تعريف گروه
گروه آموزشي فتوگرامتري وسنجش از دور
   
 
معرفي گروه
هسته ي اوليه ي اين گروه از گروه نقشه برداري دانشكده عمران كه در سال 1384 به دانشكده نقشه برداري ارتقاء يافت شكل گرفت. به تدريج با جذب اعضاي هيات علمي جديد تحولات زيادي در اين گروه به وقوع پيوست. اين گروه مهندسي ضمن انجام بخشي از فعاليت¬هاي آموزشي دانشجويان مقطع كارشناسي مهندسي نقشه برداري ارائه دوره¬هاي تحصيلات تكميلي در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتري را نيز بر عهده دارد.
 
گروه فتوگرامتري
فتوگرامتري را مي توان براساس تعريف ارائه شده توسط اتحاديه بين المللي سنجش از دور و فتوگرامتري (ISPRS)، علم، هنر و تكنولوژي كسب اطلاعات قابل اعتماد از اشيا و عوارض واقع در فضاي زمين، از طريق پردازش داده هاي حاصل از آن توسط دوربين و بدون تماس مستقيم با عارضه دانست.
انواع متفاوتي از تقسيم بندي براي فتوگرامتري وابسته به ماهيت اطلاعات خروجي (فتوگرامتري متريك و غيرمتريك)، تكنولوژي مورد استفاده در پردازش داده ها (فتوگرامتري آنالوگ، نيمه تحليلي، تحليلي و رقومي) و همچنين براساس سكوي عكسبرداري (فتوگرامتري بردكوتاه، زميني، هوايي و فضايي) تاكنون معرفي شده است. در اين ميان تقسيم بندي براساس سكوي عكسبرداري را مي توان مهمترين نوع تقسيم بندي در اين خصوص دانست كه بنابر نوع سكوي مورد استفاده فتوگرامتري مي تواند كاربردهاي متنوعي در صنعت، پزشكي، باستان شناسي، تهيه نقشه هاي مديريتي در مقياسهاي متفاوت، كنترل و مراقبت سازه هاي بزرگ، بازسازي صحنه حوادت، معماري، تشخيص الگوي چهره، تهيه مدلهاي سه بعدي، رباتيك، طراحي بازيهاي رايانه اي و ... داشته باشد.  
در بخشهاي مختلف فتوگرامتري، هدف نهايي متخصصين، حذف كامل اپراتورهاي انساني و يا حداقل نمودن نقش آنها در امر توليد محصولات مختلف فتوگرامتري با دقت، صحت، سرعت و اعتمادپذيري بالاست كه اين هدف از طريق اتوماسيون پردازشهاي رقومي فتوگرامتري انجام مي گيرد. اين پردازشها را مي توان شامل انواع توجيهات داخلي، نسبي، مطلق و خارجي در انواع عكسهاي هوايي، همچنين عملياتهاي مثلث بندي هوايي در نقشه برداري هوايي و ساير محاسبات فتوگرامتري، نظير توليد مدل رقومي زمين، تهيه مدلهاي سه بعدي عوارض و ... دانست. هسته اصلي پردازشهاي مذكور تناظريابي اتوماتيك مي باشد، و البته در حال حاضر از تكنولوژيهاي ديگري جهت تسريع فرآيند توليد اطلاعات استفاده مي شود. از جمله اين تكنولوژيها مي توان به سيستمهاي تعيين موقعيت ماهواره اي، سيستمهاي اسكنر ليزري و ... اشاره كرد.
