پردازش تصاویر سنجش از دور در محیط MATLAB

اینک که شما در حال خواندن این عبارات هستید، در واقع از روش سنجش ‌از دور استفاده می‌کنید. چشمان شما به ‌عنوان سنجنده‌هایی عمل می‌کند که نسبت به بازتاب نور از این صفحه واکنش نشان می‌دهند. این اطلاعات توسط کامپیوتر مغزتان تحلیل و تفسیر شده و شما می‌توانید با جمع‌بندی حروف سازنده عبارات توضیحاتی را در مورد خطوط تیره این صفحه بیان کنید. علاوه بر این می‌توانید تشخیص دهید که این کلمات جملاتی را تشکیل می‌دهند و شما به تفسیر اطلاعاتی که توسط این جملات انتقال داده می‌شوند می‌پردازید.

در اغلب متون علمی پاسخ سؤالاتی از قبیل: علّت استفاده، مزایا و ویژگی‌های داده‌های سنجش ‌از دور را به‌ سادگی می‌توان یافت. اما  این سؤال که آیا سنجش ‌از دور علم، هنر و یا فناوري است، مطرح می‌شود. چراکه روش‌های مرتبط با تحقیق در هرکدام از این سه دیدگاه کاملاً متفاوت‌اند. در بسیاري از منابع ترجیح داده می‌شود که سنجش‌ازدور را با صورت” علم و هنر به دست آوردن و تفسیر اطلاعات در مورد اشیاء، نواحی و یا پدیده‌ها از طریق تجزیه ‌و تحلیل “تعریف نمایند(جنسن ، 2006).

با این حال سنجش‌ازدور ترکیبی کامل از علم، فناوري و هنر است. لیلسند و همکاران( ٢٠٠٧ ) سنجش‌ازدور را ” علم،فناوري و هنر به دست آوردن اطلاعات در مورد اشیاء، سطح، یا پدیده‌ها به‌وسیله تحلیل داده‌های اخذ شده از وسایلی که در تماس مستقیم با شیء، سطح و پدیده تحت بررسی نباشد” تعریف می‌کنند. سنجش‌ از دور دانش پردازش و تفسیر تصاویری است که حاصل ثبت تعامل انرژی الکترومغناطیس و اشیاء می‌باشند (سابینز، 1997). سنجش‌ازدور بر سنجیدن اشیاء از مسافتی خاص، یعنی تشخیص و اندازه‌گیری ویژگی‌های یک جسم بدون تماس بالفعل با آن جسم، دلالت دارد(هارپر  و همکاران، 1983). علوي پناه  و همکاران( ٢٠١٠ ) نموداري مفهومی از ترکیب علم، هنر و فناوري را در سنجش‌ازدور ارائه داده است.

 

شکل1-1: سه بعد اساسی سنجش‌ازدور(علوي پناه و همکاران، 2010 )

در بسیاری موارد سنجش‌ازدور را می‌توان به‌عنوان بخشی از فرایند خواندن به‌حساب آورد که در آن اطلاعاتی با استفاده از سنجنده­های متنوع جمع‌آوری ‌شده و برای کسب اطلاعات درباره پدیده، سطح و یا شیء مورد نظر مورد بررسی قرار می‌گیرند(لیلسند وکیفر،2007 ). طبقه‌بندی سیستم‌های سنجش از دور به‌طور خلاصه در شکل 1-2 به‌طورکلی نمایش داده‌ شده است.

1-2 مراحل رشد تاریخی سنجش از دور

در تاریخ سنجش از دور، در سال 1859 اولین عکس هوایی توسط گاسپارد فلیکس از یک بالون هوایی تهیه شد. در سال 1903 از کبوترهای جاسوس در مأموریت‌های نظامی استفاده شد. در سال 1908 ویلبررایت اولین هواپیمای عکاس را رهبری نمود و بونویلان عکس‌های هوایی را تهیه کرد.

شکل 1-2: نمای کلی سیستم‌های سنجش‌ازدور از آغاز تاکنون

 

در سال‌های آخر جنگ جهانی اول عکس‌های هوایی به‌سرعت برای اهداف شناسایی بکار گرفته شدند. اما جنگ جهانی دوم دوره جدیدی برای عکس‌برداری‌های هوایی به همراه داشت. بطوریکه پیشرفت‌های مهمی در صنعت عکس‌برداری حاصل شد و استفاده از فیلم‌های حساس مادون‌قرمز رایج گردید.

در دهه 1960 آمریکا از طریق ماهواره‌های جاسوسی خود شروع به جمع‌آوری اطلاعات علیه کوبا و شوروی سابق نمود. در سال 1972 ناسا اولین ماهواره ارزیابی منابع زمینی بنام ERTS-1 را به فضا پرتاب کرد که بعدها تحت نام LANDSAT شناخته شد.

در سال 1972 اولین سری ماهواره‌های لندست با دوربین و سنجنده‌های RBV (Return Beam Vidicon)،  MSS (Multi spectral sensor و (TM (Thematic Mapper در چهار و هفت باند توسط ایالات‌متحده آمریکا در مدار زمین قرارگرفته، از این مرحله که تصویربرداری از حالت آنالوگ خارج و به‌صورت رقومی درآمد، دریچه‌ای جدید برای پردازش تصاویر و نهایتاً تعبیر و تفسیر آن‌ها به روی بشر گشوده شد.

فرانسه در سال 1986 اولین سری ماهواره‌های SPOT خود را باقدرت تفکیک 10 و 20 متر (در سه باند) در مدار کره زمین قرارداد.

هندوستان سری ماهواره‌های (IRS (Indian Remote Sensing را در سال 1988 تکمیل نمود.

در این میان کشور ژاپن و آژانس فضایی اروپا در سال 1991 به ترتیب اقدام به ساخت سری ماهواره­های (ERS(European RS Satellites), MOS (Marine Observatio Satellites  نموده و ماهواره‌های مشاهده زمین خود را در مدار کره زمین قرار دادند.

در سال 1991 با ظهور سنجنده های راداری، کشور کانادا سری ماهواره‌های RadarSat را تکمیل و به فضا پرتاب نمود.

در سال 1995، با مشارکت کشورهای برزیل و چین، ماهواره CBERS (China-Brazil Earth Resource Satellite) به فضا پرتاب شد.

