کاربرد داده های سنجش از دور در شناسایی آلودگی و کاربردهای محیطی

کاربرد داده های سنجش از دور در شناسایی آلودگی و کاربردهای محیطی

اسلاید 1: گروه فنی مهندسی نقشه برداریموسسه آموزش عالی سراج تبریز

اسلاید 2: گردآورنده : سجاد تمجیدیاستاد مربوطه : مهندس انصاریکاربرد داده های سنجش از دور در شناسای آلودگی و کاربردهای محیطیپاییز 91

اسلاید 3: مقدمه:امروزه با افزایش روز افزون جمعیت کره زمین و محدودیت منابع موجود جهت تامین نیازهای گوناگون آنها، کاربرد داده ها و اطلاعات بدست آمده از طریق ماهواره ها مانند تصاویر ماهواره ای و پردازش آنها با استفاده از نرم افزارها و سیستم های پردازش اطلاعات ،نقش مهمی در مدیریت بهینه و پایدار منابع محدود سرزمین دارد. سیستمهای سنجش ازدور ماهواره ای با توجه به ویژگی های منحصر بفردی چون تامین دید وسیع و یکپارچه از منطقه، استفاده از گستره طیف الکترومغناطیسی جهت ثبت خصوصیت پدیده ها، پوشش های تکرار شونده زمانی و مکانی و سرعت انتقال و تنوع اشکال داده ها و امکان بکارگیری سخت افزارها و نرم افزارهای تخصصی رایانه ای، در سطح جهان کاربرد زیادی پیدا کرده است و به عنوان ابزاری مناسب در ارزیابی وپایش، کنترل و مدیریت پایدار محیط زیست و منابع سرزمین مانند:  آب و خاک، هوا، جنگل، محصولات کشاورزی،  مراتع و غیره بکار گرفته شده و به مرور بر دامنه و وسعت کاربريهای آنها افزوده می شود. در زمینه بررسی آلودگیهای محیط زیست نیز تصاویر ماهواره ای، اطلاعات مناسبی را در اختیار تصمیم گیران قرار می دهند.

اسلاید 4: کاربرد فناوری های سنجش از دور در پایش آلودگیهای محیط زیست: فناوری سنجش از دور در بحث کنترل و پايش آلودگيهای مختلف با جمع آوری داده های مناسب کمک شايانی در مديريت منابع مختلف داشته و وضعيت سلامت منابع مختلف را از لحاظ عدم حضور آلودگيهای گوناگون مورد ارزيابی قرار می دهد. بطور کلی آلودگيهای محيط زيست را می توان به چند دسته زير تقسيم نمود: 1- آلودگی منابع آب2- آلودگی خاک3- آلودگی هوا4- آلودگی ناشی از معدنکاوی5- آلودگی های نوری (در شهر های بزرگ)

اسلاید 5: 1- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی منابع آب:بيشترين میزان اشعه خورشيد در لايه هاي فوقانی آب (حدود دو متري) جذب مي شود و اين خاصيت، بستگي فراوانی به نوع طول موج دارد. با استفاده از طول موجهاي مختلف در سنجش از دور بويژه در فاصله (0.6-0.48) ميكرومتر مي توان اختلاف سطوح مختلف آب را به وضوح مشاهده نمود. کلیه آبهاي طبيعي داراي مقادير مختلفی از ناخالصي هستند . هرگاه ميزان ناخالصي آب به حدي باشد كه مصرف آن به صورت آب شرب و يا براي مقاصد آبياري و صنعتي ناممكن باشد، آلوده به حساب مي آيد. آلودگي آب ممكن است در اثر فعاليتهاي انسان يا از منابع طبيعي ناشي شود كه در هر حال بسته به ميزان ناخالصي، اختلاف زمينه در تصاوير ماهواره اي حاصل شده که از اين خاصيت براي مطالعه آب استفاده ميشود.

