار موضوعي بهبود يافته كه در لندست 7 تجهيز گرديد. سنجنده ETM+ در مقايسه با سنجنده TM لندست هاي 4 و 5 قابليت هاي ويژه اي دارد:

1-    وجود باند پانكروماتيك با محدوده ي طيفي 90/0-52/0 ميكرومتر و قدرت تفكيك زمين 15 متر

2-    بهبود قدرت تفكيك مكاني باند حرارتي از 120 متر به 60 متر

3-    وجود تنظيم كننده كه تنظيم و تبديل انرژي راديومتري داده هاي سنجنده را بهبود مي بخشد

4-    وجود باندهاي حرارتي با دو حالت حساسيت بالا و پايين

 سنجنده ETM+ بر روي لندست 7 نصب شده و از نوع تكامل يافته TM مي باشد زيرا علاوه بر 7 باند موجود در سنجنده TM  داراي يك باند پانكروماتيك با قدرت تفكيك مكاني 15 متر و قدرت تفكيك طيفي 52/0 تا 9/0 ميكرومتر مي باشد، همچنين قدرت تفكيك مكاني باند حرارتي آن 60 متر مي باشد كه نسبت به باند حرارتي TM بهبود يافته است. اين سنجنده سطح زمين را بصورت نوارهايي به نام خط اسكن، عمود بر مسير پرواز هواپيما اسكن مي نمايد، تابش دريافتي توسط آينه به سيستم اپتيكي منتقل مي شود، در سيستم اخير پرتوهاي دريافتي توسط آينه و منشورهاي تعبيه شده تجزيه شده و به ثبات ها هدايت و در هفت باند طيفي به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. داده هاي اين سنجنده پس از مخابره به زمين در سه سطح تصحيح و در اختيار كاربران قرار مي گيرند سطح :OR در اين سطح هيچ گونه تصحيح راديومتري و هندسي خاصي بر روي داده ها صورت نمي گيرد، در سطح R 1، تنها تصحيحات راديو متري انجام مي شود و در سطح G 1 تصحيح هاي هندسي و راذ=ديو متري يا سيستماتيك بر روي داده ها انجام مي شود (جدول) (پايان نامه)

ماهواره هاي IRS هندوستان:

IRS-1A و IRS-1B به ترتيب در سال هاي 1988 و 1991 به فضا پرتاب شدند كه پوشش طيفي و زميني آن ها مشابه سيستم ماهواره لندست MSS است. سنجنده LISS داراي پوشش طيفي در چها باند با قدرت تفكيك زميني 5/72
((IRS-1A/LISSI و 25/36 متر ((IRS-1B/LISSII است. IRS-1C، اولين ماهواره نسل دوم ماهواره IRS است كه در 28 دسامبر 1995 به فضا پرتاب شد. IRS-1C داراي باند پانكروماتيك با قدرت تفكيك زميني 8/5 متر و عرض تصويربرداري 70 كيلومتر است. سنجنده چند طيفي LISS-III داراي باندهايي معادل باندهاي TM2، TM3، TM4 و TM5 و قدرت تفكيك طيفي زميني 5/23 متر براي باندهاي محدوده مرئي و مادون قرمز نزديك و عرض تصوير برداري تقريبي آن ها 140 كيلومتر است (جدول ). IRS-1D همانند IRS-1C است كه در 29 سپتامبر 1997 به فضا پرتاب شد. به طور كلي ماهواره هاي سري IRS توانايي اساسي براي نقشه برداري مشابه ماهواره لندست MSS و TM و با اختلاف زيادي در بهبود قدرت تفكيك زميني (باند پانكروماتيك IRS-1C با قدرت تفكيك زميني 8/5 متر) دارند. ماهواره IRS-P6

كه بنام Resource-Sat-1 نيز خوانده مي شود، پيشرفته ترين و جديدترين ماهوار هاي IRS هند مي باشد كه در تاريخ 17 اكتبر 2003 در مدار قرار گرفت. اين ماهواره هماننند ماهواره هاي سري IRS-P1 و IRS-1D داراي سه سنجنده اما با قدرت تفكيك بالاتر مي باشد. (كتاب سنجش از دور)

توان تفکيک:

توان تفکيک به عنوان شاخصي که معرف دقت سنجنده در اخذ جزئيات بيشتر است، تعريف مي‌شود. ماهواره‌ها و سنجنده‌ها با چهار نوع توان تفکيک شناخته مي‌شوند. توان تفکيک مکاني مربوط به توان آشکارسازهاي سنجنده در ارائه ابعاد پيکسل‌هاي خروجي کوچک‌تر است. توان تفکيک طيفي نشان­دهنده تعداد و خصوصيات باندهايي است که سنجنده در آنها به تهيه تصوير مي‌پردازد.

