Remote sensing

134
دور از ﺳﻨﺠﺶ) RS ( ﺑﺮداري ﻧﻘﺸﻪ اردوي ﻛﺎر ﮔﺰارش ﺗﺎﺑﺴﺘﺎن1386 - رﺟﺎﻳﻲ ﺷﻬﻴﺪ داﻧﺸﮕﺎه ﺳﻴﺰده ﮔﺮوه ﻣﻄﺎﻟﺐ ﻓﻬﺮﺳﺖ اول ﻓﺼﻞ: دور از ﺳﻨﺠﺶ ﺑﺮ اي ﻣﻘﺪﻣﻪ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 554 1 - 1 دور از ﺳﻨﺠﺶ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻳﻚ................................ ................................ ................................ ................................ ............. 554 1 - 2 دور از ﺳﻨﺠﺶ ﻣﺰاﻳﺎي................................ ................................ ................................ ................................ ....................... 556 1 - 3 دور از ﺳﻨﺠﺶ ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي................................ ................................ ................................ ................................ ................ 557 دوم ﻓﺼﻞ: اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ اﻧﺮژي................................ ................................ ................................ ................................ ................ 558 2 - 1 ﻣﻘﺪﻣﻪ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .................... 558 2 - 2 اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ اﻧﺮژي................................ ................................ ................................ ................................ ...................... 558 2 - 3 اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ اﻧﺮژي ﻣﻨﺒﻊ................................ ................................ ................................ ................................ ............. 559 - 4 زﻣﻴﻦ و اﺷﻴﺎء ﺳﻄﺢ ﺑﺎ اﻧﺮژي ﺗﻌﺎﻣﻞ................................ ................................ ................................ ................................ ... 561 2 - 5 اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ ﻃﻴﻒ................................ ................................ ................................ ................................ ....................... 561 2 - 6 ﻃﻴﻔﻲ رﻓﺘﺎر ﻣﻨﺤﻨﻲ................................ ................................ ................................ ................................ ............................ 563 ﺳﻮم ﻓﺼﻞ: دور از ﺳﻨﺠﺶ در آن ﻧﻘﺶ و اﺗﻤﺴﻔﺮ................................ ................................ ................................ ..................... 564 3 - 1 ﻣﻘﺪﻣﻪ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .................... 564 3 - 2 اﺗﻤﺴﻔﺮي ﺟﺬب................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .. 564 3 - 3 اﺗﻤﺴﻔﺮي ﭘﺮاﻛﻨﺶ................................ ................................ ................................ ................................ .............................. 565 3 - 3 - 1 ﻟﻲ ري ﭘﺮاﻛﻨﺶ................................ ................................ ................................ ................................ ......................... 565 3 - 3 - 2 ﻣﻲ ﭘﺮاﻛﻨﺶ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ 565 3 - 3 - 3 ﻏﻴﺮاﻧﺘﺨﺎﺑﻲ ﭘﺮاﻛﻨﺶ................................ ................................ ................................ ................................ ................ 565 3 - 4 ﺗﺼﺎوﻳﺮ روي ﺑﺮ اﺗﻤﺴﻔﺮ اﺛﺮات................................ ................................ ................................ ................................ ........... 566 ﭼﻬﺎرم ﻓﺼﻞ: ﺳﻜﻮﻫﺎ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 568 4 - 1 ﻣﻘﺪﻣﻪ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .................... 568 4 - 2 ﻣﺎﻫﻮاره ﻳﻚ ﻣﺪار ﻣﻬﻢ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت................................ ................................ ................................ ................................ .. 568 4 - 3 ﻣﺪارﻫﺎ اﻧﻮاع................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 569 ﺑﻨﺠﻢ ﻓﺼﻞ: ﻫﺎ ﺳﻨﺠﻨﺪه................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .. 571 5 - 1 ﻣﻘﺪﻣﻪ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .................... 571 - 2 ﻫﺎ ﺳﻨﺠﻨﺪه ﻣﻬﻢ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت................................ ................................ ................................ ................................ ............... 571 5 - 2 - 1 دﻳﺪ ﻣﻴﺪان................................ ................................ ................................ ................................ ................................ . 571 5 - 2 - 2 ﻣﻜﺎﻧﻲ ﺗﻔﻜﻴﻚ ﻗﺪرت................................ ................................ ................................ ................................ .............. 572 5 - 2 - 3 ﻃﻴﻔﻲ ﺗﻔﻜﻴﻚ ﻗﺪرت................................ ................................ ................................ ................................ .............. 573 5 - 2 - 4 رادﻳﻮﻣﺘﺮﻳﻜﻲ ﺗﻔﻜﻴﻚ ﻗﺪرت................................ ................................ ................................ ................................ .. 574 5 - 2 - 5 زﻣﺎﻧﻲ ﺗﻔﻜﻴﻚ ﻗﺪرت................................ ................................ ................................ ................................ ............... 575 5 - 3 ﻫﺎ ﺳﻨﺠﻨﺪه اﻧﻮاع................................ ................................ ................................ ................................ ................................ . 576 5 ـ3 ـ1 اﻧﺮژي ﻣﻨﺒﻊ ﻟﺤﺎظ از ﻫﺎ ﺳﻨﺠﻨﺪه اﻧﻮاع................................ ................................ ................................ ................. 576 5 - 3 - 2 داده ﻧﻮع ﻟﺤﺎظ از ﻫﺎ ﺳﻨﺠﻨﺪه اﻧﻮاع................................ ................................ ................................ ...................... 576

Transcript of Remote sensing

Page 1: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

فهرست مطالب

554 ....................................................................................................................................... مقدمه اي بر سنجش از دور: فصل اول 554 ............................................................................................................................................. يك سيستم سنجش از دور 1-1 556 ....................................................................................................................................................... مزاياي سنجش از دور 1-2 557 ................................................................................................................................................ كاربردهاي سنجش از دور 1-3

558 ................................................................................................................................................ انرژي الكترومغناطيس: فصل دوم 558 .................................................................................................................................................................................... مقدمه 2-1 558 ...................................................................................................................................................... انرژي الكترومغناطيس 2-2 559 ............................................................................................................................................. منبع انرژي الكترومغناطيس2-3 561 ................................................................................................................................... تعامل انرژي با سطح اشياء و زمين 4- 561 ....................................................................................................................................................... طيف الكترومغناطيس 2-5 563 ............................................................................................................................................................ منحني رفتار طيفي 2-6

564 ..................................................................................................................... اتمسفر و نقش آن در سنجش از دور: فصل سوم 564 .................................................................................................................................................................................... مقدمه 3-1 564 .................................................................................................................................................................. جذب اتمسفري 3-2 565 .............................................................................................................................................................. پراكنش اتمسفري 3-3

565 ......................................................................................................................................................... پراكنش ري لي3-3-1 565 ................................................................................................................................................................ پراكنش مي3-3-2 565 ................................................................................................................................................ پراكنش غيرانتخابي 3-3-3

566 ........................................................................................................................................... اثرات اتمسفر بر روي تصاوير 3-4 568 .........................................................................................................................................................................سكوها: فصل چهارم

568 .................................................................................................................................................................................... مقدمه 4-1 568 .................................................................................................................................. خصوصيات مهم مدار يك ماهواره 4-2 569 .......................................................................................................................................................................... انواع مدارها 4-3

571 .................................................................................................................................................................. سنجنده ها: فصل بنجم 571 .................................................................................................................................................................................... مقدمه 5-1 571 ............................................................................................................................................... خصوصيات مهم سنجنده ها 2-

571 ................................................................................................................................................................. ميدان ديد 5-2-1 572 .............................................................................................................................................. قدرت تفكيك مكاني 5-2-2 573 .............................................................................................................................................. قدرت تفكيك طيفي 5-2-3 574 .................................................................................................................................. قدرت تفكيك راديومتريكي 5-2-4 575 ............................................................................................................................................... قدرت تفكيك زماني 5-2-5

576 ................................................................................................................................................................. انواع سنجنده ها 5-3 576 ................................................................................................................. انواع سنجنده ها از لحاظ منبع انرژي 1ـ3ـ5 576 ...................................................................................................................... انواع سنجنده ها از لحاظ نوع داده 5-3-2

Page 2: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

578 .............................................................................. انواع سنجنده ها از لحاظ نوع و هندسه جمع آوري داده 5-3-3 579 .......................................................................................................................... يفيانواع سنجنده ها از لحاظ ط 5-3-4

580 .............................................................................................................................................................. چند سنجنده مهم 4ـ5 TM ........................................................................................................................................................... 580سنجنده 1ـ4ـ5 HRV ....................................................................................................................................................... 580سنجنده 2ـ4ـ5

ER MAPPER ............................................................................................................................................................................ 582 ER MAPPER : ............................................................................................................................................. 582فرمت هاي

582 .................................................................................................................................................................. فزارمراحل كاردرنرم ا 583 ............................................................................................................................................... ترسيم نموداردرجات خاكستري

585 ........................................................................................................................................................................................ مختصات 585 ................................................................................................................................................. صاوير مختلفژئولينك كردن ت

Algorithm ............................................................................................................................................................................... 587 590 ....................................................................................................................................................................... :تركيب هاي رنگي 592 ................................................................................................................................................... بود كنتراستهيستوگرام و به

Histogram Equalization ( ................................................................................... 595( يكنواخت سازي هيستوگرام 596 ................................................................................................................................................................................................ فيلتر 597 ............................................................................................................................................................ فيلتر هاي خطي - 1 597 .................................................................................................................................................. فيلتر هاي كاهش نويز - 2 Edge Detector Filters ( ................................................................................ 597( فيلتر هاي آشكار ساز لبه - 3

Image Arithmetic Operation :(........................................................................................ 603(محاسبات تصويري 607 ................................................................................................................................................................... جهت تابش خورشيد 608 ...................................................................................................................................................................... زدن منحني ميزان

Georefrence 614 .............................................................................................................. كردن تصوير به صورت دو بعدي Resampeling :( ........................................................................................................................... 621(نمونه برداري مجدد 624 .................................................................................................................................................................. سطوح مختلف تلفيق

624 ...................................................................................................................................... مراحل كلي تصاوير در سطح پيكسل 624 ............................................................................................................................ لروش هاي تلفيق تصاوير در سطح پيكس

Brovey : ................................................................................................................................................................... 624روش HSI ........................................................................................................................................................... 624تلفيق در فضاي

PCA ................................................................................................................................. 625تبديل تلفيق تصاويربه كمك GEOMATICA PCI .............................................................................................................................................................. 626

Raw data ............................................................................................................................................................................... 627 Enhanced data ............................................................................................................................................................... 627

Scatter Plot ............................................................................................................................................................................ 631 634 ............................................................................................................................................................................... ترسيم پروفيل

Ortho Engine ....................................................................................................................................................................... 636

Page 3: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

648 ............................................................................................................................................. از تصوير DEMتهيه اورتوفتو و Unsupervised Classification ................................................................................................................................... 651

Supervised Classification .......................................................................................................................................... 655 658 .......................................................................................................................................... بندي نظارت شده روش هاي طبقه

ENVI ................................................................................................................................................................................................ 661 661 ........................................................................................................................................................................................ رروش كا

Page 4: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

مقدمه اي بر سنجش از دور: فصل اول يك سيستم سنجش از دور 1-1

انجـام . وجود داشـته اسـت ) به خصوص داده هاي مكانمند(ع آوري داده ها از ديرباز روش هاي مختلفي براي جممشاهدات نجومي، نقشه برداري زمينـي، هيـدوگرافي، فتـوگرامتري و سـنجش از دو روش هـاي عمـده جمـع آوري

.اطالعات مكانمند مي باشندكـه در آنهـا تمـاس از زمره روش هاي جمع آوري داده ها محسوب مي شود (Remote Sensing)سنجش از دور

در مقابل روش هاي زمينـي كـه در . مستقيم فيزيكي با اشياء مورد اندازه گيري در حداقل ممكن نگه داشته مي شودآنها عامل انساني وظيفه تفسير و برداشت را بر عهده دارد و معموالً در تماس مستقيم يا با فاصله كـم از اشـياء انجـام

.وري داده بر عهده سنجنده استمي شود ، در سنجش از دور، جمع آ :براي سنجش از دور تاكنون تعاريف بسياري ارائه شده است كه برخي از مهم ترين آنها عبارتند از

سنجش از دور دانش پردازش و تفسير تصاويري است كه حاصل ثبت تعامل انرژي الكترومغناطيس و اشـياء مـي � ) Sabins،1997(باشند

برداشت سطح زمين از فضا با استفاده از خصوصيات امواج الكترومغناطيس مـنعكس يـا سنجش از دور به معناي �كاربرد سنجش از دور در مديريت منابع طبيعي، توليد نقشه هاي كاربري و پوششـي . منتشر شده از سطح اشياء است

). UN، 1999(و حفظ طبيعت مي باشد ن اطالعات درباره يـك شـيء منطقـه يـا پديـده، از طريـق به دست آورد) يا فن آوري(سنجش از دور علم و هنر �

) بدون تماس مستقيم با شيء منطقه يا پديده مـورد مطالعـه (پردازش وآناليز داده هاي اخذ شده بوسيله يك دستگاه )ASP، 1983(است

. دارد اين تعريف گرچه كمي قديمي است ولي تا حد زيادي وظايف و قابليت هاي مهـم سـنجش از دور را بيـان مـي براساس اين تعريف و همچنين روند جاري در سنجش از دور مي توان يك سيسـتم سـنجش از دور را بـر مبنـاي دو

): Abkar، 1999(بخش تعريف كرد ـ بخش جمع آوري داده ها 1 ـ بخش استخراج اطالعات 2

سها داده هاي ارتفاعي و حاصل بخش جمع آوري داده ها، داده هاي سنجش از دوري هستند كه به شكل تصاوير، عكــ 2ــ منبـع انــرژي 1: اين بـخـش از چهار عنصر اساسي تشـكيل شـده اسـت . نظاير آنها به كاربران ارائه مي شوند

.ـ سنجنده4ـ اشياء و پديده ها 3اتـمـسفر گسيل موج الكترومغناطيس را توليد كرده و آن را از طريق اتمسفر به سمت اشياء (Energy Source)منبع انرژي

در اغلب اوقات منبع انرژي خورشيد است ولي در بعضي از سيستم هاي سنجش از دوري منبع انرژي همان . مي داردسنجنده است كه امواج الكترومغناطيس را در طول موج هاي خاصي توليد مي كند و وظيفه دريافت انعكاسـات ايـن

، طول موج هاي ارسالي و فاصله از (Elevation Angle)زاويه ارتفاعي . امواج توسط اشياء را نيز بر عهده دارد .عوارض از مهمترين پارامتر هاي منبع انرژي مي باشند

. موجي كـه از منبع انـرژي بـه سمت اشياء حركت مي كند در راه خود از واسطه اي به نام اتمسـفر عبـور مـي كنـد اثر اتمسفر بر روي تصاوير گـاه بسـيار قابـل توجـه . ب و تفرقجذ: اثرات مهم اتمسفر بر روي انرژي ارسالي عبارتند از

يكي از متداول ترين اثرات اتمسفر . وجود مولكول هاي متراكم بخار آب در هوا كه به صورت ابر ظاهر مي شوند. استمـي براي گريز از جذب اتمسفري، سنجنده ها معموالً به گونه اي طراحي. است كه بر روي تصاوير مشاهده مي شوند

شوند كه امواج دريافتي در محدوده هاي جذبي اتمسفر قرار نگيرند و به اين ترتيب اثر تـفـرق بـر روي تصاوير اغلـب

Page 5: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

كمتـر از اتمسـفر ) به خصوص در محدوده مايكرويو(طول موج هاي بلند . بسيار بيشتر از اثـر جـذب اتمسفـري استداراي كمتـرين تاثيرپـذيري از اتمسـفر ) راداري(ه هـاي مـايكرويو تاثير مي پذيرند، بنابراين معموالً تصـاوير سـنجند

هستند و به همين خاطر در مناطق دائماً براي بهترين انتخاب براي كاربردهاي سنجش از دوري، تصـاوير راداري مـي .باشند

د مـي كنـد و موج بـه شـي برخـور . قسمتي از موج الكترو مغناطيس پس از تعامل با اتمسفر باالخره به اشيا مي رسدقسمت انعكاس يافته دوباره از طريق . قسمتي از آن انعكاس يافته، قسمتي جذب شده و قسمتي از شي عبور مي كند

.اتمسفر به سمت فضاي بيرون هدايت مي شود و قسمتي از آن به سنجنده مي رسدنهايت منجـر بـه انتشـار قسمتي از انرژي كه توسط شي جذب مي شود باعث تغييرات سطح انرژي در شي شده و در

(Radiation) مقداري انرژي الكترومغناطيس مي شود كه بخشي از آن توسط سنجنده قابل دريافت و اندازه گيـريقسمتي از انرژي كه از جسم عبور مي كند، بسته به موقعيت شي ممكن است دوباره به سمت سنجنده منعكس . است

انـدازه، شـكل، (و خصوصيات هندسـي ) انعكاس و انتشار(يومتريكي خصوصيات راد. يا توسط اشياء مجاور جذب شوداشيا كامالً بر روي امواج دريافتي اثر گذاشته و باعث مي شوند تا هر شـي بـه صـورت خاصـي در ) توجيه و توپولوژيبـراي سنجنده ها. سنجنده انرژي ارسال شده از طرف اشياء را دريافت، اندازه گيري و ثبت مي كند. تصوير ثبت شود

.دارند كه اغلب هواپيما و يا ماهواره است (platform)نياز به سكويي ) در مدار يا فضا(نگهداري و انتقال و غيرفعـال (Active)سـنجنده هـاي فعـال : سنجنده ها از ديدگاه منبـع انـرژي بـه دو دسـته تقسـيم مـي شـوند

(Passive). ايـن . ه از خورشيد به عنوان منبع انرژي استفاده مي كننـد سنجنده هاي غيرفعال آن دسته از سنجنده ها هستند ك

سنجنده ها وابستگي زيادي به پارامترهاي مرتبط با خورشيد نظير زاويه ارتفاعي آن، شرايط اتمسـفري و طـول مـوج در مقابل اين سيستم ها كه حضور ابر يكي از جدي ترين مشـكالت اسـتفاده از تصـاوير . هاي ارسالي توسط آن دارند

نهاست، سيستم هاي فعال قرار مي گيرند اين سيستم ها منبـع انـرژي را بـه همـراه دارنـد و بــه همـين خـاطر از آسنجنده هاي راداري جزء سيستم هاي فعال . وابستگي بـه خورشيد رها شده و از اتمسفر تأثير بسيار كمي مي پذيرند

هستند كه هر كدام از لحـاظ طيفـي، هندسـي و سنجنده ها داراي انواع مختلفي . سنجش از دور محسوب مي شوند .راديومتريكي قابليت هاي گوناگوني را ارائه مي دهند

. تصويري است كه در بخش استخراج اطالعات به كـار گرفتـه مـي شـود ) معموالً(حاصل تعامل چهار مؤلفه ياد شده در حقيقـت بـا كمـي . ز آماده شودتصوير در اين بخش تحت يك سري پردازش و تصحيح قرار مي گيرد تا براي آنالي

اغماض مي توان پردازش تصاوير را نگاشتي از فضاي تصوير به فضاي تصوير دانست، كه باعث آماده سازي تصوير براي به عنوان مثال حذف خطاهاي راديومتريكي از جمله پردازش ها محسوب مي شـوند چـرا كـه ورودي . آناليز مي شود

پـردازش . است) با كاهش و يا حذف خطا(و خروجي آنها نيز يك تصوير ) مراه با خطاه(الگوريتم هاي آن يك تصوير تصاوير معموالً به صورت رقومي انجام مي شود ولي به صورت آنالوگ نيز گاه بر روي عكس هاي هوايي و يـا مـاهواره

تصـوير، تبـديل بـه تصحيحات اتمسفري، راديومتريكي و هندسي، بهبود كيفيت بصري. اي كارهايي صورت مي گيرد .از جمله عمليات هاي پردازش تصاوير هستند) مانند تبديل فوريه(يك فضاي جديد

آنـاليز تصـاوير را از لحـاظ . در مرحله بعد تصوير مورد آناليز قرار مي گيرد تا اطالعات مورد نياز از آن استخراج شـود و روش ) روش سـنتي (ـه دو صورت تفسـير بصـري تئوري مي توان نگاشتي از تصوير به فضاي اطالعات دانست كـه ب

در تفسير بصري كارشناس با كمك ايجاد انواع تركيب هاي رنگي و تجربيات گذشته . هاي كامپيوتري انجام مي پذيرد .عوارض را با توجه به رنگ، بافت، اشياء همسايه و پارامترهايي از اين دست تشخيص داده و شناسايي مي كند

Page 6: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ش هاي كامپيوتري عليرغم دخالت عامل انساني در نهايت تصميم گيري با الگـوريتم كـامپيوتري در صورتي كه در رودر نتيجه آناليز تصاوير، . مي باشد كه هر پيكسل از تصوير متعلق به چه كالس يا عارضه اي بر روي سطح زمين است

به يك سري پس پردازش دارند تا عالوه بـر معموالً اين اطالعات نياز . اطالعات مورد نياز از تصاوير استخراج مي شوندبه اين ترتيب مشخص مي گـردد كـه . باال رفتن دقت آنها، آماده براي ورود به سيستم هاي اطالعات جغرافيايي شوند

قلب يك سيستم سنجش از دوري عمالً بخش آناليز آن است و مهـم تـرين و شـاخص تـرين قسـمت يـك سيسـتم چه استفاده از الگوريتم هاي مناسب مي تواند دقت كار را تـا حـد زيـادي بـاال گر. سنجش از دوري محسوب مي شود

يك سنجنده با قابليت هـاي . ببرد، ولي هرگونه موفقيت در اين مرحله منوط به عملكرد درست در مراحل قبلي استپـردازش قـرار گرفتـه و تصويري كه به خوبي مورد . مكاني و طيفي باالتر، تصاوير بهتري را در اختيار ما قرار مي دهد

ايـن . در آن به حداقل رسيده باشد، موفقيت بخش آناليز را مطمئن تر مي كنـد ) راديومتريكي و هندسي(سطح خطا مقدمه كوتاه بر سنجش از دور گرچه بسياري از جزئيات را به همراه ندارد ولي مي تواند ديدي كلـي ايجـاد كنـد كـه

ر چگونه است و هر بخش از آن در كجاي فرآينـد توليـد اطالعـات نقـش فرآيند و عملكرد يك سيستم سنجش از دو .بازي مي كند

مزاياي سنجش از دور 1-2

مزايايي كه كار با داده هاي سنجش از دور در اختيار كاربران قرار مي دهد توجه بسـياري از كارشناسـان را بـه خـود روش هاي سنجش از . اعث گسترش سطح استفاده از اين فن آوري نوظهور در دنياي كنوني شده استجلب كرده و ب

دور در مقايسه با روش هاي ديگر توليد اطالعات مانند نقشه برداري زميني، عكسبرداري هوايي و آمارگيريهاي محلي رسي بـه محل و حضور فيزيكي در آن را سنجش از دور عالوه بـر اينكه مشكل دست. از مزاياي بسيار برخوردار هستند

كه الزمه روش هاي زميني و سنتي است مرتفع ساخته و آن را به حداقل رسانده اسـت، بـا ايجـاد پوشـش خـوبي از با توجه به سـطحي كـه يـك تصـوير مـاهواره اي . منطقه مورد مطالعه امكان ديد كلي و عامتر از آن فراهم مي سازد

انجام كار پايين آمده و از لحاظ اقتصادي نيز مقرون به صرفه است چرا كه اسـتفاده از پوشش مي دهد، در كل هزينه .و عمليات زميني بسيار محدود نياز دارد) ولي متخصص(اين فن آوري به نيروي انساني كم

ث مـي امروزه داده ها و كليه پردازش ها و خروجي آنها در سنجش از دور به صورت رقومي بوده و همين مسـئله باعـ اين مسئله همچنين در ايجاد ارتباط ساده و آسـان . شود تا از فن آوري كامپيوتري موجود حداكثر استفاده برده شود

خروجـي . نيـز بسـيار مـؤثر اسـت (GIS)بين سيستم هاي سنجش از دوري و سيسـتم هـاي اطالعـات جغرافيـايي وارد شود و مورد پردازش آناليزهاي بعدي GISبه پردازشهاي سنجش از دوري مي تواند به عنوان يك اليه اطالعاتي

.قرار گيردبا خصوصيات مكاني و طيفي ) يا هوايي(يكي ديگر از مزاياي سنجش از دور وجود انواع متنوعي از تصاوير ماهواره اي

زمـان مختلف است، كه به كارشناسان اجازه مي دهد با استفاده از اين قابليت، مجموعـه اطالعـات جـامع تـري را در تصـاوير سـنجش از دور در بخـش هـاي مختلفـي از طيـف . كوتاهتري نسبت بـه روش هـاي مرسـوم كسـب كننـد

الكترومغناطيس اخذ مي گردند كه بسته به طول موج به همان نام ناميده مي شوند؛ مثالً تصاوير مرئي؛ تصاوير مادون ايـن تصـاوير اطالعـات جداگانـه اي از عـوارض هـر دسـته از . قرمز؛ تصاوير مـادون قرمـز حرارتـي و تصـاوير راداري

