تعريف گروه
گروه آموزشی فتوگرامتری وسنجش از دور
  
 
معرفی گروه
هسته ی اولیه ی این گروه از گروه نقشه برداری دانشکده عمران که در سال 1384 به دانشکده نقشه برداری ارتقاء یافت شکل گرفت. به تدریج با جذب اعضای هیات علمی جدید تحولات زیادی در این گروه به وقوع پیوست. این گروه مهندسی ضمن انجام بخشی از فعالیت¬های آموزشی دانشجویان مقطع کارشناسی مهندسی نقشه برداری ارائه دوره¬های تحصیلات تکمیلی در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری را نیز بر عهده دارد.
 

گروه فتوگرامتری

فتوگرامتری را می توان براساس تعریف ارائه شده توسط اتحادیه بین المللی سنجش از دور و فتوگرامتری (ISPRS)، علم، هنر و تکنولوژی کسب اطلاعات قابل اعتماد از اشیا و عوارض واقع در فضای زمین، از طریق پردازش داده های حاصل از آن توسط دوربین و بدون تماس مستقیم با عارضه دانست.

انواع متفاوتی از تقسیم بندی برای فتوگرامتری وابسته به ماهیت اطلاعات خروجی (فتوگرامتری متریک و غیرمتریک)، تکنولوژی مورد استفاده در پردازش داده ها (فتوگرامتری آنالوگ، نیمه تحلیلی، تحلیلی و رقومی) و همچنین براساس سکوی عکسبرداری (فتوگرامتری بردکوتاه، زمینی، هوایی و فضایی) تاکنون معرفی شده است. در این میان تقسیم بندی براساس سکوی عکسبرداری را می توان مهمترین نوع تقسیم بندی در این خصوص دانست که بنابر نوع سکوی مورد استفاده فتوگرامتری می تواند کاربردهای متنوعی در صنعت، پزشکی، باستان شناسی، تهیه نقشه های مدیریتی در مقیاسهای متفاوت، کنترل و مراقبت سازه های بزرگ، بازسازی صحنه حوادت، معماری، تشخیص الگوی چهره، تهیه مدلهای سه بعدی، رباتیک، طراحی بازیهای رایانه ای و ... داشته باشد.  

در بخشهای مختلف فتوگرامتری، هدف نهایی متخصصین، حذف کامل اپراتورهای انسانی و یا حداقل نمودن نقش آنها در امر تولید محصولات مختلف فتوگرامتری با دقت، صحت، سرعت و اعتمادپذیری بالاست که این هدف از طریق اتوماسیون پردازشهای رقومی فتوگرامتری انجام می گیرد. این پردازشها را می توان شامل انواع توجیهات داخلی، نسبی، مطلق و خارجی در انواع عکسهای هوایی، همچنین عملیاتهای مثلث بندی هوایی در نقشه برداری هوایی و سایر محاسبات فتوگرامتری، نظیر تولید مدل رقومی زمین، تهیه مدلهای سه بعدی عوارض و ... دانست. هسته اصلی پردازشهای مذکور تناظریابی اتوماتیک می باشد، و البته در حال حاضر از تکنولوژیهای دیگری جهت تسریع فرآیند تولید اطلاعات استفاده می شود. از جمله این تکنولوژیها می توان به سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای، سیستمهای اسکنر لیزری و ... اشاره کرد.

در برنامه ریزی این دوره، تربیت نیروهای انسانی با اهداف زیر انجام گرفته است:

-          توانایی تجزیه و تحلیل سیستمهای مرتبط با فتوگرامتری و ارائه پیشنهاد و راهکار جهت ارتقا و بهینه سازی این سیستمها

-          توانایی تهیه اطلاعات مکانی مورد نیاز پروژه های زیربنایی کشور

-          تربیت افراد متخصص جهت انجام فعالیتهای آموزشی و پژوهشی در مراکز آموزشی و تحقیقاتی مرتبط با فتوگرامتری و سنجش از دور

-          تلاش در راستای تولید علم و برقراری ارتباط با مجامع معتبر بین المللی به منظور بالا بردن سطح علمی کشور