توان تفکيک زماني به مدت زماني اطلاق می‌شود که يک منطقه مجدداً تصويربرداري شود و به طور مستقيم به مدار سکو مرتبط است. قدرت تفکيک راديومتريک نيز به تعداد بيت‌هاي حافظه اختصاص داده‌شده براي ذخيره‌سازي اطلاعات يک پيکسل اطلاق مي‌شود.

تصوير 6- توان تفکيک مکاني وابسته به ابعاد پيکسل‌هاي زميني است. (منبع: Jensen, John R., 2007, Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective

پردازش داده‌هاي سنجش از دور:

تجزيه و تحليل تصاوير سنجش از دور از طريق متدها و تکنيک‌هاي پردازش تصوير شامل پردازش تصوير آنالوگ و پردازش تصوير رقومي صورت مي‌گيرد. پردازش تصوير آنالوگ يا بصري بر روي کپي‌هاي سخت مانند عکس‌هاي هوايي اعمال مي‌شود. در تجزيه تحليل تصاوير از عناصر تفسير مانند شکل، سايز، بافت، همراهي، تن، رنگ، پارالاکس، الگو، ارتفاع، سايه، مکان استفاده مي‌شود. پردازش تصوير رقومي مجموعه‌اي از تکنيک‌هايي است که براي دستکاري تصاوير با رايانه استفاده مي‌شود و عمدتاً شامل مراحل زير است:

پيش‌پردازش: مراحلي را که براي رفع نقايص و خطاهاي تصاوير خام دريافت‌شده از سنجنده‌ها با هدف تصحيح يا جبران خطاهاي سيستماتيک صورت مي‌گيرد را شامل مي‌شود. اين مرحله شامل تصحيحات هندسي، راديومتريک و اتمسفري است.

نمايش و بارزسازي تصوير: به عمليات لازم براي ارتقاي کيفي تصاوير به سطحي بهتر و قابل درک به منظور استفاده از توانايي­هاي تحليل چشم انسان اطلاق مي‌شود.

استخراج اطلاعات: آخرين مرحله در به‌دست آوردن خروجي نهايي فرايند مزبور است. بعد از دو مرحله پيشين، تصاوير با استفاده از روش‌هاي کمّي تجزيه و تحليل مي‌شوند تا هر پيکسل به کلاس خاصي اختصاص داده شود. فرايند طبقه‌بندي، به دو صورت نظارت‌شده و نظارت‌نشده صورت مي‌گيرد. بعد از تکميل طبقه‌بندي ارزيابي، صحت طبقه‌بندي با مقايسه نمونه­هايي از تصوير با حقايق زميني انجام مي­شود. نتايج پاياني اين فرايند به تصاوير، نقشه­ها، داده‌ها و گزارش‌هايي ختم مي‌شود که ارائه‌دهنده اطلاعاتي در خصوص منابع داده‌، روش‌هاي تحليل، خروجي و قابليت اطمينان به آن است(تعریف سنجش از دور).

نرم‌افزارهاي سنجش از دور:

به نظر مي‌رسد که جدي‌ترين نرم‌افزار رايگان سنجش از دور، نرم افزار Chips باشد. با اين وجود اين نرم‌افزار، ديگر توسعه داده نمي‌شود و آخرين نسخه آن، 7/4 براي ويندوز است. تعداد زيادي از نرم‌افزارهاي سنجش از دور به صورت منبع باز براي تجزيه و تحليل داده‌هاي سنجش از دور چندطيفي و اَبَرطيفي از APIهاي قابل برنامه‌نويسي تا نرم‌افزارهاي کامل مانند GRASS موجود است. نرم‌افزار آموزشي DIPS نيز به آموزش مفاهيم پردازش تصوير در يک محيط شبيه‌سازي‌شده مي‌پردازد. نرم‌افزارهاي تجاري سنجش از دور توسط شركت‌هاي متعددي تهيه و توزيع مي‌شوند که محصول هر کدام، نقاط ضعف و قوت خاص خود را دارد. از اين ميان، مي‌توان به نرم‌افزارهاي تخصصي سنجش از دور ENVI، PCI Geomatica ، ERDAS، ERMapper، Idrisi و Ilwis  اشاره کرد. (تعريف سنجش از دور)   

