قسمت اول
اشاره :
نخستين ماهواره منابع زميني در سال ۱۹۷۲ به فضا پرتاب شد و براي نخستين بار بشر به فضا راه يافت و ارزش تصاوير و اطلاعات حاصل از ماهواره هاي منابع زميني براي كارشناسان و متخصصان آشكار شد.تا كنون با شناخته شدن اهميت و توان اطلاعات و تصاوير ماهواره اي، صدها ماهواره از سوي كشورهاي مختلف، از جمله ايالت متحده، شوروي (سابق)، فرانسه، اتحاديه اروپا، چين، ژاپن و هند به منظور تصويربرداري از سطح زمين و حتي جو زمين و آزمايشهاي علمي گوناگون ديگر به فضا پرتاب شده است. امروزه با پيشرفت سريع فن آوري ارتباطات و علوم فضا، گستره فن آوري سنجش از دور از تصوير برداري محض از زمين فراتر رفته و سنجنده ها و سكوهاي فضايي مختلفي براي بررسي ها و مطالعات پيچيده تر، از جمله مطالعه ميدان گرانش و ميدان مغناطيسي زمين طراحي شده است. با بياني ساده، سنجش از دور را مي توان فن آوري كسب اطلاعات و تصوير برداري از زمين با استفاده از تجهيزات هوانوردي، مثل هواپيما، بالن و ...، يا تجهيزات فضايي، مثل ماهواره ناميد . امروزه پيشرفت اين فن آوري علاوه بر روش هاي متعارف دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ ميلادي براي عكسبرداري از سطح زمين، امكان تصوير برداري الكترومغناطيسي با استفاده از طيف الكترومغناطيسي غير مرئي ، بازتاب نور خورشيد از سطح زمين را نيز فراهم آورده است. لذا با توجه به اينكه آهنگ بازتاب نور خورشيد ، جذب و عبوردادن آن براي هر پديده، جسم و به طور كلي ساختارها و سازندههاي سطح زمين با يكديگر متفاوت است، تشخيص و تفكيك آنها با استفاده از مطالعه و ثبت طيف نوري بازتابي آنها سهل تر است. زماني كه اسپوتنيك در چهار اكتبر ۱۹۵۷ به عنوان اولين ماهواره ساخت بشر به فضا پرتاب شد ماه تنها قمر زمين محسوب ميشد اما از آن تاريخ تا به امروز بيش از ۱۸۰۰۰ شيئ پرنده در اطراف زمين به گردش در آمده است. ابتدايي ترين و با سابقه ترين ابزار سنجش از دور، دوربين عكاسي معمولي است كه استفاده از آن پس از جنگ جهاني اول براي عكسبرداري از سطح زمين رايج شد. در ابتدا دوربين عكاسي را در زير هواپيما يا بالن نصب نموده و از مناطق مختلف تصويربرداري انجام شد اما با پيشرفت علم، از يك سو ابزارهاي عكسبرداري كامل تر شدند و از سوي ديگر فن آوري هوا ـ فضا رشد فزاينده اي نمود. بدين ترتيب، انسان توانست ، سنجنده ، نسل پيشرفته و پيچيده اي از ابزارهاي تصويربرداري و كسب اطلاعات را به وجودآورد و با استقرار آن بر ماهواره هاي مدار گرد كه شبانه روز به دور زمين مي گردند، از تمام سطح زمين تصاوير و اطلاعات جديد و به هنگام تهيه كند. دهه اخير با توجه به رشد بسيار بالاي اطلاعات به «عصر اطلاعات» موسوم شده است. بنابر گزارشي، درآمد سالانه كتابخانه سلطنتي لندن در سال ۱۹۹۳ از فروش اطلاعات برابر با درآمد سالانه صادرات نفت كشور جمهوري اسلامي ايران بوده است. بدين ترتيب اهميت روز افزون تكيه بر اطلاعات و توليد آن مشخص مي شود و در چنين شرايطي مرزهاي سياسي و جغرافيايي روز به روز كم رنگ تر، دسترسي به هر گوشه از دهكده جهاني آسان تر و كسب اطلاعات حساس تر و ضروري تر مي شود لذا فن آوري سنجش از دور نقش بسيار اهميت يافته و فرآيند تجزيه و تحليل اطلاعــات جغرافيايي، نظامي و بخصوص منابع طبيعي را تسهيل مي نمايد به گونه اي كه هر تحليل گر با استفاده از سيستم رايانه اي خود مي تواند بخش اعظمي از اطلاعات كره زمين را گردآوري نموده و به تجزيه و تحليل آن بپردازد.