تصويربرداري را در اختيار ما قرار مي دهند كه باعث مي شود آناليز دقيق تر و كامل تري از وضعيت موجود به دسـت .آيد

وجود سنجنده هاي متعدد كه تصوير برداريهاي متنوعي را در بخش هاي مختلف طيف الكترومغنـاطيس انجـام مـي تنوع داده باعث گرديده است تا براي يـك مكـان مشـخص تصـاوير متعـددي موجـود باشـند و بتـوان دهند عالوه بر

Page 7: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

وجود اين قابليت ها در اين فـن آوري باعـث شـده اسـت تـا سـنجش از دور از . آناليزهاي چند زمانه را نيز انجام داد .قاتي قرار گيردانحصار سيستم هاي نظامي و جاسوسي خارج شده و در خدمت مقاصد كاربردي و تحقي

كاربردهاي سنجش از دور 1-3سنجش از دور گرچه در روزهاي نخستين به عنوان يك موضوع صرفاً علمي و تحقيقاتي شناخته مي شـد امـا امـروزه

اين فـن آوري در دنيـاي . يدا كرده استكامالً در اختيار شاخه هاي مختلف علوم قرار گرفته و كاربردهاي گوناگوني پوجـود . پيشرفته امروزي به عنوان يكي از مهمترين و عمده ترين منابع داده هاي مكاني و موضوعي قلمداد مي شـود

انواع زمينه هاي كاربردي و علمي براي سنجش از دور، آن را به عنوان يك ابزار قوي و كارآمد براي توليـد داده هـاي سرمايه گذاري در بخش هاي مختلف سنجش از دور از قبيل طراحـي و . مطرح نموده است (Spatial Data)مكاني

ساخت سنجنده ها؛ پرتاب آنها به فضا؛ اخذ، پردازش و فروش تصاوير امروزه به طـور عـادي در اختيـار شـركت هـاي دور باعث شده اسـت تـا قابليت هاي منحصر به فرد سنجش از . خصوصي كشورهاي داراي اين فن آوري درآمده است

.بتوان اين فن آوري را در زمينه هاي مختلفي به كار گرفتتخمين توليد و وسعت اراضي كشـاورزي؛ بـرآورد سـطح يـك : نمونه هايي از كاربردهاي تصاوير ماهواره اي عبارتند از

دي مراتـع؛ محصول خاص؛ تعيين وضعيت و مشخصات انواع محصوالت؛ طبقه بندي پوشش و نـوع جنگـل؛ تيـپ بنـ كاربري؛ نقشه هاي زمين شناسي؛ نقشه هاي زمـين شناسـي؛ نقشـه هـاي ژئومورفولـوژي؛ / توليد نقشه هاي پوششي

نقشه هاي خاك شناسي؛ نظارت و كنترل توسعه شهري؛ تنظيم شبكه جاده ها و دسترسي؛ مطالعه و بررسي آلودگي نوس شناسي؛ برآورد خسارت هاي ناشي از زلزلـه، سـيل، آب؛ ارزيابي ذخاير آبي؛ برف سنجي؛ مطالعه يخچال ها؛ اقيا

.آتش سوزي، جنگ؛ بررسي خشكسالي؛ كاربردهاي نظامي ـ امنيتيگرچه اين ليست به نظر طوالني مي آيد ولي هنوز بسياري از جنبه هاي تحقيقي ـ كاربردي سنجش از دور را شـامل

دگي بشري را نيز جزء كاربردهاي سنجش از دور به حسـاب عالوه بر آن بايد بسياري از جنبه هاي ديگر زن. نمي شودسرانجام بايد اين نكته را در نظر داشت كه تنها استفاده بجا، صحيح و در حد قابليت هاي داده هاي در دسترس . آورد

ه توقع هـاي بـاال و تصـورهاي نادرسـت از داد . مي تواند موفقيت استفاده از تصاوير سنجش از دوري را تضمين نمايدهاي سنجش از دوري هميشه باعث شده است تا بسياري از مديران و تصميم گيرندگان در استفاده از ايـن فـن آوري

.احتياط كنند و آنچنان كه بايد و شايد از مزاياي آن بهره نبرند

Page 8: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

انرژي الكترومغناطيس: فصل دوم مقدمه 2-1

ــاطيس ــرژي الكترومغن ــه ان ــرژي اســت ك ــوعي از ان ــري ن ــدازه گي ــر ان ــنجش از دوري ب ــاي س ــتم ه اســاس سيس(Electromagnetic) انرژي الكترومغناطيس از طرف اشياء به سمت سـنجنده حركـت مـي كنـد . ناميده مي شود

بنابراين دانستن اطالعاتي در اين مورد براي فهم بهتر تصاوير و . شودتوسط سنجنده دريافت، اندازه گيري و ثبت مي .پردازش هاي انجام شده روي آنها بسيار ضروري است

شناخته ترين نوع انرژي الكترومغناطيس همان نور است كه براي ساكنان زمين عمده ترين منبع توليد آن خورشـيد زمين . ل موج هاي مختلف توليد كرده و به اطراف گسيل مي داردخورشيد انرژي الكترومغناطيس را در طو. مي باشد

نيز در معرض تابش خورشيد، اين انرژي هاي حيات بخش را دريافت كرده و بخشي از آن را منعكس و بخشي ديگر را در اين فصل مروري خواهيم. جذب مي كند، در نهايت انرژيهاي جذب شده به گونه هاي ديگر انرژي تبديل مي شوند

ــر خصوصــيات امــواج الكترومغنــاطيس، نقــش آنهــا در يــك سيســتم ســنجش از دور و در نهايــت طيــف داشــت ب .الكترومغناطيس

انرژي الكترومغناطيس 2-2خصوصـيات ايـن تاكنون دو نظريه عمده در رابطه با انرژي الكترومغناطيس ابراز گرديده است كه هركـدام بخشـي از

و نظريـه ذره (Wave Theory)نظريه موجي بودن انرژي الكترومغناطيس ): ITC،1999(انرژي را بيان مي نمايند نظريه موجي بودن ما را در جداسازي انواع انـرژي هـاي الكترومغنـاطيس در طـول . (Particle Theory)اي بودن

در حالي كه با استفاده از نظريه ذره اي بودن بهتر . كمك مي كند) مثالً مادون قرمز و يا مايكروويو(موج هاي مختلف طرفداران دو نظريه فوق سال هـا . مي توان واكنش ميان انرژي الكترومغناطيس و سطح زمين يا اتمسفر را بيان نمود

بزرگ آلماني در جدال با يكديگر مسايل بسياري در رابطه با انرژي الكترومغناطيس را كشف نمودند تا اينكه دانشمندانيشتن عنوان نمود كه در سطوح ذرات بنيادين مـي تـوان هـر دو رفتـار را بـراي ايـن نـوع انـرژي درسـت دانسـت

)1999،Mather.( ايـن . انرژي الكترومغناطيس به شكل امواج سينوسي در فضـا حركـت مـي نمايـد : نظريه موجي بودن عنوان مي دارد

نوسان هر دو ميدان بر . دان الكتريكي و ميدان مغناطيسي تشكيل گرديده اندامواج از دو ميدان عمود بر هم شامل مي حركت مي كند ) 299792000m/s(مسير انتقال موج نيز عمود است كه با سرعت نور

به فاصله ميان دو نقطه . آن است (Wavelength)يكي از مهمترين خصوصيات يك موج الكترومغناطيس طول موج است كـه (Waveform)معادل تعداد جزء موجي (Frequency)بسامد . ول موج گويندموج ط) تكراري(يكسان

تنـاوب . بيـان مـي گـردد (Hertz)بسامد معموالً در واحد هرتـز . در واحد زمان از يك نقطه مشخص عبور مي كنند(Period) حسب ثانيه استمعموالً واحد تناوب بر . زماني است كه در آن يك موج كامل از يك نقطه عبور مي كند .

رابطه ميان طول . بخشي از تناوب است كه از زمان شروع يك موج تا يك نقطه مشخص طول مي كشد (Phase)فاز :به صورت زير برقرار مي شود (C)توسط سرعت نور (T)و تناوب λ)(موج TC ) 1ـ2( /λ=

:و تناوب به صورت معكوس است (F)همان طور كه مي دانيم رابطه ميان بسامد FT) 2ـ2( /1=

:داشتخواهيم 1ـ2و با جايگذاري اين رابطه در معادله FC) 3ـ2( *λ=

Page 9: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

در نظريه ذره اي بودن، انرژي الكترومغنـاطيس را مجموعـه اي از بسـته هـاي بسـيار كوچـك انـرژي بـه نـام فتـون (Photon) كه هر فتون در خود دارد مقدار انرژي. مي دانند كه با سرعت نور حركت مي كنند(Q) را با رابطـه زيـر

:بيان مي نمايندFhQ) 4ـ2( *=

js34106256ثابت پالنك با مقدار hكه در آن را به دست آورده Fار مقد 3ـ2اگر از رابطه . بسامد مي باشد Fو /×− :جايگذاري كنيم خواهيم داشت 4ـ2و در رابطه

) 5ـ2(λchQ .

= بـا . ر مي دهددر حقيقت رابطه به دست آمده تركيبي از دو نظريه را براي بررسي امواج الكترومغناطيس در اختيار قرا

مي توان دريافت، مقدار انرژي هر موج بستگي وابستگي تمامي به طول hو cثابت بودن پارامترهاي ) تقريباً(توجه به در طيــف . انــرژي بيشــتري دارنــد و بــالعكس) بســامد بــزرگ تــر(امــواج بــا طــول مــوج كوچــك تــر . مــوج آن دارد

با توجه بـه . ين و امواج راديويي داراي كمترين انرژي مي باشندامواج گاما داراي بيشتر) 5ـ2بخش (الكترومغناطيس 5ــ 2الكترومغناطيس است، مهمترين نتيجـة رابطـه ) انرژي(اين نكته كه اساس سنجش از دور بر اندازه گيري امواج

.اين است كه اندازه گيري طول موج هاي بزرگتر از طول موج هاي كوچك تر سخت تر است ومغناطيسمنبع انرژي الكتر2-3

)(تمامي اشيايي كه دمايي باالتر از صفر مطلق k0 دارند از خود انرژي الكترومغناطيس ساطع مي كنند كـه در طـولباشد كـه بشـر بـه طـور خورشيد شايد بزرگترين منبع انرژي از اين دست . موج هاي مختلف مقدار آن متفاوت است

. ميليـون كيلـومتري آنهـا قـرار دارد 150خورشيد منبع گرما و نور براي زمينيان است كه در . معمول با آن آشناستتبديل هيدروژن به هليم در هسته آن باعث توليد انرژي مي گردد كه از اليه هاي خارجي به سمت بيرون منتشر مي

درصـد 47درصـد توسـط اتمسـفر و 17درصد دوباره منعكس شده، 35تقريباً از مقدار انرژي رسيده به زمين . شود .توسط زمين و اشياء روي آن جذب مي شود

رابطه ميان تابش يك جسم در طول موج هاي مختلف براساس درجه حرارت آن را، قانون پالنك به صورت زيـر بيـان ):Mather،1999(مي كند

) 6ـ2(])/[exp( 125

1

−=

TCCM

λλλ

كه نشان مي . طول موج استλدرجه حرارت جسم بر حسب درجه كلوين و Tدو مقدار ثابت، 1Cو 2Cكه در آن دهد اجسام در درجه حرارت هاي مختلف در طول موج هاي گوناگون مقادير انرژي الكترومغناطيس متفاوتي از خـود

.منتشر مي سازند

Page 10: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

با توجه به شكل اين نكته مشخص مي گردد كه هرچه درجه حرارت باالتر رود طول موجي كه در آن بيشترين انرژي (Wien’s Displacement Law)اين مسئله به قـانون جابـه جـايي ويـن . تابيده مي شود كوچك تر خواهد شد

:معروف است ) 7ـ2(

TC

m3=λ

اين مسئله در طراحي سنجنده ها . يك ثابت است 3Cدرجه حرارت و Tطول موج با بيشترين انرژي، mλكه در آن در نزديكـي چنـين طـول ) TMسنجنده 6 نظير باند(معموالً باندهاي حرارتي سنجنده ها . و باندها بسيار مهم است

.طراحي مي شوند) با دانستن حرارت متوسط سطح زمين(موج هايي از نقطه . در نظر گرفته شود (Blackbody)اگر خورشيد يك تابنده كامل بود مي توانست به عنوان يك جسم سياه

. را جذب كرده و سپس بازتـابش نمايـد نظر تئوري، جسم سياه ماده اي است كه بتواند تمامي انرژي الكترومغناطيس. چنين جسمي در دنياي واقعي وجود ندارد ولي براساس اين جسم فرضي، پارامترهـاي مختلفـي تعريـف مـي شـوند

تابنـدگي يـك . گويند (Emissivity)قدرت انتشار و تابندگي يك جسم واقعي نسبت به يك جسم سياه را تابندگي امي اجسـام تابنـدگي كـوچكتر از يـك خواهنـد داشـت و بـه عنـوان جسـم تمـ . فرض مي شود 1جسم سياه معادل

:در نتيجه براي جسم سياه خواهيم داشت). Mather،1999(خاكستري شناخته مي شوند 1==αξ

.تابندگي جسم است ξمقدار جذب انرژي و αكه در آن . بنابراين از نقطه نظر منبع انرژي براي سنجش از دور مي توان دو منبع مهم براي انرژي به طور مجـزا تشـخيص داد

امـواج . بـود خواهـد (Radiation)و دومـين بـه صـورت تابشـي (Reflectance)اولين منبع به صورت انعكاسي به سمت اشياء گسيل مي شوند و پـس از برخـورد بـا ) يا سنجنده(الكترومغناطيس از يك منبع انرژي نظير خورشيد

اين نوع انرژي هاي انعكاسي بيشتر در قسمت مرئـي، . سطح اشياء بخشي از آنها به سمت سنجنده هدايت مي گردندخش جذب شده انرژي باعث باالتر رفتن درجه حرارت شي ء شده و ب. مادون قرمز نزديك و امواج مايكروويو مي باشند

اين گونه انرژي هاي تابشـي . به گونه اي كه قابل تشخيص توسط سنجنده باشد. مقدار انرژي تابشي آن را باال مي برد .بيشتر در بخش مادون قرمز حرارتي و گاه مايكروويو قرار دارند

Page 11: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

طراحـي ). 3تــا µ 8مـثالً در بـخــش (هاي انعكاسي مخلـوط مـي شـوند البته در برخي از طول موج ها با انرژيبـانـدها بـراي انرژي هاي تابشي مشكل تر از انرژي هاي انعكاسي است و معموالً قدرت تفكيك مكاني سنجنده هايي

.پايين تر استكه چنين انرژي هايي را دريافت و اندازه گيري مي كنند نسبت به انواع ديگر تعامل انرژي با سطح اشياء و زمين 2-4

در ايـن . پس از بـرخـورد انـرژي الكترومغناطيس با سطح اشياء سه حالت كلي اتفاق مي افتد؛ انعكاس، جذب و عبورح اشياء در صورت انعكاس چه اتفاقي براي انـرژي خواهـد بخش بررسي خواهيم كرد كه پس از برخورد انرژي به سط

.افتاد .چهار شكل متداول انعكاس سطحي را در شكل مشاهده مي كنيد

مـثالً (در مورد اجسامي اتفاق مي افتد كه سـطح بسـيار صـافي دارنـد (Specular Reflection)انعكاس آينه اي

بسته به اين كـه سـنجنده . يك جهت مشخص هدايت مي كنند و تمامي انرژي انعكاسي را در) سطح آب با يك جادهنسبت به شيء و منبع انرژي در كجا قرار داشته باشد، شيء مي تواند بسيار تيره يا بسـيار روشـن روي تصـوير ظـاهر

).در صورتي كه انرژي انعكاسي در طول موج هاي مورد نظر قابل توجه باشد(شود باعث پراكنش انرژي در بيش از يك جهت ولي تقريباً با مسير نزديك به (Quasi Specular)انعكاس شبه آينه اي

در اين حالت معموالً انرژي رسيده به سنجنده در حد متوسـط اسـت و اگـر سـنجنده در وضـعيت . يكديگر مي شودنعكـاس انعكـاس نـوع المبرتـي كـه بـه ا . مناسبي قرار داشته باشد شيء اين بار نيز روشن روي تصوير ظاهر مي شود

نيز معروف است باعث پراكنش انرژي در تمامي جهـات بـه طـور يكنواخـت مـي (Diffuse Reflection)پراكنده ميزان ناهمواري با توجه به اندازه طول موج رسيده به . چنين حالتي براي اجسام با سطح ناهموار اتفاق مي افتد. گردد

در تمام جهات ولي به صورت غيريكنواخت انجام پذيرد آنگـاه اگر انعكاس به گونه اي باشد كه. شيء ارزيابي مي شودپـيش بينـي . چنين رفتاري را در مورد بسياري از گياهان مي توان يافـت . انعكاس شبه المبرتي صورت پذيرفته است

.چگونگي ظهور اين اشياء بر روي تصوير كمي مشكل است و به پارامترهاي زيادي بستگي دارد، طول مـوج، وضعيت منبــع انــرژي و (Roughness)عكاسي اشياء بستگي به ناهمواري سطح به طوركلي رفتار ان

مجموعه اي از اين عوامل باعث مي شود تا نوعي از انعكاس هـاي مـذكور و يـا . همچنين وضعيت و حـالت شيء دارد .گاه مخلوطي از آنها براي يك شيء اتفاق بيفتد

طيف الكترومغناطيس 2-5

بـه مـجـمـوعـه كـل طول موج هاي امواج الكترومغناطيس كه در كنار يكديگر و به ترتيب خاصـي قـرار گرفتـه انـد اين طيف از اشعه هاي گامـا شـروع شـده و بـه . گويند (Electromagnetic Spectrum)طيف الكترومغناطيس

.اي سنجش از دوري در بخش هاي مختلفي از اين طيف عمل مي كنندسنجنده ه. امواج راديويي ختم مي شود

Page 12: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

در دنياي سنجش از دور دامنه هاي مختلف طيف الكترومغناطيس داراي اسامي خاصي هستند كـه در متـون فنـي و آشناترين بخش طيف الكترومغناطيس است، كه طول (Visible)بخش مرئي . علمي از آنها به وفور استفاده مي شود

چشم ما قادر به تشخيص اين امواج مي باشد و به همين خاطر رنـگ . را پوشش مي دهد µ7.0تا µ4.0هاي موج رنگ آبي به كوچك تـرين طـول مـوج . هاي مورد استفاده ما انسان ها نيز در همين طول موج ها نيز تعريف شده اند

.ز به بزرگ ترين طول موج اين قسمت نسبت داده شده اندهاي اين بخش و رنگ قرمو Xبه سه دسته عمده تقسيم مي شوند كه عبارتند از اشعه هاي گاما، اشعه هاي µ 4.0طول موج هاي كوچكتر از

ايي اسـتفاده به علت تفرق و جذب اتمسفري در اين بخش طول موج هـا در سـنجش از دور فضـ . اشعه هاي فرابنفشبخـش مـادون قرمـز . نمي گردند ولي سنجنده هاي اشعه گامـا در هواپيماهـاي بـا ارتفـاع پـايين بـه كـار رفتـه انـد

(Infrared) از انتهاي بخش مرئي)µ 7.0 ( شروع شده و به طول موج هاي حدودmm1 بخـش . ختم مـي گـرددمـادون قرمـز µ3تـا µ 7.0طول موج هـاي بـين . م گذاري شده استمادون قرمز طيف به بخش هاي متعددي نا

، و (Middle Infrared)مـادون قرمـز مـيـانــي µ30تـا µ3، طول موج هاي بـين (Near infrared)نزديكدر برخـي از ). B،ISPRS،1999(مـي گـويـنــد (Far Infrared)را مـادون قـرمز دور mm1تـا µ30دامـنـه

يكي از مهم تـرين . اطالق مي كنند (Short Wave Infrared)مادون قرمز كوتاه µ5/2تا µ1مقاالت به دامنه است و به آن دسته طول موج ها اطـالق مـي (Thermal Infrared)ادون قرمز حرارتي بخش هاي مادون قرمز، م

قسمت اعظمي از اين انرژي هاي تابشي توسـط اتمسـفر . گردد كه در اثر حرارت اجسام توليد شده و تابيده مي شوندوجود دارد كه جذب اتمسفري در آن پايين بوده و بانـدهاي µ14تا µ8تنها پنجره اي در دامنة . جذب مي گردند

.حرارتي سنجنده ها نيز در همين قسمت قرار دارنداين دسته از امـواج بـه علـت طـول موجشـان . را شامل مي شود 1000تا mm 1بخش امواج مايكروويو دامنه اي از

را دارند، به همين خاطر در سيستم هاي تصويربردار ) بارندگيمثالً (قابليت نفوذ در ابرها و شرايط اتمسفري نامناسب .راداري از آنها استفاده مي شود

دامنه هاي مذكور عالوه بر اينكه بعضاً با يكديگر همپوشاني دارند، گاه در بعضي از كتاب ها به گونه هاي ديگـري نيـز صطالحات اين چنين حتماً توجه به تعريف نويسنده از بنابراين هميشه در هنگام برخورد با واژه ها و ا. تعريف شده اند

البته قالب كلي تقريباً به همين شكل باالست و تفاوت هاي جزئي مخصوصاً در بخش مـادون قرمـز . آنها داشته باشيد .باعث اختالل ميان تعاريف مي شود

ده مي تواند از يـك تـا صـدها هر سنجن. مي نامند (Band)هر بخش باريك پيوسته از طيف الكترومغناطيس را باند . بسته به اين كه باند مذكور در كدام يك از بخش هاي طيف قرار بگيرد به همان نام، ناميده مي شود. باند داشته باشد

ابراين در طيـف را پوشـش مـي دهـد كـه بنـ µ60.0تا µ52.0محدوه امواج TMسنجنده 2به عنوان مثال باند . الكترومغناطيس در بخش مرئي و در محدوده رنگهاي سبز قرار مي گيرد و به همين خاطر به باند سبز معروف اسـت

.شناخت اينكه يك سنجنده داراي چه باندهايي است در انتخاب تصوير براي انجام پروژه ها بسيار مهم است: علت هاي مهم اين مسئله عبارتنـد از . استفاده نمي شود در سنجش از دور از همه بخش هاي طيف الكترومغناطيس

جذب و پراكنش شديد اتمسفري در بعضي از طول موج ها، اهميت و مفيـد بـودن نـوع داده جمـع آوري شـده و در مجموعه اين عوامل باعث شده است تا برخي از بخش هاي طيف الكترومغناطيس يـا بـه طـور . نهايت مالحظات فني

بـه عنوان مثال باند آبي بــه علـت پـراكنش زيـاد در . ده قرار نگيرد و يا به ندرت از آنها استفاده شودكلي مورد استفابسياري از سنجنده هاي چند طيفي وجود ندارد و يا باندهاي مادون قرمز نزديك به علت كاربرد زياد تقريباً در تمامي

.سنجنده هاي چند طيفي تعبيه مي گردند

Page 13: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

يفيمنحني رفتار ط 2-6اگر براي هر جسـم مقـدار . مقدار انرژي كه به سنجنده مي رسد بستگي زيادي به چگونگي تعامل انرژي و جسم دارد

انرژي منعكس شده از كل انرژي رسيده به جسم را در طول موج هاي مختلف اندازه گيري و آنها را بـه صـورت يـك محـور افقـي ايـن . مي گويند (Spectral Signature)نماييم، منحني حاصل را منحني رفتار طيفي نمودار ترسيم

.منحني طول موج و محور عمودي نمودار، نمايانگر درصد انرژي بازگشتي است

ي رفتـار پس از ترسيم منحن. اندازه گيري اين انرژي ها مي تواند در آزمايشگاه و يا در محيط هاي واقعي انجام پذيرد .طيفي اطالعات بسيار زيادي راجع به شيء و چگونگي ظاهر شدن آن در تصوير مي توان به دست اورد

Page 14: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

اتمسفر و نقش آن در سنجش از دور: فصل سوم مقدمه 3-1

امواج تحت تأثير مولكول هـا و . س در مسير خود از منبع انرژي به سمت اشياء از اتمسفر مي گذردموج الكترومغناطيبـه طـور كلـي اتمسـفر از دو طريـق بـر روي امـواج . ذرات معلق در اتمسفر قرار گرفته و دچار تغييراتـي مـي شـوند

اكنش باعـث انحـراف مـوج از پـر . (Scattering)و پراكنش (Absorption)جذب : الكترومغناطيس اثر مي گذاردتأثير ايـن دو نـوع . مسير اصلي آن مي شود ولي جذب انرژي باعث تغيير انرژي دروني مولكولهاي اتمسفر خواهد شد

تعامل اتمسفر و انرژي الكترومغناطيس در برخي از طول موج ها بسيار شديد است، بنابراين بايـد كـامالً از چگـونگي اين اطالعات در طراحي سنجنده ها و همچنين انجام تصحيحات بر روي . سفر آگاه باشيممكانيسم انتقال امواج در اتم