با پرتاب ماهواره IKONOS (با توان تفکیک مکانی 0.8 متر و 2.3 متر) در سال 1999 و ماهواره QuickBird (با توان تفکیک مکانی 0.6 متر و 2.44 متر) در سال 2001، قدم بزرگی در جهت تولید و به‌کارگیری تصاویر ماهواره‌ای با توان تفکیک مکانی بالا برداشته شد.

در سال 2003 با ساخت و پرتاب ماهواره پیشرفته OrbView (توان تفکیک مکانی 1 متر و 4 متر) قدم جدیدی در عرصه تصویربرداری ماهواره‌ای برداشته شد.

سازمان فضایی هند (ISRO)، در حال تحقیق درباره پروژه ماهواره‌هایی است که دارای قابلیت ارسال به فضا و بازگشت مجدد به زمین هستند. این پروژه در حال سپری کردن سیر تکاملی خود در ISRO است و انتظار می‌رود در سال 2005 بهره‌برداری شود.

در سال 2008 ماهواره GeoEye (با توان تفکیک مکانی 0.4 متر و 1.6 متر) در مدار زمین قرار گرفت. تاکنون این ماهواره جزو مدرن‌ترین ماهواره‌های سنجش‌ازدور با توان تفکیک مکانی بسیار بالا محسوب می‌گردد که کاربردهای فراوانی در علم سنجش‌ازدور و مشاهدات زمین دارد.

 

1-3 طیف الکترومغناطیس

طیف الکترومغناطیس، شامل طول‌موج‌های کوتاه از اشعه‌های گاما  و X تا طول‌موج‌های بلندتر شامل امواج ماکروویو و امواج رادیویی است. با شناخت دقیق محدوده‌های طیف الکترومغناطیس فرایندهای پردازش و تفسیر تصاویر امکان‌پذیر می‌شود. در شکل زیر طیف الکترومغناطیس نمایش داده‌شده است.

شکل 1-3 طیف الکترومغناطیس

در سنجش‌ازدور، طبقه‌بندی امواج الكترومغناطيسي بر اساس موقعيت طول‌موج آن‌ها در طيف الكترومغناطيس انجام مي‌گيرد. متداول‌ترين واحدي كه براي اندازه‌گیری طول‌موج در طيف الكترومغناطيس مورداستفاده قرار می‌گیرد، ميكرومتر است. يك ميكرومتر معادل يك ميليونيم متر است. همچنين بايد توجه داشت كه بخش‌های طيف الكترومغناطيسي به‌کار رفته در سنجش‌ازدور در امتداد يك طيف پيوسته قرار می‌گیرند كه مقدار آن‌ها نسبت به يكديگر تا حد توان ده (به‌طور پی‌درپی) تفاوت دارد.

فناوري سنجش‌ازدور باعث از محدوده وسيعي در طيف الکترومغناطيسي شامل امواجي با طول‌موج بسيار کوتاه(اشعه گاما) تا بسيار بلند(امواج راديويي) مي‌شود.

محدوده طول‌موج طيف الکترومغناطيس داراي محدوده‌اي با اسامي متفاوت از اشعه گاما، اشعه X، اشعه فرابنفش، نور مرئي، اشعه مادون‌قرمز تا امواج راديويي‌(به ترتیب از طول‌موج‌های کوتاه‌تر به بلندتر) است. بخش مرئي چنين نموداري بی‌نهایت كوچك است، زيرا حساسيت طيفي چشم انسان بين 4/0 ميكرومتر تا 7/0 ميكرومتر است. بطوريكه رنگ آبي تقريباً بين طول‌موج 4/0 ميكرومتر تا 5/0 ميكرومتر، رنگ سبز تقريباً بين طول‌موج 5/0 ميكرومتر تا 6/0 ميكرومتر و رنگ قرمز تقريباً بين طول‌موج 6/0 ميكرومتر تا 7/0 ميكرومتر است.

محدوده طيف الکترومغناطيس قابل ديد توسط چشم انسان(سيگنال‌ها از طريق گیرنده‌های چشم به مغز برده مي‌شود و تفاوت بين آن‌ها، حس تشخيص رنگ‌ها را به انسان می‌دهد).

انرژي ماوراءبنفش به انتهاي نور آبي بخش طيف مرئي متصل است. در انتهاي نور قرمز محدوده ‌طيف مرئي، سه نوع امواج مادون‌قرمز وجود دارد كه عبارت هستند از:

1) مادون‌قرمز نزديك: از 7/0 ميكرومتر تا 3/1 ميكرومتر

2) مادون‌قرمز مياني: از 3/1 ميكرومتر تا 3 ميكرومتر

3) مادون‌قرمز حرارتي: بيش از 3 ميكرومتر.

در طول‌موج‌های بيشتر (1 میلی‌متر تا 1 متر)، بخش امواج كوتاه(ماکروویو) طيف وجود دارد.

اكثر سیستم‌های سنجش متداول در يك يا چندين بخش از قسمت‌های مرئي، مادون‌قرمز يا ماکروویو طيف الكترومغناطيس فعاليت می‌کنند. به‌عبارت‌دیگر هر يك از سیستم‌های سنجنده(Sensor) به نواحي خاصي از طيف الكترومغناطيس حساس بوده و قسمتي از خصوصيات طيفي اجسام را ثبت می‌کنند.

به‌عنوان‌مثال دستگاه‌های عكسبرداري معمولي نسبت به انرژي نور مرئي و نزديك به آن يعني طول‌موج‌های 3/0 تا 2/1 ميكرون حساسيت دارند؛ سنجنده هاي اسکن‌کننده مادون‌قرمز حرارتي عموماً ‌به طول موجهاي بين 1 تا 2 ميكرون و دستگاههاي رادار به باندهايي با طول موجهاي خيلي بلندتر(ميلي متر و متر) حساس هستند.

ارتباط بين طول موج با انرژي و فركانس: طول موج کوتاهتر، انرژي و فرکانس بيشتر و بالعکس.

ارتباط بين طول موج با انرژي وفركانس: بيشترين انرژي و فركانس و امواج با طول موج كوتاه درمحدوده مرئي قرار دارد.