 

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS):

دستيابي سريع و آگاهي دقيق و بهنگام از پديده هاي جغرافيايي مانند شناخت عوارض زمين، عوامل و پديده هاي اقليمي و غيره، از اركان مهم تصميم گيري ها و برنامه ريزي ها مي باشد. گردآوري، ذخيره، بازيابي و پردازش اين اطلاعات با استفاده از سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي امكان پذير است (غيور و مسعوديان، 1376). اين سيستم ضرورتاً شامل يك نرم افزار نقشه كشي است كه داده هاي مكاني(نقطه، خط، پلي گون)، بيان كننده عوارض سطح زمين را به اطلاعات توصيفي آن ها مي چسباند (دكر، 2001). اين سيستم يك ابزار آناليز جغرافيايي است كه تفاوت ها را در چندين لايه داده هاي مكاني تجزيه و تحليل مي كند تا اطلاعات مكاني جديدي را شكل دهند. مي توان گفت قدرت واقغي اين سيستم در خلق نقش هاي زيبا و يا مطالعات يك سري داده نيست، بلكه در توانايي تركيب لايه هاي اطلاعاتي و به دست آوردن اطلاعات جديد و حل مسائل مربوط به آن ها مي باشد (دكر، 2001). توانايي سيستم اطلاعات جغرافيايي در سازمان دهي، نظم دهي داده هاي ورودي و خروجي، ذخيره سازي، تبديل، بازيابي و آناليز داده ها و اطلاعات و مديريت آن ها مي باشد (ملك زوسكي، 1999). مهم تر اين كه بانك هاي اطلاعاتي را تركيب مي كند تا اطلاعات جديدي را خلق كند كه قبلاً موجود نبوده است (دكر، 2001). اصطلاح سيستم اطلاعات جغرافيايي گاهي در مورد تكنولوژي هايي از اطلاعات جغرافيايي كه ابزاري براي سه عملكرد مهم زير فراهم مي آورند به كار مي رود: 1) سيستم اطلاعات جغرافيايي به عنوان بانك رقومي هدف در يك سيستم مختصات مكاني معمول بيان مي گردد، كه يك وسيله اوليه در دز ذخيره وارزيابي داده ها و اطلاعات است. سيستمي كه توانايي آماده سازي متن هاي عددي را با استفاده از داده هاي توصيفي و مكاني ذخيره شده فراهم مي آورد. اين عملكردها تمايز سيستم اطلاعات جغرافيايي از ديگر سيستم هاي مديريتي را باعث مي گردد، 2) سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سيستم تلفيقي است. اين سيستم تلفيقي از تكنولوژي هاي سيستم جغرافيايي گوناگون مانند سنجش از دور، سيستم موقعيت ياب جهاني، سيستم طراحي كامپيوتري، نقشه برداري خودكار، تسهيلات مديريتي و ديگر تكنولوژي هاي مرتبط مي باشد. هم چنين اين سيستم با تكنيك هاي تصميم گيري و تجزيه وتحليل نيز تلفيق مي گردد.، 3) هدف نهايي سيستم اطلاعات جغرافيايي فراهم سازي پشتيباني در تصميم گيري است. اين سيستم به عنوان يك سيستم حمايتي تصميم گيري، با تلفيق داده هاي مرجع مكاني در حل مسائل محيطي به كار مي رود. اين سيستم داراي مجموعه مسيرهايي مي باشد كه ورودي داده ها، ذخيره سازي، بازيابي، تبديل، تجزيه و تحليل و در نهايت خروجي به هر دو صورت مكاني و توصيفي براي فعاليت هاي حمايتي تصميم گيري را آسان مي سازد (ملك زوسكي، 2004)

    تعاريف جي‌آي‌اس:
   از ابتداي شكل‌گيري سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي، با توجه به گستردگي اطلاعات و تنوع كاربردهاي آن در رشته‌هاي مختلف، تعاريف متفاوتي از اين سيستم‌ها ارائه شده است كه به نمونه‌هايي از آن‌ها اشاره مي‌گردد:
سيستم اطلاعات جغرافيايي ابزاري است براي گردآوري، ويرايش، بايگاني، بهنگام سازي، پردازش و نمايش داده هاي جغرافيايي ((Bernherdson,1992(رده بندي پوستر ص 486)

