استشعار2020 white

‫تعريف الاستشعار عن بعد ‪Remote Sensing‬‬ ‫يقصد بالاستشعار عن بعد مجموع العمليات‪ ،‬التي تسمح بالحصول على معلومىات‬ ‫عن الظواهر الطبيعيى على سىطح ا‪،‬رد‪ ،‬دون ين ي ىون هاىاا اتصىال مباشىر بياى‬ ‫وبين جهاز التقاط هذه المعلومات‬ ‫تسىتدد يلاىاظ عىدلإ لرشىارلإ الى المصىطلح اياجليىز ‪ Remote Sensing‬ماهىا‬ ‫“ايستشعار عن بعد” و “ايستشعار من بعد” و ”التحسس الاائ ” والترجم ا‪،‬ول‬ ‫هي ا‪ ،‬ثر شيوعا‪.‬‬ ‫يستدد المصطلح ايستشعار عن بعد لرشارلإ ال ‪:‬‬ ‫– العل الذ يهت بمسائل استددا تقايات التصوير الجو يو الاضائي‬ ‫– العل الذ يهت بالتاسير الصور الجوي والاضائي ‪.‬‬ ‫– العل الذ يهت ‪:‬‬ ‫بطىرج جمىب البيااىات عىن ال ائاىات يو الظىواهر على سىطح ا‪،‬رد يو سىطح‬ ‫ا‪،‬رد بإستددا مجسات ‪ Sensors‬بعيدلإ عن هذا السطح‪.‬‬ ‫طرج تحليل وتاسير هذه البيااات‪.‬‬ ‫تطوير وتحسين يساليب جمب البيااات و تاسيرها‪.‬‬





‫أول صورة جوية في‬ ‫التاريخ التقطت من منطاد‬ ‫الهواء الساخن في عام‬ ‫‪ ،1860‬تصور مدينة‬ ‫بوسطن من ارتفاع ‪2000‬‬ ‫قدم‪ ،‬للمصور جيمس‬ ‫والاس‪.‬‬









‫الحدث‬ ‫السنة‬ ‫‪ 1800‬اكتشاف الاشعه تحت الحمراء بواسطة السير وليام هيرشل‬ ‫‪ 1839‬بداية ظهور الصور الفوتوغرافيه (الضوئيه)‬ ‫‪ 1860 - 1850‬التقاط صور فوتوغرافيه من المناطيد‬ ‫‪ 1909‬التقاط صور فوتوغرافيه من الطائرات‬ ‫‪ 1914-1918‬الحرب العالمية الأولى‪ :‬الاهتمام بالاستكشاف الجوي‬ ‫‪ 1920-1930‬التطورات والتطبيقات البدائية للصور الجوية ‪،‬وبداية ظهور علم المساحات التصويرية‬ ‫الجوي‬ ‫التصوير‬ ‫تقنيه‬ ‫لاستغلال‬ ‫الحكومات‬ ‫دفعت‬ ‫بيئيه‬ ‫مشكلات‬ ‫ظهور‬ ‫إلى‬ ‫أدى‬ ‫الكساد الاقتصادي العالمي‬ ‫‪1929-1939‬‬ ‫لمعالجه هذه المشكلات‬ ‫والتخطيط‬ ‫التجسس‬ ‫لإغراض‬ ‫الحرب العالمية الثانية‪ :‬تخللتها استخدامات لنطاقات الأشعة الغير مرئية‬ ‫‪1939-1945‬‬ ‫وتحليلها‬ ‫العسكري ‪،‬بالإضافة إلى تدريب مكثف للكوادر البشرية لمعالجه الصور‬ ‫‪ 1950-1960‬الحرب الباردة‪ :‬أبحاث عسكريه مكثفه وتطورات سريعة في حقل الاستشعار عن بعد‬ ‫الحمراء‬ ‫تحت‬ ‫الاشعة‬ ‫انعكاسات‬ ‫تبين‬ ‫جوية‬ ‫صور‬ ‫باستخدام‬ ‫الزراعية‬ ‫الآفات‬ ‫كوليل ))‪Colwell‬لأحد‬ ‫دراسة‬ ‫‪1956‬‬ ‫الأرض‪.‬‬ ‫لسطح‬ ‫‪ 1960-1970‬بداية استخدام مصطلح \"الاستشعار عن بعد\"‪ .‬وإطلاق أول قمر صناعي للأرصاد الجوية‬ ‫‪ 1972‬إطلاق أول قمر صناعي من سلسله أقمار لاندسات ))‪Landsat‬لدراسة سطح الأرض‬ ‫‪ 1970-1980‬تطورات سريعة في معالجه الصور الرقمية‬ ‫‪ 1986‬إطلاق القمر الصناعي الفرني سبوت لمراقبه سطح الأرض‬ ‫‪ 1980‬تصميم المستشعرات ذات النطاقات الاشعاعية الكثيرة ))‪Hyperspectral Sensors‬‬ ‫‪ 1990‬ظهور انظمه الاستشعار عن بعد العالمية‬