اسلاید 6: از آنجائیکه تشخيص ميزان آلودگي آب با استفاده از تصاوير ماهواره اي مشكل است، با بررسي ومطالعه دقیق تصاوير تكراري و تغييراتي كه در زمينه سطوح آبي ظاهر مي شود، مي توان منابع آلودگي را شناسائي كرد. بطور مثال زمينه نسبتًا روشني كه در نواحي نزديك به ساحل، بر روي تصاوير ديده مي شود، از ورود رسوبات و پساب هاي صنايع و يا فعاليتهاي كشاورزي در مناطق نزديك به دريا و بالا رفتن ميزان انعكاس از لايه هاي آلوده در نواحي نزديك به ساحل و اطراف جزيره ها ناشي مي شود. حال آنكه، در نواحي دور از ساحل كه عمق بيشتري هم دارند، معمو لا ميزان آلودگي كمتر است و زمينه تيره اي را بر روي تصاوير موجب مي شود و براحتي از مناطق آلوده قابل تشخيص مي باشند. تصاویر زیر (ماهواره لندست - سنجندهTM) تفاوت میزان رسوبات وارد شده به آبهای ساحلی را قبل و پس از وقوع سیلاب، درسال 2002 در منطقه خلیج فارس نمایش می دهد. در تصاویر مذکور، رسوبات سبز رنگ بر روی زمینه آبی تیره (آبهای ساحلی) نمایان شده اند. (تصوير راست): میزان رسوبات پس از وقوع سیلاب 15/1/2002 (تصوير چپ): میزان رسوبات قبل از وقوع سیلاب 13/1/2002

اسلاید 7: همچنین آلودگی به فلزات سنگین در رسوبات رودها با استفاده از تصاویر ماهواره ای چند طیفی(Hyper Spectral) قابل رديابی و تبديل به نقشه می باشد. شناخت منشاء، وسعت و ردیابی لکه های نفتی ایجاد شده در سطح دریاها و اقیانوس ها نیز با بکارگیری تصاویر ماهواره ای قابل پیگیری می باشد. در بخش پایش آلودگیهای اقیانوسها، تصاویر راداری ماهواره های ERS-2،RADARSAT SAR و تصاویر دارای باندهای حرارتی مورد استفاده واقع می شوند. شکل شماره 1 تصویر ERS SAR سطح لکه های نفتی را که بر سطح خلیج تایلند (سمت چپ) و دریای جنوب چین (سمت راست) در سال 1996 وجود داشته است را نشان می دهد. طول گستره نفتی سمت چپ بیش از 100 کیلومتر است که در تصویر بطور مورب نشان داده شده است. تصوير راست): لکه های نفتی بر سطح دریای جنوب چین (تصوير چپ): لکه های نفتی برسطح خلیج تایلند

اسلاید 8: 2- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی خاک:یکی از مهمترین مشکلات محیط زیستی، آلودگی خاک با فلزات سنگین است. با کاربرد فناوری سنجش از دور و استفاده از داده های چند طیفی، مانند داده های ماهواره هایپریون ((Hyperion و با یاری گرفتن از مطالعات میدانی، میتوان ارتباط میان ساختار پوشش گیاهی، خواص فیزیک و شیمیایی و خواص زیستی سیستم پوشش گیاهی خاک و درجه آلودگی آن (مانند خاک مزارع برنج) به فلز سنگین (بطور مثال: فلز کادمیم) را در مورد بررسی قرار داد.3- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی هوا:با رشد سریع و روزافزون انتشار انواع آلاینده ها در اتمسفر توسط انسانها در قالب فعالیتهای صنعتی و شهری، لزوم پایش و کنترل آنها با روشهایی که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه کمتر برخوردار باشند، احساس می شود.