1-4 اجزاء مدل سنجش از دور

بطور خلاصه، لازمه عملیات دورسنجی، برخورد انرژی ساطع شده از یک منبع انرژی با شیء و یا پدیده‌ها و سپس ثبت و تجزیه و تحلیل واکنش‌های مشاهده شده به منظور شناخت شیء و یا پدیده مذکور است. برای اینکه سنجش از دور امکان‌پذیر شود، توالی فرآیندهای هفت‌گانه ضروری است. در ادامه به هر یک از این عوامل اشاره شده است:

1-4-1 منبع انرژی یا روشنایی

منبع انرژی در سنجش از دور به عنوان نیاز اولیه و اساسی به شمار می‌رود تا نور، یا به عبارت بهتر، انرژی الکترومغناطیس بر روی اهداف مورد نظر بتابد. در طبیعت مهمترین منبع تولید انرژی الکترومغناطیس خورشید است. محدوده تشعشعات ساطعه از خورشید از طول موج‌های بسیار کوتاه تا بسیار بلند در نوسان است.

1-4-2 تشعشع و اتمسفر

انرژی الکترومغناطیس هنگام انتقال از منبع اصلی به سوی اهداف مورد نظر در مسیر عبور، ضمن برخورد با ذرات اتمسفری تحت تاثیر قرار می‌گیرد. این برخورد ممکن است هنگام بازتابش یا انتشار انری از اهداف به فضا صورت گیرد. در عبور تشعشعات از خورشید به کره زمین، واکنش‌های ویژه‌ای صورت می‌گیرد که ممکن است چیستی انرژی عبور کننده را تا حد قابل ملاحظه‌ای تغییر دهد.

1-4-3 برخورد انرژی با اشیاء

انرزی بعد از عبور از اتمسفر، با اشیای زمین برخورد می‌کند، در این صورت با توجه به چیستی طیف انرژی الکترومغناطیس و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مواد، فرآیندهای انعکاس و تشعشع مجدد صورت می‌گیرد. فعل و انفعالات انری و ماده در نتیجه برخورد امواج با پدیده‌های مختلف، شامل انعکاس، جذب و عبور انرژی برخورد کننده خواهد بود.

 

1-4-4 دریافت و ثبت انرژی به‌وسیله سنجنده‌ها

بعد از انتشار انرزی از منبع اصلی یا از طریق انعکاس انرزی از سوی اشیای زمینی به فضا، برای جمع‌آوری ثبت تشعشعات الکترومغناطیس سنجنده‌ها به کار گرفته می‌شوند. دریافت و ثبت امواج از انعکاس یا تشعشع مجدد از پدیده‌ها توسط سنجنده‌های مختلف انجام می‌گیرد.

1-4-5 انتقال، سنجش و پردازش داده‌ها

انرژی دریافتی توسط سنجنده‌ها اغلب به‌صورت داده‌های الکترونیکی به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌شود. در این ایستگاه‌ها، اطلاعات در مراحل اولیه، پردازش شده، به انواع مختلف تبدیل و نگهداری می‌شوند. در کل، فرآیند اطلاعات گرفته شده و تبدیل آن به اطلاعات قابل استفاده از لوازم یک مدل سنجش از دور است.

1-4-6 تجزیه و تحلیل و تفسیر اطلاعات

در این مرحله، داده‌های رقومی تجزیه و تحلیل می‌گردند و برای توصیف اصولی و تفسیر منطقی آنالیز می‌شوند تا اطلاعات تازه‌ای در مورد اهدافی که در معرض انری قرار می‌گیرند، به دست می‌آید.

1-4-7 کاربردها

نتیجه نهایی پردازش تصویر و تفسیرهای اعمال شده بر روی داده‌ها به فهم هر چه بهتر چیستی پدیده‌ها و ارائه خدمات خاص منجر می‌گردد. در کل، حل یک مشکل ویژه به مفهوم کاربرد تعبیر می‌گردد. فرآیندهای موثر در مقوله سنجش از دور به ترتیب در فصل‌های بعدی با طرح جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می‌گیرد.

1-5 انواع سنجنده‌ها و سنجش از دور

جمع‌آوری امواج الکترومغناطیس جهت اندازه‌گیری و ثبت، از وظایف سنجنده‌ها محسوب می‌شوند. سنجندها در دنیای سنجش از دور از دیدگاه‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. شناخت این‌که هر سنجنده در کدام دسته قرار می‌گیرد، می‌تواند به پیش‌بینی بسیاری از خصوصیات هندسی و یا طیفی آن‌ها کمک کند. سنجنده ها از لحاظ منبع انرژی، نوع و روش جمع‌آوری داده‌ها و از لحاظ هندسه تصویربرداری تقسیم‌بندی می‌شوند.

سنجنده ها از لحاظ منبع انرژی به دو دسته سنجنده های فعال (Active) و سنجنده های غیر فعال(Passive) تقسیم می گردند. سنجنده های غیر فعال، به منبع نور خورشید و سایر پارامترهای مرتبط با آن وابستگی شدید دارند.در مقابل سنجنده‌های فعال قرار داشته که از لحاظ تامین انرژی الکترومغناطیس و سایر عوامل جوی و اتمسفری کاملا مستقل عمل می‌نمایند. بعنوان مثال، سنجنده‌های راداری از این نوع هستند.

سنجنده­ها به گونه­ای طراحی شده­اند که اطلاعات لازم در ارتباط با سیگنال­های رسیده را فراهم آورد. سیگنال­ تابعی از مواد و پدیده­هایی است که در سطح زمین وجود داشته و از ترکیب مولکولی و شکل منحصر بفردی برخوردار است. تابش الکترومغناطیس، بازتاب، جذب و همچنین گسیل می‌شود که این امر تابعی از ویژگی­های پدیده­های مختلف است. سنجنده­های سنجش از دور می‌توانند دیدهای مختلفی از سطح زمین ایجاد نمایند. این تفاوت از طریق توان­های تفکیک مکانی، طیفی، رادیومتریکی، زمانی، زاویه دید، قطبش، طول‌موج، پدیده‌ها و اثرات اتمسفر حاصل می‌شود(Christine Pohl, 2017).

مزیت استفاده از سنجنده­های فضابرد سنجش از دور قابلیت اخذ داده از فضای وسیع است که می‌تواند دید سینوپتیک از سیاره زمین را ایجاد نماید. با استفاده از سنجش از دور فضابرد امکان آشکارسازی تغییرات در بازه­های زمانی مختلف در مکان­های گوناگون فراهم می‌شود. سنجش از دور از بعد سنجنده­ها به دسته­های مختلفی طبقه­بندی می‌شود. سنجش از دور فعال و سنجش از دور غیر فعال.

