مقدمه عن الباندات اوالنطاقات
تستخدم النسبة الطيفية للمرئيات بقسمة قيم الانعكاسية
لحزمة طيفية على قيم الانعكاسية لحزم أخرى مناظرة لها ، وذلك لان انتاج مرئية
رقمية جديدة تعرف بعملية القسمة أو النسبة والهدف منه توضيح التباينات الطيفية
الضعيفة بين الاجزاء المختلفة للغطاءات الأرضية كما تساعد أيضا في خفض قيم السطوع
من المواد السطحية المماثلة والتي قد تحدث بسبب التغيرات الطوبوغرافية والظلال او
تحدث بسبب تغيرات زوايا سقوط الاشعاع الشمسي وشدة هذا الاشعاع وذلك لان المرئية
الناتجة عن القسمة لا تدين الا معلومات الانعكاسية النقية مع استبعاد أي تأثير
للعوامل السابقة " وبذلك فان الصور الرقمية للنسب الطيفية هي مرئيات محسنة
وواضحة تصور التغيرات في تباين منحنيات الانعكاسية الطيفية اعتمادا على الخصائص
المميزة لانعكاسية المعالم بالإضافة الى اختلاف شكل وعدد تركيبات النسبة في
معاملات الغطاء النباتي ، والهدف منها التقدير الكمي للخضرة النسبية للغطاء
النباتي والكتلة الحيوية ويمكن من خلالها تحديد عكر المياه وتباين الاستعمالات
الأرضية المختلفة بسهولة في هذه المرئية . وتخضع هذه العملية للتجريب من خلال مطابقة
النطاقات الاقرب للوصول إلى الهدف من الدراسة ، وقد يستخدم نطاقان لهذه العملية
الحسابية من مرئيات متعددة الأطياف مثال ذلك النباتات التي تعطي انعكاسية كبيرة في
النطاق تحت الاحمر القريب وانعكاسية ضعيفة عند نطاق الأحمر المرئي ، اما التربة
والمياه فهي تمتلك انعكاسية متساوية من هاتين المنطقتين من الطيف.
النطاقات band
النطاق (Band): هو عبارة عن مصفوفة واحدة من الخلايا لكل خلية قيمة واحدة، نشأ
من الاشارة الى
المنطقة اللونية في الطيف الكهرومغناطيسي.
الـ
band : هو عبارة عن نطاق طيفي يصف كمية الضوء بأطوال موجية مختلفة توضح
مقدار الضوء المنبعث أو المنعكس او المنقول من الهدف.يمكن أن تتضمن بيانات الصورة
عدة نطاقات من المعلومات، وكل نطاق هو مجموعة من
بيانات قيم الملف لجزء معين من الطيف الكهرومغناطيسي
للضوء المنعكس، أو الحرارة المنبعثة (أحمر،
لخضر ، أزرق قريب من تحت الأحمر، تحت الأحمر ، حراري ...الخ)، أو بعض المعلومات الأخرى المعرفة من قبل
المستثمر، والمتشكلة بدمج أو تحسين النطاقا
الأصلية، أو إيجاد نطاقات جديدة من مصادر أخرى. القمر الصناعي في البداية كان يلتقط
صور تشبه صور الموبايل بصيغة image اما الاستشعار الحديث هو ليس image بل مرئيات فضائية او بيان فضائي وهي على شكل ارقام وهي أطول موجية لأشعة قد تكون مرئية أو قد
تكون غير مرئية، وكل اشعة لها طول موجي وتردد،
وتختلف الاشعة المنعكسة من الظواهر بالطول الموجي،
ويقوم جهاز الاستشعار بتسجيل هذه الاشعة على شكل
صور وكل صورة هي باند وكل باند يحتوي على جزء من الظواهر الملتقطة مثلا الباند الأول ماء والباند
الثاني أشجار والباند الثالث ترب وهكذا، وتخزن على شكل
بكسلات وكل بكسل يحتوي على قيمة انعكاسية (x,y،z)،
وسبب دمج الباندات هو لغرض اظهار الظاهرة
المراد دراستها، وان الباندات
كلها مخزنة بصيغة ارقام وليست الوان فعندما يظهرها البرنامج تظهر بصيغة الأبيض والأسود، وأن سبب تخزين
البائدات المتعددة هو لغرض تجزئة الظاهرة الى تصانيف
أصغر مثلا تصنيف الماء الى مالح وغير مالح وهكذا.بعض
الRaster لها نطاق واحد single
band، وبعضها لها متعددة النطاقات multiple
Bands والنطاق الواحد Band يمثل بمصفوفة وحيدة من الخلايا، بينما الصور متعددة النطاقات لها
عدة مصفوفات من
الخلايا كل مصفوفة تمثل قيم معينة ولكن جميع مصفوفات الخلايا لنفس المنطقة الجغرافية، وان اغلب المرئيات
الفضائية تكون متعددة النطاقات ولهذا فهي ممكن أن تضم أكثر
من
نوع من البيانات.