.تصاوير اخذ شده بسيار مهم و كارگشا هستند جذب اتمسفري 3-2

ود در اتمسـفر اتمسفر بخشي از انرژي الكترومغناطيس را از خود عبور داده و بخشي ديگر توسط مولكول هـاي موجـ ايـن . ازن، اكسيژن، دي اكسـيدكربن و بخـار آب : مهم ترين مواد جذب كننده در اتمسفر عبارتند از. جذب مي شوند

جذب انـرژي در برخـي از بخـش هـاي طيـف . مواد بخشي از انرژي رسيده را جذب كرده و تبديل به گرما مي كنندبه آن قسمت هايي از طيف الكترومغناطيس كه جـذب . ين استالكترومغناطيس بسيار زياد بوده و در برخي ديگر پاي

.مي گويند (Atmospheric Windows)اتمسفري در آنها در پايين ترين سطح قرار دارد پنجره هاي اتمسفري طراحان سنجنده ها، معموالً باندهاي سنجنده ها را در پنجره هاي اتمسفري طراحي كرده و سعي مي كنند از بخـش

شكل زير تأثير اتمسفر بر روي انرژي الكترومغناطيس را . ب اتمسفري در آنها بسيار باالست اجتناب كنندهايي كه جذ .در طول موج هاي مختلف نشان مي دهد

در مقابل در بخش مرئي اتمسفر بـه صـورت . جذب اتمسفري در بخش فرابنفش به علت وجود اليه ازن بسيار باالست 76.0، و 69در (و مولكول هاي اكسيژن ) 6.0µدر (اين نقاط جذب ازن . كمي داردشفاف عمل كرده و جذب بسيار

µ (بنابراين مهم ترين پنجره هاي اتمسفري عبارت خواهند بود از . مي باشند)1999،ITC:( )µ 4.0تا 2در (بخش مرئي و مادون قرمز انعكاسي µ 5و 3دو پنجره باريك حول طول موج هاي 14µـ8يك پنجره قابل توجه در

Page 15: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

پراكنش اتمسفري 3-3ها و ذرات موجود در اتمسفر برخورد پراكنـش اتمسفري هنگامي اتفاق مي افتد كـه انرژي الكترومغناطيس با مولكول

مقدار پراكنش به عوامل چندي بستگي دارد كه مهم ترين آنها عبارتند . كرده و از مسير اصلي خود منحرف مي گرددطـول موج، مقدار و غلظت مولكول ها و اجزاء پـراكنده در اتمسفر و ميزان فاصله اي كه انرژي از مبدأ تا مقصد در : از

هرچه فاصله طي شده بيشتر باشد، يا مقدار و غلظت مولكول ها و ذرات پراكنده اتمسـفر بـاالتر . كند اتمسفر طي ميبيشترين سهم در پراكنش را مولكول هـاي اكسـيژن، نيتـروژن، ازن و همچنـين . باشد پراكنش مي تواند بيشتر شود

.ذرات معلق در هوا نظير ذرات بخار آب، گرد و غبار و دود مي باشندپراكنش انتخابي تنها بـر . و غيرانتخابي تقسيم مي گردد (Selective)نش اتمسفري به دو دسته عمده انتخابي پراك

روي دسته خاصي از طول موج ها اثر قابل توجه دارد، در صورتي كه پراكنش غيرانتخابي وابستگي خاصـي بـه طـول Rayleigh)پـراكنش ري لـي : گـردد پراكنش انتخابي خـود بـه دو دسـته مهـم تقسـيم مـي . موج نخواهد داشت

Scattering) و پراكنش مي(Mie Scattering) .در ادامه اين پراكنش ها را مورد بررسي قرار خواهيم داد. پراكنش ري لي3-3-1

ايـن . برخورد كرده كوچـك ترنـد اين نوع پراكنش در اثر تعامل انرژي الكترومغناطيس با ذراتي است كه از طول موج مقـدار ايـن نـوع . نوع ذرات عمدتاً از مولكول هاي اكسيژن، نيتروژن و ذرات بسيار ريز گرد و غبار تشكيل مـي شـوند

بنابراين هرچه طول موج كوتاهتر باشـد مقـدار پـراكنش آن نيـز . پراكنش با توان چهارم طول موج نسبت عكس داردده ترين نوع پراكنش، پراكنش نوع ري لي است كه در بخش مرئي براي نـور آبـي عم). Mather،1999(بيشتر است

پراكنش ري لي عامل پراكنش نور آبـي در اتمسـفر . بيشترين مقدار را خواهد داشت) µ 4.0ـ 5.0طول موجهاي، (ر هنگام طلوع و غروب خورشـيد نيـز همين مسئله د. است كه در نهايت باعث مي شود آسمان آبي رنگ به نظر برسد

در اين اوقات نورخورشيد كه فاصله بيشتري را در اتمسفر نسبت به موقعيت هاي ديگر طي مـي كنـد . اتفاق مي افتددچار پراكنش شده و نور قرمز با طول موج بزرگتر خود كمتر دچار پراكنش مي شود و در نتيجه بيشترين نـوري كـه

.ز بوده و عمالً خورشيد به صورت قرمز يا نارنجي به نظر مي رسدبه چشم ما مي رسد نور قرم پراكنش مي3-3-2

با توجه به اين اندازه ها مي توان گفـت كـه . اتفاق مي افتد µ 1.0ـ 10اين نوع پراكنش بر اثر ذراتي در اندازه هاي امواج مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز (اثر ذراتي در حد طول موج امواج الكترومغناطيس اين نوع پراكنش در

البـتـه در ايـن جا شدت آن نصف و يا . مقدار اين پراكنش نيز با طول موج نسبت عكس دارد. ايجاد مي شود) حرارتيبزرگتر اثر بيشتري نسـبت بـه پـراكنش كمتر از نصف شدت پراكنش نوع ري لي مي باشد، بنابراين بر طول موجهاي

.ري لي دارد پراكنش غيرانتخابي 3-3-3

مـورد اسـتفاده در (پـراكنش غيرانتخابي در اثـر ذراتـي از اتـمسفر اتـفـاق مي افتد كه از طـول مـوج هـاي معمـول بنابراين موج با هر طول موجي كه باشد در اثر برخورد با ). 10µزرگتر از مثالً ب(بسيار بزرگتر هستند ) سنجش از دور

. اينگونه ذرات دچار پراكنش شده و به اين ترتيب مي توان گفت كه پراكنش غيرانتخابي مستقل از طـول مـوج اسـت رها باعث پراكنش تمـامي امـواج مرئـي قطرات درشت آب در اب. بارزترين نمونه اين نوع پراكنش رنگ سفيد ابرهاست .شده و از تركيب آنها رنگ سفيد ابرها به نظر مي رسد

Page 16: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

اثرات اتمسفر بر روي تصاوير 3-4ژي يـك پيكسـل از شكل زير اثر اتمسفر بر روي مقدار انر. بر روي تصاوير متعددند) مخصوصاً پراكنش(اثرات اتمسفر

.تصوير را نشان مي دهد

در غياب اتمسفر مقدار انرژي ثبت شده براي يك جزء تصوير تابعي از مقدار انرژي تابيده شده به جسم و خصوصـيات نشـان 5ــ 3شيميايي ـ فيزيكي موثر آن بر مقدار انعكاس انرژي مي باشد، اما حضور اتمسفر همان طور كه در شـكل

همانطور كه گفتيم در طراحي سنجنده ها سعي بر ايـن اسـت كـه از . يچيدگي اين سيستم مي شودمي دهد باعث پطول موج هايي كه جذب اتمسفري در آنها زياد است استفاده نشود و به همين خاطر پراكنش اتمسفري مهم تـرين و

.بيشترين تاثير را روي تصوير داردين به غير از موج هايي كه مستقيم به سمت آن تابيده مي شـوند پراكنش انرژي باعث مي شود يك قطعه بر روي زممعـروف (Sky Irradiance)اين انرژي اضافه، به تابش آسماني . بخشي از امواج حاصل از پراكنش نيز به آن برسند

انـرژي مـنعكس . بخشي از انرژي رسيده به پيكسل نيز ممكن است از طريق ديگـري باشـد ). Mother،1999(است به ايـن . ز قطعات مجاور دچار پراكنش شده و به جاي طي مسير مستقيم به پيكسل مورد نظر ما برخورد نمايدشده ا

اينها ). Richards،1995(گويند ) Sky Irradiance Component 2(نوع انرژي اضافه مولفه دوم تابش آسماني تقيم و يا بر اثر پـراكنش اتمسـفري مـي مجموعه اي از انرژي ها هستند كه به قطعه اي بر سطح زمين به صورت مس

.حال ببينيم اتمسفر بر روي انرژي رسيده به سنجنده چه تأثيراتي خواهد داشت. رسند

Page 17: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

بخشي از انرژي هايي كه توسط اتمسفر دچار پراكنش شده اند، بدون اين كه بـه زمـين برسـند بـه سـمت سـنجنده مسايه به سمت سنجنده حركت مي كنند نيـز در اتمسـفر بخشي از امواجي كه از قطعات ه. هدايت و ثبت مي شوند

اين نـوع انـرژي هـا بـه تـابش . دچار پراكنش شده و به انرژي هاي تابيده شده از قطعه مورد نظر ما اضافه مي گردند .معروفند (Path Radiance)انحرافي

ي توان نسبت ميان روشن تـرين كنتراست را م. اولين اثر بصري اتمسفر بر روي تصاوير، كاهش كنتراست تصوير استبا سيستم پيچيده اي كه اتمسفر براي انرژي هاي ثبت شده پيش مي آورد، . و تاريك ترين مناطق يك تصوير دانست

كـاهش كنتراسـت . انرژي هاي به صورت واقعي ثبت نشده و معموالً به مقدار انرژي هاي ثبت شده اضافه مـي گـردد بـه جـز از دسـت دادن . رسازي تصوير و پنهان شـدن جزييـات آن مـي شـود تصوير باعث ضعيف نمودن قدرت آشكا

جزييات با ارزش، اثرات اتمسفري قدرت تمايز ميان اشياء را نيز پايين مي آورند، كه عمالً باعـث مشـكل تـر سـاختن .استخراج اطالعات از تصوير مي شوند

ند و بنابراين هنگام استفاده از باندهاي مختلـف بايد توجه داشت كه بيشتر اثرات اتمسفري وابسته به طول موج هستدومين عامل موثر بر روي اثرات اتمسفري طول مسيري اسـت كـه امـواج . يك سنجنده بايد به اين نكته توجه داشت

Field)بنابراين انتظار مي رود كه سنجنده هاي با زاويه ديـد . الكترومغناطيس تا رسيدن به سنجنده طي مي كنندOf View) رگ داراي اثرات اتمسفري بيشتري در حاشيه هاي تصوير باشند و مركز تصاوير آنها تـأثير كمتـري از بز

اثرات اتمسفري را در صورت حاد بودن معموالً با الگوريتم هاي مختلفي بر روي تصوير كـاهش . اتمسفر پذيرفته باشد .مي دهند

Page 18: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

سكوها: فصل چهارم مقدمه 4-1

ولي براي نگهداري و انتقـال آنهـا نيـاز بـه . سنجنده ها در سنجش از دور وظيفه اخذ و ثبت داده ها را بر عهده دارندتغييـر وضـعيت است تا بتوان آنها را در فضا نگهداري كرد، حركت داد، يا در صـورت لـزوم (Platforms)سكوهايي

از زمان اختراع دوربين هاي عكاسي تاكنون، سنجنده ها تقريباً روي هـر وسـيله . داد) مثالً دوران و تغيير جهت ديد(بالون، هلي كوپتر، هواپيمـا، فضـاپيما، . اي كه بتواند از فاصله اي دور از سطح زمين تصويربرداري نمايد نصب شده اند

عمده ترين سكوهايي بوده اند كه تاكنون در سنجش از دور مورد استفاده قـرار گرفتـه ايستگاه فضايي و ماهواره ها از .اند

سنجش از دور هـوايي سـال هـاي سـال . دو سكوي پر استفاده و مهم در سنجش از دور هواپيما و ماهواره مي باشندي مـي تواننـد بـه اخـذ تصـوير كيلـومتر 40متري تـا 100هواپيماها از ارتفاع . است كه مورد استفاده قرار مي گيرد

گرچه ناوبري هواپيماها كاري دقيق و مشكل است ولي حسن استفاده از چنـين وسـايلي در ايـن اسـت كـه . بپردازندارتفـاع . برخالف سنجش از دور فضايي، تنظيم بسياري از پارامترهاي تصويربرداري در اختيـار كارشناسـان قـرار دارد

ز يك منطقه و از همه مهمتر زمان تصويربرداري پارامترهايي هستند كه در سنجش از پرواز، تعداد تصوير گرفته شده امضاف بر اينكه تأثيرات اتمسفري و مشكل ابر در تصـاوير هـوايي . دور هوايي در حد بسيار بااليي قابل تنظيم هستند

.بسيار كمتر از تصاوير فضايي مي باشندسـنجش از دور . ديت هاي سنجش از دور هوايي را رفع نمـوده اسـت در مقابل، سنجش از دور فضايي بعضي از محدو

فضايي محدوديت هاي مكاني پرواز را كه در مورد هواپيماها به علت مرزهاي سياسي يا عوامل جغرافيايي اعمـال مـي تصويربرداري فضايي در كل ارزانتر از تصـويربرداري هـوايي اسـت و بـه همـين خـاطر . شوند پشت سر گذاشته است

ورهاي در حال توسعه، كه فن آوري تصويربرداري هوايي را نيز در اختيار ندارند اقبـال خـوبي نسـبت بـه اينگونـه كشدر حال حاضر نيز فن آوري ساخت سنجنده ها تا حد بسيار زيادي پيشرفت كرده و از لحـاظ . تصاوير نشان مي دهند

ه و سنجنده هاي فضايي نيز خود را به سنجنده هـاي قابليت هاي مكاني و طيفي، سطح سنجنده ها هر روز باالتر رفتبا توجه به خصوصيات دو سيستم تصويربرداري به نظر مي رسد كه اين دو در عوض رقابـت، . هوابرد نزديك مي كنند

.مكمل يكديگر بوده و در صورت نياز بايد از قابليت هاي هر دو آنها استفاده نمودايي نقش بسيار اساسي در دنياي سنجش از دور دارد و اصطالحات مربـوط بـه از آنجايي كه امروزه سنجش از دور فض

در بخش بعد به خصوصيات مهم مدارهاي ماهواره اي . سكوهاي ماهواره اي نسبت به هواپيماها ناشناخته تر مي باشنداهواره به عنـوان ويژگي هايي كه معموالً در ليست خصوصيات ماهواره ها ذكر مي شود و در تعيين يك م. مي پردازيم

.يك ماهواره مناسب براي يك پروژه بسيار مهم مي باشند خصوصيات مهم مدار يك ماهواره 4-2

در مورد يك ماهواره مي توان خصوصيات متعددي را برشمرد كه در تصويربرداري به طور مستقيم و يـا غيرمسـتقيم گرچه مواردي چون وزن و قابليت تغيير وضعيت، كم اهميت نيستند ولي مهم ترين پارامترهاي موثر، مربـوط . دمؤثرن

از لحـاظ . ارتفاع متوسط يك ماهواره از سطح زمين به صورت شاغولي محاسـبه مـي شـود . به مدار ماهواره مي شوندر كامالً ثابت به دور زمين حركت نمي كند و گاه تئوري گرچه اين ارتفاع ثابت است ولي در عمل، ماهواره در يك مسي

.براي تصحيح مسير آن به نيروي موتورهاي ماهواره نياز مي شود

Page 19: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

بـه (T)زمان تنـاوب مـاهواره . زمان تناوب ماهواره مدت زماني است كه ماهواره يك دور كامل مدار خود را طي كند :صورت زير محاسبه مي شود

22 ) 1ـ4(gRrrT π=

:به صورت زير محاسبه مي شود rشتاب ثقل و gشعاع زمين، Rكه در آن hRr) 2ـ4( += .ارتفاع ماهواره از سطح زمين است hكه زاويـه ميـل . مي گوينـد (Inclination Angle)اويـه مـيـان صفحه مداري و صفحه استوايي زمين را زاويـه ميل ز

سنجنده مشخص مي كند كه ماهواره تا چه عرض هاي جغرافيايي را مي توانـد پوشـش داده و از آنهـا تصـويربرداري .نمايد

ار ماهواره هاسـت كـه معمـوالً گـزارش مـي شـود و نيز از ديگر مشخصات مد (Revisit Time)زمان بازديد مجدد عبارت است از مدت زمان الزم براي تصويربرداري مجدد از يك منطقه بـدون احتسـاب قابليـت هـاي سـنجنده و يـا

در حقيقت زمان بازديد مجدد با استفاده از پارامترهاي مـداري نظـر پريـد و عـرض برداشـت . ماهواره براي تغيير آنرا 2SPOTمشخصـات مـداري مـاهواره 1ـ4در جدول . ه و به صورت اسمي گزارش مي شودسنجنده محاسبه شد

).Richards،1995(مشاهده مي كنيد SPOTمشخصات مداري ماهواره

مدار ماهواره هـا خصوصـيات و پارامترهاي بسيار ديگـري نيـز دارند كه براي آگاهي از آن مي

رجوع ) ASP،1983(توانيد به . ارامترهاي مذكور نوع مدار نيز در تعيين خصوصيات ماهواره بسيار مهم استعالوه بر پ. كنيد

انواع مدارها 4-3بسته به نوع مدار ماهواره مي توان بسياري از خصوصـيات . مدار ماهواره ها از جنبه هاي مختلفي نام گذاري مي شوند

مدارهاي زمين آهنـگ . راين شناخت نوع مدار ماهواره بسيار پر اهميت و كاربردي استبناب. تصويربرداري را حدس زد(Geo-Synchronous) ،مدارهايي هستند كه زمان تناوب آن ها ضريبي از زمان چرخش زمين بـدور خـود اسـت

مـدار نبايـد بـا ايـن نـوع . بنابراين مسيري تكراري داشته و باعث مي شوند تا ماهواره از همان مسير قبلي عبور كنـد مدارهاي زمين مرجع داراي زمـان تنـاوبي معـادل چـرخش . اشتباه شود (Geostationary)مدارهاي زمين مرجع

ارتفاع بسيار زيـاد ايـن مـدارها امكـان . زمين هستند، بنابراين مي توانند نسبت به يك نقطه زميني ثابت فرض شوندالبته بايد توجه داشت كـه ارتفـاع . را فراهم مي آورد) درصد 45حدود (تصويربرداري قسمت عمده اي از سطح زمين

زياد اجـازه استفاده از سنجنده هاي بـا قدرت تفكيك بـاال را نمي دهد و معمـوالً مـاهواره هـاي هواشناسـي در ايـن ).ITC،1999(ارتفاع قرار مي گيرند

ماهواره . هستند (Sun Synchronous)گ اكـثـر مـاهـواره هـاي سنـجـش از دوري داراي مـدار خـورشيـد آهـنـ. هايي كه در اين گونه مدارها قرار مي گيرند هميشه در يـك زمـان محلي ثابت از نصف النهار محل عبـور مـي كننـد

از استوا عبور مي كنند و در اين زمان زاويه ارتفـاعي خورشـيد كوچـك بـوده و ) چاشت(اكثر ماهواره ها در نيمه روز در نتيجه عالوه بر اين كه برجستگي هاي سطح زمين به خوبي آشكار مي گردنـد؛ . ناسب قرار دارندسايه ها در حد م

كيلومتر 832: ارتفاع درجه 7/98 : زاويه ميل

روز 26: زمان بازديد مجدد 10:30: زمان محلي عبور از استوا

Page 20: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

داراي Meteosatماهواره . سايه هاي بلند نيز كه گاه مانعي براي تفسير هستند، در تصوير كمتر به چشم مي خورند .مي باشند داراي مدار خورشيد آهنگ Landsatو SPOTمدار زمين مرجع و ماهواره هاي

ماهواره هـاي منـابع . مدارهاي خورشيد آهنگ اكثراً مدارهايي دايره اي هستند كه تقريباً مداري قطب به قطب دارند (Near Polar)طبيعي براي اين كه بتوانند از اغلب نقـاط زمـين تصـويربرداري كننـد از مـدارهاي نزديـك قطبـي

حركت ماهواره در مدار نزديك قطبي . درجه مي باشد 100تا 80ن زاويه ميل اين مدارها چيزي بي. استفاده مي كننداين تصـاوير توسـط دو . و چرخش زمين به دور خود باعث مي شود اغلب سطح زمين توسط تصاوير پوشش داده شود

مسـيرها منطبـق . ناميده مي شود (Row)و شماره دوم رديف (Path)شماره اول مسير . شماره مشخص مي گردندبـدين ترتيـب شـبكه اي از مسـيرها و . اهواره و رديف ها بر اثر قطع تصاوير در يك مسير به وجود مي آيندبر مدار م

براي سفارش تصوير بسياري از مـاهواره هـا . رديفها به وجود مي آيد كه محل تقاطع آنها مركز يك تصوير خواهد بودا توجه كـرده و بسـته بـه منطقـه مـورد نظـر تصاوير آنه (Index)بايد به نقشه جانمايي Landsatو SPOTنظير

.شماره تصاوير را براساس مسير و رديف استخراج نمود

Page 21: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

سنجنده ها: فصل بنجم مقدمه 5-1

دريافت كرده، انرژي دريافتي را پـس را مي توان دستگاهي دانست كه انرژي الكترومغناطيس را (Sensor)سنجنده ). ITC,1999(ذخيـره مـي نمايـد ) به طور عددي و يا آنـالوگ (از اعمال يك سري تبديالت به صورتي قابل بازيافت

در كنـار . شناخت خصوصيات سنجنده ها در انتخاب هرچه بهتر تصويرهاي مورد نيـاز يـك پـروژه كمـك مـي كنـد و دسـتگاه (Detector)آشكارسـاز : يز به كار بـرده مـي شـوند كـه عبارتنـد از اصطالح سنجنده، دو اصطالح ديگر ن

(Instrument) .سنجنده مجموعه اي از آشكارسـازها و . آشكارساز منحصراً به جزء اندازه گير انرژي اطالق مي گرددردار گفتـه مـي در صورتي كه دستگاه به كل مجموعـه تصـويرب . وسايل نوري ديگر نظير عدسي ها و آينه ها مي باشد

تركيب سكو و سنجنده خصوصيات تصوير نهايي را مشخص مي ... . شود شامل سنجنده، و وسايل الكترونيكي جانبي و .نمايند

(Resolution)خصوصيات بسيار زيادي براي يك سنجنده تعيين مي شوند ولي مهم ترين آنها چهار قدرت تفكيك Spectral)ـ قدرت تفكيـك طيفـي 2، (Spatial Resolution) ـ قدرت تفكيك مكاني1: هستند كه عبارتند از

Resolution) ،3 ـ قـدرت تفكيـك راديـومتريكي(Radiometric Resolution) ــ قـدرت تفكيـك زمـاني 4و(Temporal Resolution) . با داشتن شناختي دقيق از اين قدرت تفكيك ها براي سنجنده مي تـوان بـه راحتـيعـالوه بـر ). Mather,1999(ده داده هاي مناسب تري براي منظور ما توليد مي كنـد تصميم گرفت كه كدام سنجن

.اينها پارامترهايي نظير ميدان ديد نيز در كيفيت تصوير نهايي مؤثرند كه به آنها نيز خواهيم پرداختش تصـاوير سيستم تصويربرداري نيز از جمله ويژگي هاي مهم يك سنجنده است كه بايد آن را شـناخت و در پـرداز

. مخصوصاً در اعمال تصحيحات به كار گرفت خصوصيات مهم سنجنده ها 5-2 ميدان ديد 5-2-1

ميدان ديد يك سنجنده عبارت است از زاويه اسكن از يك سمت تا سمت ديگر

.ل به همراه ارتفاع سكو، قابليت برداشت سنجنده را مشخص مي كنداين زاويه در عمگويند كه برابر عرض تصوير بر حسب كيلومتر بـر روي (Swath Width)معادل زميني اين زاويه را عرض برداشت

:رابطه ميان اين دو پارامتر به صورت زير بيان مي شود. زمين مي باشد

Page 22: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

⎟ )1ـ5(⎠⎞

⎜⎝⎛= 22 FOVhwS tan.

