عشر الثالثة المحاضرة

الليدار و الهايبرسبكترل تقنية Hyper spectral &Lidar

Hyper Spectral in remote sensing

باختبار • يقوم بعد عن االستشعار ان نعرف كلناالعديد في وتتبعها مالحظتها خالل من الظواهر

الطيف بواسطة المناطق منالكهرومغناطيسي.

عن االستشعار في الهايبرسبكترل تقنية في اماالنطاقات تعريف مدى اختبار على تقوم بعد

استشعار انظمة مع قورنت ما اذا خاصة الطيفيةكمستشعر سبوت مثل HRV (highاخرى

resolution visible) كمستشعري والندساتTM ,MSS الندسات على بقنواتها 5-4-3المحمالن

المحدودة الطيفية

التي • الهايبرسبكترل نطاقات بعدد تقارن ال وهيفي تساعد ثم ومن الصغيرة الظواهر توضح

امكانية . الصورة هذه وفي لها التصنيف اجراءتشتت توضح فهي الجوي الغالف تأثير تقييم

. الحمراء االشعة وتشتت الزرقاء االشعةالنطاقات • لبعض البيانات تصحيح ويمكن

معلومات على للحصول او اخر نطاق باستخداملها مقدرة وهذه الجوي الغالف في التحول عنداخل خاصة بعد عن االستشعار في واسع مدى

. الحقلي العمل

عن االستشعار في الهايبرسبكترلبعد:

كما • االرض لسطح صورة تعطي التقنية هذهالغالف في الغازات دراسة خاللها من يمكن

عديدة . تطبيقات وهناك مثال والتلوث الجويالتفاصيل في دقة لتعطي التقنية لهذه وشائعة

. االرض لسطح الطيفية والقياساتمن • غTيرها عن مختلفة وسيلة يعتبر بذلك وهو

من بعد عن االستشعار في التقليدية الوسائلوالطيفي والراديومتري المكاني الوضوح حيث

تعطي فهي الكفاءة عالية انها نطاق 200كماللصورة .

التصوير في Tهايبرسبكترل اجهزة تحمل نماذجTالجوي

•The Airborne Visible infrared imaging

spectrometer(AVIRIS) السبكترومتر الجوية الصورةلتقنية المستشعرات اوائل احد وهي الحمراء وتحت المرئي

عام في وصممت الجوية بواسطة 1980الهايبرسبكترل م(jpL )السبكترومترية الجوية الصور وهناك كالفورنيا في(AIS)•Airborne imaging spectrometer وهي • بعد عن االستشعار نطاق في االمتداد عظيمة وهي

جيدة راديومترية دقة وذو عالي ومكاني طيفي وضوح ذاتفي البيانات وباتساع 128وجمع طيفي ميكرومتر 10نطاق

The Airborne Visible infrared imaging spectrometer(AVIRIS)

وتحت • المرئي السبكترومتر الجوية الصورةالحمراء.

مشاركة )• مع ناسا بواسطة تطويره ( jpLتمفي اوال اختبر تطوير 1986والذي فهو م

(AISللمستشعر )عليها • يتزايد الحالي وقتنا في الصور وهذه

في الختبارها الصور مئات على للحصول الطلب. اوروبا و امريكا شمال

عملية واجراء الصغيرة الظواهر لكشف خاصةيعطي ذلك كل الحقلية االختبارات مع التصنيف

الباهظة . تكلفتها رغTم دقيقة نتائج

الهايبرسبكترل مستشعر جهاز تركيباالشعة • وتقيس االهداف بيانات تجمع العدسة

المنظر من والمنبعثة والعائدة المنعكسةالطبيعي .

بواسطة • ترصد طيفي نطاق كل في الطاقةفي السيليكون الرقاقات من الخطية االشعة

: هي منفصلة لوح اربعميكرومتر(1.3-1.9/1.8-2.8/ 0.7-1.3 / 0.4-0.7)•في • مقدمة بيانات وهي خاصة مقدرة منها ولكل

البيانات 224 تعديل بعد كان وان طيفي نطاقعلى الحصول احيانا طيفية 210يصبح نطاقات

للصورة.

