فاصله بین دو قله یا دو فرود موج
فرکانس(f یا ν):
تعداد سیکل‌ها یا گردش‌های موج است که در یک فاصله معین و در یک زمان معین طی می‌کند. که به (HZ) بیان می‌شود.
سرعت نور: C=λv
Where:
λ= wavelength (m)
v= frequency (cycles per second,Hz)
c= speed of light (3*108m/s)
رابطه بین خصوصیات تابش الکترومغناطیسی:
رابطه عکس بین فرکانس و طول موج وجود دارد که هر چه طول موج بیشتر، فرکانس کمتر و بر عکس که در شکل (شماره ۱-۱) نشان داده شده است.
شکل شماره ۱-۱رابطه بین فرکانس و طول موج
مراحل پردازش تصاویر ماهواره‌ای
به طور کلی پردازش رقومی تصاویر شامل مراحل زیر است:
پیش‌پردازش[۱۷]
بارز سازی شکل[۱۸]
طبقه‌بندی اطلاعات[۱۹]
بررسی و پردازش نهایی[۲۰]
در مرحله پیش‌پـردازش، بـا یکسری عملیات روی‌داده‌های خـام (قبل از هـرگونه پردازش بصـری یا رقومی)، خطاهای رادیومتری، اتمسفر، هندسی و غیره مورد توجه قرار می‌گیرند (علوی پناه، ۱۳۸۲: ۲۵۶)
سنجش از دور حرارتی
سنجش از دور حرارتی شاخه‌ای از سنجش از دور محسوب می‌شود که در مورد پردازش و تفسیر داده‌های به دست آمده در ناحیه مادون‌قرمز حرارتی[۲۱] (TIR) طیف الکترومغناطیسی بحث می‌کند. در سنجش از دور حرارتی و داده‌های سنجش از دور انعکاسی و همچنین قدرت تفکیک مکانی متفاوت این دو نوع داده، معمولاً از داده‌های سنجش از دور حرارتی در برخی مطالعات مانند طبقه‌بندی صرف‌نظر می‌شود. امروزه به علت اهمیت مطالعات سنجش از دور حرارتی در جهان و ایران، بسیاری از محققان ضرورت تحقیقات پایه در مورد بازتاب‌های طیفی مواد مختلف، توسعه فناوری و کاربردهای باندهای حرارتی را پیشنهاد کرده‌اند. (علوی پناه، ۱۳۸۲: ۳۸۰).
ویژگی سنجش از دور حرارتی
- برخی سنجنده‌ها انرژی را فقط در ناحیه نورهای مریی و مادون‌قرمز ثبت می‌کنند، اما برخی دیگر از سنجنده‌ها، انرژی مادون‌قرمز حرارتی (تشعشع‌های سطح زمین) نیز ثبت می‌کنند.
- انرژی ابتدا توسط پدیده جذب و سپس توسط همان پدیده ساطع می‌شود.
- همه اشیا در دمای بالای صفر مطلق، انرژی الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند.
- به طور معمول سنجش از دور حرارتی به ناحیه ۳ الی ۱۴ میکرومتری مرتبط می‌شود.
- چشم‌های ما نمی‌توانند انرژی حرارتی را ببیند، اما سنجنده‌های حرارتی آن را ثبت می‌کنند.
- هر اتم تحریک‌شده در بازگشت به وضعیت اولیه، انرژی دریافتی را به صورت امواج الکترومغناطیسی تابش می‌کند.
- تابش اتم‌های تحریک‌شده به دمای آنها بستگی دارد.
- نور تنها بارهایی که دارای حرکت ارتعاشی و شتابدار باشند تولید می‌شود.
- انرژی الکترومغناطیسی با سرعت نور در فضا منتشر می‌شود. (علوی پناه،۱۳۸۲: ۱۴۵)
انرژی حرارتی
- میزان انرژی ساطع‌شده در ناحیه طول موج حرارتی در مقایسه با طول موج‌های انعکاسی و مادون‌قرمز کوتاه، خیلی کمتر است.
- برای سنجده‌های حرارتی اغلب میدان دید لحظه‌ای[۲۲]بزرگ‌تری ( قدرت تفکیک مکانی پایین) در مقایسه با باندهای انعکاسی در نظر گرفته می‌شود، برای این که بتوانند انرژی کافی را دریافت کنند.
( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
- انرژی تابشی[۲۳] مقدار انرژی است که توسط تابش حمل می‌گردد و با ژول (j) اندازه‌گیری می‌شود. (علوی پناه،۱۳۸۲:۳۸۵ )
شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی NDVI
درک صحیح بازتاب‌های طیفی گیاهان و خاک زیر آن به تفسیر موفقیت‌آمیز وضعیت پوشش گیاهی و خاک در سنجش از دور کمکمی‌کند. علاوه بر این، بازتاب طیفی برگ ممکن است متأثر از انواع تنش‌های خشکی، شوری و کمبود عناصر غذایی باشد، زیرا این‌گونهتنش‌ها و کمبودها موجب تغییر شکل درونی و خارجی برگ می‌شود. نه تنها مشخصات یک نوع گیاه با نوع دیگر گیاه متفاوت است بلکه ساختمان برگ گونه‌های مختلف یک گیاه نیز با یکدیگر فرق می‌کند و این تفاوت‌ها ممکن است اختلاف در باندهای طیفی را به دنبال داشته باشد. این ویژگی‌ها، کلیدی برای تفکیک و طبقه‌بندی گیاهان و مناطق زیر کشت در سنجش از دور محسوب می‌شود.
شکل شماره ۱
همان طور که در نمودار بالا مشخص است در بخش مرئی امواج الکترومغناطیس، میزان انعکاس از محدوده آبی تا قرمز بسیار پایین است که به واسطه جذب به وسیله کلروفیل برای فتوسنتز به وجود می‌آید که در بخش یا باند سبز نسبتاً بیشتر است. اما در محدوده مادون‌قرمز نزدیک (NIR) بسیار شدت بالایی دارد که بستگی به ساخت‌وساز برگ و ساختار سلولی برگ‌ها دارد و میزان آب داخل بافت برگ دارد. حال با بهره گرفتن از این قاعده در سیستم‌های سنجش از دور شاخص‌های مختلفی برای سنجش میزان تراکم پوشش‌های گیاهی طراحی شده‌اند. یکی از کاربردی‌ترین این متدها شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی (([۲۴]NDVIاست. رایج‌ترین شاخص مورد استفاده برای به نقشه در آوردن تغییرات مکانی و زمانی پوشش گیاهی است. شاخصNDVIمنعکس‌کننده وضعیت تراکم پوشش گیاهی در منطقه مورد مطالعه است. این شاخص بر اساس روابط بین باند مادون‌قرمز و باند قرمز تصاویر ماهواره‌ای لندست مطابق رابطه زیر محاسبه می‌شود. (علوی‌پناه، ۱۳۸۹:۹۸ )
NDVI = (B4-B3) / (B4+B3)
نتایج این شاخص بین ۱+ و ۱- در نوسان است. هر قدر مقادیر عددی باند قرمز به طرف منفی و در مقابل مقادیر عددی باند مادون‌قرمز به مثبت سیر کند، نتیجه بیانگر افزایش رشد پوشش گیاهی است. بالعکس، اگر نتایج باند قرمز به طرف مثبت و داده‌های باند قرمز به طرف منفی باشد، نشانگر کاهش NDVIو از بین رفتن مقدار تراکم پوشش گیاهی خواهد بود.