معموالً در پروژه ها اين عرض . ميدان ديد سنجنده مي باشد FOVعرض برداشت و S.W.ارتفاع سكو، hكه در آن .برداشت است كه در محاسبات سفارش تصوير به كار برده مي شود

ت چرا كه ارتفاع آنها كم است و براي فراهم آوردن يك عـرض ميدان ديد براي سنجنده هاي هوابرد معموالً بزرگ اسولي ارتفاع باالي ماهواره ها باعث مي شـود تـا بـا يـك ميـدان ديـد . برداشت قابل قبول به چنين زاويه اي نياز استبـه عنـوان مثال ميدان ديد كـه در سنجنده هاي هوابرد چيـزي بـين . كوچك هم عرض برداشت الزم بـه دست آيـد

ميدان ديـد ). Richards, 1995(درجه مي باشد 15حدود Landsat (TM)درجه است براي ماهواره ها 90تا 70بزرگ معموالً باعث ايجاد اعوجاجات هندسي در شكل و اندازه عوارض مخصوصاً در لبه هاي تصوير مي شود كـه بايـد

.تصحيح گردند قدرت تفكيك مكاني 5-2-2

در ). ITC, 1999(قدرت تفكيك مكاني را مي توان به سادگي توانايي ثبت اشيا كوچك مجاور يكديگر تعريـف كـرد حالت ايده آل يك سنجنده بايد توانايي ثبت كوچكترين اشياء دلخواه را دارا باشد ولي در عمل چنين حـالتي هرگـز

عمالً بيان دقيـق . رت محدود و مشخصي در ثبت و تصويربرداري اشياء داردوجود ندارد و هر سيستم تصويربرداري قددر مورد سـنجنده هـاي . قدرت تفكيك مكاني يك سنجنده كار آساني نيست و در قالب هاي گوناگوني بيان مي شود

Instantaneous)استفاده مي شود IFOVرقومي كه داده ها را به صورت رقومي جمع آوري مي كنند از اصطالح field of view) .IFOV به طور تئوريك عبارت است از منطقه اي بر روي زمين كه توسط سنجنده در يـك آن از

). Mather 1999(يك ارتفاع مشخص برداشت مي گردد كه بر حسب زاويه و يا فاصله معادل زميني بيان مي شود تفكيـك مكـاني عنـوان مـي شـود انـدازه پيكسـل ديگر پارامتري كه گاه به عنوان برآوردي نه چندان دقيق از قدرت

(Pixel Size) اين مقدار معموالً توسط سازمان هاي توليد كننده سنجنده معرفـي مـي شـود و برابـر معـادل . استاندازه پيكسل را نمي توان دقيقاً قدرت تفكيك مكاني سـنجنده دانسـت و . زميني ابعاد آشكار ساز بر حسب متر است

از ديگـر . اكتورهايي مقدار قـدرت تفكيـك مكـاني هميشـه بزرگتـر از مقـدار انـدازه پيكسـل اسـت معموالً با اعمال ف Effective Resolution) پارامترهايي كه براي بيان قدرت تفكيك مكاني سنجنده ها به كار مي روند مي توان به

Element) REE ،(Linear Resolving Measure) LRM ،(Point Spread Function) PSF و (Modulation Transformation Function) MTF 1999(اشاره نمود ,Mather.(

به عنوان . قدرت تفكيك مكاني سنجنده پارامتر بسيار مهمي در انتخاب تصاوير آن براي يك پروژه خاص مي باشديابان هاي يك چنين تصويري براي بررسي خ. متري در اختيار داريد 1مثال فرض كنيد كه تصويري با قدرت تفكيك

ولـي اگـر بـخواهيد جـاده هـاي بـين شـهري را از تصـوير . شهر و يـا پـوشش گياهي داخل شهر كامالً مناسب استبه همين ترتيـب بـراي بررسـي . متري مناسب تر خواهد بود 15يا 10استخراج كنيد آنگاه تصويري با قدرت تفكيك

بنابراين قدرت تفكيك مكاني . متر نيز كفايت مي كند 100اثرات خشكسالي در سطح كشور، قدرت تفكيكي كمتر از سنجنده نيست كه اهميت آن را مشخص مي كند بلكه ميزان كاربرد آن است كه جايگاه يـك سـنجنده را در دنيـاي

كيلومتري از 1/1با اندازه پيكسل NOAAهمه مي دانيم كه هيچگاه ارزش تصاوير . سنجش از دور تعيين مي نمايد .متري كمتر نيست 1با قدرت تفكيك IKONOSتصاوير

Page 23: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

قدرت تفكيك طيفي 5-2-3در مورد قدرت تفكيك طيفي يك سنجنده هنوز يك تعريف دقيق وجود ندارد ولي معمـوالً در مـورد سـنجنده چنـد

Spectral)دامنه طيفي : د كه عبارتند ازطيفي چهار خصوصيت براي بيان قدرت تفكيك طيفي آن تعريف مي شونRange) عرض طيفي باند ،(Spectral band width) نمونه برداري طيفي ،(Spectral Sampling) و نسـبت

مجموعه اين موارد تعريـف كننـده قـدرت تفكيـك طيفـي يـك سـنجنده مـي . (Signal/Noise)سيگنال به نويز ).B 1999،ISPRS(باشند

تمـايز برخـي . نجنده پوشش مي دهد در توانايي آن در تشخيص عوارض كامالً تاثيرگذار استدامنه طيفي كه يك سعوارض در باندهاي مرئي قابل انجام نيست و بايد از اطالعات مربوط بـه قسـمت هـاي ديگـر طيـف الكترومغنـاطيس

ادوات . ليات هاي نظامي استنمونه عملي اين مسئله استفاده از دوربين هاي مادون قرمز حرارتي در عم. استفاده شودو افراد معموالً براي گمراه نمودن دشمن خود را همرنگ محيط مي كنند ولي اين همرنگي تنها در بخش مرئي انجام

به عنوان مثال يك دوربين مادون قرمز حرارتي به راحتي يك سربار را كه در ميان بـرگ هـاي سـبز يـك . پذير استاين كه سنجنده در چه دامنه اي از طيف الكترومغناطيس عمل . تشخيص مي دهد جنگل خود را استتار نموده است،

معمـوالً در HRVو TMسنجنده هاي منابع طبيعـي نظيـر . كند بستگي كامل به هدف و نوع كاربرد سنجنده داردگـاه بـه نيـز ) TMسـنجنده 6نظير باند (مناطق مرئي و مادون قرمز نزديك عمل مي كنند، گرچه باندهاي حرارتي

شناخت يك سنجنده از لحـاظ دامنـه جمـع آوري اطالعـات بـه انتخـاب . منظورهاي خاصي در آنها تعبيه مي شونداطالعات مربوط به هر سنجنده را مي توان از مدارك مربوطـه كـه توسـط . درست داده هاي مورد نظر كمك مي كند

دامنه هـاي طيفـي را محـدود مـي كنـد جـذب چيزي كه معموالً. كمپاني هاي مختلف ارائه مي شوند به دست آورداتمسفري است كه در برخي از بخش هاي طيف الكترومغناطيس باعث جذب انرژي و عدم دريافت آن توسط سنجنده

.بنابراين در ساخت سنجنده ها و تنظيم دامنه طيفي آنها هميشه اين مسئله در نظر گرفته مي شود. مي شوديك عـرض بانـد وسـيع معمـوالً منجـر بـه . بسيار مهم طيفي يك سنجنده است عرض طيفي باند يكي از خصوصيات

). Mather،1999(ميانگين گيري انرژي هاي دريافتي و در نهايت ايجاد ابهام در داده هاي جمع آوري شده مي شود سهم برعكس اين مسئله يك عرض باند كوچك باعث پايين آوردن نسبت سيگنال به نويز خروجي سنجنده شده و از

در محاسـبات (هرچه عرض باند باريكتر باشد مي توان از فرمول هاي دقيـق تـر . محتواي اطالعاتي داده ها مي كاهدبه طور . براي محاسبه مقادير دلخواه استفاده كرد و به همين صورت محاسبه فرمول ها نيز دقيق تر خواهد بود) باندي

حال اگر سنجنده قادر به اندازه . يك رفتار طيفي خاص دارد mµ 65/0مثال تصور كنيد كه يك شيء در طول موج گيري انرژي در اين بخش با يك عرض باند باريك باشد رفتار طيفي مذكور هرچه بهتر در داده هاي نهايي ظاهر مـي

بخش جمع آوري شـده و هرچه عرض باند وسيعتر باشد انرژي هاي مربوط به طول موج هاي ديگر نيز در اين . شوند .بررسي آن رفتار دلخواه را دچار ابهام مي سازند

اولـين . سومين خصوصيت طيفي يك سنجنده نمونه برداري طيفي است كه آن را مي توان به دو بخش تقسيم نمـود برداشـت عـوارض در . مورد تعداد و دومي فاصله ميان باندها بر حسب طول موج در طيف الكترومغناطيس مـي باشـد

سنجنده هاي مورد استفاده در سـنجش . باندهاي بيشتر منجر به باال بردن قدرت تمايز ميان اشياء گوناگون مي شودالبته اين قضيه در مورد سنجنده هاي مـايكروويو بـه گونـه اي . از دور معموالً چند طيفي طراحي و ساخته مي شوند

اسيون هاي مختلف و يا طول موج هاي متفاوت استفاده مـي ديگر است و در آنها براي كسب اطالعات بيشتر از پالريز .شود

در يك حالت ايده آل تعداد باندهاي سنجنده و همچنين فاصله آنها بايد به گونه اي باشند كـه خروجـي آنهـا كـامالً مـي اين حالت را معموالً سنجنده هاي فرا طيفـي تـا حـد زيـادي برقـرار . مطابق با منحني رفتار طيفي عوارض باشد

Page 24: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

باند طيفي به خوبي منحني هاي طيفـي را بازسـازي كـرده و قابليـت 224با AVIRISسنجنده هايي نظير . سازند .تمايز اشياء را با استفاده از اطالعات طيفي در اختيار كاربران قرار مي دهند

ند به عنوان شـاخص نمونه برداري طيفي از مهمترين ويژگي هاي سنجنده است به گونه اي كه گاه به همراه عرض بايكـي ديگـر از (SNR)نسبت سيگنال بـه نـويز ). Mather،1999(قدرت تفكيك طيفي سنجنده شناخته مي شود

خصوصيات طيفي يك سنجنده است كه معموالً با باال رفتن شاخص هاي قبلي و بهبود آنها مقدار آن كاهش مي يابد گنال محتوي اطالعات داده هاي جمع آوري شده در سـنجنده سي. و در نتيجه از قابليت هاي طيفي داده ها مي كاهد

). Mather،1999(است در حالي كه نويز را مي توان تغييرات ناخواسته اي دانست كه به سيگنال اضـافه مـي شـود چنين نويزي مي تواند به صورت تصادفي و يا سيستماتيك باشد كه به علت اثرات دستگاهي و عدم كـارآيي سيسـتم

هرچه نسبت سيگنال به نويز سنجنده بـاالتر باشـد در حقيقـت نسـبت مقـدار . ت ايده آل ايجاد مي شوددر يك حالاين نسبت به پارامترهاي مختلفي بستگي دارد كه . اطالعات داده هاي در دست باالتر بوده و قابل اعتماد تر مي باشند

باشد نسبت سيگنال به نويز كمتري خواهـد هرچه عرض باند كوچكتر. در طراحي سنجنده، مورد نظر قرار مي گيرند .بنابراين بايد هميشه توازني بين عرض باند و نسبت سيگنال به نويز برقرار شود. داشت

بـه عنوان مثال سيستم هـاي . عالوه بر عرض باند، خود سيستم تصويربرداري نيز در مقدار سيگنال به نويز موثر استيه اي از آشكارسازها در طول يك خط هسـتند بـراي تصـويربرداري يـك كـه شامل آرا Pushbroomتصويربرداري

و يـا سيسـتم Whiskbroomدر مقابل اين سيستم ها، سنجنده هاي . خط، زمان نسبتاً مناسبي را در اختيار دارند، براي برداشت يك پيكسل زمان كمتري را صرف مـي كننـد و طبيعتـاً از TMهاي الكترومكانيكال همانند سنجنده

، SPOT HRVبه عنوان يك نمونه، نسبت سيگنال به نويز تصاوير . سبت سيگنال به نويز كمتري برخوردار هستندنبـنــابراين از ). Mather،1999(گـزارش شـده اسـت 341مقدار Landsat TMو همين نسبت براي 410مقدار

ين قــدرت تفكيــك از عــرض بانــد كــوچكتر و همچنــ Pushbroomلحــاظ تئــوري مــي تــوان در ســنجنده هــاي به طور كلي مقدار سيگنال به نويز را مجموعـه اي از عوامـل دسـتگاهي، نـوع . راديـومـتـريكي باالتري برخوردار بـود

سنجنده، خصوصيات طيفي سنجنده، خصوصيات اشياء و شرايط نوردهي در زمان جمع آوري اطالعـات تعيـين مـي ).B1999،ISPRS(كنند

يكيقدرت تفكيك راديومتر 5-2-4مربـوط بـه حـد درجـه (Radiometric Sensitivity)قدرت تفكيك راديومتريكي و يا حساسـيت راديـومتريكي

هرچه تعـداد ايـن درجـات بـاالتر باشـد جزئيـات . جزئياتي است كه داده هاي جمع آوري شده در آن بيان مي شوندبراي فهم بهتر مسئله فرض كنيد كه تصويري رقومي به صورت باينري در اختيار داريـد كـه . شوندبيشتري بازگو مي

اين تصوير با قدرت تفكيك راديومتريكي بسيار پايين به حساب مي آيد . دارند 255در آن پيكسل ها مقادير صفر و يا مثالً به (اگر تعداد درجات خاكستري باال رود حال. را بپذيرند 255چرا كه داده ها فقط مي توانند دو مقدار صفر و يا

جمع آوري داده ها توسط يك سنجنده بـا قـدرت تفكيـك . آنگاه جزئيات بيشتري از تصوير مشخص خواهد شد) 16كيفيـت نمـايش داده هـا كـامالً بـه فـن آوري و . راديومتريكي باال لزوماً به معناي يك نمايش با جزئيات باالتر نيست

عالوه بر اين موارد، چشم انسان قادر به تشخيص تفـاوت . مايشي نظير چاپگر و يا مانيتور بستگي داردكيفيت وسائل نميان سطوح نزديك به هم در قدرتهاي تفكيك راديومتريكي باال نيست ولي الگوريتم هاي ماشيني استخراج اطالعات

.از اين خاصيت به خوبي استفاده مي كنند 0مثالً اگر داده هاي سنجنده اي بين مقـاير . عنوان مي شود 2متريكي به صورت تواني از معموالً قدرت تفكيك راديو

بـه عنـوان مثـال قـدرت تفكيـك . بيتـي خواهـد بـود 8قرار گيرند آنگـاه قـدرت تفكيـك راديـومتريكي آن 255تا

Page 25: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ار بيـانگر در حقيقت ايـن مقـد . يازده بيتي است AVHRR، هشت و TM، هفت؛ LISS IIIراديومتريكي سنجنده .مقدار خانه هاي حافظه اي است كه براي ذخيره مقدار يك پيكسل در يك باند الزم است

انـدازه . باالبردن قدرت تفكيك راديومتريكي به علت پايين آمدن مقدار نسبت سيگنال به نويز دچار محـدوديت اسـت غير اين صورت نمي توان گفت كه يك در ). Mather،1999(بين سطوح مختلف نمي تواند كمتر از مقدار نويز باشد

افزايش در درجات خاكستري يك پيكسل آيا مربوط به تغيير مقدار بازتابش شيء است و يا تغيير در مقدار نـويز مـي . مقادير قدرت تفكيك راديومتريكي در نتيجه الگوريتم هاي استخراج اطالعات نظير طبقه بندي تاثير گذار است. باشد

بيتـي 8يـك بـررسي در مـورد استخراج پـوشش هـاي مختلـف گيــاهي دقـت نتـايج داده هـاي به عنوان مثال در و اين مسئله بر اين نكته تكيـه مـي كنـد كـه ) Mather،1999(درصد باالتر بود 3تا 2بيتي 6نسبت به داده هاي

. دارندالگوريتم هاي ماشيني نسبت به چشم انسان حساسيت بيشتري به قدرت تفكيك راديومتريكي قدرت تفكيك زماني 5-2-5

حداقل مدت زمان مورد نياز يك سنجنده براي تصويربرداري مجدد از يك ناحيه مشـخص را قـدرت تفكيـك زمـاني قه كـاربرد پيـدا تصويربرداري مجدد از يك ناحيه معموالً در هنگام مطالعه تغييرات صورت گرفته در يك منط. گويند

در برخي از مواقع يك حادثه غيرمنتظره در منطقه اي روي داده است و نيـاز بـه تصـاوير مـاهواره اي از آن . مي كندمنطقه مي باشد حال اگر ماهواره اي داراي قدرت تفكيك زماني كوتاهي باشد آنگاه مي توان آن سنجنده را به عنوان

.د خاص در نظر گرفتيك سنجنده مناسب براي مطالعه آن موردارد كه پس از طـي ) (Repeat Cycle معموالً هر ماهواره اي بسته به پارامترهاي مداري خود يك چرخه تكراري

اين مدت زمان براي ماهواره هـاي نزديـك قطبـي . مدت زمان خاصي دوباره از روي يك نقطه مشخص عبور مي كند. روز است 26نزديك SPOT 1روز و براي 16نزديك LANDSAT به عنوان مثال براي ماهواره. نسبتاً زياد است

مثالً بعضـي از نقـاط هيچگـاه . البته بايد در نظر داشت كه اين زمان ها در عمل ممكن است تا حد زيادي تغيير كنندطق توسط بعضي از سنجنده ها تصويربرداري نمي شوند و مسير ماهواره به گونه اي است كه هيچگاه از روي اين منـا

جدا از موقعيت يك نقطه، وضعيت آب و هوايي آن منطقه نيز گاه قـدرت تفكيـك زمـاني را بـراي آن . عبور نمي كندمثالً در مناطقي كه عمدتاً در طول سال ابري هستند تصاوير اخذ شده از سنجنده هـاي . منطقه خاص پايين مي آورد

ين مسئله باعث ايجاد فاصله زماني زيادي بين تصـاوير قابـل نوري معموالً تا حد زيادي قابل استفاده نمي باشند و هم. خصوصيات سنجنده نيز خود از ديگر عوامل موثر بر قدرت تفكيك زماني آن است. استفاده از منطقه مذكور مي شود

هرچـه سـنجنده قـدرت . قدرت تفكيك مكاني سنجنده از مهم ترين موارد تاثيرگذار بر قدرت تفكيـك زمـاني اسـت بـه . قدرت تفكيك زماني آن باالتر خواهـد رفـت ) تنها با در نظر گرفتن آن عامل(كاني كمتري داشته باشد تفكيك م

بـه ايـن معنـي كـه . روز قدرت تفكيك زماني حدود يـك روز دارد 16با چرخه حدود NOAAعنوان مثال ماهواره ايـن . ايستگاههاي زميني ارسـال مـي شـود تقريباً هر روز يك تصوير از تمامي مناطق مورد تصويربرداري ماهواره، به

).حدود يك كيلومتر(است AVHRRمسئله به خاطر قدرت تفكيك مكاني پايين سنجنده نيز مي توانند قدرت تفكيك زماني خود را ) SPOTو IKONOSنظير (سنجنده هايي كه قابليت نشانه روي دارند

با استفاده از آينه هاي قابل كنتـرل يـا حركـت و . مجدد بكاهندباال برده و از مدت زمان مورد نياز براي تصويربرداري دوران خود ماهواره مي توان جهت تصويربرداري را بر روي منطقه اي خاص تنظيم نمود و به اين ترتيب سنجنده بـه جاي تصويربرداري از مناطق تحت پوشش مسير حركت، از مناطقي تصويربرداري خواهد كرد كه مـورد نظـر كـاربران

البته اين مسئله محدوديت هاي فني و محيطي خود را به دنبال دارد، عالوه بر اين كه تصاوير اخذ شده به ايـن . ستا .روش به كيفيت تصاوير اخذ شده از مسير استاندارد سنجنده نمي باشند

Page 26: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

انواع سنجنده ها 5-3

شناخت اين كـه هـر سـنجنده در . دور از ديدگاههاي مختلف دسته بندي مي شوند سنجنده ها در دنياي سنجش ازسـنجنده . كدام دسته قرار مي گيرد مي تواند به پيش بيني بسياري از خصوصيات هندسي و يا طيفي آنها كمك كند

. م بندي مي شـوند ها از لحاظ منبع انرژي، نوع و يا روش جمع آوري داده ها و يا از لحاظ هندسه تصويربرداري تقسيدر ادامـه بـه طـور . وضعيت خصوصيات طيفي سنجنده ها نيز خود مي تواند مقياسي براي تقسيم بنـدي آنهـا باشـد

.خالصه به بعضي از تقسيمات مهم مي پردازيم انواع سنجنده ها از لحاظ منبع انرژي 1ـ3ـ5. مانطور كه قبالً نيز گفتيم سنجنده ها دستگاه دريافت، انـدازه گيـري و ثبـت انـرژي الكترومغنـاطيس مـي باشـند ه

اين گونـه سـنجنده هـا را غيـر . سنجنده ها يا انرژي انعكاسي خورشيد و يا انرژي انتشاري اشياء را دريافت مي كنندرايط جوي دارند و تصاوير آنها متأثر از اثـرات اتمسـفري و اين سنجنده ها وابستگي تام و تمامي به ش. فعال مي نامند

در مقابل ايـن نوع سنجنده ها، سنجنده هاي فعال قرار دارند كه انرژي الكترومغناطيس . بـه خصوص ابـر مـي بـاشندر مـي طول موج هاي بلندي كه سنجنده هاي فعال به كا. را خود توليد كرده و انعكاس آن را دريافت و ثبت مي كنند

برند باعث مي شود تا وابستگي آنها به عوامل جوي به پايين ترين سطح كاهش يابد و بنـابراين از ايـن جهـت برتـري .كاملي بر تصاوير سنجنده هاي غيرفعال دارند

سنجنده هاي غيرفعال در تمامي بخش هاي طيف الكترومغناطيس عمل مي كنند ولي بيشترين كاربردشان در بخش سنجنده هاي فعال اكثراً در بخش مايكروويو عمل مي كننـد و . قرمز نزديك و مادون قرمز حرارتي استمرئي، مادون

. تمامي خصوصيات برتر خود را مديون همين طول موج هاي بلند امواج مايكروويو هستند كه خود نيز توليد مي كنندر راداري ابتدا بيشتر در مناطقي استفاده مي تصاوي. سنجنده هاي فعال را اكثراً سنجنده هاي راداري تشكيل مي دهند

ولي در طول زمـان . شد كه بيشترين طول سال را ابري بودند و اخذ تصوير توسط سنجنده هاي غيرفعال ممكن نبودكاربردهاي ديگر اينگونه تصاوير نيز مشخص گرديد و در كنار داده هاي معمول سنجش از دوري مورد اسـتفاده قـرار

. گرفتند انواع سنجنده ها از لحاظ نوع داده 5-3-2

دوربين هاي عكس برداري آنالوگ سال هاي سال است در دنياي فتوگرامتري به كار مي روند و در دنياي سـنجش از از سنجنده ها ظهور كرد كه خروجي آنها نـه با پيشرفت فن آوري نوع ديگري . دور نيز نقش مهم و اساسي داشته اند

تفاوت اين دسته از خروجي ها نيز باعـث شـد . به صورت فيلم هاي معمولي بلكه به صورت رقومي و اعداد و ارقام بودسنجنده هاي براسـاس : كه سنجنده ها نيز به دو دسته از لحاظ نوع داده اي كـه تـولـيـد مـي كنـنـد تقسيم گردند

.(Digital)و سنجنده هاي رقومي (Film Based)فيلم . سنجنده هاي براساس فيلم عمالً همان دوربين هاي عكسبرداري هستند كه گاه به سيستم هاي آنالوگ نيز معروفند

امـروزه بيشـترين مصـرف آنهـا در . اين سيستم ها معموالً در ارتفاع پايين و بيشـتر در هواپيمـا اسـتفاده مـي شـوند نقشه هاي توپوگرافي است و با ظهور فن آوري رقومي از كاربرد آنها در دنياي سـنجش از دور بـه فتوگرامتري و تهيه

را نام برد كـه هـر دو، سيسـتم 1000KAFو 350TKاز نمونه هاي فضايي آنها مي توان . شدت كاسته شده است .هاي روسي مي باشند

ين سيستم ها اطالعات را بـه صـورت رقـومي ذخيـره ا. در مقابل سيستم هاي آنالوگ سيستم هاي رقومي قرار دارنداولـين مسـئله . سازي مي نمايند و بـه ايـن تـرتـيـب از برتري هاي ويژه اي نسبت به رقباي آنالوگ خود برخوردارند

Page 27: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

سيستم هاي آنالوگ به تعداد فيلم تعبيه شـده بـراي . مهم عدم محدوديت تعداد فيلم براي اين گونه سنجنده هاستدودند و پس از اتمام فيلم هايشان ديگر عمالً كارايي چنداني ندارند، ولي سيستم هاي رقومي مـي تواننـد بـه آنها مح

راحتي تصاوير اخذ شده و يا ذخيره شده را به ايستگاههاي زميني مخابره كنند و به اين ترتيب امكان اخذ تصاوير بـه سايل ذخيره سازي جانبي نيز پيش بيني شـده اسـت تـا در روي ماهواره ها معموالً و. صورت پيوسته ممكن مي شود

چنانچه به هر نحوي ارتباط با ايستگاههاي گيرنده زميني و يا ماهواره هاي واسطه قطع شود تصاوير تا رفـع مـانع بـر .به محض ايجاد ارتباط، اطالعات دوباره به نزديك ترين ايستگاه زميني ارسال مي گردند. روي آنها ذخيره گردد

به علت حذف موارد مربوط به . (م هاي رقومي عالوه بر اين كه وزن كمتري نسبت به سيستم هاي آنالوگ دارندسيستتكثيـر داده هـاي . داراي سرعت ثبت باالتري نيز هستند و بنابراين سرعت تصويربرداري آنها نيـز بيشـتر اسـت ) فيلم

يرهاي بعدي هميشه پايين تر از كيفيت نسخه هاي آنالوگ هميشه با خطا و دردسر همراه است و معموالً كيفيت تكثولي در مورد تصاوير رقومي چنين مشكلي وجود ندارد و به راحتي مي توان به تعداد دلخـواه نسـخه هـاي . اوليه است

لـذا اگـر بخـواهيم . امروزه اكثر عمليات هاي پردازش تصاوير با كامپيوتر انجام مـي پـذيرد . شبيه به هم را ايجاد نمودفرآيند اسكن كردن باعث ايجـاد يـك سـري . ي را مورد پردازش قرار دهيم ابتدا بايد آن را اسكن و رقومي نمودعكس

اعوجاجات هندسي و طيفي در تصوير حاصل شده كه اين مسئله در مورد تصاوير رقومي به علت طبيعت رقومي آنهـا ام هندسي سيستم هاي آنالوگ نسبت به سيسـتم در مقابل اين مزايا مي توان گفت كه معموالً استحك. پيش نمي آيد

قدرت تفكيك مكـاني سـنجنده . هاي رقومي باالتر است و به همين دليل كاربردهاي فتوگرامتري آنها نيز بيشتر استتا مدت ها بدون رقيب بوده ولي امروزه سيستم هاي رقومي نيـز بهينـه سـازي شـده و از لحـاظ قـدرت هاي آنالوگ

سيستم هاي آنالوگ معموالً از فـيلم هـاي سـياه و سـفيد . تفكيك مكاني كامالً با عكس هاي آنالوگ قابل مقايسه اندكـاربرد عكـس هـاي رنگـي . مول بوده استاستفاده مي كنند ولي استفاده از فيلم هاي رنگي و يا مادون قرمز نيز مع

سنجش از دور، مخصوصاً در سيستم هاي هوا برد در دهه هاي اول ظهور سنجش از دور به صورت امروزي، بسيار زياد استخراج اطالعات از آنها اغلب به . بوده و به ويژه در كاربردهاي كشاورزي و جنگل داري بسيار استفاده مي شده است

صورت تفسير بصري مي باشد، ولي امروزه عكس هاي فضايي را اسكن كرده و به صورت رقومي در صورت دستي و به .اختيار كاربران قرار مي دهند

ــانا ــه رس ــاي نيم ــنجنده ه ــا س ــاربردترين آنه ـــي پرك ـــد ول ــي دارن ـــواع مختلف ـــز ان ــومي نـي ــاي رق ــتم ه سيس(Semiconductor Sensors) هستند كه ازCCD هـا(Charge Coupled Device) اسـتفاده مـي كننـد .

