کاربردهای سنجش از دور فراطیفی – سنجش از دور ابرطیفی – هایپراسپکترال

تصویربرداری فراطیفی برای نخستین بار در اواخر دهه هفتاد میلادی در ایالات متحده آمریکا انجام شد و به سرعت پیشرفت و گسترش یافت. مهم‌ترین مرحله پیشرفت این فناوری، در سال ۱۹۸۹ و هم‌ زمان با ساخت سنجنده هوابرد آویریس توسط مرکز جی‌پی‌ال ناسا صورت گرفت که قادر به نمونه‌ برداری در ۲۲۴ باند طیفی بود و پس از آن، انواع سنجنده‌ های فراطیفی هوابرد و فضایی دیگر نیز طراحی و ساخته شدند.

تصاویر هایپراسپکترال با دو ویژگی مشخص می شوند:

1. تعداد باند
2. ضخامت باند

تعداد باندهای این تصاویر به ۱۰۰ یا ۱۰۰۰ باند نیز می رسد. همچنین ضخامت هر باند خیلی باریک و در حد ۱۰ تا ۲۰ نانومتر است. در تصاویر زیر به خوبی منظور را رسانده و با تصاویر مولتی اسپکترال که حدودا ۱۰ تا ۱۵ باند دارند مقایسه شده است.

از ماهواره های معروفی که بیشتر در کشور استفاده می شود می توان از هایپریون نام برد که شامل ۲۴۲ باند با دقت مکانی ۳۰ متری است.

از ماهواره های دیگر همانند هایپریون می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• PROBA-1
• PRISMA
• EnMap
• HISUI

اگر اطلاعات بیشتری در این باره لازم دارید و لازم است که تفاوت های این تصاویر را با مولتی اسپکترال ها بدانید توصیه میکنیم مقاله زیر را مطالعه کنید:

• آشنایی با تصاویر چند طیفی و فراطیفی

آشنایی با ماهواره ها:

EO-1: در سال ۲۰۰۰ ، ناسا ماهواره EO-1 را که حسگر ابر طیفی “Hyperion” را حمل می کرد ، پرتاب کرد. هایپریون تصاویر با وضوح ۳۰ متر در ۲۴۲ باند طیفی تولید کرد. هایپریون شروع تصویربرداری فراطیفی از فضا را آغاز کرد. اگر می خواهید تصاویر Hyperion را برای خود آزمایش کنید ، داده ها به صورت رایگان در USGS Earth Explorer در دسترس هستند.

PROBA-1: پروژه توسط ESA در سال ۲۰۰۱ راه اندازی شد. این طرح طیف سنج تصویری با وضوح بالا را برای تصویربرداری ابر طیفی با وضوح متوسط حمل می کرد. حالت ابرطیفی آن ۶۳ باند تولید می کند. اما همچنین می توان آن را به ۱۵۰ باند با وضوح پیکسلی پیکربندی کرد.

PRISMA: در سال ۲۰۱۹ به عنوان یک ماهواره ابرطیفی با وضوح متوسط به فضا پرتاب شد. این اولین ماهواره ایتالیایی است و به طبقه بندی محصولات، مدیریت منابع و نظارت بر محیط زیست کمک می کند. شامل ۲۵۰ باند با دقت ۳۰ متر است

EnMap : آلمان قصد دارد برنامه نقشه برداری و تجزیه و تحلیل محیط زیست (EnMap) را در سال ۲۰۲۰ راه اندازی کند. این ماهواره ابرطیفی شامل ۲۲۸ باند با دقت ۳۰ متری است.

HISUI: ماهواره فراطیفی و چند طیفی (HISUI) روی ALOS-3 خواهد بود. این سنسور ابرطیفی ژاپنی ۱۸۵ باند با دقت ۳۰ متر خواهد بود. این برنامه در سال ۲۰۲۰ راه اندازی می شود.

HyspIRI: زمان راه اندازی تخمین زده شده برای تصویربردار مادون قرمز سال ۲۰۲۴ است. این دستگاه به طیف سنج تصویربرداری با دقت ۶۰ متری مجهز خواهد شد.

کاربردها در علوم مختلف:

شهری:

داده های فراطیفی یک تفکیک طیفی بسیار خوب را ارائه می دهد که به شناسایی متریال ها یا مواد ساختمانی و جاده، توسعه مدل میکرو اقلیم، نظارت بر سلامت گیاهان، نظارت بر آلودگی، ارزیابی کیفیت آب و غیره کمک می کند.

زمین شناسی و معدن:

تصاویر هایپراسپکترال در مقایسه با مولتی اسپکترال ها خیلی دقیق موارد معدنی را شناسایی می کند. از قدرت سنجش از دور طیفی همچنین می توان برای تشخیص مناطق معدنی دگرسانی یا دگرسانی گرمابی مربوط به انواع مختلف سیستم های معدنی استفاده کرد. همچنین برای شناسایی کانی ها از قدرت بالایی برخوردار است. برای شناسایی کانی ها عموما از دو تکنیک زیر استفاده می شود:

• Spectral Angle Mapper
• Mixture Tuned Matched Filtering

منابع آب:

نظارت بر کیفیت آب برای حفظ سلامت اکوسیستم و معیشت مردم بسیار مهم است. این نشان دهنده سلامت آبهای سطحی در طول هفته ها، ماه ها و سال ها است. بنابراین، بهترین اقدامات و تلاش ها برای نظارت و بهبود کیفیت آب لازم است. از آنجا که سنجش از دور فراطیفی می تواند پارامترهای کیفیت آب را ضبط کند، می تواند یک راه حل مناسب برای مدیریت کیفیت آب باشد.

کشاورزی:

داده های طیفی با وضوح بالا این مزیت را دارد که انواع و گونه های محصول را مورد تمایز قرار می دهد. همچنین پارامترهای زیر قابل اندازه گیری هستند:

• LAI
• موارد رنگی برگ مثل: کلروفیل ۲ – کاروتنوئیدها – گزانتوفیل ها – آنتوسیانین
• میزان نیتروژن
• بیوماس

در آینده، سیستم های تصویربرداری فوق طیفی از ماهواره های فراطیفی پیشی می گیرند. سنسورهای فوق طیفی بیش از ۳۰۰ کانال طیفی باریک مجاور با نمونه برداری طیفی بسیار باریک ۱ نانومتر برای هر پیکسل منفرد دارند.

چند لینک جهت مطالعه بیشتر:

• تصحیح رادیومتریکی داده های سنجنده هایپریون در ENVI
• مهم ترین نکات پردازش داده های سنجنده هایپریون در ۲۰ دقیقه