تاريخچه
در سال ۱۳۵۱ ، به دنبال پرتاب اولين ماهواره مطالعاتي زمين ERTS-1 كه بعدها به LANDSAT تغيير نام داد فعاليت سنجش از دور در ايران آغاز شد . پس از مطالعات اوليه و كسب نتايج مطلوب ، ادامه بهره برداري از اين فن آوري با تعريف «طرح استفاده از ماهواره» در سازمان برنامه و بودجه سابق و با برنامه ريزي براي نصب يك ايستگاه گيرنده تصاوير ماهواره اي در ماهدشت كرج ادامه يافت . در سال ۱۳۷۰ بر اساس ماده واحده مصوب مجلس شوراي اسلامي ، مركز سنجش از دور ايران در قالب يك شركت دولتي به وزارت پست و تلگراف و تلفن واگذار شد . در حال حاضر فعاليت هاي مركز بر تهيه ، توليد و توزيع انواع اطلاعات ماهواره اي ، اجراي پروژه هاي متنوع در سطوح مختلف با استفاده از تصاوير ماهواره اي براي سازمان ها ، مراكز دولتي و بخش خصوصي ، طراحي و ايجاد پايگاه داده ها و سامانه هاي اطلاعات جغرافيايي ، اشاعه فن آوري سنجش از دور در سطح ملي و منطقه اي متمركز شده است .
اهداف و وظايف
اهم فعاليت مركز را مي توان به سه بخش كلي تقسيم نمود:
۱- تامين و توليد داده هاي ماهواره اي تهيه ، توليد ، فروش و توزيع اطلاعات ماهواره اي به صورت خام و پردازش شده با استفاده از فن آوري سنجش از دور و جديدترين روش هاي علمي و فني
۲- خدمات كاربردي اجراي پروژه هاي كاربردي با استفاده از فن آوري سنجش از دور و سامانه هاي اطلاعات جغرافيايي (GIS)
۳- خدمات آموزشي ، پژوهشي و انتقال فن آوري - برگزاري دوره هاي آموزشي و سمينارها در زمينه فن آوري سنجش از دور و سامانه هاي اطلاعات جغرافيايي (GIS) - طراحي ، ساخت و ارائه تجهيزات و امكانات مورد نياز براي توسعه و گسترش فن سنجش از دور
سياست ها و برنامه ها
*نهادينه سازي و سازماني كردن فعاليتهاي سنجش از دور
*توسعه فناوري سنجش از دور در كشور و ايجاد زير ساختار لازم
*توسعه و ترويج همكاري بين المللي مرتبط با فناوري فضايي و سنجش از دور
*انتقال فناوري سنجش ا زدور به كشور
*تبديل كاربران بالقوه دادههاي سنجش از دور در كشور به كاربران بالفعل
*اطلاع رساني و ترويج فناوري
*حمايت از بخش خصوصي و دانشگاهي كشور
*جذب نيروي انساني متخصص با توانايي بالا
قانون تاسيس مركز
به منظور تهيه و قابل استفاده نمودن اطلاعات حاصل از فن آوري سنجش از دور در تحقيق و مطالعه منابع زميني، هواشناسي و اقيانوس شناسي براي برنامه ريزي توسعه (كلان - بخشي -منطقه اي ) در بخشهاي توليدي، زير بنايي و خدماتي ، پژوهش هاي علمي و تحقيقاتي در زمينه هاي فن آوري سنجش از دور ، تحولات آن در جهان ، آموزش و ترويج كاربرد و قابليت آن براي كليه كاربران اين فن ، تمركز ، ايجاد هماهنگي ، نظارت و سياست گذاري در كليه امور مربوط در سطح كشور و در مقياس ملي (بخش دولتي وغير دولتي)، شركتي دولتي وابسته به وزارت پست و تلگراف و تلفن به نام مركز سنجش از دور ايران كه در اين قانون مركز ناميده ميشود با وظايف زير تأسيس ميگردد :
الف- گسترش فن سنجش از دور براي ايجاد توسعه و تحول در كشور
ب- اهتمام در حداقل سازي وابستگي به دارندگان فن آوري
ج- هماهنگي و نظارت بر امور مربوط به علوم و فنون سنجش از دور ساير مؤسسات كشور اعم از دولتي ، وابسته به دولت و يا غير دولتي
د- تنظيم مقررات ، ضوابط ، آيين نامه هاي مربوطه و پيشنهاد آن به مراجع قانوني براي تصويب
هـ- اخذ مستقيم، پردازش، خريد، توليد، تكثير، فروش وتوزيع اطلاعات سنجش از دور (تصاوير ماهواره اي و هواپيمايي و روش هاي ديگر) براي كاربران
و- تحقيق، آموزش ومطالعه براي هماهنگ شدن با تغيير و پيشرفت فن آوري
ز- آموزش وترويج كاربرد و قابليت اين فن آوري با بهره برداري بهينه از امكانات موجود