1- الصور التي تكون من النوع ayscale,
aerial photographa single-band image تسجل بيانات
موجية أطوال تمتد على جزء كبير من الجزء المرئي من الطيف
الكهرومغناطيسي. لذا فدقتها الطيفية قليلة.
۲ - الصور
الملونة تجمع
بيانات الأطوال الموجية من ثلاثة أجزاء
صغيرة من الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي وهي الأجزاء (الأحمر، الأخضر والأزرق)، ولهذا يكون كل نطاق
Band في الصور الملونة أكثر دقة طيفية من
الصور الرمادية grayscale
image أحادية النطاق single
band. وهناك بعض المتحسسات
تجمع بيانات عالية الدقة الطيفية وهي المعروفة ب.multispectral
and Hyperspectral
النطاقات والطبقات Bandn.
Layers
تسمى نطاقات البيانات في برنامج ارداس ايماجين غالبا
بالطبقات. في حال استيراد نطاق إلى نظام المعلومات الجغرافية GIS، يصبح طبقة من المعلومات يمكن معالجتها بطرق مختلفة، ويمكن كذلك
تشكيل طبقات اخرى واضافتها لملف الصورة img ) في برنامج ايرداس ايماجين مثل العناصر الايضاحية أو الطبقات
المشكلة بدمج الطبقات الموجودة المرئيات أحادية النطاق Single
band
۱- نموذج
الارتفاعات الرقمية DEM
فكل خلية لها قيمة واحدة تمثل ارتفاع سطح الأرض.
2- panchromatic or
grayscale image المرئيات البانوكروماتية أو الصور الرمادية.
هناك ثلاثة طرق لعرض مجموعات البيانات أحادية النطاق: single
-band raster datasets
1 - باستخدام لونين وذلك لاستخدامها النظام
الثنائي Binary number
فكل خلية لها قيمة (صفر وواحد) وتعرض باستخدام اللونين الأبيض
والأسود، وهذا النوع يستخدم للصور المدخلة
باستخدام الماسح الضوئي Scanned
maps مع عمل خط بسيط ممكن ان يمثل Parcel
maps
۲- باستخدام
درجات الرمادي Grayscale
حيث كل خلية لها رقم يبدأ من (صفر) ويستمر
لرقم آخر ك 65535 و٢٥٥، وهي تستخدم عادة للصور الجوية
ذات اللون الأبيض والأسود. مثل مرئيات DEM.
blue (RGB) values
3- خارطة ملونة Color
map أحد طرق تمثيل الألوان على صورة هي باستخدام
Color
map حيث يتم ترميز كل مجموعة قيم لتقابل مجموعة
من ألوان.
المرئيات متعددة النطاقات
multiple
bands red
۱ - Landsat
imagery يتكون من سبعة نطاقات تتضمن الضوء المرئي، near
midinfrared
regions infrared thermal infrared region
۲ - true
color هي احد أمثلة الصور متعددة النطاق وهي مكونة
من ثلاث نطاقاتGreen, blue.Red.