الصورة , • ان كما االرتفاع شملت العمليات هذهبعرض شريط هو 11سجلت الشريط هذا كم

بحوالي المناطق فيه سجل كم 11منظرX11. كم

حوالي • يبلغ للبيانات خط لكل ان خلية 614كمامنخفض ارتفاع ضمن التصوير عمليات كانت اذا

االرضية المناطق تمثل التي الخاليا وتكون. 4حوالي ارتفاع على كانت اذا بينما جانب لكل م

حوالي تكون فإنها جانب .20كبير كل على م

جهاز في AVIRISالمرايا

الماسح و الهايبرسبكترل نطاقات بين مقارنةالندسات على Tالمحمول الموضوعي

) الثالثي ) البعد الصورة تكعيببيانات • خالل من يمثل الصورة تكعيب

ثالثي ) كبعد كما( 3Dالهايبرسبكترلعلى الهايبرسبكترل تقنية تمتاز

االشعة مثل اخرى اطياف تسجيلالموجات ذات البنفسجية فوق

. الطويلة الموجات يصور كما القصيرة

الحكومية • وجهات مكتبات الى الرجوع من البد التقنية هذه تطور ومعذلك اختبار يتطلب الذي الطيف لتعريف بيانات قواعد لديها التيبعض تحتوي والتي وتضاريسها المتنوعة االرض ألشكال التمثيل

وغيرها . والنبات المعادن مثل المواد• ) والتي ) – وغيرها المعادن الصخور طيفيا فصلها نستطيع ال التي خاصة

مثل التطبيقات بعض بإجTراء حلها يمكن•( PCA-high resolution data- convex geometry )استخدام مع ويمكن

المشاكل هذه لمثل حTل وسيلة ايضا تعتبر التي الهايبرسبكترل تقنيةالنطاقات ) من العديد تتوفر تعرف( Aviris/224حيث التقنية فهذه

. تصنيفها على وتساعد الصغيرة العيناتالهيبرسبكترل • بيانات فورمات صيغ مع للتعامل صممت برامج وهناك

. بعد عن االستشعار مناالضاءة • تنوع تأثير تحت جمعت المتنوعة الطيفية البيانات الن ونظرا

ادق بشكل استخدامها اجل من البيانات واصالح حل الى تحتاج بالتاليالمعلومات تفاصيل يسجل طيف كل ان خاصة الصورة معالجة اثناء

لقياسها . حالة أي او الطبيعي والسطح المناخ مثل

الجيد • التفسير من البد دقيقة النتائج تكون حتى ولذلكوغيرها . الظل تأثير وازالة معالجتها خالل من للبيانات

بها • تؤخذ التي لطريقة مشابه الهايبرسبكترل حقيقة انمثل االخرى الصور التقنية TM-spotبيانات هذه تمتاز ولكن

إلبراز اوسع مدى يعطي الذي العالي الطيفي بالوضوحمع حتى الطيفي االختالط مشكلة تظل ولكن الظواهر

اجراء الى االشارة تجدر وهنا الهايبرسبكترل تقنية وجودالصخور مثل الظواهر لبعض الحقلي العمل اختبارات

. وغيرها والترب والمعادنالهايبرسبكترل • صور وتحلل تقيس التي البرامج ان كما

تلك لقراءة الطيفية للمكتبة وتعريف دليل فيها يتوفر والتي. التحليل ودقة التفسير دقة ثم ومن اكثر لفهم االطياف

المختلطة العناصر يبين شكل

: الهايبرسبكترل تقنية مميزاتاالرض- 1• سطح ومظاهر السطح خشونة توضح متطورة تقنية تعتبر