CCD جزء 96اولين سنجنده خطي . م اختراع گرديد و از آن زمان تاكنون پيشرفتهاي بسياري كرده است 1970دردر طـول سـال هـا انـدازه . نيز به بازار آمده اند CCDبيشتر نداشت، در حالي كه اكنون سنجنده هايي با ميليون ها

ر شده و تعداد اجزايي كه در كنار همديگر كاليبره مي شوند بيشـتر و بيشـتر مـي ها كوچكتر و دقيق ت CCDاجزاء انـرژي . عنصر پايه اين سنجنده ها را نيمه رساناها تشكيل مي دهند كه معموالً از سيليكون سـاخته مـي شـوند . شود

در صـورت .الكترومغناطيس به سطح حساس سنجنده برخورد كرده و فتون ها توسط آشكارسـاز جـذب مـي گردنـد اسالمي راد و همكاران، (برخورد تعداد كافي فتون پس از يك سري فعل و انفعاالت يك ولتاژ الكتريكي توليد مي شود

1378.( تـأخير . اين ولتاژهاي الكتريكي به صورت مرتب از نيمه هادي حركت كرده و در بخشي ديگر اندازه گيري مـي شـوند

بدين ترتيب . ا به انتهاي صف برسد محل مربوط به هر ولتاژ را مشخص مي كندزماني كه مقدار ولتاژ هر عنصر دارد تها را به صورت تكي، به صورت خطي و يا بـه صـورت CCD. مقدار و محل هر انرژي دقيقاً مشخص و ثبت مي گردد

شـود قدرت كسب انرژي و تخليه سريع آن باعث طول عمر سنجنده هايي مـي . ماتريسي در كنار يكديگر مي چينند

Page 28: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

و بسـياري از ) IRSماهواره ( LISS IIIو ) SPOTماهواره ( HRVسنجنده . كه از اين فن آوري استفاده مي كنند .سنجنده هاي موجود اين فن آوري را به كار مي برند

يكـي از ايـن . نويز در اين سيستم ها به علل گوناگوني ايجاد مي شود. يكي از مشكالت اين نوع سيستم ها نويز استحرارت داخلي خود سيستم هم گـاه موجـب ايجـاد يـك سـري . امل طبيعت ناپيوسته تابش الكترومغناطيس استعو

گوينـد كـه بـراي Dark Currentبـه ايـن جريـان . جريانات مي شود كه ممكن است به جريان اصلي اضافه شوندويز، خطا در ثبت ولتاژها و اندازه يكي ديگر از عوامل ن. جلوگيري از آن از سيستم هاي خنك كننده استفاده مي كنند

معموالً به راه هاي گوناگون سعي مي كننـد تـا . گيري زمان تأخير است كه خود باعث ايجاد نويز در سيستم مي شودميزان نويز در سيستم به حداقل خود برسد، ولي سطح آن هيچ گاه به صفر نخواهد رسيد و هميشه نويز وجود خواهد

).Schenk،1999(داشت انواع سنجنده ها از لحاظ نوع و هندسه جمع آوري داده 5-3-3

اولين نوع سنجنده ها به سـنجنده هـاي . سنجنده ها از نقطه نظر تصويربرداري به چند دسته اصلي تقسيم مي شونداين گونه سنجنده ها در يك لحظه مشخص و كوتاه، كل تصـوير را اخـذ و ثبـت . دمعروفن (Frame Type)سطحي آشناترين نوع اين سنجنده ها همان دوربين هاي عكاسي هستند كه با باز شدن شاتر در يك لحظه، تصوير . مي كنند

ع رقومي آنها نيـز گرچه نوع آنالوگ اين سنجنده ها متداول تر است ولي چند سالي است كه انوا. اخذ و ثبت مي شوداستحكام هندسي بااليي كه اين سنجنده ها به خاطر سبك . در دنياي فتوگرامتري و سنجش از دور استفاده مي شود

تصويربرداري خود فراهم مي آورند باعث شده است تا از آنها بيشتر به منظور اهداف فتوگرامتريـك و بـراي اسـتخراج ار هندسي مشخص و ساده ايـن سـنجنده هـا امكـان اسـتفاده از معـادالت ساخت. اطالعات توپوگرافيك استفاده شود

فتوگرامتري را فراهم مي آورد و بدين ترتيب به راحتي مي توان براي يك فريم تصوير معـادالت مربوطـه را نوشـته و .حل نمود

طيفـي باشـند دسته دوم از سنجنده ها كه شايد پر اهميت ترين و پركـاربردترين سـنجنده هـا از لحـاظ هندسـي و فـن آوري كـه ايـن دسـته از سـنجنده هـا بـه خـدمت مـي گيرنـد . هستند (Linear Type)سنجنده هاي خطي

Pushbroom در اين نوع سنجنده ها صدها آشكارساز در كنار يكديگر و در يك خط به طور دقيـق . ناميده مي شودهر بار تصويربرداري يك خط از تصـوير تشـكيل سنجنده بر روي سكو نصب شده و با. در كنار يكديگر قرار مي گيرند

پس از تخليه آشكارسازها و آمادگي براي اخذ خط بعدي، سكو نيز به جلو حركت كرده است و بنابراين خط . مي شودهواپيما و . بدين ترتيب خط هاي پشت سر هم يك تصوير كامل را تشكيل مي دهند. بعدي بالفاصله برداشت مي شود

نگام اخذ هر سطر از تصوير داراي وضعيتي جداگانه است و بنابراين استحكام هندسي سـنجنده هـاي يا ماهواره در ه .خطي از نوع دو بعدي كمتر بوده و هر خط براي خود هندسه اي مجزا دارد

بعدي خود راحت تر ساخته شده و عالوه بر نياز به هزينه كمتر، وزن كمتـري 2اين نوع سنجنده هاي رقومي از انواع بعدي هم براي اهداف فتوگرامتريك و هم به منظور كاربردهاي سنجش از 2سنجنده هاي خطي مانند نوع . نيز دارند

در صورتي كه قرار باشد از تصاوير استريو آنها براي توليد نقشـه هـاي توپـوگرافي و اسـتخراج . دوري به كار مي روند HRGسنجنده . اسبات شده و معادالت را پيچيده مي سازدبعدي استفاده شود، مدل مداري آنها وارد مح 3اطالعات .از اين فن آوري استفاده مي كنند IRSماهواره LISS IIIو SPOTماهواره

اين سنجنده ها در آن واحد تنها يـك . مي باشند (Point Type)دسته سوم از سنجنده ها، سنجنده هاي نقطه اي آينـه از . داشت توسط يك آينه دوران و يا نوسان كننده انجام مـي شـود عمل بر. نقطه از زمين را برداشت مي نمايند

عدسي ها، آينـه (يك سمت شروع به حركت كرده و به سمت ديگر سطح زير پاي سنجنده را به كمك سيستم نوري يكي حركـت آينـه از سـمتي بـه : بنابراين عمل برداشت با دو حركت تكميل مي شود. برداشت مي كند) ها و منشور

Page 29: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

وظيفـه ثبـت انـرژي رسـيده از آينـه CCDتي ديگر و همچنين حركت ماهواره به سمت جلـو تعـداد معـدودي سم .متحرك را بر عهده دارند

اسـتفاده مـي Whiskbroomنيز مي گويند كه از فن آوري بـه نـام Optical-Mechanicalاين سنجنده ها را توجه به اين كه هر نقطه به طور مجـزا و يـا حركـت آينـه با. كنند كه اشاره به حركت جانبي آينه اسكن كننده دارد

ها نيز معدود است، بنابراين نسبت به سيستم هاي نوع خطي فرصت كمتـري بـراي CCDبرداشت مي شود و تعداد ثبت انرژي در اين سنجنده ها موجود است و به همين خاطر نسبت سيگنال به نويز آنها از سيستم هـاي آرايـه هـاي

هر نقطه . ضعف دوم اين سيستم ها هندسه ضعيفي است كه تصاوير اين گونه سنجنده ها دارند. تر استنوع خطي كمبا يك سري پارامترهاي هندسي خاص مشاهده و برداشت مي شود و بنابراين معموالً از تصاوير اين سنجنده ها بـراي

در مقابـل سـاخت ايـن . ز دوري دارنـد اهداف فتوگرامتريك استفاده چنداني نمي شود و بيشتر كاربردهاي سـنجش ا . سنجنده ها و كاليبراسيون آنها راحت تر و ارزان تر از نوع خطي بوده و بنابراين معموالً تصـاوير آنهـا ارزان تـر اسـت

.از اين فن آوري بهره مي برند NOAAماهواره AVHRRو سنجنده LANDSATماهواره TMسنجنده اين سنجنده ها تصويربرداري را هميشه به صورت مايل انجام . اي راداري هستندنوع چهارم از سنجنده ها، سنجنده ه

بنـابراين . مي دهند و هندسه اخذ تصوير براي آنها كامالً با آنچه در دنياي فتوگرامتري مرسوم است متفاوت مي باشدراداري را بـراي اهـداف معمـوالً تصـاوير . از روش هاي مرسوم و مدل هاي ساده براي آنها نمي تـوان اسـتفاده نمـود

است كـه معمـوالً بـا دقـت مناسـب از آنهـا DEMفتوگرامتريك به كار نمي برند ولي مهم ترين توليد هندسي آنها .استخراج مي شود

انواع سنجنده ها از لحاظ طيفي 5-3-4 آنچه كه در اين تقسيم بندي مبنـا قـرار مـي . دسته هاي مختلفي تقسيم مي شوند از لحاظ طيفي نيز سنجنده ها به

سنجنده هـاي تـك بانـدي، سـنجنده هـاي پانكروماتيـك . گيرد معموالً تعداد باندي است كه سنجنده دارا مي باشد(Panchromatic) يفـي از اين سنجنده ها معمـوالً يـك دامنـه وسـيع ط ) يا عكس هاي(تصاوير . ناميده مي شوند

بخش مرئي تا مادون قرمز نزديـك را پوشـش مـي دهنـد و بـه علـت همـين عـرض بانـد وسـيع بـراي اخـذ انـرژي سـنجنده 4به عنوان مثال بانـد . الكترومغناطيس مشكلي نداشته و معموالً از قدرت تفكيك مكاني بهتري برخوردارند

+ETM ،76.0ـ9.0كه دامنه آنµ همـين سـنجنده كـه بانـد 8متري و بانـد 30ي اندازه پيكسل تقريباً است دارا. متـري مـي باشـد 15را پوشش مي دهـد، داراي انـدازه پيكسـل µ 52.0ـ9.0پانكروماتيك محسوب شده و دامنه

طيفـي بانـد در آن شايان ذكر است كه قدرت تفكيك مكاني تحت تأثير عوامل مختلفي تعيين مي شود و تنها عرض از تصاوير پانكروماتيك براي . تصاوير فتوگرامتري معموالً به صورت پانكروماتيك برداشت مي گردند. تأثير گذار نيست

سنجنده هاي با تعداد باند كم را سنجنده هاي چند طيفـي . تلفيق تصاوير و عمليات هايي نظير آن استفاده مي شود(Multispectral) اين كه حداكثر تعداد باند يك سنجنده چقدر باشـد تـا آن را چنـد طيفـي . ندنام گذاري مي كن

بانـد مقبـول 15و يـا 10حـداكثر . بدانيم هنوز قطعي و مسلم نيست و اعداد مختلفي تا به حال پيشنهاد شده اسـت ه بـيش از يـك انچه كه مسلم است هر سنجنده اي كـ . ترين اعدادي است كه تا به حال مورد استفاده قرار گرفته اند

سنجنده هاي چند طيفي پركاربردترين سنجنده ها در دنياي سنجش از دور . باند داشته باشد چند طيفي خواهد بود HRV (SPOT) ،MSS (Landsat) ،TMمـي باشـند و نمونـه هـاي آنهـا بسـيارند، از جملـه مـي تـوان بـه

(Landsat) ،LISS (IRS) ،AVHRR(NOAA) اشاره نمود. دهـاي سنجنده ها همچنان كه باال مي رود ديگر از حيطه سنجنده هاي چند طيفي خارج مي شويم و پا تـعـداد بـانـ

اين كه مرز ميـان ايـن دو مجموعـه كجاسـت . مي گذاريم (Hyper Spectral)به مجموعه سنجنده هاي فراطيفي را بـه عنـوان سـنجنده اي بانـد 30هنوز دقيقاً مشخص نيست ولي به طور تقريب مي توان سنجنده اي بـا بـيش از

Page 30: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. باند طيفي جزء سجنده هـاي فراطيفـي خواهـد بـود 36با MODISبنابراين با اين تعريف . فراطيفي در نظر گرفتسنجنده هاي فراطيفي قادرند تا ده ها باند طيفي را از يك منطقه جمع آوري نموده و به اين ترتيب اطالعات طيفـي

قدرت تمايز اشياء در تصاوير اين گونه سنجنده ها فـوق . ن در اختيار ما قرار دهندبا ارزشي درباره اشياء و پوشش زميالعاده باالست و به همين خاطر معموالً در كارهاي حساس و يا در مواقعي كه شباهت طيفي عوارض باال مي باشـد، از

اي اخير نمونه هاي فضايي آنهـا سنجنده هاي فراطيفي معموالً هوابرد مي باشند ولي در سال ه. آنها استفاده مي شود . مي باشد AVIRISنمونه هوابرد اين سنجنده ها . نيز توليد شده است

) ITC،1999(آينده سنجنده ها از لحاظ طيفي مشخص نيست ولي آن چنان كه صاحبان تكنولوژي وعـده داده انـد با هزاران باند طيفـي (Ultra Spectral)و يا ابر طيفي (Super Spectral)بايد منتظر سنجنده هاي فوق طيفي

چيزي كه در دنياي سنجش از دور هميشه يك ايده آل دست نيافتني براي محققان بوده است، در كنـار ايـن . باشيمحقيقت كه مجموعه سخت افزاري و نرم افزاري حاضر به هيچ وجه براي پردازش اين گونـه تصـاوير آمـاده نيسـتند و

.دتر و مناسب اين گونه داده هاي ارزشمند بودبايد به دنبال راه حل هاي جدي چند سنجنده مهم 4ـ5 TMسنجنده 1ـ4ـ5

. م قـرار گرفـت 1982در LANDSAT 4اولين بار بـر روي مـاهواره TM (Thematic Mapper)سنجنده ايـن سـنجنده از نـوع اسـكنرهاي . د آن قـبالً سـاخته شـده و مـورد آزمـايش قـرار گرفتـه بـود گرچه نمونـه هـوابر

Wiskbroom انـرژي . كه از يك آينه نوسان كننده براي برداشـت عـوارض اسـتفاده مـي كنـد . محسوب مي شودسـان آينـه بـه انـدازه بنابراين با هر نو. آشكارساز برخورد كرده و توسط آنها ثبت مي شود 16دريافتي توسط آينه، به

متر بر روي زمين را ×3030هر آشكارساز تقريباً مربعي به ابعاد . آشكارساز از سطح زمين برداشت مي شود 16عرض از لحـاظ TM. متر از سطح زير پاي سنجنده تصويربرداري مـي شـود 480پوشش مي دهد كه بنابراين با هر نوسان

را در جـدول TMدامنه طيفي بانـدهاي . آشكارساز تعبيه شده است 16ست كه به ازاي هر باند باند ا 7طيفي داراي .مشاهده مي كنيد 2ـ5

متري بـه كـاربران ارايـه 5/28و يا 30كيلومتر هستند كه با اندازه پيكسل ×185185معموالً TMابعاد تصاوير از لحاظ راديومتريكي نيز تصاوير . متر مي باشد 120است و ابعاد پيكسل آن كه باند حرارتي 6به جز باند . مي گردند

TM 8 تعداد باندهاي اين سنجنده باعث شده است . بيتي ثبت مي شوند كه براي بسياري از كاربردها مناسب هستندايـن سـنجنده از تا از لحاظ طيفي بتوان اطالعات بسيار زيادي را از آنها استخراج نمـود و بـه همـين خـاطر تصـاوير

پركاربردترين تصاوير در دنياي سنجش از دور مي باشند و تقريبـاً در تمـامي شـاخه هـاي كـاربردي سـنجش از دور .استفاده شده اند

TM م به 1999در سال+ETM 7تغيير نام داد و بر روي LANDSAT اين سنجنده نسـبت بـه . قرار گرفتTM نيز نصف شده و به 6ميكرومتر با اندازه پيكسل باند 9.0ـ 52.0محدوده داراي يك باند پانكروماتيك اضافه در

.متر بهبود پيدا كرده است 60 HRVسنجنده 2ـ4ـ5

‘ SPOT (System Pourlاولـين بـار بـر روي مـاهواره HRV (High Resolution Visible)سـنجنده Observation de La Terre) م به اخذ تصوير از زمين پرداخت فن آوري، 1986درPushbroom به كار رفته

Page 31: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

بـا ابعـاد CCDتـايي 3000در اين سنجنده يك آرايـه . در اين سيستم تصاوير بسيار عالي از سطح زمين ثبت نمودپانكروماتيـك آن نيـز از يـك آرايـه سـنجنده . متر بر روي زمين وظيفه اخذ تصاوير را بر عهده دارد ×2020پيكسل

را HRVدامنه طيفي بانـدهي 3ـ5جدول . متر تشكيل شده است ×1010جزء و ابعاد پيكسل 6000مشابه با تعداد .كيلومتر ارايه مي شوند ×6060در ابعاد HRVتصاوير . نشان مي دهد

يكـي از قابليـت هـاي ايـن سـنجنده امكـان . عـدد از ايـن سـنجنده مـي باشـد داراي دو SPOT)1،2،3(مـاهواره سيستم نوري تعبيه شده براي سنجنده اين قابليت را دارد كـه از حالـت عمـود و . تصويربرداري به صورت مايل است

يك زمـاني اين ويژگي عالوه بر باال بردن قدرت تفك. درجه خارج شده و تصويربرداري نمايد 27پاي سنجنده حداكثر .از آنها را فراهم ساخته است DEMسنجنده امكان اخذ تصاوير استريو و توليد

5. تغييـر نـام داد HRVIRبا اضافه شدن يك باند در بخش مادون قرمز كوتـاه بـه SPOT 4در HRVسنجنده SPOT نوعي ديگر از اين سنجنده را با قدرت تفكيك مكاني بهتر به نامHRG همراه دارد.

Page 32: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ER MAPPER

ردازش پـ روي از .شـود توانيم عملياتي روي تصويرانجام دهيم كه منجربـه اسـتخراج اطالعـات مـي مي بااين نرم افزار .استخراج كردتصوير از را اليه هاي اطالعاتي موردنيازكاربر و صورت اتوماتيك تهيه كرد به توان نقشه را تصويرمي :هايي كه روي تصويرانجام مي شودتا درنهايت منجربه تهيه نقشه شود ردازشپمجموعه

Image enhancementبارزسازي تصوير – 1 Image segmentationقطعه بندي تصوير -2 Pattern recognitionبازشناسي الگو -3

: ER MAPPERفرمت هاي

ERD :فرمت وكتوري ERS :فرمت رستري : Alg ای و ناحيه ای اعمال شده به تصوير، نحوه نمايش تصوير، بارزسازی های انجام شده، توابع نقطه

. در يک فايل با حجم بسيار کم ذخيره می شوند... محاسبات باندی و تصوير اوليه را بازخوانی نموده و کليه مراحل پردازشی و نمايشی . در صورتی که اين فايل دوباره باز شود

تصوير اعمال نموده و تصويری را انجام شده قبلی که در خود به صورت مراحل و توابع ذخيره نموده رویمزيت اين روش جلوگيری از صرف زمان در مرحله . نمايش می دهد که کليه اين تغييرات روی آن اعمال شده

عالوه بر اين نياز به حجم باالی ديک سخت جهت ذخيره سازی خروجی هر يک . ذخيره نتيجه پردازشها است .فع می شوداز پردازشها به صورت يک فايل تصوير کامل ر

مراحل كاردرنرم افزار

.مي كنيم و وارد برنامه مي شويم Runرا Er mapper ابتدا نرم افزار

:با استفاده از دستور زير مسير تصوير موردنظر را وارد مي كنيم

File>open>c:\Er mapper\bin\win32\data type\landsat_TM_RGB321

Page 33: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ترسيم نموداردرجات خاكستري Cell valueنجره پبا ايـن كـار .را انتخاب مي كنيم Cell value profileروي تصوير راست كليك كرده و گزينه

profile روي تصوير راست كليك كرده و گزينه. باز خواهد شدpointer يـك ب مي كنيم وحال اگـر روي را انتخايكسل همسـايه آن پ 8و درجات خاكستري مربوط به آن عارضه توان مي هر عارضه اي در تصوير كليك كنيمنقطه از

.باندمختلف مشاهده كرد 7رادر

Page 34: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

تيك بزنيم ميانگين درجات خاكستري انتخاب شده درباندهاي مختلف نشان Averageكنارگزينه فوق نجرهپاگردردرجات خاكستري مربـوط توان مينجره فوق وكليك روي عارضه هاي مختلف پباانتخاب رنگهاي ديگراز.داده مي شود

.به آنهارابه طورهمزمان مشاهده كرد

Page 35: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

مختصات

تصـويركليك حـال روي هرنقطـه از .را انتخاب مي كنيم Cell Coordinateروي تصوير راست كليك كرده و گزينه .ديد توان ميمربوطه نجرهپكنيم مختصات آنرادر

ژئولينك كردن تصاوير مختلف

:با استفاده از دستور زير مسير تصاوير موردنظرجديد را وارد مي كنيم

File>new>open >c:\Er mapper\bin\win32\data type\landsat_MSS_RGB321 File>new >c:\Er mapper\bin\win32\data type\Spot pancoromatic\greyscale

:روي تصوير راست كليك كرده و گزينه زير را انتخاب مي كنيم

Quic Zoom>Set Geolink to Window

را انجـام panيـا zoomبا اين كار تمامي تصاوير به هم لينك مي شوند به اين صورت كه اگر روي يك تصوير عمل

.دهيم روي تمامي تصاوير اين عمليات انجام مي شود

Page 36: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

علت کوچک .بعد از لينك كردن كوچكتر مي شود) ر هواييتصوي(يكي از تصاوير ابعاد در اينجا الزم به ذكر است كهوگرنه باال بودن رزولوشن مکانی . مشاهده شدن، کوجک تر بودن محدوده پوشش زمينی تصوير هوايی است

.علت کوچک شدن تصوير به صورت مستقيم نيست

Page 37: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Algorithm

. را انتخاب مي كنيم Algorithm>Edit>Properties ينهگزكليك راست كرده و مورد نظر روي تصوير

.درآن ديد خصوصيات تصوير مورد نظررا توان ميكه باز خواهد شد Dataset Information نجرهپبا اين كار

Page 38: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 39: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 40: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

