اگر با ما همراه بوده باشید، مطالب قبل ما را راجع به “سنجنده های فعال و غیرفعال در سنجش از دور” دیده و مطالعه کرده اید. امروز نیز میخواهیم راجع به سنجنده های فعال، نحوه پراکنش امواج الکترومغناطیس و مزایا و معایب سنجنده های فعال صحبت کنیم.

 همانطور که میدانید سنجنده های فعال انرژی امواجی را که خود به سمت زمین ارسال میکنند دریافت کرده و مورد سنجش قرار میدهند. این امواج الزاماً بصورت قائم بر عوارض فرود نیامده و در اغلب موارد با آنها زاویه میسازند. امواج پس از برخود با اجسام به اشکال مختلفی پراکنش میشوند که شناخت حالتهای مختلف آن نیز بسیار حائز اهمیت است.

سه مکانیزم پراکنش متداول برای سنجنده ­های فعال وجود دارد

بازتاب حاصل از سطوح نرم

بازتاب حاصل از سطوح نرم

پراکنش بر روی سطوح نرم (بازتاب آینه ای):

انعکاس سطوح نرم از زمینهای صاف مانند جاده­ ها ویا مملو از آب می­ آید. انرژی بسیار کمی از پالس پراکنده شده به سمت سنسور بازمی­گردد (شبیه به آینه).
پالس قهوه­ ای رنگ در تصویر روبرو را مشاهده کنید. در اینحالت پیکسل­های موجود در تصویر بصورت تاریک ظاهر میشوند، زیرا بازتابی از آنها به سمت سنجنده برنمیگردد. مقادیر معمول پیکسل­ در اینحالت کمتر از 20dB- خواهد بود.

پراکنش سطوح ناصاف

پراکنش سطوح ناصاف

پراکنش بر روی سطوح خشن و ناصاف:

 سطح ناصاف مانند مزارع کشاورزی شخم زده و پوشش گیاهی پراکنش می­کند. پراکنش در تمام جهات پخش می­شود.
پالس مشکی را در تصویر روبرو مشاهده کنید. در اینحالت بخشی از امواج ارسال شده به سمت اجسام به سنجنده باز نمیگردد. مقادیر معمول پیکسل­ در اینحالت بیشتر از 20dB- خواهد بود.

پراکنش دوتایی

پراکنش دوتایی

پراکنش دوتایی:

 این نوع از پراکنش در مناطقی که حاوی پوشش گیاهی و ساختمان­ها هستند رخ میدهد. پالس بازتاب شده به یک سطح پس از بازتابش مجدداً به سطح دیگری اصابت می­کند.
پالس نارنجی را در تصویر روبرو مشاهده کنید. در اینحالت مقادیر معمول پیکسل­ روشنتر ظاهر می­شوند و با مقادیر بیش از 10dB- در تصویر مواجه خواهیم شد.

تفسیر نمونه ای از تصویر Radarsat-2 :

 این تصویر رادارست2 به طور واضح هر سه نوع مکانیزم بازپراکنش را در کار نشان می­دهد. یک رودخانه در جهت غربی-شرقی جاری است. مقدار انرژی بسیار کمی به سوی سنسور رادار بازتاب شده است. این مساله در بخش جنوب شرق در سطح هموار جاده/فرودگاه نیز دیده می­شود. این بازتاب آینه ­ای است که در عمل اتفاق افتاده است.
سفید روشن در مرکز عکس می­تواند به عنوان یک عارضه شهری تعبیر شود. رادار یک بازپراکنش از پرش دوتایی را دریافت کرده است، بدین معنی که پالس­های پراکنده شده به سوی سنجنده بازمی­گردند. در این مقیاس واضح نیست که این چه عارضه ­ای است اما مشخص است که ناشی از بازگشت پرش­های دوتایی است.
در نهایت، بخش اعظم تصویر رادار، پراکنش از سطح خشن است. این ممکن است از گندم زار سالانه، پوشش گیاهی و یا چمن یا عوارض دیگر باشد. این پراکنش “پراکنده” است چرا که یک مقدار بالا و یا پایین از پراکنش در تصویر وجود ندارد.