سنجش از دور غیرفعال بر اساس سنجنده­هایی ایجاد شده که ازخورشید به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند. بر همین اساس این دسته از سنجنده­ها در محدوده بازتابی و حرارتی طیف الکترومغناطیس می‌توانند تصویربرداری نمایند. به عبارت دیگر سنجش از دور اپتیکال، سنجش از دور مادون قرمز بازتابی، سنجش از دور مادون قرمز حرارتی و سنجش از دور مایکروویو غیرفعال بواسطه سنجنده­های غیرفعال ایجاد شده­اند.

با این حال سنجش از دور فعال بر اساس سنجنده­هایی ایجاد شده که خود دارای منبع انرژی هستند و بر همین اساس سنجش از دور لایدار و سنجش از دور مایکروویو فعال ایجاد شده است. سنجنده­های غیرفعال، امواج بازتابی و گسیل شده را شناسایی و دریافت می‌نمایند. سنجنده­های فعال تنها می‌توانند امواج بازتابی را ثبت نمایند.

امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده در سنجش از دور به این صورت دسته­بندی می‌شوند:

سنجش از دور اپتیک: بصورت کلی سنجش از دور اپتیک شامل بازتاب محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک است. محدوده مرئی به سه قسمت طول موج آبی، سبز و قرمز در بازه 400 تا 700 نانومتر دسته­بندی می‌شود. محدوده مادون قرمز نزدیک بازه بین 700 تا 1100 نانومتر را پوشش می‌دهد.

سنجش از دور مادون قرمز: به صورت کلی به دو دسته تقسیم­بندی می‌شود. سنجش از دور بازتابی و سنجش از دور حرارتی. سنجش از دور بازتابی بازه بین 700 تا 3000 نانومتر را شامل می‌شود که خود شامل سه بخش مجزا است. مادون قرمز نزدیک (700 تا 1100 نانومتر)، مادون قرمز میانی (1100 تا 1500 نانومتر) و سنجش از دور طول موج کوتاه (1500 تا 3000 نانومتر). مادون قرمز حرارتی نیز به دو دسته تقسیم می‌شود: مادون قرمز حرارتی طول موج کوتاه (3000 تا 5000 نانومتر) و سنجش از دور حرارتی طول موج بلند (8000 تا 14000 نانومتر).

سنجش از دور مایکروویو: امواج 1میلی­متر تا 1 متر را شامل می‌شود.

شکل 1- 4 امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده در سنجش از دور برای اخذ داده­ها

1-5-1 سنجش از دور اپتیکی

همانطور که پیش­تر به آن اشاره شد محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک به عنوان امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده برای سنجش از دور اپتیکی است.  یکی از مهم­ترین مزیت­های این بخش از طیف، بیشینه بودن تابش انرژی خورشیدی در طول موج­های کوتاه است. تمامی انرژی­های بازتاب، گسیل شده از سطح زمین در این محدوده توسط سنجنده­های الکترونیکی جذب شده و به سیگنال­های الکترونیکی تبدیل می‌شود. اصول سنجش از دور اپتیکی را می‌توان در شکل 1-5 مشاهده نمود. سپس سیگنال­های ثبت شده توسط سنجنده برای پردازش­های بیشتر به ایستگاههای زمینی انتقال داده می‌شود.

شکل 1-5 ساختار سنجش از دور اپتیکال

در سنجش از دور اپتیکی می‌توان با استفاده از امواج الکترومغناطیسی بازتاب شده از پدیده­های مختلف سطح زمین به رفتار طیفی آنها پی برد. با استفاده از رفتار طیفی پدیده­ها می‌توان نسبت به ویژگی­های پدیده­ها از نظر شیمیایی و فیزیکی پی برد و تغییرات مربوط به آن را آشکارسازی نمود. با این حال رفتارهای طیفی پدیده­های مختلف به عنوان یک پارامتر پویا در نظر گرفته می‌شود که نسبت به تغییرات فصلی، محیطی و آب­وهوایی بسیار حساس است.

باند­های مورد استفاده در سنجش از دور اپتیکی از توان تفکیک مکانی بالایی می‌توانند برخوردار باشند و دلیل این امر نیز بیشینه بودن تابش خورشیدی در محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک است. بر همین اساس میزان اطلاعات و جزییات مکانی در باند­های اپتیکی نسبت به سایر باند­ها بیشتر است.

یکی از مهم­ترین محدودیت­هایی که در سنجش از دور اپتیکال و باند­های آن وجود دارد عدم نفوذ از پوشش­های ابری است. وجود پوشش ابر در مناطق تصویربردار توسط سنجنده مانع از استخراج اطلاعات کافی و مفید در ارتباط با پدیده­های مختلف می‌گردد. بر همین اساس در طراحی ماهواره­ها همواره سعی می‌شود که در فرایند تصویربرداری کمتر با شرایط ابری مواجه شود.

در عرض­های بالا در فصل زمستان روشنایی در روز به اندازه کافی وجود ندارد و این عامل باعث کاهش کیفیت اطلاعات باند­های اپتیکال است که نور خورشید به عنوان منبع اصلی تامین انرژی آنها محسوب می‌شود. این در حالی است که در سنجنده­های فعال بدلیل اینکه خود دارای منبع انرژی هستند اخذ اطلاعات در هر ساعتی از شبانه روز و در هر شرایط آب­وهوایی با مشکل مواجه نمی‌شود.

1-5-2 سنجش از دور راداری

اصول سنجش از دور راداری با سنجش از دور اپتیکی کاملا متفاوت است. مهم­ترین تفاوت بین آن دو در نوع منبع انرژی و طول موج­های مورد استفاده در آنها است. در سنجش از دور راداری معمولا از سنجنده­های فعال استفاده می‌شود که خود دارای منبع انرژی هستند. و برهمین اساس در هر شرایط زمانی از شبانه­روز و در هر فصلی می‌توانند نسبت به تصویربرداری از پدیده­های مختلف سطح زمین اقدام نمایند. در سنجش از دور راداری امواج مایکروویو توسط سنجنده تولید و به سمت هدف ارسال شده و سپس بازپراکنش آن توسط سنجنده دریافت و تبدیل به سیگنال الکترونیکی شده و سپس به ایستگاه زمینی منتقل می‌شود(شکل1-6).