 

گروه سنجش از دور

نقشه  برداری زمینی، هیدروگرافی، مشاهدات نجومی، فتوگرامتری و سنجش از دور از جمله مهمترین روش های جمع  آوری داده  های مکان مبنا می باشند. در این بین فناوری فتوگرامتری و سنجش از دور و یا به طور کلی سنجش از دور به واسطه پوشش وسیع مکانی و زمانی برای جمع  آوری اطلاعات در سال های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است. سنجش از دور یعنی تشخیص و جمع‌ آوری داده از فاصله دور و عمدتاً به عنوان فناوری و علمی تعریف می‌شود که به وسیله آن می‌ توان بدون تماس مستقیم، مشخصه‌ های (مکانی، طیفی و زمانی) یک شیء یا پدیده را تعیین، اندازه‌گیری و یا تجزیه و تحلیل نمود با نداشتن تماس مستقیم، باید روشی برای انتقال اطلاعات از طریق فضا مورد استفاده قرار گیرد. برای این منظور، واسطه  های مختلفی مانند میدان جاذبه، میدان مغناطیسی، امواج صوتی و انرژی الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این وجود، فناوری رایج در سنجش از دور، استفاده از امواج الکترومغناطیس است. 
در حالت کلی، تعریف فوق دامنه وسیعی از کاربردها نظیر مشاهدات زمینی، تصویربرداری پزشکی از طریق مافوق صوت، تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) و تصویربرداری صنعتی را شامل می‌شود. در مفهوم مدرن، این اصطلاح عموماً به کاربرد فناوری‌ های سنجنده‌ های تصویربردار نصب‌ شده بر روی هواپیماها و فضاپیماها گفته می شود که از زمینه  های دیگر مرتبط با تصویربرداری مانند تصویربرداری پزشکی جداست.

پس از گذشت 157 سال از آغاز ایده  ی سنجش از دور با یک عکس هوایی از بالن، امروزه سنجش از دور به عنوان یکی از روش های استاندارد تولید داده  های مکان  مبنا جایگاه مهمی در بین علوم مختلف یافته است. در سال های اخیر پرتاب ماهواره های متعدد با سنجنده  های بسیار پیشرفته به لحاظ مکانی و رادیومتریک این علم و فناوری نو را در وضعیتی ویژه قرار داده است. این روند تا جایی پیش رفته که سنجش از دور را به عنوان راه حلی توانا در مسائل بسیاری از علوم مطرح کرده است. به طور کلی ماهیت سنجش از دور برخاسته از نتیجه  ی اثر محیط و عوارض بر موج الکترومغناطیس می باشد. که بر همین اساس انواع سنجش از دور و کاربردهای هر یک تقسیم  بندی می شود. 

 

در کاربردهای نوین علم، سنجش از دور علم و هنر کسب اطلاعات و اخذ داده ها در خصوص یک عارضه یا پدیده بدون تماس مستقیم با آن است. این علم در شاخه های مختلفی به صورت کاربردی قابل استفاده قرار می گیرد که از آن جمله میتوان به تمامی علوم مرتبط با زمین نظیر هیدرولوژی، اکولوژی، اقیانوس شناسی، زمین شناسی، هواشناسی، جغرافیای طبیعی، و .... اشاره کرد. بعلاوه این شاخه از علم، کاربردهایی در علوم ارتشی، هوش مصنوعی، پدافند غیرعامل، امور تجاری، برنامه ریزی و مدیریتی نیز دارا می باشد. در کاربرد مدرن آن، سنجش از دور را  میتوان تکنولوژی بکارگیری سنجنده های هوایی یا فضایی دانست که به منظور آشکارسازی و طبقه بندی عوارض سطح زمین (بر روی سطح، اتمسفر و اقیانوسها) با استفاده از سیگنالهای دریافتی (امواج الکترومغناطیس) از آنها بهره برده می شود. برای استخراج اطلاعات مذکور، لازم است آنالیز و پردازشهایی را بر روی تصاویر ماهواره ای (یا هوایی) تهیه شده به انجام رساند. به این ترتیب برای دستیابی به این مهم لازم است با اصول کلی و دقیق پردازش تصاویر را به دانشجویان این رشته آموزش داد. بعلاوه مسلما در کنار این دسته از مطالعات، نیازمند انجام برخی فعالیتهای آزمایشگاهی و میدانی پیشرفته نیز کاملا ضروری است.

