تصوير الأقمار الصناعية: كيف يعمل وماذا يستخدم؟

كانت الصور الأولى المأخوذة من الفضاء من رحلات جوية شبه مدارية في الأربعينيات من القرن الماضي ، والتُقطت أول صورة قمر صناعي في عام 1959 بواسطة Explorer 6. تصوير الأقمار الصناعية هو استخدام الأقمار الصناعية لجمع البيانات حول الأرض عبر الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض أو الطائرات عالية الارتفاع.

لقد قطع التصوير عبر الأقمار الصناعية شوطا طويلا منذ ذلك الحين. يوجد الآن أكثر من 2000 قمر صناعي في مدار حول الأرض ، والعديد من الأنواع المختلفة ذات القدرات المتفاوتة. يستخدم تصوير الأقمار الصناعية في علم الأرصاد الجوية ، والحفظ ، والجيولوجيا ، والزراعة ، ورسم الخرائط ، والتعليم ، والذكاء ، والحرب ، وغير ذلك.

ستغطي هذه المقالة بعض التقنيات الكامنة وراء التصوير بالأقمار الصناعية ، وكيف يعمل ، وما يمكن استخدامه من أجله.

كيف يعمل تصوير الأقمار الصناعية؟

تصوير الأقمار الصناعية هو موضوع واسع. هناك أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار وطرق مختلفة للحصول على صور الأقمار الصناعية. فيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن تختلف بها الأقمار الصناعية وأجهزة الاستشعار الخاصة بها.

السلبي مقابل. الاستشعار النشط

هناك فئتان عريضتان من أجهزة استشعار تصوير الأقمار الصناعية. هذه هي أجهزة الاستشعار النشطة وأجهزة الاستشعار السلبية. تقوم أقمار الاستشعار السلبية بجمع بيانات حول الأرض عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الشمس والذي ينعكس عن الأرض. من ناحية أخرى ، تصدر أقمار الاستشعار النشطة إشعاعاتها الخاصة وتحللها عندما تنعكس مرة أخرى على القمر الصناعي.

دقة الاستشعار

مثل الكاميرا العادية ، قمر صناعي مختلف أجهزة الاستشعار لديها قدرات مختلفة. سيكون لكل جهاز استشعار دقة مكانية معينة. هذا هو مقدار المساحة التي يمكن للمستشعر التقاطها في المرة الواحدة ، أو عدد وحدات البكسل الخاصة به ومدى صغرها. بعض المستشعرات قادرة على التقاط دقة تصل إلى 0.31 متر مربع لكل بكسل ، على الرغم من أن معظمها لن يكون بدقة عالية.

ضع في اعتبارك أن الأقمار الصناعية تتحرك باستمرار. هذا يعني أنه من أجل التقاط صور لمنطقة واسعة ، يجب أن يكون المستشعر قادرًا على الحركة أو يجب أن يكون هناك مجموعة من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال ، إذا كان القمر الصناعي يدور من الشمال إلى الجنوب ، فقد يحتوي على مستشعر أو مرآة تتحرك في الاتجاه المعاكس "لمسح" منطقة أوسع أثناء تحركه.

من ناحية أخرى ، فإن الدقة الطيفية هي أنواع الضوء التي يمكن أن يلتقطها المستشعر. تعكس الهياكل المختلفة على الأرض الإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل مختلف ، وهو ما يسمح للأقمار الصناعية بأن تكون مفيدة للغاية. يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي الضوء المرئي (كما نراه من خلال أعيننا) والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. على سبيل المثال ، يعكس الثلج كل الإشعاع بقوة كبيرة ، في حين أن النباتات الكثيفة تمتص الكثير من الضوء الأحمر ولكنها تنبعث منها ضوء الأشعة تحت الحمراء.

بهذه الطريقة ، سيتمكن القمر الصناعي الذي يتميز بأجهزة استشعار يمكنها التقاط الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء من التمييز بين البيئات المختلفة على سطح الكوكب. لكن هذا ليس كل الأقمار الصناعية قادرة على القيام به.

على عكس الكاميرات العادية ، تتمتع الأقمار الصناعية أيضًا بدقة زمنية. يشير هذا إلى مقدار الوقت بين الصور لموقع معين. إذا تم استخدام قمر صناعي لمراقبة منطقة معينة ، فسيستغرق الأمر عددًا معينًا من الساعات حتى يصل القمر الصناعي إلى هذا الموقع فوق الأرض مرة أخرى.

لذلك ، يمكنك أن ترى أن الأقمار الصناعية عبارة عن معدات عالية التخصص. سيتم إنتاج كل قمر صناعي مع وضع مهمة محددة في الاعتبار (أو مهام متعددة).

معالجة الصورة

نظرًا لحجم الأرض وطبيعة مستشعرات التصوير والحجم النقي للصور التي يجب التقاطها ، فإن معالجة الصور مطلوبة لعمل صور مفيدة.

أحد الأمثلة على ذلك هو خياطة الصورة. بغض النظر عن حجم المستشعر ، من أجل التقاط صور عالية الدقة لمساحات كبيرة ، يجب التقاط العديد من الصور. ستحتاج بعد ذلك إلى "تجميعها" معًا (لحسن الحظ يقوم البرنامج بذلك الآن بسلاسة تقريبًا) من أجل إنشاء صورة واحدة أكبر.