شکل 1-6 سنجش از دور راداری

تصویربرداری در محدوده مایکروویو می‌تواند بصورت فعال و غیر فعال صورت بگیرد. زمین بصورت طبیعی امواج مایکروویو گسیل می‌نماید اما میزان این گسیل­ شدگی بسیار بسیار اندک بوده و بر همین اساس تصاویر مایکروویو غیرفعال بدست آمده از توان تفکیک مکانی بسیار پایینی برخودار هستند و می‌توان از آنها یرای مطالعات قاره­ای استفاده نمود. در مایکروویو فعال نیز انرژی به اندازه کافی بصورت مصنوعی تولید شده و داده­ها از توان تفکیک مکانی بسیار بالاتری در مقایسه با داده­های مایکروویو غیرفعال برخوردار هستند. با این حال در سنجنده­های فعال که از نوع رادار می­باشند، توان تفکیک مکانی تابعی از طول آنتن دریافت کننده انرژی است. هرچه طول آنتن بیشتر باشد سنجنده از توان تفکیک مکانی بالاتری نیز برخودار است. همین امر ایجاد کننده نوعی محدودیت در پردازش داده­های راداری و همچنین طراحی سنسور­های آن گردیده است. برای حل این مشکل سیستم­های راداری دریچه مصنوعی ارائه شد که از آن با عنوان سیستم SAR یاد می‌شود. در این سیستم­های نوین برای حل مشکل طول آنتن از آنتن­های مجازی استفاده شده است که امکان طراحی سنجنده­های راداری با توان تفکیک مکانی بالاتر را به گونه مطلوبی فراهم آورده است.

طول موج بکار برده شده در سنجش از دور راداری، مایکروویو است. این دسته از امواج در میان تمامی امواج الکترومغناطیسی بکاربرده شده در سنجش از دور از بیشترین طول موج برخوردار هستند و بر همین اساس از قابلیت نفوذپذیری بیشتری برخوردار هستند و امکان تصویربرداری در محدوده­های ابری و غباری را در شرایط جوی مختلف به همراه می­آورد.از سوی دیگر امواج مایکروویو اطلاعات با ارزشی را در ارتباط با ویژگی­های فیزیکی پدیده­های مختلف از جمله توپوگرافی، ناهمواری، زبری، شکل، جهت و همچنین رطوبت پدیده­ها می‌تواند در اختیار کاربران قرار دهد. همانطور که پیش­تر نیز اشاره شد در محدوده اپتیک ویژگی­های جذب و بازتاب امواج برای شناسایی و ارزیابی پدیده­ها مورد استفاده قرار می‌گیرد با این حال در محدوده مایکروویو طول موج، میزان بازپراکنش، قطبش، زاویه دید و زاویه برخورد امواج، نوع سطح از جمله موارد موثر در استخراج اطلاعات در نظر گرفته می‌شوند. طول موج­ و فرکانس­های مورد استفاده در سنجش از دور رادار و لایدار را می‌توان در شکل 1-4 ملاحظه کرد.

 

شکل 1-7 طول موج­های مورد استفاده در سنجش از دور رادار و لایدار

 

تصاویر بدست آمده از سنجنده­های راداری بصورت سیاه و سفید است. آن دسته از مناطقی که سطح هموار و بدون پستی­ و بلندی داشته باشند به صورت تیره مشاهده می‌شوند چراکه میزان بازپراکنش  امواج راداری در آنها چندان زیاد نیست. در عین حال هرچقدر بر زبری و ناهمواری در سطح زمین افزوده شود میزان بازپراکنش به شکل قابل توجهی افزایش پیدا می‌نماید و در تصویر به رنگ روشن­تر ظاهر می‌شود(شکل 1-8).

شکل 1-8 اثر توپوگرافی در ثبت داده­های راداری

5-1-3 سنجش از دور ابرطیفی

سنجش از دور ابرطیفی در ارتباط با سنجنده­هایی به‌کاربرده می‌شود که از توان تفکیک طیفی بسیار بالایی برخوردار باشند. توان تفکیک طیفی در سنجش از دور تابعی از تعداد باند­ و پهنای باند است. هرچه تعداد باند بیشتر و پهنای آن کمتر باشد، توان تفکیک طیفی نیز بالاتر است. سنجنده­های ابرطیفی معمولا بیش از 100 باند با پهنای کمتر از 10 نانومتر را دارا هستند. در مقابل سنجش از دور ابرطیفی سنجش از دور چندطیفی قرار دارد که در آن تعداد باند­ها کمتر و پهنای باندها نیز بیشتر است. تفاوت بین سنجنده چندطیفی و ابرطیفی را می‌توان در شکل 1-9 مشاهده نمود.

شکل 1-9 تفاوت سنجش از دور چندطیفی و ابرطیفی

 

مهم­ترین مزیت سنجنده­های ابرطیفی در این است که امکان مطالعه طیفی پدیده­های مختلف را با دقت بسیار بالاتری فراهم می­آورد. اما در عین حال مهم­ترین محدودیت ایجاد شده توسط این سنجنده­ها در افزونگی داده­ها است. میزان افزونگی در داده­های این سنجنده­ها بسیار زیاد بوده و میزان همبستگی بین باندی را افزایش داده است. به همین منظور داده­های ابرطیفی به منظور استخراج اطلاعات از آنها باید تحت روش­های پردازشی خاصی در این زمینه قرار بگیرند. عموم الگوریتم­های بکاربرده شده در این زمینه به 4 دسته کلی تقسیم­بندی می‌شود:

• آشکارسازی آنومالی­ها
• آشکار سازی تغییرات
• طبقه­بندی
• اختلاط زدایی طیفی

بالا بودن تعداد باند­ها در تصاویر داده­های ابرطیفی باعث افزایش پیچیدگی­ در فرایند پردازش داده­های ابرطیفی می‌شود. در همین راستا به منظور کاهش ابعاد داده­ها در پردازش تصاویر ابرطیفی از دو روش عموما استفاده می‌شود:

• روش انتخاب باند
• روش استخراج ویژگی

 

1-5-4 سنجش از دور حرارتی

همانطور که پیش­تر بیان شد، محدوده مادون قرمز به دو بخش مادون قرمزبازتابی و مادون قرمز حرارتی دسته­بندی و طبقه­بندی می‌شود. مادون قرمز بازتابی شامل امواج مادون قرمزی است که از پدیده­های مختلف بازتاب و توسط سنجنده ثبت شده است. امواج مادون قرمز حرارتی نیز شامل آن دسته از امواج مادون قرمزی است که از پدیده­های مختلف سطح زمین پس از جذب، گسیل شده است.