 سيستم اطلاعات جغرافيايي، مجموعه‌اي از ابزار قدرتمند براي ذخيره و بازيابي اطلاعات در آينده، تبديل و نمايش داده‌ها فضايي از جهان واقعي است (بارو، 1986).
 سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سيستم سخت‌افزاري و نرم‌افزاري رايانه‌اي است كه به منظور دسترسي، نگهداري و استفاده از داده‌هاي كارتوگرافي طراحي گرديده است (تاملين،1990).
- سيستم اطلاعات جغرافيايي، سيستمي است براساس رايانه براي جمع‌آوري، ذخيره‌سازي، كنترل، بازيابي، به روزكردن، ادغام، پردازش، تحليل، مدلسازي و نمايش داده‌هاي جغرافيايي به صور گوناگون (پرهيزكار، 1376).  (فلش WWWW)      

مایل و همکاران (1984)، سیستم اطلاعات جغرافیایی را ابزاری برای ورودی، ذخیره سازی و بازیابی، تبدیل و آنالیز داده ها و خروجی داده های مکانی می دانند (دفتر پ ن دولت)

لینچ و فوت (1996)، سیستم اطلاعات جغرافیایی توانایی آماده سازی فایل های رقومی را با استفاده از هر دو داده های مکانی وتوصیفی ذخیره شده در آن دارد و قابلیت تلفیق داده ها و متغیرهای حاصل از تکنولوژی های سیستم موقعیت یابی جهانی و سنجش از دور را امکان پذیر می سازد. هدف نهایی این سیستم ایجاد یک سیستم حمایتی در پروسه تصمیم گیری است. در ارزیابی چندمعیاری، لایه های اطلاعاتی متفاوتی در تعیین تناسب لازم است که این لایه ها به راحتی با استفاده از این سیستم قابل تهیه هستند (پرکاش، 20021)  (دفتر پ ن دولت)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

تاریخچه ایجاد جی آی اس:

اولين نمونه از يك جي‌آي‌اس ملّي، جي‌آي‌اس كانادا[2] است كه از اواخر1960 به اين طرف ‌به صورت پيوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌هاي 1970 و1980 ميلادي پيشرفت‌هاي قابل ملاحظه‌اي در فناوري جي‌آي‌اس به وجود آمد، به طوري كه عبارت «سيستم اطلاعات جغرافيايي» در مورد مجموعه ابزارهايي براي تحليل و نمايش نقشه‌ها و ادغام فنون و شيوه‌هاي آماري و نقشه‌اي و كاربرد فراگيرتر آن، بويژه براي تحليل تأثيرات وخط مشي‌هاي دولتي به كارگرفته شد. در حالي‌كه سابقه فناوري جي‌آي‌اس دركشورهاي غربي ازجمله كانادا وآمريكا به بيش از40 سال مي‌رسد، فناوري جي‌آي‌اس در اغلب كشورهاي جهان سوم بسيار جوان مي‌باشد. از ويژگي‌هاي جي‌آي‌اس در كشورهاي غربي هماهنگي بين فناوري و آموزش وكاربرد آن است، درحالي كه دركشورهاي جهان سوم، ورود فناوري قبل از آموزش و مهارت‌اندوزي مربوط به آن صورت مي‌گيرد. در ايران، اولين مركزي كه به طور رسمي استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي را در كشور آغاز كرد سازمان نقشه‌برداري كشور بود كه در سال 1369 براساس مصوبه مجلس شوراي اسلامي، عهده‌دار طرح به كارگيري اين سيستم شد. اين سازمان در حال حاضر مشغول تهيه نقشه‌هاي توپوگرافي 1:25000 از عكس‌هاي هوايي با مقياس 1:40000 مي‌باشد و اين فرصتي است براي تبديل اين نقشه‌ها به ساختارهاي رقومي و تأسيس پايگاه توپوگرافي ملي[3] كه نيازهاي كاربران را در زمينه جي‌آي‌اس  برآورده مي‌كند. در همين راستا «شوراي ملي كاربران سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي»[4] به منظور سياست‌گذاري، برنامه‌ريزي و هماهنگ‌سازي فعاليت‌ها در زمينه جي‌آي‌اس، تحليل نيازمندي‌ها و همچنين بهره‌برداري شايسته از كليه ظرفيت‌هاي علمي، فني و نيروي انساني در راستاي ايجاد و به كار‌گيري جي‌آي‌اس و با توجه به وظايف سازمان نقشه‌برداري كشور در خصوص تدوين و ايجاد سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي ملي، در دي ماه 1372 تأسيس گرديده است.  فعاليت‌هاي اجرايي پروژه ايجاد سيستم اطلاعات جغرافيايي در وزارت صنايع و معادن، از فروردين 1371 آغاز گرديد و هم‌اكنون از اين سيستم به طور گسترده در ارتباط با فعاليت‌هاي آن استفاده مي‌گردد.
از ديگر مؤسساتي كه در زمينه اين سيستم فعاليت مي‌كنند مي‌توان شهرداري تهران، وزارت مسكن و شهرسازي، وزارت جهاد كشاورزي، مؤسسه بين‌المللي زلزله‌شناسي و مهندسي زلزله، و سازمان جنگل‌ها و مراتع را نام برد. در دانشگاه‌هاي كشور تاكنون از اين سيستم، چنان كه بايد، به عنوان يك فناوري با قابليت بسيار بالا براي در اختيار قراردادن طراحي پروژه‌ها كاربرد آن در رشته‌هاي مختلف استفاده نگرديده است.