:ياي رنگتركيب ه

معموال سنجنده هاي مورد استفاده در سنجش از دور در بخش هاي مختلف طيـف الكترومغنـاطيس بـه جمـع آوري اين مسئله به ايـن علـت اسـت كـه . اطالعات مي پردازند و اين بخشها غالبا به قسمت مرئي طيف محدود نمي شوند

عات مفيد مربوط به اشيا در بخش هاي غيـر مرئـي طيـف قـرار دارنـد وبنـابراين در طراحـي قسمت عمده اي از اطال . سنجنده ها سعي بر آن است كه باند هايي نظير مادون قرمز نزديك حتما در سنجنده گنجانده شوند

هـيچ چـاره اي براي نمايش رنگ ها استفاده مـي كننـد RGBاز آنجاييكه مانيتور هاي رايج در بازار از فضاي رنگي آبـي و سـبز ،نيست مگر آنكه تركيبي از سه باند مورد نظر را به گونه اي قابل شناخت بـه سـه تفنـگ الكترونـي قرمز

بـه .يكي از ساده ترين انتخاب ها انتساب باند هاي هم نام به رنگ هاي يكسان با آنها مي باشد . مانيتور نسبت دهيم ) 1باند(سه باند اول آن به ترتيب به بخش آبي . تصوير برداري انجام مي دهد باند 7كه در TMعنوان مثال سنجنده

به اين ترتيب اگر تركيبي رنگي از اين سه .طيف الكترومغناطيس تعلق دارند ) 3باند(وبخش قرمز )2باند(بخش سبز ، True Color(باند انجام شود كه هـر بانـد بـه رنـگ مناسـب خـود مـرتبط گـردد يـك تركيـب رنگـي حقيقـي

Composite ( به دست مي آيد. اين تركيب رنگي طبيعي بـوده و بـه . نتيجه اين تركيب بسيار مانند حالتي خواهد بود كه چشم انسان عمل مي كند

.ولي اطالعات زيادي به كاربر نمي دهد ،درك و نگاه انسان از طبيعت نيز نزديك است در .اسـت ) False Color Composite(كيب رنگـي كـاذب يكي از معمول ترين تركيب هاي مورد استفاده تر

يك تركيب رنگي كاذب استاندارد به صورت زير خواهـد .اين تركيب رنگي از باند هاي غير مرئي نيز استفاده مي شود : بود

تفنگ هاي الكتروني باند تصويري R NIR

G R B G

تصويري خواهد بود كه در آن رنگ هاي طبيعي براي اشيا مشاهده نمي شوند ولي با دانسـتن دقيـق ترتيـب ،حاصل ( لـت از تركيـب رنگـي حقيقـي باند هاي انتسابي و چگونگي رفتار عوارض در اين باندها تشخيص عوارض در ايـن حا

TCC ( راحت تر است . چـرا كـه بانـد مـادون قرمـز . به رنگ قرمز ديده مي شود ) رنگ سبز(به طور مثال پوشش گياهي بر خالف انتظار ما

. به رنگ قرمز نسبت داده شده است ،نزديك كه در آن پوشش گياهي بازتاب بااليي دارد ، 5مثال تركيب باند هـاي . به كاربرد مورد نيازتركيب هاي مختلفي را به وجود آورد با توجه توان ميبه همين ترتيب

يك تركيب معمول براي بررسي پوشش هاي مختلف زمين و كاربري آنها است كه به تركيب رنگي TMسنجنده 3و4به خـاطر نمـايش وشـش گيـاهي در رنـگ سـبز ،) Pseudo Natural Color Composite(شبه طبيعي

) . ITC,1999(وف مي باشد معر

Page 41: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ولي مهمترين كاربرد آنها در تفسير . دز ايجاد موزاييك هاي تصويري مورد استفاده قرار مي گيرند تركيب هاي رنگي تركيب رنگي همجنين نوع سنجنده يك مفسر با تجربه با دانستن . بصري و استخراج اطالعات به صورت سنتي است

براي ايجاد يك تركيب رنگي بهينه بهتـرين مرجـع منحنـي . ي تصوير تشخيص مي دهد بسياري از عوارض را بر رو ،بـا مطالعـه . البته در صورتي كه تعداد باند هاي سنجنده نيز در اين امر ما را يـاري كننـد .رفتار طيفي عوارض است

رض مذكور در آنها بارزتر بخش هايي از طيف الكترومغناطيس را كه عوا توان ميمنحني رفتار طيفي عوارض مورد نظر . مشخص نمود و سپس باند هاي مربوطه را از بين باند هاي سنجنده انتخاب كرد ،ظاهر مي شوند

در روش هـاي رقـومي . تركيب هاي رنگي كاذب معموال براي تاكيد بر روي عارضه و يا عوارض خاص به كار مي روند مطرح نيستند وتنها استفاده مستقيم آنها در مسايلي است كه استخراج اطالعات تركيب هاي رنگي به صورت مستقيم

بـه عنـوان مثـال در مشـخص كـردن نمونـه هـاي تمرينـي در .كاربر بايد چيزي را بـر روي تصـوير مشـخص نمايـد .از تركيب هاي رنگي استفاده نمود توان ميدر تصحيح هندسي هاي نظارت شده و يا تعيين نقاط كنترل بندي طبقه :يجاد رنگ كاذب در تصوير مورد نظر به اين صورت عمل مي كنيم كه براي ا

در پنجره بازشده آيكـون . را انتخاب مي كنيم Algorithm روي تصويرمورد نظر كليك راست كرده وگزينه . ديد توان را انتخاب مي كنيم كه با باز شدن پوشه ليست باند هاي مربوط به تصوير را مي

تـوان تصـويري بـا رنـگ كـاذب واختصاص دادن شماره باند دلخواه به آن مي R,G,Bهر كدام از باند هاي با انتخاب .ايجاد كرد

Page 42: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

: هيستوگرام و بهبود كنتراست

عداد پيكسل هاي مربوط بـه يـك اگر ت. هيستوگرام تصوير توصيفي از چگونگي توزيع مقادير درجات خاكستري است درجه خاكسـتري را در مقابـل درجـه خاكسـتري آن ترسـيم كنـيم نمـوداري بـه دسـت مـي آيـد كـه هيسـتوگرام

آن رايكـي توان ميدر حقيقت هيستوگرام نمودار فراواني درجات خاكستري يك تصوير است كه .شود مي تصويرناميده .از مهم ترين مشخصه هاي تصوير به حساب آورد

.باشد كاربرد هيستوگرام در پي بردن به نحوه پراكندگي دامنه اطالعات هر پديده و مطالعه ي پديده ها در تصاوير مي

. تصوير مي باشد contrastيكي از كاربرد هاي هيستوگرام استفاده به منظور بارزسازي و افزايش

: انجام داد توان مياين كار را كه به دو روش. معموال هدف افزايش كيفيت تصوير بصري است ) Point Transformation(نقطه اي تبديالت – 1 )Neighborhood Transformation ( ناحيه اي تبديالت – 2

. در پردازش هاي نقطه اي ، پردازش تنها روي يك پيكسل و درجه خاكستري مربوط به آن انجام مي شود

Contrast )تباين يا تضاد(

Page 43: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Contrast = DNmax –DNmin

بيشتر contrastهر چه .دامنه پراكندگي درجات خاكستري را در تصوير به نمايش مي گذارد contrastدر واقع اهد داشتووجود خ عكسباشد محدوده بيشتري از درجات خاكستري در

را در تصـوير بـه contrast تـوان مـي ER-MAPPER با استفاده از نرم افـزار . تر ديده خواهد شد و تصوير واضحهـيچ y = xطور مثال مبدل خطـي به.از يك مبدل استفاده مي شود contrastبراي تغيير . اه تغيير دادومقدار دلخ

را yدرجـات خاكسـتري ورودي و محـور را محـور xمحور به اين ترتيب كه اگر.تغييري را در تصوير ايجاد نمي كندحـال .هر درجه خاكستري را به خودش نظير مي كنـد y = xمحور درجات خاكستري خروجي در نظر بگيريم خط

بزرگتر از يك باشد آن گاه دامنـه مقـادير درجـات خاكسـتري خروجـي از ورودي بيشـتر اگر شيب اين مبدل خطي كند افزايش پيدا مي contrastو خواهد بود

از بسـياري از ايـن مبـدل هـا ER-mapperو نرم افـزار . به اين ترتيب مي توان مبدل هاي مختلفي را تعريف كرد :ي از آنها به قرار زير است مقدارپشتيباني مي كند كه شرح

:مبدل خطي

.كه در سطور قبلي شرح داده شد :مبدل لگاريتمي

. مي شود contrastو درجات خاكستري باال باعث كاهش contrastدر درجات خاكستري پايين باعث افزايش

:مبدل نماييدرجات contrastبه اين ترتيب در درجات خاكستري پايين باعث كاهش. اين مبدل عكس مبدل لگاريتمي است

. مي شود contrastخاكستري باال باعث افزايش

:مبدل تجمعي .قادير مختلف درجات خاكستري كاربرد دارداين مبدل به منظور يكسان سازي فراواني م

:مبدل پله اي به اين معني كه يك محدوده خاص از درجات خاكستري را به . اين مبدل باعث كالسه بندي شدن تصوير مي شود

. ك درجه خاكستري مشخص نسبت مي دهد ي .صر نمي گنجدانواع ديگري از مبدل ها در اين نرم افزار وجود دارد كه ذكر آن در اين مخت

را انتخاب را انتخاب مي كنيم و سپس آيكون Algorithm روي تصويرمورد نظر كليك راست كرده وگزينه

را transformباز شده از ليست زير يك گزينه يعني يكي از حالت هاي Transformمي كنيم و در پنجره . انتخاب مي كنيم

Page 44: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.صوير به صورت زير پردازش خواهد شد م ترا انتخاب نمايي مثال اگر ايكون

در تـوان ميبا دو بار كليك روي آن . درجات خاكستري را محدود به چند پله كنيم توان مي وبا انتخاب ايكون . پنجره باز شده تعداد پله مورد نظر را تعيين كرد

Page 45: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.كرد به ترتيب زير ميتوان تصوير را به حالت نگاتيو تبديل

: ) Histogram Equalization( يكنواخت سازي هيستوگرام فرض مبنايي اين . يكي از روشهايي است كه سعي در تغيير شكل هيستوگرام تصوير دارد يكنواخت سازي هيستوگرام( توگرام تصوير خروجي تعداد پيكسل هاي متعلق به تمام درجات خاكستري بايـد بـا هـم روش اين است كه در هيس

درجـات . به اين ترتيب شكل يكنواختي براي هيستوگرام تصوير خروجي حاصـل خواهـد شـد . يكسان باشد ) تقريبا د پيكسـل هـاي مقاديري صحيح هستند ، بنابراين بر اثر عمليات محاسباتي و گـرد كـردن هيچگـاه تعـدا خاكستري

Page 46: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

درجات خاكستري با هم مساوي نخواهد شد ، ولي اين عمل باعث باز شـدن هيسـتوگرام و پراكنـدگي نسـبتا خـوب . درجات خاكستري مي شود

از خصوصيات مهم اين روش باز كردن و توزيع درجات خاكستري با تعداد زياد و فشرده سازي بخش هاي كـم تعـداد . هيستوگرام است

تصـوير را و انتخـاب آيكـون Algorithm>Edit transform limitت بـا انتخـاب گزينـه در ايـن قسـم Equalization نمود .

در پرازش هاي ناحيه اي به يك پيكسل اكتفا نكرده و همانطور كه از نـام آن پيداسـت روي يـك ناحيـه . گيرد پردازش انجام مي

: فيلتربـه ايـن معنـي كـه مقـدار . در بخش بارز سازي تصاوير گفته شد معروف به تبديالت نقطه اي هسـتند التي كهتبدي

هـاي بـارز سـازي انـواع روش . بسـتگي دارد LUTو عملكرد تـابع خروجي مقدار پيكسل در تصوير خروجي فقط بهت وجـود دارنـد كـه در آنهـا مقـدار يـك دسته اي ديگر از تبـديال . تصوير از نمونه هاي تبديالت نقطه اي مي باشند

. پيكسل در تصوير خروجي بستگي به مقدار پيكسل در تصوير ورودي به همراه مقادير پيكسل هاي همسايه اش دارد پيكسـل 8بـه عنـوان مثـال ( اين همسايگي ها معمـوال محدودنـد .اينگونه تبديالت را تبديالت همسايگي مي نامند

. ر مواقع لزوم اين مقدار بيشتر نيز خواهد شد ولي د) همسايه يك پيكسل . تبديالت همسايگي معموال به نام فيلتر شناخته مي شوند

Page 47: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

عملگري در نظر گرفت كه با انجام محاسبات بر روي يك پيكسل و همسايگان آن در يك توان مييك فيلتر را بنابراين يك فيلتر بايد بر روي تك تك . محدوده مشخص يك مقدار براي پيكسل در تصوير خروجي توليد مي كند براي هر فيلتر مشخص است كه كدام . پيكسل ها ي تصوير اعمال شده و براي هر كدام محاسبات را تكرار نمايد

براي اين كار معموال فيلترها به صورت ماتريسي با ابعاد . همسايگي هاي يك پيكسل را بايد در محاسبات وارد نمايد كند كه چه تعداد ابعاد اين ماتريس مشخص مي. شوند تعريف مي) يس ، اعداد فرد هستند رابعاد مات( مشخص

گيرد و محاسبات بر روي پيكسل مورد نظر قرار ميمركز اين ماتريس . همسايگي ها بايستي در محاسبات وارد شوند . ي نسبت داده مي شود نتيجه بدست آمده به يكسل متناظر در تصوير خروج شود ، سپس مورد نظر انجام مي

و فيلتر هاي ) High Pass(فيلتر هاي باال گذر تاثير كه بر روي تصوير مي گذارند؛ فيلتر ها را از نقطه نظر نوع دهد اجازه عبور مي) و يا فركانس باال ( تغييرات ناگهاني به فيلتر هاي باال گذر . مي نامند ) Low Pass(پايين گذر

از نمونه فيلتر هاي باال گذر فيلترهاي . كنند گذر عبور مي نفركانس كم از فيلتر هاي پايي و بر عكس تغييرات با . نام برد توان ميتشخيص لبه و از نمونه فيلتر هاي پايين گذر ، فيلتر ميانگين را

ين موارد اشاره به ا توان ميفيلتر ها در سنجش از دور و پردازش تصاوير كاربرد هاي مختلفي دارند كه از آن جمله بندي كاهش نويز تصوير ، بازيابي اطالعات از دست رفته در تصوير ، بارزسازي تصوير ، تشخيص الگو ها ، قطعه: نمود

.بندي تصوير ، پس پردازش نتايج طبقه : كنيم ميدر ادامه به تعدادي ا ز انواع فيلتر ها كه در پردازش تصاوير و سنجش از دور كاربرد بيشتري دارند اشاره

) Linear Filters( فيلتر هاي خطي - 1 ) Noise Reduction( فيلتر هاي كاهش نويز - 2 ) Edge Detector Filters( فيلتر هاي آشكار ساز لبه - 3 ) : Linear Filters( فيلتر هاي خطي - 1

تشكيل يافته كه در واقع يك ) Kernel( يك هسته ، يك فيلتر خطي ازبسيار ساده است ساختار فيلتر خطي حال اين ماتريس روي تك تك . عناصر اين ماتريس بر حسب نياز با اعدادي پر خواهند شد . است m*nماتريس

ركيب خطي از پيكسل هاي همسايه خروجي فيلتر براي هر پيكسل يك ت. پيكسل هاي ماتريس قرار مي گيرد .باشند ضرايب اين تركيب خطي همان مقادير آرايه هاي فيلتر مي. باشد مي

فيلتر هاي خطي از پر كاربرد ترين انواع فيلتر ها . نيز مي شناسند Convolution فيلتر هاي خطي را به نام . روند هستند كه در زمينه هاي گوناگون از كاهش نويز تا تشخيص لبه به كار مي

) : Noise Reduction( نويزفيلتر هاي كاهش - 2

شوند چرا كه اطالعات با فركانس باال را كه نويز ها فيلتر هاي كاهش نويز از جمله فيلتر هاي پايين گذر محسوب مياهش كاولين فيلتر . ذارند معموال از اين دسته هستند ، كاهش داده و ديگر اطالعات را در تصوير خروجي باقي مي گ

. است ) Average( نويز كه از جمله فيلترهاي خطي محسوب مي شود، فيلتر ميانگين اين فيلتر با قرار . اين فيلتر از جمله فيلتر هاي خطي نيست . است ) Median( دومين فيلتر حذف نويز فيلتر ميانه

را صعودي مرتب مي كند و ميانه آن هادر فيلتر را به صورت گرفتن روي پيكسل تصوير ، تمامي مقادير قرار گرفته .پس از اين كار نتيجه را به پيكسل مركزي نسبت مي دهد . به دست مي آورد

: ) Edge Detector Filters( فيلتر هاي آشكار ساز لبه - 3

Page 48: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

لبه ها گاه منطبق بر عوارض خطي . باشد ييرات ناگهاني در مقادير درجات خاكستري در يك تصوير بيانگر لبه ميتغ. باشند ساختارهاي خطي زمين شناسي ميمزارع وعوارض ساخت دست بشر و يا زميني نظير جاده ، رودخانه ، مرز

كشف لبه . ت هندسي يك تصوير بسيار كارگشاست بنابراين كشف و استخراج آنها در بارزسازي اطالعات و جزئيااستفاده از فيلتر هاي كشف لبه ، محاسبه مشتق هاي مكاني مرتبه اول و دوم : معموال به سه طريق انجام مي پذيرد

كشف لبه معموال در تشخيص عوارض خطي . از تصوير اصلي ) Smoothed (يا كم كردن يك تصوير نرم شده . ن شناسي خطي و يا قطعه بندي تصاوير به كار مي رود ساختارهاي زمينظير

فيلتر هاي جهتي در يك جهت . فيلتر هاي كشف لبه كاه به صورت جهتي و يا به صورت عمودي تعريف مي شوند عمل كرده و فقط آن دسته از لبه ها را آشكار مي سازند كه در امتداد مورد نظر قرار گرفته باشند y يا x خاص مثال

فيلتر هايي نيز براي تشخيص لبه هاي مورب طراحي شده و هچنين فيلتر آشكار ساز لبه الپالس يك فيلتر همه . .جهته است

جهت اعمال فيلتر بر روي تصوير به اين صورت عمل مي كنيم كه روي تصوير راست كليك كرده و پس از انتخاب

. كنيم ب ميرا انتخا در پنجره باز شده آيكون Algorithm گزينه . كنيم تعداد سطر و ستون ها را وارد مي Number of rows & columnsبراي تعيين اندازه ماتريس در قسمت

. يم نك و داخل ماتريس را بر حسب فيلتر دلخواه از اعداد پر مي .گيرد فيلتري كه مجموع اعداد ماتريس آن صفر شود فيلتري است كه مشتق نمي

قسمت كنيم كه در اين را انتخاب مي Clipست كرده و گزينه ار مورد نظر روي تصوير كليك رپس از اعمال فيلت

. كند ش اعمال ميداي را خو پردازش تقطه

Page 49: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

را قرار دهيم به اين معناست كه ما همان فيلتر قبلي راداريم وتصوير 9عدد 8وقتي كه در فيلتر قبلي به جاي عدد .ا هم به آن اضافه نموده ايم به اين منظور كه جزئيات تصوير را تقويت كرديم اصلي ر

Page 50: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. فيلتر زير همانطور كه در تصوير هم مشاهده مي كنيد تنها لبه هاي عمودي را استخراج مي كند

. فيلتر هاي زير لبه هاي مورب را استخراج مي كند

Page 51: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.ن قسمت با اعمال فيلتر زيرلبه هاي قائم را خواهيم داشت در اي

Page 52: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

همانطور كه گفتيم فيلتر ميانگين از جمله فيلترهاي خطي جهت كاهش نويز مي باشـد كـه بـه صـورت زيـر تعريـف . توان مشاهده كرد مي Scale را در قسمت 9كه عدد . نيز خواهد بود 1/9كنيم كه داراي يك ضريب مي

.با اين كار تصوير مات تر خواهد شد

Page 53: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

): Image Arithmetic Operation(محاسبات تصويري مـورد نظـر كـافي در بعضي از اوقات استفاده از باند هاي اصلي تصاوير براي رسيدن به هـدف و اسـتخراج اطالعـات

از مجموعه پردازش هـاي ممكـن اسـتفاده از محاسـبات . نيستند و بايد پردازش هاي مختلفي روي آنها انجام پذيرد محاسبات تصويري به مجموعه عمليات و محاسباتي گفته مي شود كه روي چند بانـد انجـام شـده و . تصويري است

اين تصوير توليد شده مقاديري خواهند داشت كـه معمـوال نيـاز بـه پيكسل ها در . نتيجه آنها يك تصوير خواهد بود سازي داده ها براي وود به يك الگوريتم استخراج هدف از ايينگونه محاسبات آماده. تصوير و يا آناليز هاي بعدي دارند

ف تغييـرات در نظير پوشش گياهي و يا كشبندي يا براي استخراج اطالعات خاصي بندي يا قطعه اطالعات نظير طبقه Multi(ورودي اينگونـه محاسـبات بانـد هـاي مختلـف يـك تصـوير چنـد طيفـي . باشـد طي دو زمان مختلف مي

Spectral Image ( نظير باند هاي مختلف يك تصوير TM يا تصاوير مختلف مربوط بـه يـك منطقـه يكسـان در .است ) Multitemporal Image Set (چند تاريح مختلف

تفريق ، جمع ، ضرب ، : شوند عبارتند از ترين و مهم ترين عمليات محاسباتي كه روي تصاوير اعمال مي از معمول . تقسيم و فرمول هاي مركب

وارد محيط كنيم و سپس با انتخاب آيكون را انتخاب مي Algorithmير راست كليك كرده و گزينه وروي تص

. شويم فرمول نويسي نرم افزار مي

Page 54: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ده از فرمول نويسي مي توان بسياري از دستورات به صورت الگوريتمهاي برنامه نويسي به نرم افزار معرفي با استفابه منظور نمايش باند هاي مختلف استفاده مي شود كه IJ در قسمت فرمول نويسي از كلمه پيش فرض . كنيم

به تمام i1ه رنگ قرمز باشد آن گاه متغير اشاره به شماره باند دارد به طور مثال اگر باند يك مربوط ب Jانديس توان از بسياري از دستورات كليدي برنامه نويسي مانند در اين ماژول نرم افزار مي.پيكسلهاي باند قرمز اشاره مي كند

به IJهر كلمه ديگري به غير از كلماتي به صورت مي توان استفاده كرد (If & Else)دستورات منطقي و شرطي .آنها را مقدار دهي كند variablesك متغير براي نرم افزار فرض شده و كاربر مي تواند در قسمت صورت ي

:با استفاده از دستور زير مسير تصوير موردنظر را وارد مي كنيم

File>open>c:\Er mapper\bin\win32\data type\landsat_TM_RGB321

Page 55: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.داده مي شود در اين قسمت باندهاي سطح نمايش نشان

نوع رنگ نمايشي Color Tableدر قسمت Surface ، تب Algorithmبراي عوض كردن رنگ نمايش در پنجره . را انتخاب مي كنيم

Page 56: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

با استفاده از منحني طيفي باند هايي را انتخاب مي كنيم كه عارضه مورد نظر بيشترين و كمترين انعكاس و جذب را . يك نوع عارضه خاص را بارز سازي كرد توان مين اساس است كه داشته باشد و بر همي

كه . ) NIR-R( به طور مثال جهت بارزسازي پوشش گياهي از دو باند قرمز و مادون قرمز نزديك استفاده مي كنيم B4مربـوط بـه شـماره بانـد i1نشان مـي دهـيم كـه i2و i1در قسمت فرمول نويسي اين دو باند را با انديس هاي

. مي باشد TMسنجنده B3مربوط به باند i2و TMسنجنده .را مي زنيم Apply Changeوارد مي كنيم و سپس گزينه Inputالبته اين دو باند را در قسمت

را اعمـال مـي ) Normalized Difference Vegetation Index ( حال شاخص گياهي تفاضلي نرمـال شـده :نيز بر حسب دو باند قرمز و مادون قرمز نزديك به صورت زير تعريف مي شود كنيم كه اين شاخص گياهي

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

Page 57: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

: جهت تابش خورشيدــر ــورد نط ــه ) Digital_Terrein_Model(تصــوير م ــرده و گزين ــك ك ــرده و روي تصــوير راســت كلي ــاز ك راب

Algorithm در پنجره بـاز شـده سـطح نمـايش . ب مي كنيم را انتخاPseudo Layer و را انتخـاب مـي نمـاييم

Editوارد پنجـره بـا زدن آيكـون . قرار مي دهـيم Intensityرا نيز در حالت Color Tableهمچنين تب Sun Angle در پنجره باز شده كنار گزينـه . مي شويمDo Sun- Shading ادن بـا تغييـر د . تيـك مـي زنـيم

Azimuth وElevation و جهت تابش خورشيد را عوض كرد ميتوان ارتفاع .