3- satellite image على سبيل المثال تتكون من عدة نطاقات تمثل عدة أطوال موجية ابتداء
من فوق البنفسجية الى الطيف المرئي وصولا الى تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي.
هناك أربعة طرق لعرض الصور أو المرئيات متعددة
الباندات و
۱- ان
كل موقع خلية له أكثر من قيمة مرتبطة بها.
۲- کل
نطاق عادة يمثل جزء من الطيف الكهرومغناطيسي تم جمعه باستخدام المتحسس.
3-النطاق ممكن أن يمثل أي جزء من الطيف
بضمنها تلك الأجزاء غير المرئية بالعين كالمقاطع التي تقع ضمن نطاق تحت الحمراء infrared أو فوق البنفسجية ultraviolet
4 - ممكن عرض نطاق واحد من الصورة كطبقة
واحدة أو الدمج بين أكثر من نطاق لتكون صورة مركبة color
composite من ثلاث نطاقات كالصور الحقيقية True
image المكون من تركيب (Red
Green, blue).
الطبقات وطبقات العارض Layern
vs. Viewer Layers
يسمح عارض ايماجين بوضع عدة صور ضمن طبقات، حيث يمكن
أن تصبح كل صورة طبقة (بما فيها الصور المتعددة النطاقات)
الأنماط العادية Numeral
Types
فـي مجـال ونموذج الأعداد المستخدمة في طبقة شبكة
المسح، تحدد كيفية عرض ومعالجـة الطبقة، مثال ذلك : طبقة بيانات الارتفاع قيم
تتراوح ما بين ٢٥٧ ٥١٠ إلى 553,401 ستعالج بشكل مختلف من طبقة ما فيها قيمتين فقط
.
ان قيم ملف البيانات في طبقات شبكة المسح ستقع بشكل
عام ضمن هذه الملفات.
• البيانات الاسمية Nominal
anta : يتم تصنيف قيم البيانات المسماة في الملف
إلى فئات،
ويعطي اسم لكل منها، والقيمة الحقيقية المستخدمة لكن
فئة ليس لها معنى ملازم، إنها ببساطة
قيمة صف، مثال: طبقة شبكة المسيح المسلة الطبقة عرضية
تبين أنواع الأشجار
البيانات الترتيبية Ordinal
dula : وهي مشابهة للبيانات الاسمية ماعدا أن قيم
الملف تضع الصفوف في رتب أو تشكيلات، مثال ذالك: طبقة ذات صفوف أو درجات مرقمة ومسماة
" 1- جيد"، "۲-
وسط"، " ۳-ضعيف هيه نظام ترتيبي
البيانات المجالات Interval
data :
تكون فيهـا قـيم الملف مرتبه بشكل معين، وتكون المجالات بين القيم معنويه، حيث
تقيس بيانات المجالات بعض الخصائص، مثل الارتفاع أو درجات الفهرنهايت، والتي لا
تملك بالضرورة صفرا مطلقا، (إن الاختلاف بين قيمتين في بيانات المجالات هو فرق له
معنى كبير).
البيانات النسبة Ratio
data : تقيس حالة لها صفر طبيعي، مثل الإشعاع
الكهرومغناطيسي كما في معظم بيانات الاستشعار عن بعد، والهطول المطري أو الميول.
المرئيات الفضائية
هي الصور التي يتم الحصول عليها من الأقمار الصناعية
والطائرات بما في ذلك الصورPanchromatic والرادار والميكروويف وصور الأقمار متعددة الحزم
Landsat :5.1
: هي عبارة عن سلسلة من الأقمار الصناعية
التي أطلقت من أجل مراقبة الأرض ويتم إدارتها بشكل مشترك من قبل وكالة الفضاء الأمريكية
(NASA) وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية(USGS) وهي متاحة لجميع المستخدمين بصورة مجانية، حيث تهدف إلى مراقبة
الأرض وجمع الصور والبيانات التي تستخدم للأبحاث والتطبيقات التي يتم دراستها من
اجل مراقبة
الحاصل في المناطق الزراعية والسكنية وغيرها لمساحة: صور
القمر الصناعي Landsat
تعطي تقريبا ارتفاع 705 كم وبطول 185 كم، وأيضا تعطي صور جديدة لكل مناطق العالم
بمدة 10-14 يوم تقريبا.