در برنامه ريزي اين دوره، تربيت نيروهاي انساني با اهداف زير انجام گرفته است:
-          توانايي تجزيه و تحليل سيستمهاي مرتبط با فتوگرامتري و ارائه پيشنهاد و راهكار جهت ارتقا و بهينه سازي اين سيستمها
-          توانايي تهيه اطلاعات مكاني مورد نياز پروژه هاي زيربنايي كشور
-          تربيت افراد متخصص جهت انجام فعاليتهاي آموزشي و پژوهشي در مراكز آموزشي و تحقيقاتي مرتبط با فتوگرامتري و سنجش از دور
-          تلاش در راستاي توليد علم و برقراري ارتباط با مجامع معتبر بين المللي به منظور بالا بردن سطح علمي كشور
گروه سنجش از دور
نقشه  برداري زميني، هيدروگرافي، مشاهدات نجومي، فتوگرامتري و سنجش از دور از جمله مهمترين روش هاي جمع  آوري داده  هاي مكان مبنا مي باشند. در اين بين فناوري فتوگرامتري و سنجش از دور و يا به طور كلي سنجش از دور به واسطه پوشش وسيع مكاني و زماني براي جمع  آوري اطلاعات در سال هاي اخير مورد توجه محققان قرار گرفته است. سنجش از دور يعني تشخيص و جمع‌ آوري داده از فاصله دور و عمدتاً به عنوان فناوري و علمي تعريف مي‌شود كه به وسيله آن مي‌ توان بدون تماس مستقيم، مشخصه‌ هاي (مكاني، طيفي و زماني) يك شيء يا پديده را تعيين، اندازه‌گيري و يا تجزيه و تحليل نمود با نداشتن تماس مستقيم، بايد روشي براي انتقال اطلاعات از طريق فضا مورد استفاده قرار گيرد. براي اين منظور، واسطه  هاي مختلفي مانند ميدان جاذبه، ميدان مغناطيسي، امواج صوتي و انرژي الكترومغناطيسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با اين وجود، فناوري رايج در سنجش از دور، استفاده از امواج الكترومغناطيس است. 
در حالت كلي، تعريف فوق دامنه وسيعي از كاربردها نظير مشاهدات زميني، تصويربرداري پزشكي از طريق مافوق صوت، تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI)، توموگرافي گسيل پوزيترون (PET) و تصويربرداري صنعتي را شامل مي‌شود. در مفهوم مدرن، اين اصطلاح عموماً به كاربرد فناوري‌ هاي سنجنده‌ هاي تصويربردار نصب‌ شده بر روي هواپيماها و فضاپيماها گفته مي شود كه از زمينه  هاي ديگر مرتبط با تصويربرداري مانند تصويربرداري پزشكي جداست.
پس از گذشت 157 سال از آغاز ايده  ي سنجش از دور با يك عكس هوايي از بالن، امروزه سنجش از دور به عنوان يكي از روش هاي استاندارد توليد داده  هاي مكان  مبنا جايگاه مهمي در بين علوم مختلف يافته است. در سال هاي اخير پرتاب ماهواره هاي متعدد با سنجنده  هاي بسيار پيشرفته به لحاظ مكاني و راديومتريك اين علم و فناوري نو را در وضعيتي ويژه قرار داده است. اين روند تا جايي پيش رفته كه سنجش از دور را به عنوان راه حلي توانا در مسائل بسياري از علوم مطرح كرده است. به طور كلي ماهيت سنجش از دور برخاسته از نتيجه  ي اثر محيط و عوارض بر موج الكترومغناطيس مي باشد. كه بر همين اساس انواع سنجش از دور و كاربردهاي هر يك تقسيم  بندي مي شود. 
در كاربردهاي نوين علم، سنجش از دور علم و هنر كسب اطلاعات و اخذ داده ها در خصوص يك عارضه يا پديده بدون تماس مستقيم با آن است. اين علم در شاخه هاي مختلفي به صورت كاربردي قابل استفاده قرار مي گيرد كه از آن جمله ميتوان به تمامي علوم مرتبط با زمين نظير هيدرولوژي، اكولوژي، اقيانوس شناسي، زمين شناسي، هواشناسي، جغرافياي طبيعي، و .... اشاره كرد. بعلاوه اين شاخه از علم، كاربردهايي در علوم ارتشي، هوش مصنوعي، پدافند غيرعامل، امور تجاري، برنامه ريزي و مديريتي نيز دارا مي باشد. در كاربرد مدرن آن، سنجش از دور را  ميتوان تكنولوژي بكارگيري سنجنده هاي هوايي يا فضايي دانست كه به منظور آشكارسازي و طبقه بندي عوارض سطح زمين (بر روي سطح، اتمسفر و اقيانوسها) با استفاده از سيگنالهاي دريافتي (امواج الكترومغناطيس) از آنها بهره برده مي شود. براي استخراج اطلاعات مذكور، لازم است آناليز و پردازشهايي را بر روي تصاوير ماهواره اي (يا هوايي) تهيه شده به انجام رساند. به اين ترتيب براي دستيابي به اين مهم لازم است با اصول كلي و دقيق پردازش تصاوير را به دانشجويان اين رشته آموزش داد. بعلاوه مسلما در كنار اين دسته از مطالعات، نيازمند انجام برخي فعاليتهاي آزمايشگاهي و ميداني پيشرفته نيز كاملا ضروري است.