متطور المستشعر ان حيث معرفتنا من تزيد وبالتالي غيرها من افضل. المستشعرات من غيره تفوق المطلوبة البيانات ويعطي

والبيوفيزياء- 2• والجغرافيا الجيولوجيا مثل مختلفة تخصصات تخدم. الزمن خالل والمتغيرة المستقرة غير الظواهر تراقب كونها والهندسة

البيئية- 3• الظواهر لمراقبة محسنة صور تعطي الهايبرسبكترل بياناتمنخفض وضوح ذات بيانات في سجلت التي االشكال لفهم وايضا

. اخرى مستشعرات ضمنوالراديومتري- 4• والمكاني الطيفي الوضوح حيث من الصورة كفاءةالثالثي- .5• بالبعد الصورة تعطيالبنفسجية- 6• فوق االشعة مثل القصيرة الموجات قياس على قادرة

. الطويلة الموجات وكذلك

الهايبرسبكترل • لمستشعرات البرامج وتتعدديحمل ما ومنها الطائرات على يحمل ما فمنها

. المستشعرات من و الصناعية االقمار علىالصناعية : االقمار على المحمولة

•(NASA.s EO-1 )نوفمبر في وهو 2000واطلق مبهذا المأخوذة الصورة كفاءة لزيادة مصمم

وله الوضوح عالي وهو نطاق 220النظامبين ) ما يتراوح وبامتداد ( 2.5-0.4للصورة

الى يصل وبوضوح م30ميكرومتر

منطقة • يغطي من 100X7.5الشكل لمساحة كمالطيفية التفاصيل تقدم والتي نطاق 220االرض

عالية . راديومترية دقة معاليمين • على اليابان في فيجي توضح وهي

من المفرد الصورة 220النطاق في نطاقفبراير في اخذت على. 2003هايبرسبكترل م

نطاقات احد ALIاليسار•Air born Lisear imageUsGS EROS DATA CENTERالمصدر •

Lidarليدار اعتباره • ويمكن ومداه الضوء Tكشف على تعتمد تقنية اليدار

االشعة يرسل فكالهما الرادار لصورة تماما مشابهة تقنيTةشكل على ويخرجها االشعة هذه Tاخرى مرة ويستقبل العائدة

. ال فهو الموجب االستشعار ضمن وهي االرض لسطTح صورالشTمسTي . االشعاع على يعتمد

مقارنة • على المقدرة وهي Tالتقنية لهذه خاصة ميزة تأتي وهناكما العائدة الطTاقة لتلك عنها المرسلة للطاقة الخصTائص

) كما ) النبضات االشعة هذه تقطعه الذي الزمن تحديد يمكنه . االناره وقياس الموجي والطول الزوايا تحديد من يمكنه

صTيغة يسTتخدم Tوالذي الليزر تطTبيق اساس اعتباره ويمكن.) استمرارية ) الضوء ترابط

الضوء خطوط يبين شكل

وبأطوال • جدا محدود نطاق من يتألف الضوءباأللوان . عنه يعبر ان ويمكن جدا ضيقة موجية

المترابط • الضوء تعرف الليزر تقنية فان وبالتالياالطوال من محدود مدى من يتألف والذيفوق يرسل ان يمكنه الضوء فمثال الموجية

يصبح مختلفة عوامل نتيجة ولكن كبيرة مساحةاالضاءة في تباين ستعطي حيث االنارة محدود

. خبراتنا خالل من نراه ما وهو

بقوة • تطبق وسيلة وهو Tالمنعكس االشعاع يقيم الليزر Tتكون Tوالتي المTعرفة غير الصغيرة للمواد Tالكهرباء

اكسيد , الياقوت مثل كرستالية زجاجية او غازيةالمواد , , من وغيرها Tالنيون غاز الهيليوم الكربونلها التي الدقيقة المواد مثل لها المشابهة القليلة

او كضوء الطاقة اطالق تعيد والتي ايونات او جزيئات . هيئة على Tالمنطلق الضوء ويكون كهربائية طاقة