تمثيل
مرئي النطاقات صور الأشعة تحت الحمراء الوسطى الأزرق
(1 TM):
يوفر أقصى الخشراق للمسطحات المائية الضطة ، على الرغم
من أن البحيرات الجبلية في الصورة اليسرى عميقة
وبالتالي تبدو مظلمة ،
كما هو الحال
في منطقة الغابات. في الصورة الصحيحة ، تكون المدينة
والمناطق العشبية المصفرة أكثر إشراقا من الحقول
الزراعية المجردة والمزروعة،
بتفاوت سطوع الحقول العاربية بشكل كبير حسب محتوى الرطوبة
أخضر
(2 TM):
يشمل ثروة الضوء المرئي العلاس النباتات الخضراء ، وبالتالي يساعد
تقييم قوة
النبات والتفريق بين النباتات الخضراء والصفراء. لكن لاحظ أن الغابة لا تزال أعمق من
الصخور العارية والتربية، الثلج شديد السطوع ، كما هو الحال في جميع انحاء نطاق
الأشعة تحت الحمراء المرئي و القريب الأحمر
(3 TM):
نظرا لامتصاص الكلوروفيل القوي ، تظهر النباتات الخضراء الحمق مما في عصابات الضوء
المرئية الأخرى. القوة. يمكن استخدام هذا الامتصاص للتمييز بين أنواع النباتات
المختلفة. يعتبر الشريط الأحمر مهنا أيضا في تحديد لون التربة ، والتعرف على
الصقور
الحمراء المنطقة بالحديد والتي غالبا ما ترتبط بترسبات الخام الأشعة تحت الحمراء
الغربية
(4 TIM): تكون النباتات الخضراء أكثر إشراقا من أي من الحرم المرئية، في
الصورة الزراعية ، تشير الحقول القليلة الساطعة جدا إلى الحد الأقصى لغطاء مظلة المحاصيل،
قناة التي هي أيضا واضحة جدا بسبب الامتصاص القوي للمياه والتناقض مع الحقول
النهائية الأكثر إشراقا. الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، من 1.55 إلى ١.٧٥ میکرو
متر (5 TM):
تمتصها المياه والجديد والثلج بقرة ، لذا تبدو البحيرات ويقع الثلج في صورة الجبل
مظلمة. تعلمها القيوم ، لذا فهي مفيدة للتمييز بين السحب والثلج. حساسة لمحتوى
التربة من الرطوبة، تظهر الحقول المروية حديثا في الصورة الزراعية بدرجات الوان
الحمق الأشعة تحت الحمراء الوسطى ، ۲۰۰۸
إلى ٢.٣٥ ميكرومتر( TM):
شبه 5 TM band ، ولكنها تتضمن ميزة امتصاص موجودة في معالي
الطين ، تبدو المواد ذات الصلصال الوفير أغمق مما كانت عليه في النطاق
5 TM. مفيد في تحديد التربة الطينية ومناطق التغيير الغنية بالطين التي
ترتبط عادة بالرواسب المعدنية الاقتصادية.