محدوده مادون قرمز حرارتی از 3 تا 35 میکرومتر را در طیف به خود اختصاص داده است. با این حال، محدوده 3 تا 5 و 8 تا 14 میکرومتر در دورسنجی سیاره زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد. محدوده 3 تا 5 میکرومتر اثر تابش خورشید در آن بیشتر بوده و در نتیجه تفسیر تصاویر این محدوده طیفی در مقایسه با سایر محدوده­ها از پیچیدگی­هایی برخوردار است. از این محدوده برای مطالعات آتش­سوزی­ها و همچنین آتش­فشان­ها استفاده می‌شود بدلیل اینکه از طول موج کوتاهتر و فرکانس بالاتری در مقایسه با سایر امواج حرارتی برخوردار است.

محدوده 8 تا 14 میکرومتر نیز به دلیل اینکه در بازه بیشترین تابش حرارتی زمین قرار دارد برای مطالعات زمین گرمایی و همچنین حرارت سطح زمین بسیار مناسب و کاربردی است(شکل1-8). پس از اینکه تابش خورشید به سطح زمین می‌رسد بخشی از آن توسط پدیده­ها جذب شده و جنبش مولکولی و بدنیال آن درجه حرارت پدیده­ها افزایش می­یابد، سپس انرژی حرارتی از پدیده­ها در قالب طول موج بلند منتشر شده و توسط سنجنده حرارتی دریافت می‌گردد.

 

شکل 1-10 سنجش از دور حرارتی

در سنجش از دور حرارتی فرض بر این است که هر پدیده­ای که از درجه حرارت بیش از 0 کلوین (273.15- درجه سلسیوس) برخوردار است دارای جنبش مولکولی بوده و بواسطه این جنبش از خود انرژی ساطع می‌کند. داده­های حرارتی بدست آمده از سنجنده­ها به عنوان یک داده مکمل برای داده­های مایکروویو و اپتیکال در سنجش از دور محسوب می‌شود.

میزان انرژی حرارتی گسیل شده از پدیده­های مختلف تابعی از گسیلمندی و حرارت جنبشی پدیده­ها است. گسیلمندی اشاره میزان تابش یک پدیده در مقایسه با جسم سیاه را شامل می‌شود. جسم سیاه به عنوان یک جسم فرضی است که تمامی انرژی الکترومغناطیسی رسیده به آن جذب شده و سپس تمامی انرژی جذب شده گسیل می‌شود(میزان گسیلمندی برابر با 1). مقدار گسیلمندی بین 0 تا 1 متغییر است. هرچه گسیلمندی بیشتر باشد اصطلاحا مقدار آن به یک نزدیکتر خواهد شد.

شکل 1-11 تابع پلانک

1-5-5 سنجش از دور لایدار

یکی دیگر از سنجنده­های فعال مورد استفاده در سنجش از دور لایدار نام دارد. لایدار در محدوده مرئی طیف الکترومغناطیسی بصورت لیزری تصویربرداری می‌نماید. به عبارت دیگر سنجنده­های لایدار به اندازه­گیری فاصله­ها و مسافت­ها می‌پردازند. در این سنجنده­ها ابتدا امواج لیزری توسط سنجنده فعال ارسال می‌شود و سپس از طریق محاسبه زمان رفت و برگشت امواج میزان عمق و ارتفاع پدیده­های مختلف برآورد می‌شود. هرچه زمان رفت و برگشت امواج بیشتر باشد در نتیجه سطح مورد نظر ار ارتفاع کمتر و عمق بیشتری برخوردار است و برعکس(شکل 1-12). داده­های لایدار بصورت ابرنقاط هستند که برای هر نقطه سه بعد طول، عرض و ارتفاع تعریف شده است.

از چنین سنجنده­هایی با عنوان سنجنده­های لیزری ارتفاع سنجش نیز یاد می‌شود. در صورتی که داده­های لایدار برای مطالعات خشکی مورد استفاده قرار بگیرد از طول موج 50/0 تا 5/1 میکرومتر بصورت لیزری استفاده می‌شود اما در صورتی که هدف مطالعات عمق سنجی پهنه­های آبی باشد، در این شرایط از طول موج 5/0تا55/0 استفاده می‌گردد. داده­های لایدار از دقت بسیار بالایی برخوردار هستند و میزان جزییات موجود در آنها نیز بسیار زیاد است. همین امر موجب شده تا حجم داده­های حاصله از این سنجنده­ها بسیار زیاد باشد و سرعت پردازش را به شکل قابل توجهی بکاهد.

شکل1-12 ساختار تصویربرداری لایدار

1-6 کاربردهای سنجش از دور:

سنجش از دور در بسياري از زمينه هاي علمي و تحقيقاتي كاربردهاي گسترده اي دارد. از جمله كاربردهاي فن سنجش از دور مي‌توان به استفاده از آن در زمين شناسي، آب شناسي، معدن، شيلات، كارتوگرافي، جغرافيا، مطالعات زيست شناسي، مطالعات زيست محيطي، سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي، هواشناسي، كشاورزي، جنگلداري، توسعه اراضي و به طوركلي مديريت منابع زميني و غيره اشاره كرد.

سنجش از دورمي تواند تغييرات دوره اي پديده هاي سطح زمين را نشان دهد و در مواردي چون بررسي تغيير مسير رودخانه ها، تغيير حد و مرز پيكره هاي آبي چون درياچه ها، درياها و اقيانوسها، تغيير مورفولوژي سطح زمين و غيره بسيار كارساز است. افزون بر اين يك سيستم سنجش از دور با توجه به اين كه بر اساس ثبت تغييرات واختلافهاي بازتابش الكترومغناطيسي از پديده هاي مختلف كار مي كند، ميتواند حد و مرز پديده هاي زميني اعم از مرز انواع خاك­ها، سنگ­ها، گياهان، محصولات كشاورزي گوناگون و … را مشخص كند. سنجش از دور در پيش بيني وضع هوا و اندازه گيري ميزان خسارت ناشي ازبلاياي طبيعي،كشف آلودگي آبها و لكه هاي نفتي در سطح دريا، اكتشافات معدني نيز كاربرد دارد. بدون شك استفاده از اين فن در مطالعات اكتشافي و منابع طبيعي و ساير موارد پيش گفته نه تنها سرعت انجام مطالعات را بيشتر مي كند،بلكه از نظر دقت و هزينه و نيروي انساني نيز بسيار با صرفه تر است.