سنجش از دور نیز همانند فتوگرامتری میتواند براساس نوع سکوی تصویربرداری به انواع هوابرد یا فضابرد تقسیم بندی شود. بعلاوه ماهواره های سنجش از دوری فضابرد براساس نوع مدار مورد استفاده در پرتاب ماهواره به انواع ماهواره های زمین-ثابت، خورشید-آهنگ (یا قطبی) تقسیم بندی می شوند که هریک از آنها میتواند در کاربردهای متفاوت مورد استفاده قرارگیرند.

سنجش از دور برحسب ماهیت اطلاعات دریافتی از ماهواره یا سکوی هوابرد به دو گروه کلی سنجش از دور فعال (Active) و سنجش از دور غیرفعال (Passive) تقسیم بندی میگردد. در سنجش از دور فعال، سنجنده به صورت یک منبع نور مصنوعی عمل کرده و قابلیت ارسال پالس را دارد. به این ترتیب پالسی که از طرف سنجنده به سمت عوارض زمینی ارسال شده است، به صورت اکو دریافت می شود. اما در سنجش از دور غیرفعال، منبع دریافت انرژی طبیعی بوده (مثلا خورشید) و انرژی دریافت شده توسط سنجنده تنها بازتاب یا گسیلی از امواج الکترومغناطیس از سطح عارضه است.

سنجش از دورهای فعال و غیرفعال هم، با توجه به محدوده طول موجی مورد مطالعه، به زیرشاخه های دیگری تقسیم بندی می شوند، که این تقسیم بندی در ادامه معرفی شده است.

سنجش از دور فعال:

-          سنجش از دور مایکروویو (RADAR):

محدوده یک میلیمتر تا یک متر طیف الکترومغناطیس، امکان طراحی، ساخت و پرتاب دو نمونه سنجنده های مایکروویو فعال و غیر فعال به منظور تهیه اطلاعات از زمین را فراهم نموده است. سنجنده‌ی رادار با روزنه ترکیبی (Synthetic Aperture Radar) به دلیل قابلیت‌های خاص خود مانند دید در شب و عبور امواج ماکروویو از ابر، در دهه‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محافل علمی مرتبط با سنجش از دور قرار گرفته است. موضوع اصلی در اصول سنجش از دور فعال و غیرفعال در باند ماکروویو طیف الکترومغناطیس، مدیریت و پردازش اطلاعات جمعآوری شده توسط سنجنده های ماهوارهای SAR، استخراج و تفسیر کمی و کیفی اطلاعات در زمینه های مختلف عمرانی، زیست محیطی و غیره را تشکیل‌‌ می‌دهد.
 
سکوها وظیفه حمل سنجنده و سایر قسمت‌های ماهواره را بر عهده دارند. ماهواره و هواپیما دو نمونه متداول سکو ها هستند. سکوها در دو مدار خورشیدآهنگ و زمین‌آهنگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب مدار سکو با توجه به هدف طراحی‌شده برای ماموریت انجام می‌شود. ماهواره‌های سنجش از دور عمدتاً در مدارهای خورشیدآهنگ قرار می‌گیرند تا زاویه بازتابش نور خورشید در نقاط مختلف زمین در تناوب‌های مختلف چرخش ماهواره ثابت باشد و از بالای هدف در زمان ثابتی عبور کنند. مدارهای زمین‌آهنگ برای کاربردهایی که به اطلاعات همزمان با توان تفکیک زمانی بالا مانند هواشناسی، نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.


