سنجش از دور چیست و چه کاربردهایی در مطالعات محیط زیستی دارد؟

سنجش از دور

از فیزیک به خاطر داریم، انرژی به سه شکل منتقل می­شود: رسانش؛ همرفت؛ و تابش الکترومغناطیس. از این بین، تابش الکترومغناطیسی، انتقال انرژی به شکل موج است و باعث می­شود انرژی خورشیدی به شکل موج به زمین برسد. سنجش از دور، فناوری نمونه برداری از تابش الکترومغناطیس است تا به کمک آن بتوان داده­ های مکانمند را تفسیر یا درک نمود. بر همین اساس امکان استخراج اطلاعات درباره عوارض، اشیاء و کلاس­های سطح زمین، اقیانوس­ها و اتمسفر مهیا خواهد شد. سنجش از دور همانگونه که از نام آن مشخص است، این نمونه­ برداری را از راه دور و بدون تماس فیزیکی با اجسام انجام می­دهد، از این رو نسبت به فرآیندهای میدانی، برتری­های فراوانی دارد. شناخته شده­ ترین فرآیند سنجش از راه دور، کارکرد چشم انسان و دیدن اجسام است. در این فرآیند بخشی از انرژی الکترومغناطیس وارد چشم فرد می­شود تا در نهایت امکان دیدن فراهم گردد، اما این انرژی نسبت به مجموعه انرژی ­های الکترومغناطیسی موجود در عالم هستی، بخش بسیار کوچکی را شامل می­شود که بر اساس ساختار چشم قابل رویت است و از آن به عنوان بخش مرئی انرژی الکترومغناطیسی یاد می­شود. سنجش از دور با اقتباس از کارکرد چشم سعی نموده­ است از سایر انرژی­ های الکترومغناطیس که برای چشم انسان قابل دید نیست نیز نمونه­برداری و آنها را تفسیر کند تا درک ما را از شرایط محیط بهبود بخشد. در مسیر حرکت انرژی الکترومغناطیسی از خورشید تا بالای اتمسفر زمین، ماده­ای برای برهم­کنش با آن وجود ندارد، بنابراین این انرژی به شکل موج الکترومغناطیسی با سرعت نور از خلاء عبور می­کند تا به اتمسفر برسد. وقتی این انرژی وارد اتمسفر می­شود، در برخورد با مواد از رفتار موجی فاصله می­گیرد و مدل برهم­کنش آن ذره ­ای خواهد شد. به عبارت بهتر، این انرژی به شکل یک نوع خاص ماده با مواد دیگر موجود در محیط برهم­ کنش می­دهد. مواد مختلف بر اساس نوع انرژی الکترومغناطیسی دریافتی، رفتار متفاوتی در این برهم­کنش­ها از خود نشان می­دهند یا به بیان ساده ­تر، هر ماده از هر انرژی الکترومغناطیس دریافتی درصد خاصی را بازتاب می­دهد که به این ویژگی، رفتار طیفی مواد گفته می­شود. دقیقاً به همین خاطر است که اجسام را به رنگ­های مختلفی مشاهده می­کنیم. سنجش از دور سعی دارد از این تفاوت­ها در رفتار طیفی مواد برای شناخت و درک اشیاء موجود در زمین استفاده کند.

سنجش از دور و محیط زیست

جالب است بدانید، یکی از معروف­ترین کتاب­های مرجع در زمینه سنجش از دور، کتاب پروفسر ینسن (2007) است با عنوان “سنجش از دور محیط زیست“. همانگونه که اشاره نمودیم، مواد در یک یا چند بخش از انرژی الکترومغناطیس، رفتار منحصر به خود دارند. بنابراین تقریباً هر آنچه در یک چشم ­انداز در محیط وجود دارد به کمک فناوری­ های مختلف سنجش از دور قابل درک است. در اصل سنجش از دور به منظور شناخت دقیق­تر محیط زیست توسعه یافته است. با این وجود، بد نیست به طور خاص اشاره ­ای مختصر به توانمندی ­های این فناوری در مطالعات محیط زیستی داشته باشیم.