در زمينه كاربردهاي داده هاي ماهواره اي مي توان به طور اختصار به موارد زير اشاره كرد:

   الف: مطالعه تغييرات دوره اي 

برخي از پديده ها و عوارض سطح زمين در طي دوره زماني تغيير مي يابد. علت اين تغييرات مي تواند عوامل طبيعي مانند سيل، آتشفشان، زلزله، تغييرات آب و هوايي، يا عوامل مصنوعي مانند دخالت انسان در محيط زيست باشد. براي مثال تغيير سطح آب درياي خزر در طي يك دوره ۱۰ تا ۲۰ ساله، تغيير ميزان سطح پوشش  و جنگلها درشمال كشور و تغيير پوشش گياهي نخل در  جنوب كشور و ميزان آسيب آنها در دوران جنگ را مي توان با استفاده از داده هاي ماهواره اي با دقت بسيار زيادي مطالعه كرد.

ب: مطالعات زمين شناسي

با استفاده از داده هاي ماهواره اي مي توان مرزهاي بسياري از سازندهاي زمين شناسي را از يكديگر تفكيك كرد، گسله ها را مورد مطالعه قرار داد ونقشه هاي گوناگون زمين شناسي تهيه كرد. از جمله نقشه هاي زمين شناسي گوناگون كه با استفاده از داده هاي ماهواره اي مي توان تهيه كرد، نقشه گسله ها و شكستگي ها، نقشه سازندهاي سنگي مختلف، نقشه خاكشناسي و نقشه پتانسيل ذخاير تبخيري سطحي را ميتوان نام برد. افزون براين با توجه به گستره بسيار وسيع زير پوشش هر تصوير ماهواره اي، چنين تصاويري براي مطالعات كلان منطقه اي براي زمين شناسان بسيار مفيد است.

ج: مطالعات كشاورزي وجنگلي

تشخيص وتمايزگونه هاي گياهي مختلف، محاسبه سطح زير كشت محصولات كشاورزي، مطالعه مناطق آسيب ديده كشاورزي براثركم آبي يا حمله آفتهاي مختلف به آنها از جمله مهمترين كاربردهاي داده هاي ماهواره اي است. تهيه تقشه جامع پوشش گياهي هر منطقه، تهيه نقشه آبراهه ها و ارتباط آنها با مناطق مستعدكشت  و برآورد ميزان محصول زير كشت از كاربردهاي ديگر چنين اطلاعاتي است. لازم به ذكر است كه وزارت بازرگاني و كشاورزي كشور ايالات متحده آمريكا از ابتداي تكوين تكنولوژي سنجش از دور همه ساله محصول كشاورزي كشور آمريكا وتمام كشورهاي جهان را با استفاده ازتصاوير ماهواره اي برآورد مي كند تا براي برنامه ريزي بازار و توليد اطلاعات مفيد و لازم را بدست آورد. افزون بر اين مطالعه ميزان انهدام جنگلها و يا ميزان پيشرفت جنگل كاري از كاربردهاي ديگر اين تصاوير است.

     د- مطالعات منابع آب

مطالعه آبهاي سطحي منطقه و تهيه نقشه آبراهه ها، بررسي تغيير مسير رودخانه ها بر اثر عوامل طبيعي يا مصنوعي، تخمين ميزان آب سطحي هر منطقه از جمله جالبترين كاربرد داده هاي ماهواره اي است.كشور ما از جمله كشورهايي است كه با وجود داشتن منابع آبهاي سطحي در بسياري مناطق از مشكل كم آبي رنج مي برد، كه استفاده از تكنولوژي نوين وبه دست آوردن اطلاعات دقيق مي تواند راهگشاي استفاده بهتر ازمنابع آب كشور باشد.

    ح- مطالعات دريايي

از تكنولوژي سنجش از دور بخصوص در چند زمينه مهم كاربردهاي دريايي مي توان استفاده كرد كه ازآن جمله مطالعات دوره هاي پيشروي و پسروي كرانه دريا؛ مطالعات عمومي ويژگيها و خصوصيات توده هاي آبي مثل نقشه دماي سطح و رنگ آب و نقشه تراكم ميزان كلروفيل و پلانكتون و مطالعات مربوط به تأثير ساير پديده ها بر دريا، از جمله وضعيت حركت وتندي امواج دريا و غيره هستند.

تابحال سنجنده ها و ماهواره هاي مخصوصي فقط براي مطالعات درياها و اقيانوسها طراحي وساخته شده است. مهمترين اين ماهواره هاعبارتند از ماهواره “ موس” ژاپن وماهواره “ سي ست” آمريكا.

    و- مطالعه بلاياي طبيعي

امروزه برآورد ميزان خسارت ناشي از بلاياي طبيعي از قبيل سيل، زلزله، آتشفشان، طوفان وغيره با استفاده از داده هاي ماهواره اي بسيار متداول است. تعيين راهبرد مناسب براي جلوگيري وكاهش خسارت بلاياي طبيعي از جمله ديگر كاربردهاي داده هاي ماهواره اي است.

1-7 تصاویر ماهواره­ای

هر ماهواره سنجش از دوری از یک سکو برخوردار است که بر روی آن چندین سنسور سوار می‌شود. یک سکو می‌تواند یک و یا چند سنجنده مختلف را حمل نماید، حتی اگر هریک از سنجنده­ها در محدوده­های متفاوتی از طیف تصویربرداری نمایند. یک سنجنده از چندین باند برخوردار است که هرکدام یک تصویر را ایجاد می‌نمایند. بنابراین تصاویر سنجش از دور از چندین باند برخوردار هستند. در سنجش از دور اپتیکی (محدوده مرئی و مادون قرمز بازتابی) با استفاده از تابش رسیده به سنجنده (رادیانس) مقادیر بازتاب سطح صورت گرفته از پدیده­های مختلف برآورد می‌شود. سپس بر اساس تغییرات نسبی جذب و بازتاب در این محدوده پدیده­ها به همراه ویژگی­های آنها تشخیص داده می‌شوند. در محدوده مادون قرمز حرارتی پدیده­ها بر اساس تفاوتی که در گسیل امواج حرارتی (گسیلمندی) و درجه حرارت دارند، شناسایی می‌شوند. سپس با استفاده از محاسبه تابش­های حرارتی صورت گرفته و گسیلمندی میزان حرارت سطح زمین و حرارت سطح دریا محاسبه می‌گردد. در تصویربرداری راداری نیز میزان بازپراکنش امواج راداری از سطح زمین که تابعی از ویژگی­های طول موج ارسالی (قطبش و زاویه برخورد) و پدیده(زبری و توپوگرافی)، در شناسایی پدیده­های مختلف کمک می‌نماید. در داده­های لایدار نیز ثبت اطلاعات نقطه­ای سه­بعدی در راستای موقعیت مکانی و ارتفاعی پدیده­ها امکان شناسایی پدیده­ها در قالب مدل­های سه‌بعدی ابرنقاط را فراهم می­آورد که می‌توان از آن در استخراج اطلاعات دقیق از وضعیت توپوگرافی طبیعی و انسانی سطح زمین آگاه شد.

