اصول و مفاهیم پایه سنجش از دور (بخش چهارم)

تصحیح اتمسفری :

اساس و طبیعت سنجش از دور نیازمند این است که تشعشع خورشید قبل از اینکه به سنجنده برسد بایستی از اتمسفر بگذرد به همین دلیل، تصاویر سنجش از دور شامل اطلاعات و داده های سطح زمین بعلاوه تاثیرات اتمسفر برروی تصویر می باشد . برای کسانی که علاقه مند به آنالیز کمی انعکاس سطحی می باشند حذف اثر اتمسفر گاممهم  و حیاتی در عملیات پیش پردازش می باشد. اقلب تصاویر باید قبل از اجرای هر مطالعه برای آشکارسازی اهداف ، از طریق تصحیحات اتمسفری تبدیل به انعکاس شوند ، بخصوص اگر طیف های بانک طیفی و یا طیف های خارجی قرار است به عنوان اهداف در پروسه معرفی شوند.

برای جبران و تصحیح اثر اتمسفر خصوصیاتی مانند مقدار بخار آب، توزیع آئروسل و میزان دید باید معلوم باشد. از آنجایی که اندازه گیری مستقیم این ویژگی های اتمسفری به ندرت مقدور و محیا می باشد ، تکنیک هایی وجود دارد که از روی اثر آنها بر روی داده های تشعشعی فراطیفی و چند طیفی می توان میزان آنها را استنتاج کرد. این خصوصیات برای استخراج مدل های صحیحی از انتقال تشعشع در اتمسفر به کار گرفته می شوند تا تخمین دقیق از بازتاب واقعی سطحی زده شود. به علاوه تصحیح اتمسفری از این نوع می تواند پیکسل به پیکسل اعمال شود چون هر پیکسل در یک تصویر شامل مقدار مستقلی از باندهای جذب بخار آب اتمسفر می شود .

واضح است که اتمسفر طول موج های کوتاه تر را به صورت انتخابی پخش می کند و این پخش اتمسفری سبب کاهش مغایرت در تصویر می شود. ارزش عددی هر پیکسل در تصاویر ماهواره ای، ثبت واقعی تابندگی در سطح زمین نیست زیرا بر اثر جذب امواج، تضعیف شده و یا اینکه بر اثر پراکنش، مسیر آن توسط اتمسفر تغییر می کند.

باید توجه داشت که اگر هدف بخشی از تجزیه و تحلیل واضح نمودن کنتراست تصویر باشد، هر نوع واضح سازی کنتراست منجر به واضح سازی خط های اضافی رادیومتریک نیز می گردد.

به طور کلی خطاهای اتمسفری به سه بخش کلی زیر تقسیم می شوند :

الف) هیز

ب) زاویه تابش خورشید

ج) اسکای لایت

همچنین نور پخش شده از اتمسفر می تواند به دو صورت به سنجنده برسد. اول امواجی مستقیما از اتمسفر پخش شده و به سنجنده می رسند که اثر آن جمع شونده است یعنی به تدریج در طول مسیر به نور بازتابی از سطح زمین اضافه و باعث کاهش کنتراست تصویرمی شوند(خطای هیز)

و دومی امواجی که از سطح زمین منعکس شده و به سنجنده می رسند که اثر این امواج ضرب شونده می باشد(خطای اسکای لایت و زاویه تابش خورشید)

برای حذف خطای هیز، معمولا از روش هیستوگرام دوبعدی استفاده می شود.در روش هیستوگرام دوبعدی، باند مادون قرمز را برابر باندهای مرئی قرار داده و نزدیکترین نقطه به مبدا مختصات را پیدا کرده و مقدار آن از باند مورد نظر کم می شود.