عناصراصلي تشكيل دهنده سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي:
جي‌آي‌اس بر روي هرمي با چهار طبقه زيربنايي ساخته شده است:
- سخت‌افزار: با توجه به مرحله‌اي كه مطالعات در آن قرار دارد، كاربران مي‌توانند از سخت‌افزارهاي موجود در دسته‌بندي زير استفاده نمايند:
٭ سخت‌افزارهاي مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه كليد، رقومي‌كننده، اسكنر، و ...)،
٭ سخت افزارهاي مرتبط با مديريت اطلاعات (سخت‌افزارهاي جانبي رايانه‌ها مانند ماوس، ...)،
٭ سخت‌افزارهاي مرتبط با خروج نتايج (چاپگرها، رسام‌ها، و ...).
- نرم افزار: براي راه اندازي جي‌آي‌اس برنامه رايانه‌اي لازم است. از معروف‌ترين آن‌ها مي‌توان به «آرك اينفو»، «آرك ويو»، «اسپانز[8]»، «مپ اينفو[9]» اشاره نمود كه داراي توابع عملياتي متعدد در جهت تجزيه و تحليل مسائل و محاسبات آماري هستند و عمدتاً توسط شركت‌هاي بزرگ رايانه‌اي توليد مي‌گردند. هر يك از اين نرم‌افزارها براي مطالعات خاصي برنامه‌ريزي شده و داراي محدوديت‌ها و محاسن خاص خود مي‌باشند. در اين پژوهش از دو نمونه از نرم‌افزارهاي رايج اين سيستم (يعني‌«آرك اينفو» و «آرك ويو» استفاده شده است.
- اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفي وجود دارد و نه پيشنهادي. تمركز توجه روي اطلاعات است. در واقع اكثر فعاليت‌ها براي اطلاعات انجام مي‌شود، زيرا اطلاعات قلب جي‌آي‌اس را تشكيل مي‌دهد. كيفيت اطلاعات يكي از مهم‌ترين موضوعات قابل توجه و اساسي مي‌باشد. كيفيت اطلاعات در ارتباط مستقيم با دقت، صراحت، مباني علمي، تركيب اطلاعات، و تحليل و مدلسازي است.
- سازمان و نيروي انساني: مهم‌ترين بخش تشكيل‌دهنده جي‌آي‌اس مي‌باشد، زيرا سازمان و نيروي انساني است كه عمليات جي‌آي‌اس را كنترل مي‌كند. سخت‌افزارها و نرم‌افزارهاي بسيار قوي جي‌آي‌اس بدون پشتيباتي كادر متبحر، به كارآيي مناسب نخواهند رسيد.  براي اجراي موفق سيستم، سازماندهي نيروهاي متخصص و كارآمد كه در جهت اجرا، بهينه نمودن و نهايتاً راهبري سيستم‌ها نقش‌هاي گوناگوني را ايفا مي‌نمايند، الزامي است.