سنجش از دور نيز همانند فتوگرامتري ميتواند براساس نوع سكوي تصويربرداري به انواع هوابرد يا فضابرد تقسيم بندي شود. بعلاوه ماهواره هاي سنجش از دوري فضابرد براساس نوع مدار مورد استفاده در پرتاب ماهواره به انواع ماهواره هاي زمين-ثابت، خورشيد-آهنگ (يا قطبي) تقسيم بندي مي شوند كه هريك از آنها ميتواند در كاربردهاي متفاوت مورد استفاده قرارگيرند.
سنجش از دور برحسب ماهيت اطلاعات دريافتي از ماهواره يا سكوي هوابرد به دو گروه كلي سنجش از دور فعال (Active) و سنجش از دور غيرفعال (Passive) تقسيم بندي ميگردد. در سنجش از دور فعال، سنجنده به صورت يك منبع نور مصنوعي عمل كرده و قابليت ارسال پالس را دارد. به اين ترتيب پالسي كه از طرف سنجنده به سمت عوارض زميني ارسال شده است، به صورت اكو دريافت مي شود. اما در سنجش از دور غيرفعال، منبع دريافت انرژي طبيعي بوده (مثلا خورشيد) و انرژي دريافت شده توسط سنجنده تنها بازتاب يا گسيلي از امواج الكترومغناطيس از سطح عارضه است.
سنجش از دورهاي فعال و غيرفعال هم، با توجه به محدوده طول موجي مورد مطالعه، به زيرشاخه هاي ديگري تقسيم بندي مي شوند، كه اين تقسيم بندي در ادامه معرفي شده است.
سنجش از دور فعال:
-          سنجش از دور مايكروويو (RADAR):
محدوده يك ميليمتر تا يك متر طيف الكترومغناطيس، امكان طراحي، ساخت و پرتاب دو نمونه سنجنده هاي مايكروويو فعال و غير فعال به منظور تهيه اطلاعات از زمين را فراهم نموده است. سنجنده‌ي رادار با روزنه تركيبي (Synthetic Aperture Radar) به دليل قابليت‌هاي خاص خود مانند ديد در شب و عبور امواج ماكروويو از ابر، در دهه‌هاي اخير مورد توجه بسياري از محافل علمي مرتبط با سنجش از دور قرار گرفته است. موضوع اصلي در اصول سنجش از دور فعال و غيرفعال در باند ماكروويو طيف الكترومغناطيس، مديريت و پردازش اطلاعات جمعآوري شده توسط سنجنده هاي ماهوارهاي SAR، استخراج و تفسير كمي و كيفي اطلاعات در زمينه هاي مختلف عمراني، زيست محيطي و غيره را تشكيل‌‌ مي‌دهد.
 سكوها وظيفه حمل سنجنده و ساير قسمت‌هاي ماهواره را بر عهده دارند. ماهواره و هواپيما دو نمونه متداول سكو ها هستند. سكوها در دو مدار خورشيدآهنگ و زمين‌آهنگ مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انتخاب مدار سكو با توجه به هدف طراحي‌شده براي ماموريت انجام مي‌شود. ماهواره‌هاي سنجش از دور عمدتاً در مدارهاي خورشيدآهنگ قرار مي‌گيرند تا زاويه بازتابش نور خورشيد در نقاط مختلف زمين در تناوب‌هاي مختلف چرخش ماهواره ثابت باشد و از بالاي هدف در زمان ثابتي عبور كنند. مدارهاي زمين‌آهنگ براي كاربردهايي كه به اطلاعات همزمان با توان تفكيك زماني بالا مانند هواشناسي، نياز است، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
تجزيه و تحليل تصاوير سنجش از دور از طريق روش ها و تكنيك‌هاي پردازش تصوير شامل پردازش تصوير آنالوگ و پردازش تصوير رقومي صورت مي‌گيرد. پردازش تصوير آنالوگ يا بصري بر روي كپي‌هاي سخت مانند عكس‌هاي هوايي اعمال مي‌شود. در تجزيه تحليل تصاوير از عناصر تفسير مانند شكل، سايز، بافت، همراهي، تن، رنگ، پارالاكس، الگو، ارتفاع، سايه، مكان استفاده مي‌شود. پردازش تصوير رقومي مجموعه‌اي از تكنيك‌هايي است كه براي دستكاري تصاوير با رايانه استفاده مي‌شود و عمدتاً شامل پيش پردازش، پردازش (طبقه  بندي، قطعه  بندي، آشكارسازي تغييرات، آشكارسازي هدف و ...) و پس  پردازش است. نتايج پاياني اين فرايند به تصاوير، نقشه  ها، داده‌ها و گزارش‌هايي ختم مي‌شود كه ارائه‌دهنده اطلاعاتي در خصوص منابع داده‌، روش‌هاي تحليل، خروجي و قابليت اطمينان به آن است.