Page 58: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

: زدن منحني ميزان :تصوير موردنظر را وارد مي كنيم با استفاده از دستور زير مسير

File>open>E:\data:Tafresh\dtm-DTM-er.er

Page 59: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.باز خواهد شد Contouring Wizardكنيم كه پنجره را انتخاب مي كوندر منو ابزار آي

. شويم وارد مرحله بعدي مي Nextبا استفاده از گزينه

Page 60: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

وبعد وارد مرحله بعدي . فاصله منحني ميزان ها و رنگ آن ها را تعيين مي كنيم Set Contours Style در پنجره .مي شويم

. ديد توان ميمشخصات نمايشي را كه در اين پنجره .مي كنيم Saveبعد انجام اين كارها درپنجره زير فايلمان را

Page 61: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 62: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.مي گيريم Exportبا استفاده از دستور زير فايل ايجاد شده را در اتوكد Utilities>Export Vector and GIS format> AutoCAD DXF>Export

Page 63: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 64: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Georefrence كردن تصوير به صورت دو بعدي :

هندسي عالوه بر حذف و كاهش خطاهاي هندسي يك سيستم مختصات مشخص را نيز به تصوير اعمـال كـرده و تـا ن اعمال سيستم مختصات در صـورتي كـه اي. حدي خصوصيات يك نقشه را از نقطه نظر هندسي به تصوير مي دهد

موارد عمده اي كـه در آنهـا . شود نيز در بسياري از موارد الزم مي فرض كنيم تصوير عاري از خطاهاي هندسي باشد : تصوير نياز به يك سيستم مختصات مشخص دارد عبارتند از

.قرار گيرد مشخص ) سيستم تصوير (تبديل يك تصوير بگونه اي كه در يك سيستم مختصات • تعيين نقاط متناظرروي نقشه و تصوير • ايجاد موزائيك تصويري • آناليز تصاوير چند زمانه و يا چند سنجنده اي • GISهمپوشاني تصاوير و اليه هاي اطالعاتي مختلف در محيط •

ه به منظور درك نمود كه تصحيح هندسي تصاوير چه به منظور رفع خطاهاي هندسي وچتوان بنابر اين به راحتي ميگرچـه تصـحيح هندسـي . شـود پردازش تصاوير محسوب مي، يك موضوع اساسي در اعمال سيستم مختصات باشد

)geometric correction (ه متـداولي اسـت ولـي زمـين مرجـع نمـودن اژو)Georefrencing ( كـد گـذاري ،)Geocoding ( وپااليش)Rectify (كدام عملكرد خود را دارد روند كه هر نيز در متون علمي به كار مي.

نقـاط كنتـرل زمينـي ، نقـاطي هسـتند كـه . نياز به نقاط كنترل زميني داريم كردن تصاوير Georefrenceبراي دسـتگاه معـادالت و يـافتن مشـخص اسـت و بـراي حـل ) تصـوير و نقشـه (مختصات آنها در دو سيستم مختصـات

يكـي از متـداولترين . ند فراهم شـوند توان ميهاي مختلفي كنترل از راهنقاط اين. روند هاي مجهول به كار ميپارامترمعموال براي اين كار نقشه اي انتخاب مي شود كه از لحاظ مفيـاس . باشند هاي مو جود مي منابع نقاط كنترل ، نقشه

Page 65: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

از نقشـه ، در مقابـل روش اسـتخراج نقـاط كنتـرل . ني داشـته باشـد و سطح جزئيات با تصوير مورد پردازش همخواهـاي تعييـين هترين وسـيله برداشـت مختصـات سيسـتم ب. مختصات نقاط كنترل را مستقيما برداشت نمود توان مي

يكيديگر از روش هاي استخراج مختصات نقطه استفاده از تصاويري اسـت كـه . است GPSموقعيت ماهوارهاي نظير كند و صورت تصوير مختصات دار نظير نقشه عمل مي در اين. باشند قبال تصحيح هندسي شده و داراي مختصات مي

در اين حالت معموال يافتن نقاط متناظر با توجه به اين كه دو . مختصات نقاط كنترل را از آن استخراج نمود توان مي براي اينكه استخراج مختصات بيشتر باشد ، معموال. تصوير با يكديگر مقايسه مي شوند نسبت به نقشه راحت تر است

استفاده مي شود كه از قدرت تفكيك مكـاني بهتـري نسـبت بـه تصـوير مـورد نظـر ) در صورت امكان ( از تصويري . برخوردار باشد اد (،هاي شاخص روي تقاطع جاده ها ، لبه سدها ، ساختمان توان مينقاط كنترل را يار زي اگر ارتفاع ساختمانها بس

ود باشد در آن حالت خطای ناشی از اختالف ا د ب اهواره . رتفاع مکشل ساز خواه ن مشکل درتصاوير م ه اي البتعوارض طبيعي مشـخص و ثابـت ). ای با توجه به مقياس کمتر و ارتفاع زياد از سطح زمين کمتر محسوس است

تر باشند و از نقاط كنـاري متمـايزتر ، نظر داشت كه هر چه اين نقاط مشخصنقاط كنترل بايد در در انتخاب. يافت تجمـع نقـاط . دقت نهايي كار را بهبـود بخشـيد توان ميبود و در نتيجه تعيين مختصات آنها نيز دقيق خواهدنگاه آ

كنترل در يك بخش از تصوير و عدم وجود نقاط در بخش هاي ديگر تصوير باعث مي شود تا طبيعت خطاهاي موجود ه ديگر بخش هاي تصوير نيـز اعمـال شـده و گـاه در اين منطقه از طريق مختصات نقاط كنترل گرفته شده در آن، ب

. نتايج غير قابل قبولي به بار آيد تعداد آنها را توان ميعامل بعدي كه در انتخاب نقاط كنترل بايد در نظرگرفت تعداد آنهاست كه با توجه به عوامل زير

: تعيين كرد نوع مدل تبديل • نوع منطقه از لحاظ توپوگرافي • ...نوع سنجنده و •

.مي كنيم Importبا استفاده از دستور زير تصوير را Utilities>Import Satellite Image>SPOT Pan /XS BSQ/BIL CCT>Import

Page 66: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

: با استفاده از دستور زير ديد توان ميشده را Importخصوصيات تصوير

Algorithm>Edit>Properties>راست كليك روي تصوير

Page 67: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

:كردن تصاوير از دستور زير استفاده مي كنيم Refrenceبراي Process>geo cooding wizard>

.مسير فولدر خودمان را انتخاب مي كنيم Input Fileقسمت Start(1در پنجره باز شده درتب .قرار مي دهيم Polynomialرا در حالت Geocoding Typeو

Page 68: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

قرار مي دهيم كه در واقـع Linearرا در حالت Polynomial Orderقسمت Polynomial Setup(2در تب . مرتبه معادله را انتخاب كرده ايم

: را به صورت زير تعريف مي كنيم Changeقسمت GCP Setup(3در تب

Page 69: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. ط از آن استفاده كنيم يم براي انتخاب نقاتوان ميكه ،در اين حالت تصوير در دو پنجره باز خواهد شد

Page 70: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.اقدام به انتخاب نقاط كنترل با شرايطي كه قبال ذكر شد مي نماييم GCP Edit(4در تب

شـده خـواهيم Refrenceنشده و دو پنجره مربوط به تصوير Refrenceتصوير در اين قسمت دو پنجره مربوط به . داشت

Page 71: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

:) Resampeling(نمونه برداري مجدد شكل گفتيم كه پس از يافتن مدل تبديل مختصات زميني هر پيكسل از تصوير مشخص است ولي هنوزعوارض

مناسبي نداشته هندسي صحيح خود را ندارند و همچنين ممكن است در جاي صحيح نيز قرار نگرفته و يا توجيه . يکی از داليل هم ايجاد کپ در صورت تصوير کردن از تصوير به زمين استو باشند

.براي اين كار بايد تصويري جديد تشكيل داده و پيكسل ها را بر اساس مختصات زميني صحيح در كنار هم قرار داد و همچنين ابعاد در عمل اين كار به اين صورت انجام مي پذيرد كه يك شبكه منظم از پيكسل ها با مختصات زميني

با ) معادالت تبديل معكوس ( در مرحله بعد معادالت تبديل از فضاي نقشه به فضاي تصوير . معلوم تعيين مي گردد براي هر پيكسل از اين شبكه منظم يك محل متناظر در تصوير توان ميحال . استفاده از نقاط كنترل حل مي شوند

استخراج شده و به پيكسل در اين شبكه نسبت داده مي شود وير اصليسپس درجه خاكستري مناسب از تص. يافت . به دست آمده است ح شده ي، تصوير تصحدرجه خاكستري شدند پس از اينكه تمامي پيكسل هاي اين شبكه داراي.

ات زميني مختص به اين معني كه.اين شبكه منظم را معموال با استفاده نقاط گوشه اي تصوير اصلي بدست مي آورند را ابعاد زميني پيكسل هاي چهار پيكسل گوشه اي تصوير اصلي يافتشده و بر اساس آنها شبكه اي منظم كه اندازه آن

.، توليد مي شود تصوير مشخص مي كنند پيكسل اول چرا كه مختصات زميني.پس از تشكيل شبكه منظم ، هر پيكسل داراي يك مختصات زميني معلوم است

مختصـات زمينـي مـابقي توان مي) كه كاربر مشخص مي كند ( با استفاده از ابعاد زميني پيكسل ها مشخص بوده و . پيكسل ها را نيز به راحتي بدست آورد

. مـي دهنـد مي دانيم كه در يك تصوير جدا از ماهيت هندسي ، درجات خاكستري نيز بعدي ديگر از آن را تشكيل پس نياز به تبـديل . ايجاد شده به يك تصوير بايد درجات خاكستري آن رانيز يافت بنابراين براي تبديل شبكه جديد

بنـابراين . معكوس از فضاي اين شبكه به فضاي تصوير است ، چرا كه درجات خاكستري در تصوير اصلي قـرار دارنـد د و به اصطالح مختصات تصويري به دست مي آي معادالت تبديل معكوس حل شده و براي هر پيكسل در شبكه ، يك

ولي همانطور كه انتظار داريـم بـا اسـتفاده از ايـن تبـديل معكـوس .از فضاي نقشه اي به فضاي تصوير باز مي گرديم بنابر اين بايد تصـميم گرفـت . يك مختصات صريح تصويري بر اساس سطر و ستون مشخص به دست آورد توان مين

براي اين كار روشهاي درون يابي مختلفي وجود دارد كه به آنهـا . كدام درجه خاكستري را به فضاي نقشه بازگردانيم : معروف ترين روش هاي نمونه برداري مجدد عبارتند از . روش هاي نمونه برداري مجدد مي گويند

) Nearest Neighbour(روش نمونه برداري نزديكترين همسايه ) Bilinear Interpolation(روش درون يابي دو خطي

) Cubic Convolution(آورد مكعبي روش بر

، Cell attributeدر قسمت . مسير فايل خروجي را معرفي مي كنيم Fileدر قسمت Rectify(5در تب Resampeling رابه ترتيب در حالتCubic Convolution ،Bilinear وNearest Neighbor

.كنيم انتخاب مي m 10را Cell size X Yابعاد دهيم و مي قرار

در آخر تصاوير حاصل . كنيم كردن وپااليش انتخاب مي Saveرا براي آيكون . از اين روش ها را مشاهده خواهيد كرد

Page 72: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 73: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Page 74: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

: تلفيق سطوح مختلف : عبارتند از انجام مي شود كها به طور كلي تلفيق تصاوير در سه سطح متفاوت از پردازش داده ه

) Pixle Level(سطح پيكسل ) Feature Level(سطح عارضه

) Decision Level(سطح تصميم گيري اغلب مدل هايي كه جهت تلفيق داده ها ارائه گرديده اند در سطح پيكسل مي باشند كه اصطالحا به تلفيق تصوير

)Image Fusion ( معروفند . : اوير در سطح پيكسلمراحل كلي تص

در سطح پيكسل معمول ترين سطح تلفيق تصاوير است كه به منظور بهبود كيفيت تصوير براي تفسـير تلفيق تصاوير TMنظير تصاوير (ط ني متوسادر تلفيق تصاوير معموال تصاوير چند طيفي با قدرت تفكيك مك. رود بصري به كار مي

تركيب شده و تركيبي مناسب براي تفسـير ) SPOTمثال تصوير پانكروماتيك ( با يك تصوير با قدرت مكاني بهتر )بنابراين اولين مرحله ، تصحيحات راديومتريكي است كه بسته به نوع تصوير بر روي آنها اعمال . بصري ارائه مي دهند

.مي شود

: ير در سطح پيكسلروش هاي تلفيق تصاو Broveyروش • HSIتلفيق در فضاي • PCAتلفيق تصاويربه كمك تبديل •

: Broveyروش در اين روش ابتـدا . لف است شايد سريعترين و ساده ترين روش تلفيق تصاوير با قدرت تفكيك مخت Broveyروش

را Broveyروش . باند هاي تصوير چند طيفي نرمال شده و سپس در تصوير با قدرت تفكيك باالتر ضرب مي شوند :فرموله كرد توان ميبه صورت زير

R=(R/R+G+B)*Pan G=(G/R+G+B)*Pan B=(B/R+G+B)*Pan

اضافه شده و حاصل تصويری با کيفيت بصری به اين ترتيب اطالعات مکانی بيشتری به تصوير چند طيفی .بهتر خواهد بود

: HSIتلفيق در فضای

، اطالعات مكاني و طيفي را به طور قابل توجهي از يكديگر RGBد نسبت به فضاي رنگي توان مي HSIتبديل رنگي طيفي در مولفه هاي اشباع و چردگي وال در غالب مولفه شدت و اطالعات در اين فضا ، اطالعات مكاني معم. جدا كند

با توجه به . مکانی می باشد اغلب فرض مي شود كه تصوير با قدرت مكاني باالتر داراي اطالعات. قرار مي گيرند

Page 75: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

به صورت در تركيب داده ها به اين صورت است كه ابتدا سه باند ورودي كه HSIنكات مذكور ، كاربرد تبديل RGB هستند به فضايHIS وير با قدرت تفكيك طيفي باالتر از نظر هيستوگرام با سپس تص. تبديل مي شوند

پس از اين مرحله تصوير مذكور جانشين مولفه شدت شده و پس از آن تبديل . تصوير شدت ، همسان مي شود نسبت به جزئيات مكاني بيشتري تركيب رنگي حاصله شامل. انجام مي شود RGBبه HISمعكوس از فضاي

. تركيب اوليه تصوير چند طيفي خواهد بود

: PCAتلفيق تصاويربه کمک تبديل

حاوی اطالعاتی است که بيشترين واريانس را در بين مولفه های ديگر دارد و لذا بيشترين PCAمولفه اول ، ابتدا PCAبر اين اساس در روش تلفيق به کمک تبديل. به تصوير با قدرت تفکيک باالتر دارد شباهت را

تبديل شده ، سپس هيستوگرام تصوير با قدرت تفکيک باال با هيستوگرام PCAتصوير چند طيفی به فضای تبديل معکوس پس از اين مرحله. مولفه اول همسان شده و اين مولفه با تصوير مذکور جايگزين می شود

PCA انجام می گردد و داده ها به فضای ابتدايی تبديل خواهند شد . گاهی اوقات به جای استفاده از همه باند های تصوير چند طيفی ، تعداد به خصوصی از باند ها در انتخاب باند

استفاده PCAها و به کمک دانش اوليه انتخاب شده ودر تبديل

Page 76: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

GEOMATICA PCI

ور ، Focus ماژول ردن، Editامکان ديدن فايل های رستر و وکت وری ،ترکيب ک يم های وکت ترس . را برای ما فراهم می کند... فيلتر کردن و ،بندی طبقه باندها،

تور ا اجرای دس ره fucos>open>demoب دب file selectionپنج د ش ل . از خواه ره فاي ن پنج از ايL7_fuse.pix ز کردهرا با

Numericvaluseدر قسمت سمت چپ روی نام تصوير راست کليک کرده و گزينه .نماييم میرا انتخاب

Page 77: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ده از ش ين ) درجه خاکستری ( DNدر پنجره ب دهای مختلف و همچن ورد نظر در بان پيکسل DNپيکسل م .شود میداده های همسايه نمايش

Raw data : .دهد تصوير وجود دارد را نشان می Surseخالی که در )درجه خاکستری(مقادير

Enhanced data: .دهد روی تصوير بارز سازی انجام شده و درجه خاکستری های تغيير يافته را نشان می

ای کر دهرا انتخاب Histogramروی نام عکس راست کليک کرده و ه رنگه توگرام ب بدين ترتيب سه هيس .آبی ، قرمزو سبز نمايش داده خواهد شد

Page 78: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

د های يم False colorاگر بخواهيم . باشد می ) R,G,B( ٣و٢و١اين هيستوگرام ، هيستوگرام بان د کن توليدام رنگ نسبت کنيم میراست کليک کرده وتعيين بايد روی رنگها در صفحه سمت چپ ه ک که کدام اليه را ب

.دهد

Page 79: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.کنيم میرا انتخاب Spectral plotروی نام عکس راست کليک کرده و

د های مختلف می اهده در پنجره باز شده نمودار بازتاب طيفی پيکسل مورد نظر را در هيستوگرام بان وان مش ت .کرد

رنگ مختلف وجود دارد با انتخاب رنگ دلخواه و زدن گزينه ١۶ی صفحه در سمت راست باالFrom image ودار آن در صفحه ای و در نهايت انتخاب يک پيکسل از عارضه مشخص بر روی عکس، نم

.شود جديد نمايش داده می

Page 80: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

قرار plotting ranges max=255 image min=0در قسمت Spectral plotدر پنجره .شود میبصورت زير نمايش داده ٢۵۵تا ٠بدين ترتيب نمودار در بازه .دهيم می

. کنيم میمسير زير را انتخاب Select spectral libraryدرپنجره بازشده درگزينه

C:\Geomatica_v81\etc\splib04b.spl

و انتخاب يک پيکسل از تصوير From imageودوباره يکی از رنگها را انتخاب کرده و با زدن گزينه .نمايش داد Libraryنمودار طيفی بازتابی رابا توجه به فايلهای توان می

Page 81: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Scatter Plot .کنيم میرا انتخاب scatter plot روی اسم تصوير کليک راست کرده و گزينه

، هر پيکسلی در اين فضا )٢و١به طور مثال باندهای (ر بگيريم درصورتيکه دو باند از تصوير را درنظ .مختصاتی برابر با درجه خاکستری آن پيکسل در اين دو باند خواهدداشت

Page 82: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

کامل دو باند ) Corolation(همانند نمودار زير داشته باشيم به معنای همبستگی scatter plotاگر يک ♦

.است .همانند هم می باشند ٢و١خاکستری پيکسل ها در باند در اين حالت درجه

Page 83: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

١بيشتر باشد، نشان دهنده اين است که تعداد پيکسل هايی که در باند scatter plotهرچه مقدار پخش رنگ در .معين ديگری هستند بيشتراست DNدارای ٢معين و درباند DNدارای يک

سطح کل /سطح اشغال شده = معيار مستقل بودن دوباند

بزرگ بودن مقدارعددی اين کسر نشان دهنده اين است که باندها وابستگی کمتری باهم دارند وبرای پردازش

.تصوير مناسب ترند .تعداد عوارض بيشتری از تصوير قابل شناسايی و استخراج است

Page 84: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ترسيم پروفيل

. كنيم را انتخاب مي profileروي نام تصوير كليك راست كرده، و گزينه

Page 85: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.نماييم قراردارد، خطي را بر روي تصوير ترسيم مي tool boxكه در Vector editing toolsتوسط گزينه

بدين ترتيب پروفيل درامتداد خط . توان انتقال داد به هرجايي از تصوير ميدرصورت تمايل خط ترسيم شده را

پروفيل ترسيم شده نمايش دهنده تغييرات درجات خاكستري درامتداد خط . ( ترسيم شده به نمايش درخواهدآمدرنگ 3رحسب دهد، با تغيير باندها نمودار ب محورهاي اين نمودار دوباند مختلف را نشان مي. باشد ترسيم شده مي

RGB آيد به نمايش درمي ( .

Page 86: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Ortho Engine

:شود و موزائيك كردن ويا اورتوكردن تصاويربه شرح زير استفاده مي DEMجهت زدن از ماژول انتخاب مي كنيم را Ortho Engineبراي شروع كار بعداز بازكردن برنامه يك پروژه تعريف مي كنيم، ماژول

. شويم وارد پروژه موردنظر مي File Nameومعرفي مسير ونام پروژه در قسمت File > New بااستفاده از دستور گزينه Optionو درقسمت Orbital Modeling Satelliteگزينه Math Modeling Methodدر قسمت

General High Resolution نماييم را انتخاب مي.

Page 87: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

، )UTM(درقسمت سيستم تصوير . شود باز مي Set Projectionپنجره اي به نام Acceptپس از زدن دكمه

Zone مربوط به منطقه موردنظر كه دراينجاZone 11W كنيم باشد را انتخاب مي مي .

Page 88: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. جنوبی را انتخاب می کنيم -شمالی Zoneشماره Acceptپس از زدن دکمه

را انتخاب Ellipsoidsزبانه . شود پنجره اي باز مي Earth Modelبا زدن دكمه Set Projectionدر پنجره قابل توجه است كه مراحل ذكرشده در باال را براي هر . ( كنيم را انتخاب مي Clarke 1866نموده و بيضوي

)دهيم انجام مي GCP Projectionو Output Projectionدوقسمت

، دوباره Acceptبعداز زدن دكمه . دهيم قرار مي 10را برابر با Output Pixel Spacingجره مقدار در همان پن .نماييم را انتخاب مي Data Inputگزينه Processing Stepدرقسمت . شويم مي Ortho Engineوارد پنجره

Page 89: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

مسير تصوير موردنظر را وارد درپنجره بازشده. كنيم را انتخاب مي Read PCIDSK Fileسپس آيكون .مي كنيم

Data > Spot 1 > Spotleft.PIX Data > Spot 1 > Spotright.PIX

Page 90: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.نماييم مي را انتخاب GCP/TP Collectionگزينه Processing Stepدرقسمت Ortho Engineدرپنجره

را Quick Openانتخاب مي كنيم و دكمه را انتخاب نموده وتصاوير موردنظر را Open Imageآيكون .مي زنيم

Page 91: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

درقسمت باالي اين دو پنجره، دو آيكون . با اجراي اين فرمان دو تصوير در دو پنجره مختلف بازمي شوندReference وWorking هنگام واردنمودن نقاط برروي هر تصوير، تصوير موردنظر بايد در حالت . وجودداردWorking شدقرارداشته با .

را انتخاب مي كنيم و در Spotleftرا انتخاب نموده، سپس Import GCP From Fileحال آيكون فايل نقاط كنترل ( Spotleft.GCPگزينه Selectبا زدن دكمه Read GCP From Text Fileپنجره

را انتخاب IPLXYEنه گزي Format Descriptionرا انتخاب مي كنيم و درقسمت) زميني مربوط به تصوير چپ .مي كنيم : IPLXYEدر فرمت

I :ID نقطه؛ P :ستون عكسي؛ L :سطرعكسي؛

XYE :XYZ نقطه زميني IPLXYEبه صورت فرمت GCPنحوه چيدمان اطالعات نقاط Apply Formatبا زدن دكمه . باشد مي

. آيد درمي

Page 92: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.شوند ر نمايش داده مينقاط كنترل زميني بر روي تصاوي Acceptبا زدن دكمه

.عمليات فوق را براي تصوير سمت راست تكرار مي كنيم

. را انتخاب مي كنيم Model Calculationگزينه Processing Stepدر قسمت Ortho Engineدرپنجره .شود بدين ترتيب اجسمنت مشاهدات انجام مي

.كنيم مي را انتخاب D Operation-3گزينه Processing Stepدر قسمت Ortho Engineدرپنجره

Page 93: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

دو Creat Epipolar Imageدر باالي پنجره . كنيم را انتخاب مي Creat Epipolar Imageآيكون دو تصوير قراردارند كه با كليك چپ Left Imageدر قسمت .وجود دارد Right Imageو Left Imageقسمت

.شود منتقل مي Right Imageكردن روي تصوير راست، به قسمت

. حال هردو تصوير را در دو قسمت فعال می کنيم

Page 94: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.تشکيل می شوند Epipolarصفحات Createبا زدن دکمه

. روي مركز تصوير عكس چپ و مركز تصوير عكس راست كليك مي كنيم. نماييم را انتخاب مي آيكون پنجره اي باز . نماييم را انتخاب مي Load Pairرا فعال نموده و Epipolar Imageدرقسمت پايين صفحه گزينه

.خواهد شد

Page 95: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. کنيم را انتخاب می Linearدر پايين اين پنجره، گزينه

بدين ترتيب تصوير به صورت سه بعدي قابل رؤيت . كنيم سپس تصوير را توسط عينك آناگليف مشاهده مي

بي برطرف نشده باشد، رنگ هاي آبي و قرمز به صورت مجزا ديده اگر پاراالكس عكس ها به خو. خواهدبود .خواهندشد

Page 96: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

را انتخاب DEM From Stereoگزينه Processing Stepدر قسمت Ortho Engineدر مرحله بعد از پنجره .كنيم مي

Leftدر پنجره بازشده در قسمت . نماييم را انتخاب مي Extract DEM Automaticallyآيكون Epipolar Image تصوير سمت چپ)el_Spotleft.PIX ( و در قسمتRight Epipolar Image تصوير

را Windowگزينه Extraction Windowدرقسمت . كنيم را انتخاب مي) er_Spotright.PIX(سمت راست تيكه بخواهيم درصور. گردد مربوط به پنجره انتخاب شده تهيه مي DEMدراين حالت . دهيم درحالت فعال قرارمي

DEM كل منطقه را نمايش دهيم بايد گزينهFull Image در قسمت . را فعال كنيمOffset مختصات گوشهكنيم ، ابعاد پنجره را وارد ميSizeدر قسمت . )1500,1500(نماييم چپ و باالي چنجره موردنظر را وارد مي

بيشترين Maximum Elevation كمترين و درقسمت Minimum Elevationدرقسمت ). 1500*1500( .كنيم را وارد مي GCPارتفاع مربوط به نقاط

Maximum Elevation : 1400 Minimum Elevation : 0

Noteرا توسط Spotleft.GCPو Spotright.GCPالزم به ذكراست كه جهت تعيين اين دو مقدار بايد دو فايل

pad ا بدست آوريمبازكرده وكمترين وبيشترين ارتفاع موجود ر. بدين ترتيب براي نقاطي كه نرم افزار قادر به يافتن . كنيم را وارد مي -100مقدار Failure Valueدرقسمت

. را درنظر مي گيرد -100ارتفاع ) در اثر شباهت زياد يا خطاي زيادي كه وجود دارد(باشد متناظر براي آنها نميبدين ترتيب براي مناطقي كه تبديل به مدل . نماييم رد ميرا وا -150مقدار Background Valueدرقسمت

درقسمت . كنيم را انتخاب مي Highگزينه DEM Detaileدرقسمت . شود درنظرگرفته مي - 150نشده اند ارتفاع DEM برايOutput نماييم مسير فايلي كه خودمان ساخته ايم را وارد مي)E:\G13\DEM.PIX ( و درقسمت

Report برايOutput مسير فايلReport در قسمت . كنيم را وارد ميExtraction Start Time زمان شروع .كنيم را وارد مي DEMتهيه

Page 97: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.