ح- اجراي پروژه هاي مشترك درخواستي و نمونه براي كاربران داخل و خارج از كشور
ط- ارتباط با مراجع تخصصي كشورهاي خارجي و بين المللي
ي- ايجاد بايگاني ملي و تمركز در نگهداري ، طبقه بندي و بهنگام سازي اطلاعات
ك - تحقيق در خصوص طراحي، ساخت و ارائه تجهيزات براي تعبير وتفسير، توليد وتكثير اطلاعات سنجش از دور
ايستگاه هاي زميني
ايستگاه گيرنده NOAA/HRPT
نوا
دريافت مستقيم اطلاعات از ماهواره به منظور مطالعه و نظارت بر پديده هاي ديناميك از اهميت خاصي برخوردار است. از اين رو مركز سنجش از دور ايران از بدو فعاليت هاي خود، نصب و راه اندازي ايستگاههاي گيرنده زميني را در دستور كار خود قرار داده است. اولين ايستگاه گيرنده زميني در سال ۱۳۵۶ در ۷۰ كيلومتري غرب تهران براي دريافت اطلاعات سنجنده MSS ماهواره لندست و سنجنده AVHRR ماهواره NOAA نصب و راه اندازي گرديد. اين ايستگاه مجهز به آنتن بشقابي دوار به قطر ۱۰ متر و كامپيوترهاي سري PDP كه قابليت دريافت در باند S و L را داشته است ميباشد. ايستگاه فوق هم اكنون غيرفعال مي باشد. دومين ايستگاه گيرنده در سال ۱۳۷۵ در باند L براي دريافت اطلاعات NOAA/AVHRRN نصب و راه اندازي گرديد كه هم اكنون فعال ميباشد. سومين ايستگاه گيرنده در سال ۱۳۸۰ در باند X براي دريافت اطلاعات ماهواره هاي TERRA، OKEAN و Meteor-3M نصب و راه اندازي گرديد. اين ايستگاه قابليت دريافت اطلاعات ماهواره هاي ديگر را كه در باند X اطلاعات را ارسال مي كنند خواهد داشت. اين ايستگاه نيز هم اكنون فعال ميباشد.
اين ايستــگاه مجــهز به يــك آنتــن بشقـابي ۸/۱ متر دوار با قابليت ردگيري ماهواره هاي مدار قطبي ســري NOAA در بانــد L تحت برنامه (Program Track) است و منطقه پوشش آن از شمال تا روسيه (شمال درياي خزر)، از جنوب تا شاخ آفريقا و درياي سرخ، از شرق تا نيمه غربي هند و از غرب تا اروپا ميباشد. در اين ايستگاه از يك رايانه PC براي كنترل آنتن، دريافت، پيش پردازش، توليد و آرشيو اطلاعات استفاده مي شود. پارامترهاي مداري كه براي رصد ماهواره بكار ميرود از طريق اينترنت دريافت مي شود و به مدت سه هفته بدون دخالت اپراتور با استفاده از سيستم داپلر امكان دريافت اتوماتيك وجود دارد.
براي تنظيم ساعت ايستگاه نيز از Global Positioning System GPS))استفاده شده است.
نمونه هايي از كاربردهاي اطلاعات ماهواره هاي NOAA
*تهيه نقشه پوشش زمين
* مطالعه و بررسي بلاياي طبيعي از جمله پهنه هاي سيل خيز
* مطالعه آلودگي درياها
* مطالعه بيابان زايي و پيشروي بيابان ها
* تهيه اندكس پوشش گياهي
* تهيه نقشه دماي سطح زمين
* بررسي فعاليت هاي آتشفشان ها
* مكان يابي آتش سوزي جنگل ها
* تخمين ميزان رطوبت، پوشش برف و تهيه نقشه پوشش برف و يخ
* بررسي نواحي ابري و كاربردهاي زيست محيطي
* تهيه نقشه هاي الگوي دماي سطح درياها SST
(Sea Surface Temperature)
* تهيه نقشه تراكم كلي لايه ازن و ژرفاسنج بخار آب
ايستگاه گيرنده TERRA
ترا
MODIS يكي از پنج سنجنده بر روي ماهواره TERRA )EOS AM-1 )ميباشد. اين سنجنده هر ۱ الي ۲ روز يكبار يك پوشش تصويري از زمين را بطور كامل در ۳۶ باند در بر ميگيرد. در حال حاضر اين سنجنده بر روي دو ماهواره TERRA و AQUA قراردارد. توسط اين سنجنده درك ما از اتفاقات، تغييرات و فرايندهاي جهاني بر روي خشكي، اقيانوسها و اتمسفر افزايش مييابد و در نتيجه MODIS نقش حياتي در ارائه مدلهاي سيستمي كره زمين از لحاظ تغييرات ارائه مينمايد در نتيجه ميتوان از ايجاد بسياري از آلاينده ها در جهت نگهداري محيط زيست جلوگيري كرد.