تركيب الباندات في الأقمار الصناعية
التفسير المرئية الفضائية وعمل صورة ملونة لتمييز
الظواهر الطبوغرافية على سطح الأرض تأتي بثلاث بندات من بندات القمر الصناعي وتركب
لكل بند لون معين من البندات الثلاثة الأحمر و الأخضر والأزرق وتستخرج منها صورة
التمييز ظواهر معينة وفيما يلي عرض لتركيب بندات القمر الاندسات 8 لأنه مجاني وسهل
الحصول عليها:
التركيب الثلاثي للباندات
النوع الأول: (أحمر - أخضر - أزرق أي ٤-٣-٢): في هذا
النوع شبيه بما يراه عين الإنسان على الطبيعة لكن ما يعاب على هذه الطريقة انها
تكون غير صافية لأنها تتأثر بغازات الغلاف الجوي فيكون مدى الاستفادة منها ضعيف
النوع الثاني: (أزرق – أخضر - أحمر ٥-٤-٣) وهو الأكثر
شيوعا لتمييز أنواع النباتات حيث تظهر النباتات باللون الأحمر
النوع الثالث: (٧-٦-٤) مفيد في تمييز المناطق السكنية
والصناعية عن المناطق المجاورة ولا يتأثر هذا النوع بغازات الغلاف الجوي.
النوع الرابع: (5-6-4) لتمييز المياه من اليابس فالأرض
اليابسة تظهر باللون البرتقالي والأخضر والمياه تظهر باللون الأزرق.
النوع الخامس: (٧-٥-٣) ويمتاز بقابليته في تفاذية من
طبقة الغلاف الجوي وهو مفيد في تمييز النباتات حيث تظهر باللون الأخضر الزاهي
النوع السادس: (٦-٥-٢) يستخدم للأغراض الزراعية
لمراقبة المحاصيل الزراعية حيث تظهر الأخضر الزاهي والمناطق الجرداء باللون
الأرجواني البنفسجي.
النوع السابع: تركيب البندات (۷-۵-۲ ) يفيد في الدراسات
المتعلقة بحرائق الغابات لأنها تكون نافذة الدخان الحرائق.
۱ - الماسح الضوئي متعدد
الأطياف لاندسات (MSS) Landsat Multispectral Scanner
يتألف من أربعة نطاقات طيفية ذات دقة مكانية تبلغ 80
مترا. حجم المشهد التقريبي هو ١٧٠ كم شمال-جنوب ١٨٥ كم
شرقا - غريا (106 ميلا 115 ميل). وتختلف الخصائص الخاصة بالبندات من لاندسات( 1-3 ) إلى لاندسات( 4-5
) وذلك على النحو التالي:
الخصائص العامة للباندات في القمر الصناعي (mss)
Landsat
Thematic Mapper (TM)-2
وتتألف هذا النوع من المرئيات من سبعة نطاقات طيفية
ذات دقة مكانية تبلغ 30 مترا للنطاقات من 1 إلى 5 و 7.
أما الدقة المكانية للنطاق 6 (الأشعة تحت الحمراء الحرارية) فهي ١٢٠ مترا، ولكنها تعاد تشكيلها إلى 30 مترا.
ويبلغ حجم المشهد التقريبي ١٧٠ كيلومترا من الشمال إلى
الجنوب بمقدار ۱۸۳ كيلومترا من الشرق إلى الغرب (١٠٦ ميلا
بحوالي ١١٤ ميل).
الخصائص
العامة للباندات في القمر الصناعي (TM)
Landsat
Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM)-3 -
تتكون من 1 إلى 7. ويبلغ طول النطاق ۸ (بانكروماتيك) ١٥ مترا.
يمكن لجميع البندات جمع واحد من أثنين من إعدادات لمكاسب ( عالية أو منخفضة لزيادة
الحساسية الإشعاعية ونطاق ديناميكي، في صور لاندسات ( ETM ) من ثمانية نطاقات طينية ذات دقة مكانية تبلغ ٣٠ مترا للنطاقات حين أن البند ٦ يجمع كل من المكاسب
العالية والمنخفضة لجميع المشاهد. ويبلغ حجم المشهد التقريبي ۱۷۰ كيلومترا من الشمال إلى
الجنوب بمقدار ۱۸۳
كيلومترا من الشرق إلى الغرب (١٠٦ ميلا بحوالي ١١٤ ميل).