: ‫جهزلإ الاستشعار عن بعد‬، ‫الماصات الحامل‬ Platforms Platforms are: •Ground based •Airborne •Space borne Sensing from 1 meter to 36,000 km height

‫العناصر الرئيسية للاستشعار عن بعد‬ ‫يعتمد الاستشعار عن بعد على دراسة الاشعة او الطاقة الكهرومغناطيسية المنعكسة او المنبعثة‬ ‫من الاجسام‪ ،‬لذلك لا بد من ان يكون هنالك مصدر اساسي لهذة الطاقة‪.‬‬

‫عناصر الاستشعار عن بعد ) مراحل الاستشعار عن بعد(‬ ‫يوجد سبعة عناصر متفاعله مع بعضها البعض وهي كتالي‪:‬‬ ‫اولا ‪:‬مصدر الطاقه يتمثل اول متطلبات عمليه الاستشعار عن بعد في وجود مصدر‬ ‫طاقه يقوم باضاءه او توفير طاقه كهرومغناطيسيه ‪Electro Magnetic‬‬ ‫‪Energy‬الاهداف المطلوبه‪.‬‬ ‫ثانيا ‪:‬الاشعاع والغلاف الجوي تمر الطاقه من مصدرها وحتى وصولها للاهداف‬ ‫المطلوبه من خلال الغلاف الجوي ‪Atmospher‬ومن ثم التفاعل معها وقد يتم‬ ‫هذا التفاعل مره الاخره عندما تسير او تنعكس الطاقه من الاهداف الى اجهزه‬ ‫الاستشعار او المستشعرات ‪sensors‬‬ ‫ثالثا ‪:‬التفاعل مع الاهداف عندما يمر الاشعاع من خلال الغلاف الجوي ليصل الى‬ ‫الاهداف فانها تتفاعل مع كل هدف طبقا لخصائص كل من الهدف والاشعاع‬

‫رابعا ‪:‬تخزين الطاقه من خلال المستشعرات بعد ان تنعكس او تنبعث الطاقه من‬ ‫الاهداف فاننا نحتاج الى جهاز استشعار او مستشعر من بعد لتجميع وتسجيل هذا‬ ‫الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ ‫خامسا ‪:‬الارسال والاستقبال والمعالجه تحتاج الطاقه التي تم تسجيلها بواسطه‬ ‫المستشعرات الى ارسالها الى محطه استقبال ومعالجه حيث يتم معالجه البيانات‬ ‫وتحويلها الي مرئيه غالبا تكون رقميه واحيانا ورقيه‬ ‫سادسا ‪:‬التفسير والتحليل يتم تفسير وتحليل المرئيه المسجله سوائا بصريا او رقميا‬ ‫بهدف استخراج المعلومات عن الاهداف‬ ‫سابعا ‪:‬التطبيق تطبيق المعلومات التي تم الحصول عليها من الاهداف والحصول على‬ ‫معلومات جديده عن هذه الاهداف ومن ثم المساعده في حل مشكله معينة‬





‫الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ ‫‪Electromagnetic radiation, EMR‬‬ ‫هو أحد أشكال الطاقة تصدره وتمتصه الجسيمات المشحونة‪،‬‬ ‫والتي تظهر سلوك مشابه للموجات في سفرها خلال الفضاء‪.‬‬ ‫للإشعاع الكهرومغناطيسي حقل كهربائي وآخر مغناطيسي‪،‬‬ ‫متساويان في الشدة‪ ،‬ويتذبذب كل منها في طور معامد للآخر‬ ‫ومعامد لاتجاه طاقة وانتشار الموجة‪ ،‬حيث ينتشر الإشعاع‬ ‫الكهرومغناطيسي في الفراغ بسرعة الضوء‪.‬‬