سنجش از دور توسط سنجنده‌هاي رادار تا اندازه‌اي شبيه سنجش از دور اپتيكي است كه جهت توليد تصوير از عوارض زميني استفاده مي‌شود. تصوير رادار در اصل ثبت فعل و انفعال بين انرژي الكترومغناطيسي ارسالي و عارضه زميني است.تصوير تشكيل شده به متغيرهايي از قبيل: شكل هندسي ، ميزان پستي بلندي سطح ، ميزان رطوبت هدف و ساير ويژگيها مانند هندسه بين سنجنده و هدف ، جهت ديد سنجنده نسبت به هدف و … بستگي خواهد داشت.تفاوتهاي زيادي بين طرز تشكيل تصوير و نمايش آن در سيستمهاي رادار با سيستمهاي نوري مكانيكي و الكترواپتيكي وجود دارد،براي درك و تفسير يك تصوير رادرار مي‌بايستي از پيكر بندي يك سيستم رادار و چگونگي تبديل فعل وانفعالات بين موج و هدف به يك تصوير رادار اطلاع داشته باشيم.
-          سنجش از دور ليزري (LiDAR):
ليدار يعني شناسايي و هدف گيري نوري. درست مثل رادار كه شناسايي و هدفگيري راديويي است. اين سيستم مجهز به دستگاهي است كه به جاي امواج راديويي نور ليزر را در هوا مي تاباند و دريافت مي كند. در كل انها يك سري سنسورهايي هستند كه فقط به منابع نوري پاسخ مي دهند و با منابع انرژي فعال نمي شوند و در روز  و شب اجرامي كه در هوا هستند را شناسايي مي كنند. بر اساس اطلاعات به دست آمده از بررسي و كنترل،  اين سيستم داراي دو بخش اصلي است: گسيل كننده و دريافت كننده. گسيل كننده در واقع يك ليزر از طول موج قابل ديد است . نوري كه از گسيل كننده ساطع مي شود در فضا به صورت يك خط موازي سير مي كند. هرچه اين نور از منبع توليد كننده دور مي شود بخشي از آن به وسيله برخي اشيايي كه در سر راهش قرار مي گيرند يا توسط خود جو به دريافت كننده ها بازمي گردد. اين تكنيك شناسايي، بيشتر براي شناسايي اجرام و ويژگي هاي هواشناسي خود اتمسفر مثل ابرها، افشانه ها و لايه هاي جوي اتمسفر استفاده مي شود. اما با تنها گسيل يك پالس نور به سطح زمين در زمان سپري شده سطح زمين مورد بررسي قرار  گرفته و سپس به منبع  باز مي گردد.