جزایر حرارتی
یکیازمخاطراتمحیطینوظهور،کهناشیازگسترششهرنشینیاست، افزایش دمای سطحی شهرها می‌باشد. این پدیدههنگامیشکلمی‌گیردکهدرصدزیادیازپوشش‌هایطبیعیسطحیازبینمی‌روندوجایخودرابه ساختمان‌ها، جاده‌هاوسایرتأسیساتشهریمی‌دهند (موسوی بایگی و همکاران، ۱۳۹۱:۱) اینمسئلهباعث می‌شودتابشخورشیدیورودیدرطیروزدرلابه‌لایساختارشهریبهدامبیفتدودرهنگامشببازتابش شود،درنتیجهفرآیندسردشدنطبیعیسطحزمیندرطیشبباسرعتکمتریاتفاقمی‌افتد، بنابراین دمای هوایشهرهابهطورمعمولازدمایهوادرمناطقحومهشهربالاترخواهدبود (آکه،[۲۵] ۱۹۷۳:۷۶۹). ایناختلاف دماگاهیبه۵تا۶درجهسلسیوسمیرسدوحتیدرشبهایآراموصافدرشهرهایبزرگدرحدود۶تا ۸ درجهسلسیوسنیزگزارششدهاست (باری[۲۶] و چورلی[۲۷]،:۱۹۸۷:۳۵۸). بنابراینشدتجزیرهحرارتیبه سیستمهایهواشناسیحاکمبستگیداشتهودرشبهایآرام (بدونباد) وصافدارایبیشترینمقدارخود است (یاگ[۲۸] و همکاران، ۱۹۹۱:۳۲۸)
واژه جزیره حرارتی برای اولین بار حدود یک قرن قبل و در سال ۱۸۳۳ توسط هاوارد[۲۹] مطرح شد ( سولک[۳۰]، ۲۰۰۴:۱۰: ۱۰). پس از آن پژوهش‌های متعددی در شهرهای بزرگ وصنعتی جهان انجام گرفت که نتایج آنها بیانگر ایناستکهشهرنشینیموجبایجادتغییراتقابلملاحظهبررویپارامترهایهواشناسیوویژگیهایسطح زمینشدهوبهتبعآنتغییراتزیادیدروضعهواواقلیممحلیبهوجودآوردهاست. (آتواتر[۳۱]، ۱۹۷۴:۱۰۶۹ ؛ چانون[۳۲]، ۱۹۸۱:۸۹)
آکه (۱۹۸۲) درمطالعاتخودبهایننتیجهرسیدکهاثرجزیرهحرارتیبررویدمابیشازسایرکمیت‌هایهواشناسیاست. ویهمچنینبیانکردکهدریکآسمانصاف،وزشبادضعیفووجودیکواچرخند، می‌تواندشرایطمناسبیرابرایایجادیکجزیرهحرارتینسبتاًشدیدایجادکند. درمطالعه‌ایکهدرلندنطی سالهای۱۹۳۱تا۱۹۶۰انجامشد، تغییراتسالانهدمای‌هواموردبررسیقرارگرفتومیانگینسالانهدمای هوایاینشهر ۱۱، دمایحومهشهر ۱۰٫۳ ودرنواحیروستاییاطراف ۹٫۶ درجهسلسیوسگزارششدکهاین تفاوتدماوقوعجزیرهحرارتیرادراینشهراثباتنمود (باری و چورلی، ۱۹۸۷:۳۶۵). درمطالعهدیگریکه درپکنچینانجامشد،مقادیردمایتابشسطحزمین[۳۳] ازیکتصویر [۳۴]TMماهوارهلندست[۳۵]استخراجشدو ایجادجزیرهحرارتیدراینشهرموردتأییدقرارگرفت (ژائو[۳۶]، ۲۰۰۶:۱۴۴). موسویبایگیوهمکاران (۱۳۹۱:۵) بااستفادهازداده‌هایدماوازنسطحیدریکدورهآماری بلندمدت،وقوعجزیرهحرارتیرادرکلانشهرتهرانموردبررسیقراردادند. نتایجمطالعاتآنهانشاندادمیزان ازنونیزدمایهوادرتهراندارایروندافزایشیبودهومیزانافزایشدمایکمینهنسبتبهمیزانافزایشدمای بیشینه،بیشتراست.
در تحقیق حاضر سعی شده تا با بهره گرفتن از تصاویر ماهواره‌های لندست ۵ و۷ و۸ در تاریخ‌های، ۲۸ ژئویه ۱۹۸۷ و ETM+ ماهواره لندست ۷ در تاریخ ۲۵ جولای ۲۰۰۰ و لندست ۸ مورخه ۶ ژویه ۲۰۱۴ جهت بررسی دمای سطح منطقه ۷ شهر کرج مورد استفاده قرار گیرند. از این نتایج می توان جهت ایجاد ارتباط بین دمای سطح با کاربری های موجود استفاده برده و مناطقی که به نسبت سطح عمومی دارای دمای بالاتری هستند را نیز به عنوان جزایر حرارتی مشخص نمود.
ماهواره لندست