سنجنده MODIS مدل(PFM) Proto-Flight Model در تاريخ ۱۸ دسامبر ۱۹۹۹ بر روي ماهواره TERRA بطور موفقيت آميز lunch شده است. عنصر كليدي ماهواره هاي EosPM, EosAM ميباشد. MODIS از سيستــم دوربيـن (Advance Very High Resolution Radiometer) AVHRR در زمينه هواشناسي و بررسي دماي سطح آبها، يخ درياها، نشو و نماي نباتات استفاده مي نمايد و از سيستم دوربين Costal Zone Color Scanner)CZCS) براي نشان دادن مقادير موجودات دريايي (فيتوپلنكتن ها) و سيكل حركت آبهاي اقيانوسها بكار ميرود.
تيم تحقيقاتي درباره MODIS يك گروه ۲۴ نفري هستند از كشورهاي آمريكا، انگلستان، استراليا و فرانسه كه به چهار گروه اتمسفر، خشكي، اقيانوسها و كاليبراسيون تقسيم شده اند. گروه كاليبراسيون كاركرد MODIS را براي تعيين دقت و اعتبار اندازه گيريها مشخص مينمايد.
MODIS بطور رديفي ديدي به عرض ۲۳۳۰ كيلومتر را در بر ميگيرد و كل زمين را در ۳۶ باند طيفي ازm ۴.۱ تا۴.۰ در توان تفكيك ۲۵۰ متر، ۵۰۰ متر و ۱۰۰۰ متر تصوير برداري مينمايد. اين سنجنده اطلاعات را با سرعت متوسط ۶.۱ مگا بيت بر ثانيه بدست ميآورد.
مشخصات تكنيكي MODIS به شرح زير است:
ارتفاع ماهواره: ۷۰۵ كيلومتر
سرعت اسكن : 20.3 rpm در يك گذر ميباشد.
اسكن: ۲۳۳۰ كيلومتر و طول هر پله اسكن ۱۰ كيلومتر است.
اندازه: ۱۰۵*۱۰۶*۱۰۵
وزن: ۲۵۰ كيلو گرم
توان: ۲۲۵ وات
نرخ ارسال اطلاعات: (۱۱ Mbps) در پيك زماني روز
اطلاعات بصورت ۱۲ بيتي دريافت ميشود .
توان تفكيك: باند (۱ و۲) دويست و پنجاه متر، (باند ۳ و۷) پانصد متر، (باند ۸ تا ۳۶) هزار متر
طول عمر: ۵ سال
برخي كاربردهاي MODIS
كاربرد در زمينه خشكي ها:
* از كاربردهاي MODIS ميتوان به استفاده از اطلاعات آن براي بررسي مواردي چون قطع درختان جنگلي، مرز بندي صحراها و مناطق خشك زمين، بررسي تغييرات آب و هوايي سطح زمين مانند رطوبت و دما و مقدار برف و يخ سطح زمين اشاره نمود.
* همچنين سطح پوشش گياهي از طريق MODIS قابل بررسي ميباشد. مقدار صدمات يا يخزدگي محصولات و منابع غذايي، بررسي نحوه آب شدن يخها، گرم شدن زمين و تاثير آن برروي سيكل آبي و همچنين بررسي تغييرات رودخانه ها و هشدارهايي مبني بر سيل و مديريت متدهاي آبياري.
* MODIS اندازه گيريهاي روزانه اي از آب و هواي سطحي و شرايط اتمسفري مانند دما و رطوبت ارائه ميكند. كاربرد درباره مطالعه اقيانوسها
از طريق MODIS ميتوان:
* صدمات وارد بر فيتوپلنكتنها را در اثر نوسانات محيطي اقيانوسها مشاهده نمود. همچنين دانشمندان از طريق MODIS ميتوانند اثرات پديده EININO را بر چرخه غذايي (محصولات دريايي) پيش بيني نمايند در نتيجه با اين اطلاعات به سرمايه گذاري دريايي و ماهيگيران جهت صيد كمك مي شود.