. اشعاع يكTون ال ان Tيجب ولكن ومترابط متصل اشعاعهمTا : لسببين وذلك وحاد قوي

االرسال- 1• من االشعة رحلة اثناء التنوع يعطي لن النهالجTهاز . الى عودته الى

حرارتها- 2• من تزيد قد للظواهر بالنسبة الخTصائصقطعها . الى تؤدي وربما

تطبيقات • ذات الليزر تقنية ان القول ويمكنجهاز مثل اليومية حياتنا في ونستخدمها عديدة

الطابعات في الصحي المجال في ايضا السكانروغيرها .

استخدم • وقد الخمسينات نهاية منذ معروف وهوكما الصناعية والتطبيقات العلوم تفسير في

البيئية الدراسات في استخدمالطبيعي • الترابط بذلك العدسة يستخدمون فهم

الصورة في الدقيقة التفاصيل لتعريف لإلشعاعمن العديد لجمع مرايا بواجهات مزود ايضا وهو

. الضوء شدة لزيادة النبضات

مكونات • على التعرف في التقنية هذه استخدمت كما ) الى ) ارضي ارسال نقطة من الجوي الغازي الغالف

طبقات خصائص على التعرف امكن حيث الجوي الغالفكيلومترات بعدة الطبقات عمق وتقدير الجوي الغالف

التقنية هذه وان خاصة مكتشفة طبقة كل ارتفاع ومدىوعودتها . االشعة ارسال زمن قياس تستطيع

بشكل • الطائرة تحت مباشرة ليسدد صمم جوي ليزر واولللحصول استخدمت والتي مفردة مناطق على عمودي

العديد يخدم تقني مجال وهو الطبوغرافية البيانات علىوالغالف والنبات الجيمورفولوجيا مجاالت في الباحثين من

. االخرى التطبيقات من والعديد الجوي

اليدار Lidarsصورة

تجمع • والتي بعد عن االستشعار في هامة وسيلة وهوتنوعت حيث الثمانينات بعد االرض سطح صورعن

والتي اليدار لنظام الماسحات انظمة وتطورت التقنياتالطائرات وان خاصة هذا وقتنا في معروفة اصبحت

االماكن ) تحديد بأنظمة زودت تطورت( GPSايضا كمااليدار نبضات زمن تحسب التي الدقة عالية الساعات

جهاز . ان كما االجسام من عودتها الى انطالقها منيعطي اليدار مستشعر في لكل 300000الماسح نبضة

االطوال تستخدم اليدار صور معظم ان الى اضافة ثانية. القريبة الحمراء وتحت المرئي للطيف الموجية

التي • الخام الصورة نشاهد الصورة هذه فيلنقاط االرتفاع تبين حيث اليدار بأشعة اخذت

المناطق يمثل الفاتح والتدرج االرض على معينةيمثل الداكن التدرج بينما ارتفاعا االعلى

ارتفاعا . االقل المناطقولكن • المنطقة نفس تمثل منها اسفل الصورة

مثل ) التحسين اجراء ( Texture- shadingبعد. تفسيرها ليسهل وذلك

الصورة .• من اليسرى الزاوية خاصةفرجينيا • م2003مصدرها

بينما االعلى في الخام اليدار صورة يبين شكلالمحسنة اليدار صورة تمثل االسفل في

نميز • ان يمكن التالية الصورة فيفاتح بلون تظهر التي المرتفعة المناطق

الرقمي . االرتفاع نموذج ضمناشتقاق • نشاهد منها اسفل الصورة في

المنطقة في المرتفعة واالشجار المباني. عليها التحسين اجراء بعد

على • يؤثر للطائرة بالنسبة االرتفاعزاد فكلما للصورة المكاني الوضوح

. صحيح والعكس الوضوح قل االرتفاع

: اليدار صورة بيانات عمليات• : عنه ينتج اليدار نظامالسطح- )1• ارتفاع (SEM - surface elevation modelنموذج•. اليدار نبضات بواسطة االول السطح يمثل وهوالرقمي- )2• االرتفاع DEM ) digitalنموذج elevation

model النباتات ازالة بعد التضاريس سطح يمثل والذي. التراكيب وبعض

التضاريس- .3• سطح فوق العالي النبات غطاء يوضحالظواهر • تعرف حتى يدار ال صور تعالج ان يجب ولذلك