تجزیه و تحلیل تصاویر سنجش از دور از طریق روش ها و تکنیک‌های پردازش تصویر شامل پردازش تصویر آنالوگ و پردازش تصویر رقومی صورت می‌گیرد. پردازش تصویر آنالوگ یا بصری بر روی کپی‌های سخت مانند عکس‌های هوایی اعمال می‌شود. در تجزیه تحلیل تصاویر از عناصر تفسیر مانند شکل، سایز، بافت، همراهی، تن، رنگ، پارالاکس، الگو، ارتفاع، سایه، مکان استفاده می‌شود. پردازش تصویر رقومی مجموعه‌ای از تکنیک‌هایی است که برای دستکاری تصاویر با رایانه استفاده می‌شود و عمدتاً شامل پیش پردازش، پردازش (طبقه  بندی، قطعه  بندی، آشکارسازی تغییرات، آشکارسازی هدف و ...) و پس  پردازش است. نتایج پایانی این فرایند به تصاویر، نقشه  ها، داده‌ها و گزارش‌هایی ختم می‌شود که ارائه‌دهنده اطلاعاتی در خصوص منابع داده‌، روش‌های تحلیل، خروجی و قابلیت اطمینان به آن است.

سنجش از دور توسط سنجنده‌های رادار تا اندازه‌ای شبیه سنجش از دور اپتیکی است که جهت تولید تصویر از عوارض زمینی استفاده می‌شود. تصویر رادار در اصل ثبت فعل و انفعال بین انرژی الکترومغناطیسی ارسالی و عارضه زمینی است.تصویر تشکیل شده به متغیرهایی از قبیل: شکل هندسی ، میزان پستی بلندی سطح ، میزان رطوبت هدف و سایر ویژگیها مانند هندسه بین سنجنده و هدف ، جهت دید سنجنده نسبت به هدف و … بستگی خواهد داشت.تفاوتهای زیادی بین طرز تشکیل تصویر و نمایش آن در سیستمهای رادار با سیستمهای نوری مکانیکی و الکترواپتیکی وجود دارد،برای درک و تفسیر یک تصویر رادرار می‌بایستی از پیکر بندی یک سیستم رادار و چگونگی تبدیل فعل وانفعالات بین موج و هدف به یک تصویر رادار اطلاع داشته باشیم.

 

-          سنجش از دور لیزری (LiDAR):

لیدار یعنی شناسایی و هدف گیری نوری. درست مثل رادار که شناسایی و هدفگیری رادیویی است. این سیستم مجهز به دستگاهی است که به جای امواج رادیویی نور لیزر را در هوا می تاباند و دریافت می کند. در کل انها یک سری سنسورهایی هستند که فقط به منابع نوری پاسخ می دهند و با منابع انرژی فعال نمی شوند و در روز  و شب اجرامی که در هوا هستند را شناسایی می کنند. بر اساس اطلاعات به دست آمده از بررسی و کنترل،  این سیستم دارای دو بخش اصلی است: گسیل کننده و دریافت کننده. گسیل کننده در واقع یک لیزر از طول موج قابل دید است . نوری که از گسیل کننده ساطع می شود در فضا به صورت یک خط موازی سیر می کند. هرچه این نور از منبع تولید کننده دور می شود بخشی از آن به وسیله برخی اشیایی که در سر راهش قرار می گیرند یا توسط خود جو به دریافت کننده ها بازمی گردد. این تکنیک شناسایی، بیشتر برای شناسایی اجرام و ویژگی های هواشناسی خود اتمسفر مثل ابرها، افشانه ها و لایه های جوی اتمسفر استفاده می شود. اما با تنها گسیل یک پالس نور به سطح زمین در زمان سپری شده سطح زمین مورد بررسی قرار  گرفته و سپس به منبع  باز می گردد.