سنجش از دور غيرفعال:
-          سنجش از دور اپتيكي:
در محدوده 4/0 تا 3 ميكرومتر در طيف الكترومغناطيس، امكان تهيه تصاوير مرئي، مادون قرمز نزديك و مادون قرمز مياني در سنجش از دور فراهم‌‌ مي‌باشد. وجود باندهاي تصويربرداري مرئي و مادون قرمز نزديك، جزء لاينفك اكثر ماهواره هاي سنجش از دور تصويربردار غير راداري‌‌ مي‌باشند. اهميت اخذ تصوير در اين محدوده منجر به بهبود توان تفكيك مكاني و ظهور ماهواره هاي با توان تفكيك بالا در سالهاي اخير گرديده است. تهيه نقشه هاي شهري، كاربري زمين و اراضي، از عمده كاربردهاي اين تصاوير‌‌ مي‌باشند. همچنين نظر به اهميت توان تفكيك طيفي، تصاوير ماهواره‌اي ابرطيفي نقش غير قابل انكاري در بهبود تهيه نقشه هاي پوششهاي مختلف زميني داشته است. در همين راستا مطالعه بر روي داده هاي ماهواره‌اي مختلف در اين محدوده طيفي و بررسي نقش آنها در بهبود توليد محصولات سنجش از دوري كاربري زمين و اتمسفر با كمك روشهاي نوين پردازش تصوير و ابزارهاي هوش مصنوعي، از عمده موضوعات مورد توجه در تحقيقات اخير بود.
دراين بخش، اخذ داده از محدوده طول موجي 250 تا 2500 نانومتر انجام ميگيرد. لازم به ذكر است كه براساس تعداد باندهاي تصويري موجود در اين داده ها، انواع تصاوير پانكرومايتك (Panchromatic)، چندطيفي (multispectral)، ابرطيفي (Hyperspectral)، يا فراطيفي (Ultraspectral) در اين بخش قابل تفكيك و توسعه هستند.
-          سنجش از دور حرارتي (Thermal): در اين بخش، اخذ داده از محدوده طول موجي 5/3 تا 20 ميكرومتر انجام ميگيرد. در واقع در اين محدوده، انرژي گسيل شده از عوارض موجود در فضاي زمين كه دمايي بالاتر از صفر مطلق دارند، ثبت مي شود.
يكي از قابليتهاي مهم سنجش از دور، تهيه تصوير در شب در محدوده مادون قرمز حرارتي است. محدوده 3 تا 15 ميكرومتر طيف الكترومغناطيس را مادون قرمز حرارتي‌‌ مي‌نامند. بر اساس قانون پلانك، هرجسم بر روي سطح زمين در دماي بالاتر از صفر درجه كلوين، تشعشعاتي دارد كه با استفاده از سنجنده هاي حرارتي ماهواره هاي سنجش از دور در طول روز و شب قابل اندازه گيري‌‌ مي‌باشند. دماي سطح زمين[5] به عنوان يك كميت ترموديناميك، شاخص مهمي در مطالعه مدلهاي تعادل انرژي در سطح زمين و بررسي اثرات گلخانه‌اي بوده و از مهمترين پارامترها در بررسي فعل و انفعالات سطح زمين در مقياس منطقه‌اي و جهاني‌‌ مي‌باشد. به عنوان مثال محاسبه دقيق دماي سطح برف و يخ در مناطق منجمد شمالي به منظور بهبود تخمين بيلان گرمايي و ارتباط آن با تغييرات آب و هوا در مقياس جهاني، اهميت بسيار زيادي دارد. در كشاورزي از دماي سطح زمين به منظور ارزيابي ميزان آب مورد نياز محصولات كشاورزي، بررسي خشكسالي، تشخيص سرمازدگي در باغ‌ها و مناطق خسارت ديده از سرمازدگي استفاده‌‌ مي‌گردد. از كاربردهاي ديگر نقشه هاي حرارتي‌‌ مي‌توان به تشخيص آنوماليهاي حرارتي قبل از وقوع آتشفشان و زلزله، تهيه نقشه مناطق مستعد انرژي زمين گرمايي براي توليد انرژي، تشخيص ابر و غيره اشاره نمود.
-          سنجش از دور مايكروويو (Passive Microwave) يا راديومتري: در اين محدوده نيز از ثبت امواج در محدوده مايكروويو طول موج بلند (طول موجهاي 1/0 ميليمتر تا يك متر) استفاده مي شود.
 
تاریخ به روز رسانی:
1396/03/08
تعداد بازدید:
1581
دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی
دانشكده مهندسي نقشه برداري
تهران، خيابان وليعصر،بالاتر از ميدان ونك، تقاطع ميرداماد
كد پستي 15433-19967 
تلفن : 88877071 021                  نمابر: 88786213 021
كليه حقوق اين وب سايت متعلق به دانشگاه خواجه نصير الدين طوسي ميباشد.