لازم به ذکر است از بین خطاهای اتمسفری، تصحیح خطای هیز همیشه باید برای تفسیر بصری بر روی تصاویر اعمال شود اما تصحیح خطای اسکای لایت و زاویه ی تابش خورشید مواقعی لازم است که با داده های چندزمانه بخواهیم کار کنیم.تصحیح اتمسفری در موارد زیر لازم و ضروری می باشد:

  • مواقعی که لازم است تصاویر مربوط به دو زمان بررسی شود، که تصاویر مربوط به فصول یا سالهای مختلف باشد(به دلیل متفاوت بودن اثرات اتمسفری در زمان های مختلف).
  • مواقعی که هدف، بررسی خصوصیات طیفی پدیده ها باشد(جرد، ۲۰۰۲)

 تصحیحات و کالیبراسیون رادیومتریک یا اتمسفری :

برای کالیبره کردن داده های سنجش از دور دلایل زیاد و مهمی وجود دارد. ارزش های دیجیتالی(DNs) خام سنسورها فقط شماره و رقم می باشند بدون واحدهای فیزیکی.هر سنسوری میزان gain  و offset مخصوص بخود دارد که بر روی سیگنالهای دریافتی اعمال شده و DN را بوجود می آورد. این داده ها برای مقایسه و کارایی بهتر باید به تشعشع در سنسور تبدیل شوند. این مرحله، کالیبراسیون سنسور نام دارد . اگر چنان چه بخواهیم اشکال و پدیده های سطحی زمین را در زمان های مختلف و یا با داده های انعکاسی صحرایی(میدانی) یا آزمایشگاهی مقایسه کنیم، تصحیحات باید برای شرایط اتمسفری، زاویه خورشیدی و توپوگرافی صورت گیرد که از آن به تصحیح اتمسفری، خورشیدی و توپوگرافی یاد می شود اما به تمام این مراحل کالیبراسیون و تصحیحات، کالیبراسیون رادیومتریک گفته می شود.

این تصحیحات در چند مرحله صورت می گیرد .در اولین مرحله، ارزش های رقومی تصویر به تشعشع در سنسور تبدیل می شود. و نیازمند اطلاعات کالیبراسیون سنسور می باشد. مرحله دوم تبدیل تشعشع در سنسور به تشعشع سطح زمین می باشد. این مرحله از آنجایی که نیازمند اطلاعات در مورد شرایط اتمسفری ، مسیر دید ، زمان و مکانی که تصویر گرفته شده و هم چنین مکان سنجنده می باشد،سخت تر است.این اطلاعات در شکل و قالب های مختلف می توانند باشند، از یک تقسیم بندی و دسته بندی ساده شرایط اتمسفری به عنوان اتمسفرهای استاندارد گرفته تا تخمین پارامترهای خاصی مثل مسیر تشعشع از خود داده های تصویر و با (به صورت  ایده ال) اندازه گیری همزمان زمینی.

استفاده از داده های موجود در خود تصویر به همراه مدل های اتمسفری، بخصوص برای تصاویر هایپراسپکترال  به طور وسیعی استفاده می شود. آخرین مرحله کالیبراسیون داده ها به انعکاس سطحی از طریق تصحیح شیب توپوگرافی و جهت شیب ، تصحیح تفاوت طول مسیر اتمسفری به خاطر برجستکی های توپوگرافی به خصوص در نواحی کوهستانی، تصحیح تشعشع طیفی خورشیدی، انتقال اتمسفری و پخش تشعشع صورت می گیرد(بورنگاسر و دیگران، ۲۰۰۸).

 مدل های تصحیحات اتمسفری :

همان طور که در مطالب قبلی عنوان شده است خطاهای اتمسفری آن دسته از خطاها هستند که به علت تاثیر اتمسفر بر روی انرژی الکترومغناطیس دریافت شده توسط سنجنده به وجود می آید. اولین اثر اتمسفر ، کاهش کنتراست تصویر ودر نتیجه ضعیف شدن قدرت آشکار سازی تصویر و پنهان شدن جزئیات آن می باشد. بنابراین قدرت تمایز بین پدیده ها پایین آمده و استخراج نمودن اطلاعات مشکل خواهد شد. تصحیح اتمسفری به دو صورت کلی (Bulk Correction)  و جز به جز (Detaild Correction)  صورت می گیرد. در روش کلی به پارامترهای اتمسفری زیادی نیاز نبوده و تصحیح اتمسفری به طور تقریبی بر تصویر اعمال می شود و در نتیجه به طور نسبی اثر اتمسفر روی تصویر را کاهش می دهد. اما در روش جز به جز یا مدل کردن به پارامترهای اتمسفری همچون بخار آب، CO2 ، درجه حرارت، رطوبت نسبی، فشار اتمسفرو غیره نیاز است. در این روش تصحیح به صورت پیکسل به پیکسل انجام می شود .

شما ممکن است این را هم بپسندید