بسبب الإشعاع ، غالبًا ما تتميز صور الأقمار الصناعية بالقطع الأثرية مثل الخطوط أو الخطوط. إزالة شريط الصور هو عملية إزالتها لإنشاء صور أفضل.

علاوة على ذلك ، اعتمادًا على استخدام الصور ، قد يلزم إعادة تصوير المناطق الفردية اعتمادًا على الغطاء السحابي أو العوائق الأخرى للصورة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الدقة الزمنية ، ولماذا قد تتطلب آلاف الساعات من غربلة الصور لإنشاء خريطة مثالية للمنطقة.

ما هي استخدامات التصوير بالأقمار الصناعية؟

كما ذكرنا ، فإن التصوير بالأقمار الصناعية له مجموعة واسعة من الاستخدامات. وتشمل هذه الخرائط والملاحة وتخطيط المدن والتنبؤ بالطقس والمراقبة البيئية والمراقبة العسكرية. يتم شرح ثلاثة من الاستخدامات الأكثر شيوعًا لتصوير الأقمار الصناعية أدناه بمزيد من التفصيل.

الصور والخرائط

ربما يكون Google Earth هو المثال الأكثر شهرة لتصوير الأقمار الصناعية. يمكنك بسهولة استخدام هذه الأداة ل انظر منزلك. كما تم تطوير العديد من المنظمات الأخرى قواعد بيانات صور الأقمار الصناعية التي يتم تجميعها في خرائط قابلة للاستخدام. يمكن أن يؤدي هذا إلى القدرة على التكبير إلى مستوى معين من التفاصيل في أي مكان على هذا الكوكب.

لإنشاء خرائط ، يجب التقاط صور عالية الدقة على ارتفاعات عديدة لكل موقع. وهذا يشمل كلا من التصوير الجوي والقمر الصناعي. يتم استخدام برامج متطورة "لدمج" الارتفاعات مع بعضها البعض أثناء تكبير الخريطة.

كشف التغيير

الأقمار الصناعية قادرة على تتبع التغيرات في منطقة معينة من سطح الأرض. وخير مثال على ذلك هو المناطق القطبية. الأقمار الصناعية ليست قادرة فقط على تتبع كمية الجليد الموجودة في أي وقت (عبر الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء انعكاس) ولكنها أيضًا قادرة على إنتاج خرائط طوبولوجية للأرض لقياس تغيرات الارتفاع في القطب جليد.

التنبؤ بالطقس

شاهدت توقعات الطقس أو استخدم تطبيق الطقس? يمكنك شكر الأقمار الصناعية على ذلك.

تحتوي الأقمار الصناعية على أجهزة استشعار قادرة على التقاط أطوال موجية معينة من ضوء الأشعة تحت الحمراء ويمكنها الحصول على معلومات حول مستويات الحرارة.

إلى جانب التصوير بالضوء المرئي ، يمكن للأقمار الصناعية التقاط صورة كاملة تقريبًا لأنظمة الطقس. وذلك لأن الضوء المرئي يوفر معلومات قد لا تكون متاحة عبر الأشعة تحت الحمراء مثل الضباب (وهو قريب جدًا من درجة حرارة الأرض تحته).

يتوفر التصوير الحراري في الليل أيضًا (عندما لا يتوفر الضوء المرئي). هذا مهم للتنبؤ بالطقس لأن الأنواع المختلفة من أنظمة الطقس لها توقيعات حرارة مختلفة (على سبيل المثال ، أنواع السحب).

الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض قادرة على مراقبة منطقة معينة من علو شاهق. يفعلون ذلك عن طريق الدوران حول الأرض بنفس السرعة التي تدور بها الأرض. توفر هذه معظم المعلومات التي تراها في توقعات الطقس. النوع الآخر من الأقمار الصناعية للطقس هو مدار قطبي ويمكنه فقط تصوير منطقة مرتين في اليوم ، ولكنه يوفر دقة أعلى بكثير.

يسمح الجمع بين المعلومات حول الحرارة والضوء المنعكس بتحليل أنظمة السحب والتلوث والحرائق والعواصف ودرجات حرارة السطح والمزيد.

تصوير الأقمار الصناعية: عصر جديد من العلوم

مع ظهور التصوير بالأقمار الصناعية ، تمكن العلماء من مراقبة الأرض بمستوى جديد من التفاصيل لم يكن من الممكن تخيله من قبل. مع سهولة الوصول إلى الصور في جميع أنحاء العالم عبر طيف الضوء ، أصبحت دراسة أنماط الطقس والأنماط البيئية أكثر تعقيدًا.

لكن كل التقنيات الجديدة تأتي بجانبها الخطير أيضًا. لا غنى عن تصوير الأقمار الصناعية في المساعي العسكرية الحديثة ، بما في ذلك مراقبة الدول الأجنبية أو استراتيجيات التخطيط.

نأمل أن تكون هذه المقالة قد علمتك شيئًا لم تكن تعرفه عن كيفية تجميع الأقمار الصناعية للصور!

كيف تختلف الأنواع المختلفة من مستشعرات الكاميرا الرقمية؟

تختلف مستشعرات الكاميرا الرقمية بشكل كبير. إليك كيف تختلف وكيف تؤثر أحجام المستشعرات المختلفة على جودة الصورة.

اقرأ التالي

عن المؤلف