‫ابن الهيثم‬ ‫أبو علي الحسن بن الحسن بنن الهين (‪965‬م‪1040/-‬م) عنال مسنل منن العنرا ‪ ،‬قندم‬ ‫إسننهامات كريننرة فنني الرياضننيات والرصننريات والفيزينناء وعلنن الفلكوالهندسننة وطنن‬ ‫العيون والفلسفة العلمية والإدراك الرصري‬ ‫صننننح ابننننن الهينننن بعننننئ المفنننناهي السننننائدة فنننني لنننن الوقنننن اعتمننننادا علنننن‬ ‫نظريات أرسطو وبطليموس وإقليدس‪ ]7[،‬فأثرن ابنن الهين حقيقنة أن الضنوء ينأتي منن‬ ‫الأجسنننام بنننالعين ولننني العكننن كمنننا سننناعد الاعتقننناد آننننذاك‪ ،‬وإلينننه ينسننن مرننناد‬ ‫اختراع الكاميرا‬ ‫وهو أول من ش ّرح العين تشريحاً كاملاً‬ ‫ووضح وظائف أعضائها‪ ،‬وهو أول‬ ‫من درس التأثيرات والعوامل النفسية‬ ‫للإبصار‪ .‬كما أورد‬ ‫كتابه المناظر معادلة من الدرجة‬ ‫الرابعة حول انعكاس الضوء على‬ ‫المرايا الكروية‪ ،‬ما زالت تعرف باسم‬ ‫\"مسألة ابن الهيثم‬

‫الاشعاع الكهرومغناطيسي ‪EMR‬‬ ‫تسير الموجات الضوئية في الفراغ‬ ‫مكونة مجالين من الطاقة‪:‬‬ ‫•المجال الكهربائي‬ ‫•المجال الكهرومغناطيسي‬ ‫الطول الموجي للضوء الكهرومغناطيسي‬

‫الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ Electromagnetic radiation, EMR



‫الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ ‫‪Electromagnetic radiation, EMR‬‬ ‫متطلبات عمليه الاستشعار عن بعد هو وجود مصدر طاقه يضئ الاهداف‬ ‫في حال ان الطاقه لا تنبعث من الهدف وتكون هذه الطاقه في صوره اشعاع‬ ‫كهرومغناطيسي‬ ‫للاشعه الكهرومغناطيسيه خصائص معينة و يتصرف بطريقه محدده طبقا‬ ‫لقوانين نظريه الموجات‬ ‫تتكون الاشعه الكهرومغناطيسيه ‪ Electromagnetic‬من مجال كهربائي‬ ‫الذي يتغير في القيمه في اتجاه عمودي على اتجاه سريان الاشعه‬ ‫والمجال المغناطيسي ويتعامد على المجال الكهربائي‬ ‫وكلا المجالين الكهربائي والمغناطيسي يسيران بسرعه الضوء وتاخذ‬ ‫الرمز ‪C‬‬

‫الاشعاع الكهرومغناطيسي ‪EMR‬‬ ‫هناك خاصيتين اساسيتين للاشعاع الكهرومغناطيسي لهما اهميه خاصه في‬ ‫فهم عمليه الاستشعار عن بعد وهما طول الموجه والترد‬ ‫طول الموجه ‪ : wavelength‬و هو طول دوره كامله للاشعاع ‪ ،‬ويمكن‬ ‫قياسه كمسافه بين قمتين متتاليتين وعاده ما يرمز له بالحرف اللاتيني ‪λ‬لامدا‬ ‫ويقاس طول الموجه بوحدات اجزاء المتر‬ ‫من المتر‬ ‫• النانو متر)‪ (nm‬و يساوي جزء من بليون‬ ‫من المتر‪.‬‬ ‫• او ميكرومتر)‪ (µ m‬المتر ويساوي جزء من مليون‬ ‫من المتر‬ ‫• او السانتيمتر )‪ (cm‬الذي يساوي جزء من مائة‬

‫الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ ‫التردد ‪ : frequency‬هو عدد موجات الموجه في فتره زمنيه محدده‬ ‫ويقاس التردد بوحدات الهارتز وهو موجه واحده في الثانيه ومضاعفات‬ ‫الهارتز‬ ‫والعلاقه بين طول الموجه والتردد تعبر عنها في المعادله التاليه ‪:‬‬

‫الطيف الكهرومغناطيسي‬



‫الضوء المرئي‬ ‫ينقسم الضوء المرئي الي ‪ ٣‬أقسام رئيسية‬ ‫‪ -‬اللون الأزرق‪ :‬يتراوح طول الموجة من ‪ 0.٤‬الي ‪0.٥‬‬ ‫مايكرومتر‬ ‫‪ -‬اللون الأخضر‪ :‬يتراوح طول الموجة من ‪ 0.٥‬الي ‪0.6‬‬ ‫مايكرومتر‬ ‫‪ -‬اللون الأحمر‪ :‬يتراوح طول الموجة من ‪ 0.6‬الي ‪ 0.٧‬مايكرومتر‬