سنجش از دور غیرفعال:

-          سنجش از دور اپتیکی:

در محدوده 4/0 تا 3 میکرومتر در طیف الکترومغناطیس، امکان تهیه تصاویر مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز میانی در سنجش از دور فراهم‌‌ می‌باشد. وجود باندهای تصویربرداری مرئی و مادون قرمز نزدیک، جزء لاینفک اکثر ماهواره های سنجش از دور تصویربردار غیر راداری‌‌ می‌باشند. اهمیت اخذ تصویر در این محدوده منجر به بهبود توان تفکیک مکانی و ظهور ماهواره های با توان تفکیک بالا در سالهای اخیر گردیده است. تهیه نقشه های شهری، کاربری زمین و اراضی، از عمده کاربردهای این تصاویر‌‌ می‌باشند. همچنین نظر به اهمیت توان تفکیک طیفی، تصاویر ماهواره‌ای ابرطیفی نقش غیر قابل انکاری در بهبود تهیه نقشه های پوششهای مختلف زمینی داشته است. در همین راستا مطالعه بر روی داده های ماهواره‌ای مختلف در این محدوده طیفی و بررسی نقش آنها در بهبود تولید محصولات سنجش از دوری کاربری زمین و اتمسفر با کمک روشهای نوین پردازش تصویر و ابزارهای هوش مصنوعی، از عمده موضوعات مورد توجه در تحقیقات اخیر بود.

دراین بخش، اخذ داده از محدوده طول موجی 250 تا 2500 نانومتر انجام میگیرد. لازم به ذکر است که براساس تعداد باندهای تصویری موجود در این داده ها، انواع تصاویر پانکرومایتک (Panchromatic)، چندطیفی (multispectral)، ابرطیفی (Hyperspectral)، یا فراطیفی (Ultraspectral) در این بخش قابل تفکیک و توسعه هستند.

 

-          سنجش از دور حرارتی (Thermal): در این بخش، اخذ داده از محدوده طول موجی 5/3 تا 20 میکرومتر انجام میگیرد. در واقع در این محدوده، انرژی گسیل شده از عوارض موجود در فضای زمین که دمایی بالاتر از صفر مطلق دارند، ثبت می شود.

یکی از قابلیتهای مهم سنجش از دور، تهیه تصویر در شب در محدوده مادون قرمز حرارتی است. محدوده 3 تا 15 میکرومتر طیف الکترومغناطیس را مادون قرمز حرارتی‌‌ می‌نامند. بر اساس قانون پلانک، هرجسم بر روی سطح زمین در دمای بالاتر از صفر درجه کلوین، تشعشعاتی دارد که با استفاده از سنجنده های حرارتی ماهواره های سنجش از دور در طول روز و شب قابل اندازه گیری‌‌ می‌باشند. دمای سطح زمین[5] به عنوان یک کمیت ترمودینامیک، شاخص مهمی در مطالعه مدلهای تعادل انرژی در سطح زمین و بررسی اثرات گلخانه‌ای بوده و از مهمترین پارامترها در بررسی فعل و انفعالات سطح زمین در مقیاس منطقه‌ای و جهانی‌‌ می‌باشد. به عنوان مثال محاسبه دقیق دمای سطح برف و یخ در مناطق منجمد شمالی به منظور بهبود تخمین بیلان گرمایی و ارتباط آن با تغییرات آب و هوا در مقیاس جهانی، اهمیت بسیار زیادی دارد. در کشاورزی از دمای سطح زمین به منظور ارزیابی میزان آب مورد نیاز محصولات کشاورزی، بررسی خشکسالی، تشخیص سرمازدگی در باغ‌ها و مناطق خسارت دیده از سرمازدگی استفاده‌‌ می‌گردد. از کاربردهای دیگر نقشه های حرارتی‌‌ می‌توان به تشخیص آنومالیهای حرارتی قبل از وقوع آتشفشان و زلزله، تهیه نقشه مناطق مستعد انرژی زمین گرمایی برای تولید انرژی، تشخیص ابر و غیره اشاره نمود.

-          سنجش از دور مایکروویو (Passive Microwave) یا رادیومتری: در این محدوده نیز از ثبت امواج در محدوده مایکروویو طول موج بلند (طول موجهای 1/0 میلیمتر تا یک متر) استفاده می شود.

 
تاریخ به روز رسانی:
1395/03/03
تعداد بازدید:
1042
كليه حقوق اين وب سايت متعلق به دانشگاه خواجه نصير الدين طوسي ميباشد.