سنجش از دور پوشش گیاهی

گیاهان اولین سطح زنجیره غذایی در یک زیست ­بوم را تشکیل می­دهند. بنابراین پایش شرایط پوشش گیاهی به عنوان یک شاخص سلامتی محیط، از اولین ماموریت ­های ماهواره ­ای، همواره مدنظر قرار داشته است. فرآیندهای سنجش از دوری خاصی جهت ارزیابی پوشش گیاهی و پایش تغییرات آن به صورت کمی و کیفی توسعه یافته است تا آنجا که حتی برای این کار محصولات خاص ماهواره ­ای به صورت سری­ های زمانی تولید شده و در اختیار پژوهشگران قرار گرفته است. به کمک این محصولات امکان بررسی تغییرات توان تولیدی و تغییر در مراحل فنولوژیکی گیاهی نیز فراهم شده است.

سنجش از دور آب

وابستگی شدید حیات انسانی به کیفیت و کمیت آب باعث شده است پایش مداوم این پارامتر همواره مورد توجه دانشمندان باشد. خوشبخانه رفتار طیفی آب بسیار متفاوت از سایر مواد است، بنابراین تشخیص آن از سایر پدیده­ های سطح زمین بوسیله سنجش از دور به راحتی امکان پذیر است. با این وجود سامانه ­های سنجش از دوری نیز به گونه ­ای تغییر ساختار یافته­ اند که بتوانند وضعیت کمی و کیفی پیکره های آبی را به راحتی رصد کنند. علاوه بر آن محصولات ماهواره ­ای خاصی جهت بررسی سلامت پیکره­های آبی تولید می­شود که می­تواند در بررسی روند تغییرات این زیست­ بوم­ها بسیار کارآمد باشند. معمولاً از این محصولات جهت استقرار سامانه ­های هشداردهی خطرهای محیطی یا مدیریت پایدار این پیکره ­ها استفاده می­شود. ایجاد نقشه ­های خطر سفیدشدن مرجانی، نقشه خطر تهاجم کشند قرمز و حتی استقرار سامانه ­های مدیریت صید آبزیان هم اکنون در بسیاری از نقاط دنیا به کمک سامانه­ های سنجش از دوری صورت می­پذیرد.

سنجش از دور خاک، زمین ­شناسی و زمین ­ریخت­شناسی

تاکنون خصوصیات مختلف خاک مانند طبقه خاک، افق­های خاک، بافت خاک، و ویژگی­های خاک مانند شوری، پوسته سطحی، ماده آلی، زبری، وضعیت سلامت و تخریب خاک و … به کمک داده­ های سنجش از دور مورد بررسی قرار گرفته­ اند و در این مطالعات توان سنجش از دور به اثبات رسیده است. از دیگر کاربردهای سنجش از دور می­توان به تهیه نقشه­ های مختلف زمین ­شناسی و زمین ­ریخت ­شناسی اشاره نمود. هم ­اکنون یکی از جذابترین کاربردهای داده های ماهواره­ ای به اکتشاف­های حرفه­ای معادن مربوط می­شود که توجه متخصصین بیشماری را در سراسر جهان به خود جلب نموده است تا جایی که اکنون بسیاری از نرم ­افزارهای حرفه ­ای پردازش تصاویر ماهواره ­ای ابزارهایی برای تشخیص موادخاص از داده ­های ابرطیفی ماهواره­ای توسعه داده ­اند.

سنجش از دور اتمسفری و بررسی تغییرات اقلیمی و آب و هوایی

کاربرد سنجش از دور به مطالعه سطح زمین محدود نمی­شود و سنجنده­ های ماهواره ­ای ویژه­ای جهت بررسی پارامترهای اتمسفری همچون مقدار ازن، ذرات معلق، ریزگردها و گازها وجود دارند. بررسی روند تغییرات این پارامترهای اتمسفری در طول زمان همواره یکی از جذابت­های فن سنجش از دور به شمار می­رود. مطالعه پیوسته پارامترهایی که تغییرات آب و هوایی و اقلیمی را نشان می­دهند مانند درجه حرارت، بارش، رطوبت، برف و … توسط سنجنده ­های ماهواره ­ای امکان پذیر است و اخیراً محصولات ماهواره ­ای جهت بررسی روند تغییرات آب و هوا تولید شده­اند که می­توانند به خوبی خلا موجود در بانک اطلاعات داده­ های هواشناسی را از بین ببرد.