اسلاید 9: از آلاینده هایی که کنترل آن در اتمسفر توسط فناوری سنجش از دور میسر می باشد، تراکم ذرات معلق با استفاده از تصاویر ماهواره ای GOES، MODIS وMISR و داشتن اطلاعات مکاندار( GIS ای) از فاصله راههای اصلی وتراکم جمعیت و متغیرهای هواشناسی می توان میزان میانگین ماهانه ذرات معلق را برآورد نمود. اخیرأ ماهواره CALIPSO جهت مطالعه ابر و هواويز(Aerosol) که نقش بسيار عمده­اي در تغييرات آب و هوايي و اکوسيستم کرة زمين دارند، به فضا پرتاب شده است. در دسترس بودن اين داده­ها در بهينه سازي مدلهاي هواشناسي و مطالعات مربوط به آلودگی هوا نقش بسيار مؤثري دارد. ليدار پس­پراکنشي مي­تواند ارتفاع و نمايه ابر را نشان دهد. با ترکيب داده­هاي به دست آمده از ليدار و تصويرهاي رقومي که از ابر ثبت مي­شوند, نمايه سرعت ابر نيز به دست مي­آيد. فوتومتر خورشيدي، در طول روز خورشيد را دنبال مي­کند و در 8 کانال طول موج در ناحيه مرئي سيگنالهاي دريافت شده را ثبت مي­کند. به اين ترتيب مي­تواند چگالي ابعادی هواويز را در امتداد جاروب شده، مشخص کند.

اسلاید 10: 4- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی حاصل از معدنکاوی:با رشد سریع و روزافزون انتشار انواع آلاینده ها در اتمسفر توسط انسانها در قالب فعالیتهای صنعتی و شهری، لزوم پایش و کنترل آنها با روشهایبا کاربرد داده های چند طیفی، بهمراه اطلاعات مکاندار (GIS ای) می توان خطر آلودگی، تغییرات و احیای سایت های معدنکاوی را مدل سازی نمود. از سه جنبه مختلف می توان اثرات منفی استخراج معدن را با کاربرد فناوری سنجش از دور بررسی نمود: تفسیر تصاویر ماهواره ای و مکانیابی منشاء آلودگیتلفیق تکنیکهای کمی سنجش از دوری با پیمایش زمینینقشه سازی سریع اطلاعات محیط زیستی و داده های موثر ذخیره شده در پایگاه داده هادر تصویر ماهواره ای زیر ورودی های معادن زغال سنگ به رنگ تیره نمایش داده شده است.نمایش ورودی های معادن زغال سنگ (به رنگ تیره) در تصویر ماهواره ای

اسلاید 11: 5- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی های نوری (در شهرهای بزرگ) :روشهای مدرن زندگی در شهرهای پیشرفته موجب تخریب محیط زیست در شهرها و حومه های آن شده است. یک پارامتر مشخص این تخریب ایجاد آلودگی نوری است که علت آن تولید نورهای مصنوعی بسیار زیاد در شبها است. با بکارگیری تصاویر ماهواره های که شب هنگام برداشت شده اند، میتوان پراکنش مکانی و زمانی و میزان این نوع آلودگی را بررسی و اندازه گیری نمود.شکل فوق انتشار نور در شب در کشور یونان در تاریخ 19/9/2001 را نمایش می دهد.

اسلاید 12: نتیجه گیری پس به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که امروزه با افزایش روز افزون جمعیت کره زمین و محدودیت منابع موجود جهت تامین نیازهای گوناگون آنها ، کاربرد داده ها و اطلاعات بدست آمده از طریق ماهواره ها مانند تصاویر ماهواره ای و پردازش آنها با استفاده از نرم افزارها و سیستم های پردازش اطلاعات ، نقش مهمی در مدیریت بهینه و پایدار منابع محدود سرزمین دارد. و با فناوری سنجش از دور میتوان در بحث کنترل آلودگيهای مختلف با جمع آوری داده های مناسب کمک شايانی در مديريت منابع مختلف داشت و وضعيت سلامت منابع مختلف را از لحاظ عدم حضور آلودگيهای گوناگون مورد ارزيابی قرار می دهد .

اسلاید 13: با تشکر از مهندس خردمند