نمونه ای از تصویر رادارست 2

نمونه ای از تصویر رادارست 2

چگونه سنجش از دور فعال مورد استفاده قرار می­گیرد؟

پیشنهاد بعدی   معرفی فرمت‌های پرکاربرد داده‌های رستری در سیستم اطلاعات مکانی(GIS)

از مزایای کلیدی سنجش از دور فعال این است که قادر به جمع آوری تصاویر در شب و روز، و همچنین از میان ابرها و در شرایط مختلف آب وهوایی می­باشد. برخی از کاربردهای سنجش از دور فعال عبارتند از :

تهیه نقشه توپوگرافی:
با تداخل سنجی دو گذر از ماهواره (یا یک ماهواره تک با دو آنتن مانند SRTM) می­توان مدل ارتفاعی رقومی را به دست آورد. از آنجایی که می­توان تصاویر برداشت شده از یک سطح را در زمانهای مختلف به دست آورد، جابجایی­های ناشی از ساخت و ساز و استخراج نفت و گاز نیز می­تواند بهتر درک شود.

تهیه نقشه پوشش زمین:
تهیه نقشه پوشش زمین یا همان کاربری اراضی از کاربردهای سنجش از دور فعال است. سنجش از دور فعال میتواند برای نشان دادن تغییرات کاربری اراضی در طول زمان مورد استفاده قرار گیرد. این کاربردها شاملتشخیص جنگل زدایی و تغییر جنگل، نظارت سیل و برنامه­ های کاربردی کیفیت آب می­شود.

دفاع و امنیت:
سنجش از دور فعال برای انواع برنامه­ های کاربردی امنیتی از جمله دریانوردی و نظارت بر قطب شمال و به عنوان یک منبع قابل اعتماد از اطلاعات برای بلایای طبیعی استفاده می­شود. پراکنش دوتایی نیز جزئیات مهمی در ماموریت­های جستجو و نجات ارائه کرده است.

مزایا و معایب سنجنده­ های فعال

 همانطور که اشاره شد، یکی از مزایای سنجنده ­های فعال این است که در هر زمانی از روز می­توانند مورد استفاده قرار بگیرند زیرا به نور طبیعی نیاز ندارند. سنجنده های فعال همچنین می­توانند انرژی مایکروویو نیز تولید کنند. این یک مزیت است زیرا امواج ماکروویو به طور کلی تحت تاثیر هیچ نوع پوشش ابری و یا وضعیت آب و هوایی قرار نمی­گیرند.

 قدرت پالس دریافتی در اینحالت مضعیف است و اغلب امواج دریافتی تحت تاثیر منابع تابش دیگر قرار میگیرندو همین نکته تشخیص را مشکل تر میسازد. از سوی دیگر، در موج دریافتی از این ماهواره ها خبری از خصوصیات طیفی عوارض مشاهده نمیگردد. تجزیه و تحلیل این امواج نیز پیچیده تر بوده و نیازمند صرف هزینه بیشتری میباشند.

 در رادار بر مساله نویز می­توان فائق شد (تصویر رادارست2 در بالا را ببینید). بدون تجربه در زمینه رادار، برای یک کاربر متوسط این ممکن است شبیه یک دسته پیکسل به نظر بیاید. شما یک تصویر زیبای استفاده شده در یک نقشه را نخواهید داشت. به طور معمول یک هدف مشخص برای رادار وجود دارد ؛
تهیه نقشه سیل (انعکاس آینه­ ای در جایی که آب هست) یا برآورد ارتفاع سطح با شاتل فضایی رادار توپوگرافی ماموریت inSAR.

 نمونه­ های سنجنده­های فعال عبارتند از:

رادارست 1 و 2 آژانس فضایی کانادا
سامانه دفایی و فضایی TerraSAR-X
و لایدار (تشخیص نور و دامنه)