. زنيم را مي Closeو سپس دكمه Start DEM Extractionحال دكمه اي كه در Demمسير Input Demرا انتخاب ميكنيم در قسمت Geocod Extraction Demحال آيكون

مسير فايل Output DEMو در قسمت ) E:\G13\DEM.pix(كنيم مرحله قبل ساخته بوديم راروارد مي ) E:\G13\DEM_GeoCode.pix( دهيم خروجي را مي

بدين .دهيم قرار مي Yesرا درحالت Interpolate Failure Valueو 10را برابر با pixel spacingمقدار .دهد ر ارتفاعي ندارد را با استفاده از پيكسلهاي همسايه انترپوله مي كند و مقدار ميترتيب جاهايي از تصوير كه مقدا

Page 98: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.را مي زنيم Geo Code DEMحال دكمه

از تصوير DEMتهيه اورتوفتو و يكه سيستم تصوير، تصوير مركزي است و همه اشعه ها سيستم تصوير نقشه يك سيستم تصوير موازي است در صورت

آيد براي از بين بردن اين جابجايي بوجود مي) r∆(كنند بنابراين در تصوير جابجايي ارتفاعي از يك نقطه عبور مي .نماييم ناشي از اختالف ارتفاع تصوير را اورتو فتو مي

.رفته باشداز بين tiltو r∆تصوير اورتوفتو تصويري است كه در آن

Page 99: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

حال . كنيم مي را انتخاب Ortho Generationگزينه Processing Stepدر قسمت Ortho Engineاز پنجره

يكي از تصاوير را با كليك كردن بر روي آن . كنيم راانتخاب مي Schedule Ortho Generationآيكون Uncorrectedدرقسمت . كنيم منتقل مي Image to Processبه قسمت Available Imageاز قسمت

Image سپس درقسمت . نماييم اگر تصوير داراي چند باند باشد، باندهاي موردنظر را تعيين ميOrtho Image نامژئوكد شده را وارد DEMآدرس DEM، در زبانه Ortho Generation Optionجديد نتيجه كار و درقسمت

.كنيم مي

.شويم را مي زنيم و وارد مرحله بعد مي Ortho Photoل دكمه حا

اين مرحله براي . كنيم را انتخاب مي Mosaicگزينه Processing Stepدر قسمت Ortho Engineاز پنجره .توانيم آنها را به صورت موزائيك پشت سرهم رديف كنيم اين است كه اگر چند تصوير پشت سرهم داشته باشيم، مي

Page 100: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Ortho Photoتصوير < Open Fileسپس توسط دستور. كنيم را انتخاب مي Focusال ماژول حرا هم Geocode.PIXسپس فايل ). E:\ G13\ OSpot.PIX(شده را از مسيري كه آن را ذخيره نموده ايم

. منطقه بر روي تصوير قراربگيرد DEMكنيم تا باز مي

Page 101: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Unsupervised Classification .كنيم بندي تصاوير مي دراين مرحله اقدام به طبقه

:كنيم را انتخاب نموده وسپس تصوير را توسط دستور زير باز مي Focusبراي شروع كار ماژول

File> Open> Image Path (C:\ Geomatic\ Demo\ L7_Fused)

:كنيم حال يك باند خروجي به باندها به شرح زير اضافه مي

.بندي درآن ذخيره گردد كنيم تا نتيجه طبقه بيتي توسط فرمان زير به اليه ها اضافه مي 8يك اليه .كنيم شده و سپس روي نام تصوير كليك راست مي Fileوارد زبانه

New> Image Layer

.دهيم قرارمي 1بيتي را برابر 8درپنجره بازشده تعداد اليه هاي

Page 102: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.را مي زنيمAdd دكمه حالينه گز Image Classificationكنيم و از گزينه شده و روي نام تصوير كليك راست مي Mapوارد زبانه

Unsupervised كنيم را انتخاب مي.

Page 103: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

بايد توجه داشت كه طبق تعريف ( ها را مشخص نماييم شود كه در آن بايد تعداد كالس اي باز مي بدين ترتيب پنجره

). بندي نظارت نشده هيچ داده آماري درآن مشخص نشده است طبقه Outputهاي تصوير كليك كرده و درستون ر روي اليهب Input Channelsدرستون . را مي زنيم Sessionدكمه

Channel كنيم اليه اي كه ساخته ايم را انتخاب مي.

.را مي زنيم Acceptحال دكمه

Page 104: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

دراينجا از روش تكرار و . را انتخاب نماييم Unsupervisedبندي اي كه باز خواهدشد بايد روش طبقه درپنجره .كنيم كسري پارامترهاي شباهت استفاده ميازفضاي چندطيفي وهمچنين از يباشد كه ما اين مي) K-Means(بندي نظارت نشده روش ميانگين گيري مجاور يكي از روش هاي متداول طبقه

20را برابر Max Classمقدار K- Means Parametersدرقسمت . ايم روش را براي ادامه كار انتخاب نمودهكه بيان كننده شرط توقف تكرار ( 0,01را برابر با Min Threshold، مقدار 16ر با را براب Max Iterationومقدار

باشد را مي Sampleكه بيان كننده حداكثر تعداد پيكسل هاي Max Sample Sizeقرار داده و مقدار ) باشد مي .كنيم نيز معين مي

.را مي زنيم Classifyحال دكمه

اهد شد كه در آن ميانگين درجه خاكستري و انحراف معيار در هرباند ديده دراينجا يك گزارش نمايش داده خو .شود مي .تقسيم مي گردد Clusterاين نوع كالسه بندي ارتباطي به زمين نداشته وفقط تصوير به چند ♦در صورتي كه تعداد عضوهاي كالسي كم باشد، با يك كالس ديگر لينك Iso Dataهنگام كالسه بندي به روش ♦

.هاي كوچكتر تقسيم مي گردد همچنين اگر كالسي انحراف معيار بااليي داشته باشد، به كالس. مي گردد

Page 105: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Supervised Classification شويم و مي Mapsانه حال وارد زب .كنيم بيتي ايجاد مي 8همانطور كه قبالً توضيح داده شد، دو اليه Fileدر زبانه

.نماييم را انتخاب مي Supervised، گزينه Image Classificationروي نام تصوير كليك راست كرده و از گزينه

Page 106: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

، و يكي از باندهاي جديد را به عنوان Input Channelsباندهاي ورودي را در Sessionپس از زدن دكمه Training وديگري را به عنوانOutput كنيم ميمشخص.

را Newگزينه Classاز منوي . شود باز مي Training Site Editingپنجره . را مي زنيم Acceptحال دكمه .كنيم انتخاب مي

سپس چند كالس بر روي عوارض . نماييم را انتخاب مي New polygonاز جعبه ابزار وكتور آيكون .كنيم متفاوت ايجاد مي

Page 107: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

پس از ساخت كالس ها . را انتخاب نماييم New Classه داشت كه قبل از ايجاد هركالس بايد گزينه بايد توج

. را مي زنيم Save & Closeدكمه Run Classificationكليك راست كرده و گزينه Classification Meta Layerروي گزينه Mapsدر زبانه

.كنيم را انتخاب مي

Page 108: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ت شدهبندي نظار روش هاي طبقه1- Parallelepiped .توسط اين روش براي تكه هايي كه باهم متقاطع باشند دچار مشكل خواهيم شد 2- Minimum Distance

عنوان عضو مي گردد و كمترين فاصله به sortدر اين روش فاصله پيكسل از تمام داده هاي آزمايشي محاسبه شده و .هايي كه داراي كشيدگي باشند، دچار مشكل خواهيم شد با استفاده از اين روش براي كالس. شود كالس تعيين مي

3- Maximum Likelihood پيكسل . شود در اين روش براساس احتمال شرطي، احتمال عضويت هركدام از پيكسل ها در كالس ها محاسبه مي

.ال عضويت در آن كالس را داشته باشدعضو كالسي است كه بيشترين احتم

.كنيم استفاده مي Maximum Likelihoodما دراينجا از روش

Page 109: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

. بدين ترتيب تصوير كالسه بندي خواهدشد. زنيم را مي Classifyحال دكمه

Page 110: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

:كنيم بندي از فرمول زير استفاده مي جهت تعيين دقت طبقه تعداد كل پيكسل ها/ جمع قطر اصلي = بندي دقت كلي طبقه

Page 111: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ENVI روش كار

.كنيم و وارد برنامه مي شويم مي Runرا ENVI 4.2ابتدا نرم افزار :كنيم با استفاده از دستور زير مسير تصوير موردنظر را وارد مي

File> Open Image File> مسير تصوير مورد نظر (bhtmref.img)

.شود كه درآن باندهاي تصوير نشان داده شده است باز مي Available Bands Listپنجره اي به نام را انتخاب كنيم، يك تك باند را مي توان به صورت درجه خاكستري Gray Scaleاگر در همين پنجره گزينه

( شود را انتخاب كنيم، سه باند در رنگ هاي آبي، قرمز و سبز مشاهده مي RGB Colorواگر گزينه .مشاهده كرد ).به هر باند يك رنگ نسبت مي دهيم

. را نسبت مي دهيم RGBسپس به سه باند دلخواه سه رنگ . كنيم را انتخاب مي RGB Colorدر اينجا ما گزينه ، حالت Zoomپنجره . شود نتخاب شده در سه پنجره متفاوت باز ميتصوير ا. را مي زنيم Load RGBسپس دكمه

Zoom كادرقرمز در پنجرهScroll وپنجرهScroll حالت ،Zoom كادرقرمز در پنجرهRef مي باشد.

Page 112: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.كنيم را انتخاب مي …Cursor Location/Valueكليك راست كرده، گزينه Scrollروي پنجره

Page 113: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.هر نقطه را نشان مي دهد RGBشود كه در آن درجات خاكستري و باز مي پنجره اي با همين نام

يك New Displayكليك كرده وبا استفاده از گزينه Displayروي گزينه Available Bands Listدر پنجره Display كنيم جديد ايجاد مي.

Page 114: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.را مي زنيم Load Bandانتخاب كرده و دكمه Gray Scaleحال يك باند را براي حالت .شود حال سه پنجره گفته شده در فوق اما اين بار به حالت سياه و سفيد باز مي

شود پنجره اي باز مي. كنيم را انتخاب مي …Link Displaysحال روي يكي از تصاوير كليك راست كرده، گزينه .مي شوند Linkگر تصاوير به يكدي OKپس از زدن . كنيم كه در آن دو تصوير را فعال مي

.اگر روي تصوير سياه وسفيد كليك چپ را نگه داريم، به صورت تصوير اولي در مي آيد ♦

.كنيم را انتخاب مي Interactive Stretching، گزينه Enhanceاز گزينه Image RGBدرتصوير

Page 115: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

در اين . ازش شده نشان داده شده استهاي پرد هاي خام و داده شود كه درآن هيستوگرام داده پنجره اي باز ميدرجه روشنايي ابتدا و انتهاي محدوده كشش را . كنيم را معين مي Stretchدرجه Stretchپنجره، درقسمت درجات خاكستري درون اين محدوده به كل رنج ممكن گسترش پيدا مي كنند و درجات خاكستر . نشخص مي كنيم

.در سمت راست مي توانيم هيستوگرام خروجي را مشاهده كنيم. م شوندقبل و بعد به حداقل و حداكثر تبديل ي

Page 116: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Supervised Classification ENVI، گزينه )save file as( را انتخاب كرده و از همين گزينه Save File Asنرم افزار گزينه Fileاز منوي

Standard كنيم را اتخاب مي.

.كنيم تصاوير مورد نظر را وارد مي …Import Fileدكمه در پنجره بازشده، با استفاده از

Page 117: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

ازبين فايل هاي تصويري موجود . شود باز مي Create New File Input Fileحال پنجره اي با نام Spectral Subsetو Spatial Subsetكنيم كه با اين كار دو گزينه پايين پتجره با نام هاي يكي را انتخاب مي

.دفعال مي شون

توانيم چند باند مي Spectral Subsetتوانيم يك محدوده از تصوير را انتخاب كنيم و در مي Spatial Subsetدر .مدنظر را انتخاب كنيم

.كنيم را انتخاب مي Select By Fileگزينه Spatial Subsetدرگزينه

Page 118: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

را انتخاب كرده و درپنجره Imageه دكمه از اين پنجر. شود باز مي Select Spatial Subsetاي با نام پنجرهSubset by Image مقاديرSamples وLines قرار مي دهيم 100را برابر.

). ٣و١(کنيم دو تا از باندهای موردنظر را انتخاب می Spectral Subsetدر گزينه

Page 119: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Memoryداز فعال كردن گزينه بع. شود نشان داده مي New File Builderنام تصوير در پنجره okبعداز زدن . را مي زنيم OKدكمه

.شود جديد با دو باند انتخاب شده ايجاد مي Memoryيك Available Bands Listبعد از اين كار درپنجره

Page 120: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.كنيم را انتخاب مي Load Band to New Displayروي يكي از باندها كليك راست كرده، گزينه

.يكديگرند Zoomشود كه مثل پنجره هاي معرفي شده قبل حالت ه باز ميپنجر3با اين عمل،

Page 121: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.كنيم مي باشد را باز مي Imageكه از نوع Ikonos_Pansahrpenحال توسط دستور زير فايل

File> Open Image File> مسيرفايل موردنظر (E:\ Data\ Pishva\ Ikonos_Pansahrpen)

Page 122: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

در . زنيم را مي Load RGBرا انتخاب نموده و دكمه ) 3باند( يكي از باندها Available Bands List از پنجره. نمايش دهنده رنگ آبي خواهدبود 3نمايش دهنده رنگ سبز وباند 2نمايش دهنده رنگ قرمز، باند 1اين حالت باند

ن صورت بوده تصوير ما با چون ترتيب باندهاي تصوير به همي.خواهيم داشت True Colorبدين ترتيب يك تصوير رنگ واقعي نمايش داده شده

.باشد مي) داده آزمايشي( Train Dataالزمه طبقه بندي نظارت شده ايجاد

.نماييم دستور زير را اجرا مي Train Dataبراي ساختن يك و حال گزينه را انتخاب نموده Region Of Interestوسپس گزينه Toolsگزينه Imageازنوار منوي پنجره

ROI Tool … را انتخاب مي نماييم.

Page 123: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.را فعال می نماييم Imageدر پنجره بازشده گزينه

بايد توجه داشته باشيم كه براي ايجاد . حال شروع به ترسيم پليگونهاي مختلف برروي عوارض مختلف مي نماييم نين جهت بسته شده پليگون درآخر ترسيم همچ. استفاده مي نماييم New Regionيك پليگون جديد از دكمه

) T )Trainجهت ارزيابي دقت كار از هركدام ازكالس ها دونمونه يكي با پسوند . دوبار كليك راست انجام مي دهيم

Page 124: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

را بزرگتر Checkكوچك و ابعاد Trainقابل ذكراست كه ابعاد . كنيم انتخاب مي) C )Checkوديگري را باپسوند .درنظر مي گيريم

Compute ROIوسپس گزينه Region Of Interestگزينه Toolsونوار منوي Imageاز پنجره Separabilty كنيم را انتخاب مي.

Page 125: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

از پنجره بازشده تصوير . پذيري انتخاب كنيم گيريم كه كدام تصوير وكدام باند را جهت تفكيك دراين مرحله تصيم ميباند را درحالت 4را زده و هر Spectral Subsetانتحاب نموده ودكمه را) Ikonos_Pansahrpen(موردنظرمان

.را مي زنيم Okانتخاب قرارداده وسپس دكمه

.را می زنيم Okرا انتخاب نموده ودکمه Trainازپنجره بازشده کالس های

Page 126: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

يكديگر به نمايش درآمده پذيري كالس ها از شود كه در آن ميزان تفكيك باز مي Reportاي به عنوان حال پنجرهپذيري به خوبي نزديكتر باشد به اين معني است كه تفكيك 2هرچه عدد نمايش داده شده در هر كالس به . است

.اند هاي انتخاب شده با هم ادغام شده درغير اينصورت كالس. انجام شده است

ويرمان را انتخاب نموده و اين بار باندهاي تص Select Input File For ROI Separabiltyحال دوباره در پنجره

و دكمه ) ها از نظر طيفي باهم تداخل نداشته باشندObjectباندهايي را بايد انتخاب كنيم كه (را انتخاب كرده 4و3Ok واز پنجره بازشده . را مي زنيمTrainدرنهايت گزارشي مانند قبل اما با نتيجه متفاوت . ها را انتخاب مي نماييم .مايش درخواهدآمدبه ن

نيز انجام داده، سپس سه گزارش بدست آمده را باهم مقايسه 4و1حال تمامي مراحل ذكرشده درباال را براي باندهاي .مي نماييم

Page 127: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

انتخاب دو (نسبت به دو حالت ديگر ) باند 4انتخاب (از مقايسه گزارش هاي زير به اين نتيجه مي رسيم كه حالت اول .نزديكتر مي باشد 2آل تري بوده ونتايج به عدد حالت ايده ) باند

وسپس گزينه Supervised، گزينه Classificationدراين مرحله ازمنوي اصلي نرم افزار گزينه

Parallelepiped كنيم را انتخاب مي.

.کنيم می Okشود تصوير را انتخاب نموده و در پنجره ای که باز می

Page 128: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

را می Okدکمه . قرارمی دهيم Memoryانتخاب کرده و خروجی ها را درحالت را Trainحال کالس های

.زنيم

شود که در آن هم خروجی را درحالت باز می ENVI Output to Memory Warningپنجره ديگری با نام Memory قرارمی دهيم ودکمهOk را می زنيم.

Page 129: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Parallelروي . شود باز مي Available Bands Listپس از انجام محاسبات توسط نرم افزار پنجره (Ikonos_Panshrpen) از گزينهMemory3 كليك راست كرده، گزينهLoad Band to New Display را

.انتخاب مي نماييم

.به نمايش درخواهدآمد) مانند شکل زير ( درنهايت تصوير به صورت کالسه بندی شده

Page 130: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.مي باشد Maximum Likelihoodدي روش روشي ديگر جهت انجام طبقه بنرا Maximum Likelihoodوسپس گزينه Supervisedگزينه Classificationدراين روش از منوي

.كنيم انتخاب مي

کنيم که حاصل کار به صورت را نيز برای اين روش تکرار می Parallelepipedمراحل انجام شده در روش :زير به نمايش درخواهدآمد

Page 131: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

، سپس گزينه Confusion Matrixو بعد گزينه Post Classificationگزينه Classificationاز منوی Using Ground Truth ROIs کنيم را انتخاب می.

Page 132: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

.کنيم می Okانتخاب کرده و Classification Input Fileها را از پنجره Memoryحال يکی از

بر روي تمام Matched Classesدرقسمت . بازخواهدشد Match Classes Parametersپنجره اي به نام از . كنيم منتقل مي Select Classification Imageعوارض كليك كرده وبدين ترتيب همه آنها را به پنجره

Select(و از پنجره راست Trainنمونه هاي ) Select Ground Truth ROI(پنجره سمت چپ

Page 133: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

Classification Image ( نمونه هايCheck كنيم ودكمه را انتخاب ميAdd Combination را مي زنيم .را مي زنيم Okوبعد دكمه

. شود كه درآن گزارش نتيجه كار به نمايش درآمده است باز مي Class Confusion Matrixپنجره اي با نام

Confusion Matrix قطر اصلي اين ماتريس نشان دهنده تعداد پيكسل ماتريسي به صورت زير است كه عناصرهايي است كه به درستي دركالس خود قرارگرفته اند و عناصر غير قطراصلي اين ماتريس نمايش دهنده تعداد

Page 134: Remote sensing

) RS ( سنجش از دور

گروه سيزده دانشگاه شهيد رجايي - 1386تابستان گزارش كار اردوي نقشه برداري

به عنوان نمونه پيكسلي را مي توان مثال زد كه (پيكسل هايي مي باشند كه به صورت نادرست كالسه بندي شده اند ربوط به عارضه آب مي باشد، درحاليكه پس از كالسه بندي به عنوان عارضه اي همچون خاك در حقيقت زميني م

). درنظرگرفته شده است :جهت ارزيابي دقت طبقه بندي از فرمول زير استفاده مي گردد

كل پيكسل هاي طبقه بندي شده/ مجموع قطراصلي ) = Overall Accuracy(دقت كلي طبقه بندي OmissionError ، مربوط به پيكسل هايي مي باشد كه درحقيقت زميني به يك مكان تعلق داشته اند ولي

.درتصوير درمكان ديگري قرارگرفته اندCommission Error : مربوط به پيكسل هايي مي باشد كه به يك كالس بخصوص تعلق نداشته اند، ولي درتصوير .وارد آن كالس شده اند

.است كه در باال توضيح داديم Confusion Matrix، همان Reportدر ماتريس نمايش داده شده

جهت . (ها نيز انجام مي دهيمMemoryرا براي ديگر Confusion Matrixمراحل ذكرشده در باال جهت تشكيل

)مقايسه ماتريس ها با هم

:كنيم هاي ساخته شده، از مسير زير استفاده ميROIجهت ذخيره Tools> Region of Interest> ROI: File> Save as…


Remote Sensing Technology Institute

Remote Sensing Technology Institute

Remote sensing image fusion using the curvelet transform

Remote sensing image fusion using the curvelet transform

Remote Sensing based detection of landmine suspect areas ...

Remote Sensing based detection of landmine suspect areas ...

Noninvasive Remote Sensing Techniques for Infrastructures Diagnostics

Noninvasive Remote Sensing Techniques for Infrastructures Diagnostics

Satellite Remote Sensing of Surface Soil Moisture

Satellite Remote Sensing of Surface Soil Moisture

Proximal Remote Sensing-Based Vegetation Indices ... - MDPI

Proximal Remote Sensing-Based Vegetation Indices ... - MDPI

Unmanned Aircraft Systems in Remote Sensing and Scientific ...

Unmanned Aircraft Systems in Remote Sensing and Scientific ...

REMOTE SENSING AND WIRELESS SENSOR NETWORKS ...

REMOTE SENSING AND WIRELESS SENSOR NETWORKS ...

Object Detection in Optical Remote Sensing Images - arXiv

Object Detection in Optical Remote Sensing Images - arXiv

Applications of Remote Sensing in Precision Agriculture

Applications of Remote Sensing in Precision Agriculture

Remote sensing of selective logging in Amazonia

Remote sensing of selective logging in Amazonia

Remote sensing, in situ monitoring and planktonic toxin ...

Remote sensing, in situ monitoring and planktonic toxin ...

GIS, GPS, Geography ,Remote Sensing EBooks - ebookcenter.ir

GIS, GPS, Geography ,Remote Sensing EBooks - ebookcenter.ir

remote sensing - MDPI

remote sensing - MDPI

ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing

ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing

October, 2000 - Indian Institute of Remote Sensing

October, 2000 - Indian Institute of Remote Sensing

Introduction to Satellite Remote Sensing - ITU

Introduction to Satellite Remote Sensing - ITU

Thermal remote sensing of sea surface temperature

Thermal remote sensing of sea surface temperature

041575 - Laboratory for Applications of Remote Sensing

041575 - Laboratory for Applications of Remote Sensing

USE OF .GIS .& REMOTE SENSING TECHNIQUES FOR ...

USE OF .GIS .& REMOTE SENSING TECHNIQUES FOR ...