‫الغلاف الجوي ‪Atmosphere‬‬ ‫لونوسفير‬





‫تفاعل الاشعاع الكهرومغناطيسي مع الغلاف الجوي‬ ‫التبعثر يحدث ثلاثة أنواع من التبعثر في طبقات الجو هي ‪:‬‬ ‫تبعثرر رايلري ‪ Rayleigh scatter‬ويحددث عنددما تكدون أقطدار‬ ‫•‬ ‫الجسيمات التي في الجو أصغر من أطوال موجات الإشدعاعات‪ .‬ولهدذا‬ ‫يكدون تبعثدر الموجدات القصديرة أكثدر مدن تبعثدر الموجدات التدي هدي‬ ‫أطول‪ .‬ولهذا تبدو السدماء مدن الأرض زرقداء‪ ،‬ولدولا التبعثدر لظهدرت‬ ‫السماء سوداء‪ ،‬ذلك لأن الأشعة الزرقاء القصيرة الموجدة تتبعثدر اكثدر‬ ‫من غيرها مدن موجدات الطيدف الشمسدي وتدرى السدماء زرقداء‪ .‬وعندد‬ ‫شروق الشمس وغروبهدا تمدر أشدعتها فدي مسدارات أطدول فدي طبقدات‬ ‫الجو منها في وقت الظهيرة‪ ،‬وعليه يكون التبعثدر والامتصداص تدامين‬ ‫للموجدددات القصددديرة وتبددددو السدددماء حمدددراء أو برتقاليدددة لأن أطدددوال‬ ‫موجددات الأشددعة الحمددراء والبرتقاليددة أكبددر مددن الزرقدداء وأقددل منهددا‬ ‫تبعثراً‪.‬‬



‫• تبعثر مي ‪ Mie Scatter‬ويحدث عندما تكون أقطار الجسديمات فدي‬ ‫الجو مساوية لأطوال موجات الطاقة التدي تصدطدم بهدا‪ .‬ومدن الأسدباب‬ ‫الرئيسية لهذا التبعثر وجدود جسديمات الغبدار وبخدار المداء العدالقين فدي‬ ‫الجو‪.‬‬ ‫التبعثر غيرر الانتقرائي ‪ Nonselective Scatter‬ويحددث عنددما‬ ‫•‬ ‫تكون أقطار الجسيمات المسببة للتبعثر أطول بكثير من أطوال موجدات‬ ‫الطاقددة الكهرمغنطيسددية كددالتبعثر الحاصددل بفعددل قطددرات المدداء التددي‬ ‫تددراوح أقطارهددا بددين ‪ ٥‬و ‪ 100‬مكرومتددر والتددي تبعثددر كددل الأشددعة‬ ‫المرئية وتحت الحمراء بعثرة متساوية تقريباً‪.‬‬

‫امتصاص الاشعاع الكهرومغناطيسي‬ ‫يؤدي الامتصاص إلى ضياع الطاقة في طبقات الجو‪ ،‬ويكون ذلك‬ ‫بامتصاص طول موجة معينة‪ .‬وإن العوامل الرئيسة لامتصاص الإشعاعات‬ ‫هي بخار الماء‪ ،‬وذرات غاز الأوزون‪ ،‬وثاني أوكسيد الكربون‪ .‬وتمتص هذه‬ ‫الغازات الطاقة الكهرمغنطيسية في أطوال موجات محددة‪ ،‬وهذا يؤثر في‬ ‫الطيف الذي تلتقطه منظومات الاستشعار عن بعد‪.‬‬ ‫من خلال طبقات الجو من دون امتصاص طاقتها أو تبعثرها فتعرف ‪.‬‬ ‫بالنوافذ الجوية ‪atmospheric windows‬‬

‫النوافذ الجوية‬ The transmission and absorption phenomenon varying with the wavelength

‫تفاعل الاشعاع الكهومغناطيسي مع الهدف‬

‫مثال تفاعل الاشعاع الكهومغناطيسي مع الهدف‪-‬النبات‬

‫الطاقة الكهرومغناطيسية‬ ‫تقسم الطاقة الكهرومغناطيسية حسب مصدرها إلى نوعين‪:‬‬ ‫‪.1‬الطاقة الطبيعية ‪ :‬مصدرها الطبيعة‪ ،‬متمثله بالضوء‬ ‫المرئي والأشعة تحت الحمراء المنعكسة والمنبعثة (الحرارية)‬ ‫والتي مصدرها أشعة الشمس‪.‬‬ ‫‪ .2‬الطاقة الصناعية ‪ :‬وهي الطاقة التي مصدرها صناعي‪.‬مثل‬ ‫أشعة المايكروويف‪،‬كما هو موجود في النظم الرادريه‬



‫الاستشعار السلبي ‪Passive‬‬

‫الاستشعار الايجابي ‪Active‬‬



Remotely Sensed Data Aerial Camera Multispectral Satellite Radar Satellite Hyperspectral Sensor Landsat/Ikonos/Quickbard Hyperion

ORBIT

‫خصائص مدارات الاقمار الصناعية‬



‫عملية التصوير او المسح‬ ‫في الاقمار الصناعية‬