4-Operational Land Imager
(OLI) and Thermal Infrared - Sensor (TIRS) Landsat 8
يتألف نظام لاندسات من تسعة نطاقات طيفية ذات دقة
مكانية تبلغ 30 مترا للنطاقات من 1 إلى ٧ و ٩. بحيث يكون النطاق الجديد ١ مفيد
لدراسات الساحل والغلاف الجوي. البند الجديد 9مفيد للكشف عن سحابة الحمضيات ودقة
البند ۸ (بانكروماتيك)
هو ١٥ مترا في حين أن البندات الحرارية ۱۰ و ۱۱ مفيدة في توفير درجات
حرارة السطح بصورة أكثر دقة ويتم جمعها في100
متر. ويبلغ حجم المشهد التقريبي ۱۷۰ كيلومتراً من الشمال إلى الجنوب بمقدار ۱۸۳ كيلومترا
من الشرق إلى الغرب ( ۱۰٦
ميلا بحوالي ١١٤ ميل).
النطاقات المستخدمة في القمر الصناعي لاندسات كما يلي
النطاق الأول - band1 :وطولة الموجي( ٠.٥٢-٠.٤٥)ونوع موجته الأزرق ويستخدم هذا النطاق
جيد لدراسة المستنقعات المائية كما انه جيد للتمييز بين التربة والنباتات وأيضا
جيد للتعرف على الطرق والمباني
النطاق الثاني - band2: وطولة (۰.۰۲۰.60
)ونوع موجته الأخضر هذا النطاق يوضح المناطق النباتية الخضراء بشكل جيد ويمكن أن
يميز بين الأنواع النباتية مثلاً بين الأعشاب والغابات كما يساهم في إيضاح بعض
المعالم الأخرى مثل المباني وغيرها .
النطاق الثالث -band3: وطوله (٠٦٩-٠.٦٣) ونوع موجته احمر هذا النطاق يعتبر من أهم النطاقات
فهو يمكن أن يميز بين أنواع الغطاء النباتي وهو أيضا جيد لإظهار حدود أنواع الترب وحدود
التكوينات الجيولوجية.
النطاق الرابع - band4 :طوله ( ۰۹۰-۰.۷4
)ونوع موجته تحت الحمراء الغريبة ويستخدم هذا النطاق
يوضح ويعكس كميات وغزارة النباتات بشكل جيد كما انه يوضح مناطق زراعة الحبوب
ويميزها عن الترب من حولها كما انه يظهر حدود المناطق المانية
النطاق الخامس-bands طوله (١.٧٥-١.٥٥) ونوع موجته تحت الحمراء المتوسط ويستخدم هذا
النطاق بدين كمية المياه في النباتات ويعتبر جيد الدراسة الجفاف ودراسة نمو النباتات
وحيويتها بالإضافة إلى أنه يمكن استخدام هذا النطاق في التمييز بين مناطق السحاب
والثلج
النطاق السادس -band6: طوله (١٢.٥-١٠٠٤) و نوع موجته تحت الحمراء الحراري ويستخدم هذا
النطاق يستخدم في تحديد كمية الحرارة المبعثرة من السطوح ( على هيئة أشعة تحت
الحمراء) كما يحدد سكان النشاطات الحرارية على سطح الأرض، أيضا يساعد هذا النطاق
في تصنيف الغطاء النباتي وقياس المحتوى الرطوبة للتربة
النطاق السابع -band7 طوله (۲.۳5-۲۰۰۸) ونوع
موجته تحت الحمراء المتوسط ويستخدم هذا النطاق مفيد في الأساس للتفريق بين
التركيبات الصخرية المختلفة والمعادن.
النطاق الثامن -bands: طوله (۰52-۹۰-۰ ) ونوع
موحته البانكروميتك صممت لاختراق الكتل الهوائية وهذا يجعله مفيد في رسم الخرائط
البحرية فضلاً عن أهميته في تصنيف الترب والغطاء النباتي وتصنيف الغابات.