دوره هاي آموزشي
دوره اصول مقدماتي سنجش از دور (RS) و سامانه هاي اطلاعات جغرافيائي (GIS)
- اصول و مباني سنجش از دور - كاربردهاي اطلاعات ماهواره اي در مطالعات منابع زميني و نحوه تعبير و تفسير داده ها
- اصول و مباني سامانه هاي اطلاعات جغرافيائي (GIS)
- كارگاه عملي در زمينه سنجش از دور و سامانه هاي اطلاعات جغرافيائي
دوره پيشرفته سنجش از دور و پردازش رقومي تصوير (RS)
- مباني پردازش رقومي
- آمار چند متغيره
- تصحيحات هندسي
- روش هاي آشكارسازي
- طبقه بندي تصاوير
- مدل رقومي سطح زمين (DTM)
- سيستم مكان يابي ماهواره اي (GPS)
دوره پيشرفته سامانه هاي اطلاعات جغرافيائي(GIS)
- مدل سطح زمين ، مدل رقومي سطح زمين شبكه در GIS
- طراحي و سازماندهي Database در GIS
- رابطه بين اطلاعات مكاني و توصيفي
- روش هاي تجزيه و تحليل داده
- تلفيق انواع داده ها
- منابع خطا در GIS
- سيستم مكان يابي ماهواره اي در GIS
- سيستم هاي پشتيباني تصميم گيري و سيستم هاي مديريت اطلاعات
پروژه ها
۱- مطالعه تغييرات خط ساحلي درياي خزر با استفاده از اطلاعات دوره اي ماهواره اي
كار فرماي پروژه :سازمان حفاظت محيط زيست
مجري پروژه : مركز سنجش از دور ايران
خلاصه اهداف و روش :
هــدف از اين مطالعـه استفاده از قابليت تصاوير ماهواره اي براي نشان دادن، تغييرات دوره اي مربوط به پديده هاي كوچك مقياس نظير خط ساحلي درياي خزر مي باشد.
دستاوردها
نتايج مطالعه حاضر نشان مي دهد كه پيشروي آب در سواحل شرقي دريا (منطقه گميشان) به لحاظ شيب بسيار اندك كرانه به حدود ۱۰ كيلومتر مي رسد . با توجه به ديد وسيع و يكپارچه تصاوير لندست كه مساحتي در حدود ۱۸۵ كيلومتر در ۱۸۵ كيلومتر را در بر مي گيرد مطالعه پديده وسيعي همچون خط ساحلي درياي خزر داراي دقت بالاتري نسبت به ساير داده ها از قبيل عكس هاي هوايي است . همچنين از قابليت هاي ديگر تصاوير ماهواره اي دسترسي به اطلاعات دوره اي مي باشد كه امكان مقايسه نقشه خط ساحلي را در پريودهاي متفاوت فراهم مي سازد.
۲- نقشه كاربري و پوشش اراضي منطقه مراغه در سال ۱۳۷۰
كار فرماي پروژه : مركز سنجش از دور ايران
مجري پروژه : مركز سنجش از دور ايران - كاربرد
خلاصه اهداف و روش :
اغلب پروژه هاي جامع برنامه ريزي سرزمين (آمايش) كه در قالب طرحهاي توسعه ناحيه اي مطرح مي باشند نياز به تهيه نقشه كاربري اراضي(Land use) دارد. نقشه كاربري اراضي در واقع نشان دهنده نوع كاربري زمين در زمان اخذ تصوير مي باشد . با توجه به روابط مكاني كاربري هاي خاص با پديده هاي اطراف ، كاربري بهينه مي تواند در نقشه هاي جديد پيشنهاد و بدين ترتيب به اقتصاد فضا كمك نمايد . تحليل تغييرات كاربري مي تواند برنامه ريزان و تصميم گيران را در شناسائي عوامل تغيير دهنده كاربري اراضي در يك منطقه ياري نمايد . با توجه به الگوهاي موجود در تعيين آسيبهاي زيست محيطي حاصل از انواع كاربري ها مي توان كيفيت تغييرات كاربري اراضي را ازاين لحاظ ارزيابي كرد . داده هاي چند زمانه سنجش از دور و سيستم اطلاعات جغرافيايي ابزارهاي مناسبي به منظور نظارت ، ارزيابي و مدلسازي تغييرات كاربري زمين و در نتيجه پيش بيني وضعيت كاربري آتي هستند .