 

 فرآيند تحليل اطلاعات در سيستم اطلاعات جغرافيايي:
     جي‌آي‌اس يك سيستم رايانه‌اي است كه چهار قابليت اساسي را در رابطه با داده‌هاي زمين مرجع فراهم مي‌آورد.
1.       ورودي داده‌ها،
2.       مديريت داده‌ها،
3.       پردازش و تحليل داده‌ها،
4.       خروجي داده‌ها.
              
    شكل زير نحوه ارتباط اين اجزا را در كل سيستم نشان مي‌دهد. 

 

            
  نمايش كلي اجزاي سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي
 (مديري، خواجه (1376) .ص44)

 


كاربردها و توانايي‌هاي سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي:
بطور اجمال قابليت‌هاي جي‌آي‌اس نسبت به سيستم‌هاي اطلاعاتي مشابه و روش‌هاي دستي را مي‌توان به شرح زير بيان داشت:
●  قابليت جمع‌آوري، ذخيره، بازيابي و تجزيه و تحليل اطلاعات با حجم زياد؛
● قابليت برقراري ارتباط بين اطلاعات جغرافيايي (نقشه) و اطلاعات غيرجغرافيايي(جداول اطلاعاتي) و ايجاد امكانات تجزيه و تحليل اطلاعات جغرافيايي با استفاده از اطلاعات غيرجغرافيايي و بالعكس؛
●  توانايي انجام طيف وسيعي از تحليل‌ها مانند: روي هم قراردادن لايه‌ها، پيداكردن اشياي مختلف با استفاده از خاصيت نزديكي آن‌ها به يك شي‌ء خاص، شبيه‌سازي، محاسبه تعداد دفعات وقوع يك حادثه در فاصله مشخص از نقطه يا نقاط معين، و ...؛
● داشتن دقت، كارآيي، سرعت عمل زياد و سهولت در بهنگام‌سازي داده‌ها؛
●  توانايي انجام محاسبات آماري مانند محاسبه مساحت و محيط پديده‌هاي مشخص شده؛
●  قابليت رديابي و بررسي تغييرات مكان‌هاي جغرافيايي در طول زمان؛
● قابليت استفاده براي مكان‌يابي پروژه‌هاي مختلف. . (فلش WWWW)

 

 

كاربرد GIS در خاكشناسي:

سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي مي توانند در كليه مراحل اعم از تهيه نقشه هاي رقومي پايه از قبيل نقشه هاي توپوگرافي، شيب، كاربري اراضي، زمين شناسي و ...تا انجام محاسبات لازم و در نهايت تهيه نقشه هاي پهنه بندي از هر خصوصيت از خاك كه به صورت لايه هاي اطلاعاتي مي توانند در اختيار كاربران قرار بگيرند به راحتي عمل كنند. در نهايت اين مجموعه سيستم اطلاعات خاك ((Soil Information System را تشكيل مي دهند. قسمت اصلي و مهم سيستم اطلاعات خاك، بانك اطلاعات مربوط به داده هاي خاك است. اين بانك اطلاعاتي در واقع تركيبي از نقشه هاي پلي گوني، رستري و نقشه هاي نقطه اي به همراه جداول توصيفي مربوط به مشاهدات پروفيلي و سطحي از خاك مي باشد. ( كتاب خانم حسيني)

مزايا و معايب سنجش از دور

تلفيق سنجش از دور و :GIS

 زمين آمار:

زمين آمار يكي از تكنيك هاي بسيار مفيد در برآورد توزيع مكاني داده هاست. اين روش براي اولين بار حدود 40 سال پيش در فعاليت هاي معدن كاوي و هواشناسي مورد استفاده قرار گرفت. زمين آمار در واقع ابزاري است كه با استفاده از آن مي توان تغييرات مكاني وي‍ژگي هاي خاك را تعيين كرد و از اين طريق مقادير اين خصوصيت را در مكان هايي كه نمونه برداري در آن صورت نگرفته است پيش بيني كرد.(رده بندي پوستر ص 446 كنگره). به عبارت ديگر زمين آمار شاخه اي از علم آمار مي باشد كه قادر به ارائه مجموعه وسيعي از تخمين گرهاي آماري به منظور برآورد خصوصيت مورد نظر در مكاني كه نمونه برداري نشده است با استفاده از اطلاعات حاصل از نقاط نمونه برداري شده
|مي باشد. در آن مختصات داده هاي مربوط به جامعه تحت بررسي و به تبع آن ساختار فضايي داده هاي مربوطه، مورد مطالعه قرار مي گيرد. برتري اين شاخه از آمار نسبت به شعبه كلاسيك آن فراشمولي آن است، بطوريكه مي توان آمار كلاسيك را حالت خاصي از آن دانست. اساس اين شاخه از آمار بر تعريف و توسعه روابط متغير ناحيه اي بيان گرديده است.(پ ن گرگان). در این روش دو هدف اصلی وجود دارد:

ا) بیان تغییرپذیری ویژگی های خاک واحدهای نقشه، و

2) ترسیم مرز نقشه با فرایند میان یابی بین نقاط تک افتاده و منفرد

مزایای روش:

این روش به ویژه زمانی که ویژگی موردمطالعه مطابقت با آن چه در خاک دیده می شود ندارد، مفید می باشد. نتایج به صورت منحنی های هم ارزش نمایش داده می شود. در حقیقت این روش بر مبنای پیوسته بودن محیط و تغییرات تدریجی در آن استوار است، بر خلاف آن چه در نقشه برداری مرسوم دنبال می شود تا شرایط و ویژگی ها را بر اساس فردیت شان تمایز دهند و به صورت مکانی از یکدیگر جدا کنند، مانند افق ها، پدون ها یا واحدهای لنداسکیپ.

بعضی افراد بر این عقیده هستند که تنها زمین آمار یک روش آماری صحیح در نقشه برداری است. در این روش روابط مکانی بررسی و مطالعه می گردد. در حالی که در روش آماری مرسوم متغیرها به صورت مستقل در نظر گرفته
می شوند و نمونه ها یا نقاط به صورت تصادفی انتخاب می شوند. اما این بیانگر آن نیست که ارزش های مختلف یک متغیر تصادفی هیچ ارتباط و اثری بر سایر متغیرها ندارد.

محدودیت های روش:

1) زمین آمار نیز بدون ضعف های تئوری نیست. این روش نیز مانند روش های آماری فرضیه های مختلفی را در ارتباط با متغیر بیان می کند. به ویژه این روش بر مبنای مشابه بودن تغییر پذیری در بخش های مختلف منطقه است که این تقریباً همواره نادرست است. برای حل این مسئله و جلوگیری از ساده سازی بیش از حد نوع خاصی از کریجینگ استفاده می گردد.

2) هر جا پیوستگی در خاک وجود نداشته باشد، زمین آمار کاربرد پیدا نمی کند. زیرا این روش بر اساس پیوستگی بنا نهاده شده است.

3) اطلاعات زیادی لازم است، زیرا باید حداقل 150 تا 200 نقطه مشاهده ای در نظر گرفته شود. علاوه بر آن در استفاده از این روش جهت تعیین تغییرپذیری واحدهای خاک فرض بر این است که این تغییرپذیری کاملاً مدنظر قرار گرفته است. به این دلیل ضروری است تا طول و عرض منطقه موردمطالعه را در دو- سه برابر آن چه مدنظر است نمایش دهند. این ساده انگاری است اگر تصور شود که این روش در تمام شرایط نتایج مطلوبی را به خوبی نتایجی که یک نقشه بردار از اُگر زدن، شناخت از محیط، آگاهی از قوانین پدولوژی، تجاربش از محیط و استفاده از تکنیک های سنجش از دور به دست می آورد، ارائه دهد (سارما، 2006) ( پ ن دولت شهرکرد)

 

كاربرد زمين آمار در خاكشناسي:

استفاده از زمين آمار در خاكشناسي از اوايل دهه 1980 شروع شد و پس از آن كاربرد روش هاي زمين آماري در خاكشناسي جنبه عمومي به خود گرفت. در گذشته تغييرپذيري خصوصيات خاك در مزرعه اغلب به وسيله روش هاي آماري معمول و با فرض اين كه تغييرات ويژگي هاي خاك در داخل واحدهاي نقشه به صورت تصادفي است، صورت مي گرفت. ولي امروزه مشخص شده كه دقت روش هاي زمين آماري در برآورد توزيع مكاني داده هاي اندازه گيري شده  به علت در نظر گرفتن پيوستگي مكاني داده ها نسبت به روش هاي معمول آماري بيشتر است. .(رده بندي پوستر ص 446 كنگره).

:

 

+نوشته شده در بیست و نهم آذر 1388ساعت14:24توسط صالح حسن زاده | |