1-7-1 توان­های تفکیک

ویژگی­، قابلیت و کاربرد تصاویر ماهواره­ای بر اساس توان­های تفکیک آن تعیین می‌شود. بصورت کلی چهار نوع توان تفکیک برای یک سنجنده تصویربردار ماهواره­ای قابل تعریف است:

• توان تفکیک مکانی
• توان تفکیک طیفی
• توان تفکیک رادیومتریکی
• توان تفکیک زمانی

توان تفکیک مکانی اشاره به توانایی سنجنده در ثبت جزییات و اطلاعات مکانی دارد. توان تفکیک مکانی را هرگز نباید با اندازه پیکسل یکسان در نظر گرفت، چراکه سایز پیکسل به راحتی و به هر مقداری می‌تواند تغییر پیدا نماید. به عبارت دیگر توان تفکیک مکانی به عنوان اندازه  کوچکترین پدیده­ای است که می‌تواند توسط سنجنده بر روی زمین مشاهده شود. بر همین اساس در یک تصویر ماهواره­ای با توان تفکیک مکانی 1 کیلومتر این امکان وجود نداردکه بتوان پدیده­هایی با ابعاد کوچکتر از 1 کیلومتر را مشاهده نمود. آن دسته از تصاویری که از اندازه پیکسل کمتر از 30 متر برخوردار هستند به عنوان تصاویر توان تفکیک مکانی بالا شناخته می‌شوند اما آن دسته از تصاویری که از توان تفکیک مکانی کمتر از 1 متر برخوردار هستند از آنها به عنوان تصاویر توان تفکیک مکانی خیلی بالا یاد می‌شود.

توان تفکیک طیفی از طریق تعداد و پهنای باند مورد استفاده در سنجنده تعیین می‌شود. هرچه تعداد باند­های مورد استفاده بیشتر و پهنای آن کمتر باشد توان تفکیک طیفی نیز بیشتر خواهد بود و برعکس. با توجه به توان تفکیک طیفی می‌توان به سه نوع داده متفاوت در سنجش از دور اشاره داشت:

• داده­های پانکروماتیک به عنوان تصاویر تک باند و با پهنای باند بسیار زیاد در مقایسه با سایر باند­های طیفی درنظر گرفته می‌شود. باند پانکروماتیک همواره در محدوده مرئی طراحی شده و قابلیت ثبت اطلاعات مکانی با کیفیت بالاتر را دارا است. به عبارت دیگر باند پانکروماتیک همواره از توان تفکیک مکانی بالاتری در مقایسه با سایر باند­ها برخوردار است.
• داده­های چندطیفی با استفاده از چند باند محدود در بازه مرئی و مادون قرمز بازتابی و یا حرارتی تصویر برداری می‌شوند. معمولا این دسته از سنجنده ها از 4 تا 20 باند برخوردار هستند. این داده­ها از توان تفکیک مکانی پایین­تری در مقایسه با داده­های پانکروماتیک برخوردارهستند اما از لحاظ توان تفکیک طیفی از دقت بالاتری برخوردارند.
• داده­های ابرطیفی با استفاده از چندصد باند در محدوده مرئی و مادون قرمز بازتابی و حرارتی تصویربرداری می‌شوند. تعداد باند­های این داده­ها معمولا بیش از 100 باند است و با استفاده از آنها می‌توان رفتار طیفی پدیده­های مختلف را با دقت بالایی مورد ارزیابی و تحلیل قرار داد. این دسته از باند­ها از بالاترین توان تفکیک طیفی در مقایسه با داده­های چندطیفی و پانکروماتیک برخوردار هستند.

توان تفکیک رادیومتریکی اشاره به تعداد بیت­های اختصاص داده شده برای ثبت داده­های الکترونیکی دارد. با استفاده از توان تفکیک رادیومتریکی بازه ریاضیاتی تعریف می‌شود که در آن برای میزان انرژی فیزیکی رسیده به سنجنده (مثل رادیانس) می‌توان یک معادل ریاضیاتی و دیجیتالی را تعریف نمود. به عبارت دیگر توان تفکیک رادیومتریکی یک سنجنده اشاره به میزان حساسیت آن در شناسایی و تفکیک انرژی­های منتشر شده از سطح زمین دارد. برهمین اساس هرچه توان تفکیک رادیومتریکی سنجنده افزایش یابد انرژی­های منتشر شده از سطح با دقت بالاتری شناسایی شده و کیفیت کمی تصویر را ارتقا می‌دهد. به عنوان مثال 8 بیت بودن یک تصویر به معنای آن است که انرژی فیزیکی رسیده به سنجنده می‌تواند در یک بازه 256 تایی (2 به توان 8) یعنی بین 0 تا 255 توزیع شده و معادل سازی شود. درصورتی که توان تفکیک رادیومتریکی از 8 به 16 ارتقا یابد، در این شرایط انرژی با دقت و حساسیت بالاتری ثبت شده و انرژی رسیده به سنجنده در یک بازه 65536 مقداری توزیع و معادل­سازی می‌شود.

توان تفکیک زمانی اشاره به مدت زمانی دارد که طول می‌کشد تا یک سنجنده از یک منطقه مجددا تصویربرداری می‌نماید. هرچه بازه میان دو تصویربرداری پی در پی از یک منطقه کمتر باشد، در این شرایط توان تفکیک زمانی بیشتر است و برعکس.  به عنوان مثال ماهواره لندست از توان تفکیک زمانی 16 روزه و سنجنده مادیس از توان تفکیک زمانی روزانه برخوردار است. در این شرایط سنجنده مادیس از توان تفکیک زمانی بالاتری در مقایسه با ماهواره لندست برخوردار است. توان تفکیک زمانی بالاتر امکان مطالعه پدیده­های پویا که در بازه­های زمانی کوتاه تغییر پیدا می‌کنند را فراهم می­آورد.