اخرى. استشعار بيانات مع استخدامها يمكن كما واالهداف

للحصول ( CIR - Color Infrared aerial photographsمثل )•للبيانات . افضل خصائص على

•( ابعاد بثالثة المكان االرتفاع( X, Y, Zويصور بيانات ليسجلبين ما يتراوح افقي بوضوح الدقة 30-20وهو بينما سم

حوالي عالية 20-15الراسي االرتفاع بيانات ليعطي سماالرضي . الضبط نقاط تحديد مع خاصة الدقة

الصغيرة • الظواهر تفاصيل يقيس ان يستطيع الدقة وبهذهالمنخفضة للنباتات القصيرة واالفرع االوراق يستشعر فهو

. بعد عن االستشعار في اليدار تصوير ميزة وهذه

مقسمة • وهي اليدار نبضات توضح التالي الشكل فيالتعرف يستطيع حتى الظواهر خصائص على للتعرف

ثانوية عائدة ونبضة اولية عائدة نبضة الى فيجزئها عليهااالسطح في خاصة الظواهر يعرف ان يستطيع وبالتالي

وبعTض العالية النباتات من انواع تحتوي قد وTالتي المعقدة. بالشكل امامك موضح هو كما مثال القصيرة الشجيرات

•. الظواهر انواع بين يفصل النبضات فتعريفالنبات • مثل الظواهر من الكثير يعرف ان يستطيع انه كما

دقيق ليس فانه ذلك من الرغم وعلى الدقيقة والتراكيبفهو والجروف النهرية والقنوات الساحل خط تمثيل في

. جيد بشكل المائية بالدراسات المتعTلقة الظواهر يوضح ال

للسطح اليدار نبضات فصل طريقة يبين شكلالمعقد

للنبات اليدار تقنية في الظواهر فصل يبين شكلتلك عن ويفصلها اوال وصلت التي النبضات يقيس حيث

النبضات الى اضافة متأخرا وصلت التي النبضاتالمتوسطة

االرتفاع • نموذج االسفل في الصورة التالي الشكل فيالصورة . اعلى في اليدار صورة من المشتق الرقمي

ارتفاع • على .12000واخذت االرض سطح فوق قدمالظواهر • بين الفصل من تمكن تقنية اليدار تقنية اذن

المختلفة االرض واشكال النبات مثل الصغيرة االرضيةاالستشعار وسائل ضمن فريدة وكفاءة عالية وبمقدرة

. االرضية للتفاصيل جيد وتمثيل عالية دقة ذو وهو بعد عنلإلشعاع يحتاج ال موجب استشعار كونه الى باإلضافة

اجهزة ميزة وهي الطقس بتقلبات يتأثر وال الشمسيالطائرات على المحمولة اليدار

كما • الدقة عالية مكانية بيانات يعطي انه كماباالرتفاع االرض لسطح دقيقة قياسات يعطي

تستخدم( X,Y,Zالرقمي ) عديدة تطبيقات وهناوالتخطيط الحضرية المناطق مثل التقنية هذهاالتصاالت خدمات وتصميم السريعة والطرق

ومتابعة( Wirelessوايرلس ) المختلفة واالنابيبوتركيب . والنباتات االراضي واستخدامات جودتها

والجيمورفولوجية البيئية والتطبيقات الغاباتتغيرها ومدى الظواهر لكشف كتحدي يأتي وهو

. وتعريفها الظواهر واختبار

تقنية من االرتفاع نموذج يبين شكلليدار