کاربرد فناوری های سنجش از دور در پایش آلودگیهای محیط زیست

کاربرد فناوری های سنجش از دور در پایش آلودگیهای محیط زیست :

امروزه با افزایش روز افزون جمعیت کره زمین و محدودیت منابع موجود جهت تامین نیازهای گوناگون آنها، کاربرد داده ها و اطلاعات بدست آمده از طریق ماهواره ها مانند تصاویر ماهواره ای و پردازش آنها با استفاده از نرم افزارها و سیستم های پردازش اطلاعات ،نقش مهمی در مدیریت بهینه و پایدار منابع محدود سرزمین دارد. سیستمهای سنجش ازدور ماهواره ای با توجه به ویژگی های منحصر بفردی چون تامین دید وسیع و یکپارچه از منطقه، استفاده از گستره طیف الکترومغناطیسی جهت ثبت خصوصیت پدیده ها، پوشش های تکرار شونده زمانی و مکانی و سرعت انتقال و تنوع اشکال داده ها و امکان بکارگیری سخت افزارها و نرم افزارهای تخصصی رایانه ای، در سطح جهان کاربرد زیادی پیدا کرده است و به عنوان ابزاری مناسب در ارزیابی وپایش، کنترل و مدیریت پایدار محیط زیست و منابع سرزمین مانند: آب و خاک، هوا، جنگل، محصولات کشاورزی، مراتع و غیره بکار گرفته شده و به مرور بر دامنه و وسعت کاربریهای آنها افزوده می شود. در زمینه بررسی آلودگیهای محیط زیست نیز تصاویر ماهواره ای، اطلاعات مناسبی را در اختیار تصمیم گیران قرار می دهند.

فناوری سنجش از دور در بحث کنترل و پایش آلودگیهای مختلف با جمع آوری داده های مناسب کمک شایانی در مدیریت منابع مختلف داشته و وضعیت سلامت منابع مختلف را از لحاظ عدم حضور آلودگیهای گوناگون مورد ارزیابی قرار می دهد. بطور کلی آلودگیهای محیط زیست را می توان به چند دسته زیر تقسیم نمود:


1- آلودگی منابع آب

2- آلودگی خاک

3- آلودگی هوا

4- آلودگی ناشی از معدنکاوی

5- آلودگی های نوری (در شهر های بزرگ)


1- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی منابع آب:

بیشترین میزان اشعه خورشید در لایه های فوقانی آب (حدود دو متری) جذب می شود و این خاصیت، بستگی فراوانی به نوع طول موج دارد. با استفاده از طول موجهای مختلف در سنجش از دور بویژه در فاصله (0.6-0.48) میکرومتر می توان اختلاف سطوح مختلف آب را به وضوح مشاهده نمود. کلیه آبهای طبیعی دارای مقادیر مختلفی از ناخالصی هستند . هرگاه میزان ناخالصی آب به حدی باشد که مصرف آن به صورت آب شرب و یا برای مقاصد آبیاری و صنعتی ناممکن باشد، آلوده به حساب می آید. آلودگی آب ممکن است در اثر فعالیتهای انسان یا از منابع طبیعی ناشی شود که در هر حال بسته به میزان ناخالصی، اختلاف زمینه در تصاویر ماهواره ای حاصل شده که از این خاصیت برای مطالعه آب استفاده میشود.


از آنجائیکه تشخیص میزان آلودگی آب با استفاده از تصاویر ماهواره ای مشکل است، با بررسی ومطالعه دقیق تصاویر تکراری و تغییراتی که در زمینه سطوح آبی ظاهر می شود، می توان منابع آلودگی را شناسائی کرد. بطور مثال زمینه نسبتًا روشنی که در نواحی نزدیک به ساحل، بر روی تصاویر دیده می شود، از ورود رسوبات و پساب های صنایع و یا فعالیتهای کشاورزی در مناطق نزدیک به دریا و بالا رفتن میزان انعکاس از لایه های آلوده در نواحی نزدیک به ساحل و اطراف جزیره ها ناشی می شود. حال آنکه، در نواحی دور از ساحل که عمق بیشتری هم دارند، معمو لا میزان آلودگی کمتر است و زمینه تیره ای را بر روی تصاویر موجب می شود و براحتی از مناطق آلوده قابل تشخیص می باشند. تصاویر زیر (ماهواره لندست - سنجندهTM) تفاوت میزان رسوبات وارد شده به آبهای ساحلی را قبل و پس از وقوع سیلاب، درسال 2002 در منطقه خلیج فارس نمایش می دهد. در تصاویر مذکور، رسوبات سبز رنگ بر روی زمینه آبی تیره (آبهای ساحلی) نمایان شده اند.

(تصویر راست): میزان رسوبات پس از وقوع سیلاب 15/1/2002
(تصویر چپ): میزان رسوبات قبل از وقوع سیلاب 13/1/2002

همچنین آلودگی به فلزات سنگین در رسوبات رودها با استفاده از تصاویر ماهواره ای چند طیفی (Hyper Spectral) قابل ردیابی و تبدیل به نقشه می باشد. شناخت منشاء، وسعت و ردیابی لکه های نفتی ایجاد شده در سطح دریاها و اقیانوس ها نیز با بکارگیری تصاویر ماهواره ای قابل پیگیری می باشد. در بخش پایش آلودگیهای اقیانوسها، تصاویر راداری ماهواره های ERS-2، RADARSAT SAR و تصاویر دارای باندهای حرارتی مورد استفاده واقع می شوند. شکل شماره 1 تصویر ERS SAR سطح لکه های نفتی را که بر سطح خلیج تایلند (سمت چپ) و دریای جنوب چین (سمت راست) در سال 1996 وجود داشته است را نشان می دهد. طول گستره نفتی سمت چپ بیش از 100 کیلومتر است که در تصویر بطور مورب نشان داده شده است. 

(تصویر راست): لکه های نفتی بر سطح دریای جنوب چین
(تصویر چپ): لکه های نفتی برسطح خلیج تایلند

2- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی خاک:

یکی از مهمترین مشکلات محیط زیستی، آلودگی خاک با فلزات سنگین است. با کاربرد فناوری سنجش از دور و استفاده از داده های چند طیفی، مانند داده های ماهواره هایپریون ((Hyperion و با یاری گرفتن از مطالعات میدانی، میتوان ارتباط میان ساختار پوشش گیاهی، خواص فیزیک و شیمیایی و خواص زیستی سیستم پوشش گیاهی خاک و درجه آلودگی آن (مانند خاک مزارع برنج) به فلز سنگین (بطور مثال: فلز کادمیم) را در مورد بررسی قرار داد.



3- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی هوا:

با رشد سریع و روزافزون انتشار انواع آلاینده ها در اتمسفر توسط انسانها در قالب فعالیتهای صنعتی و شهری، لزوم پایش و کنترل آنها با روشهایی که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه کمتر برخوردار باشند، احساس می شود. از آلاینده هایی که کنترل آن در اتمسفر توسط فناوری سنجش از دور میسر می باشد، تراکم ذرات معلق با استفاده از تصاویر ماهواره ای GOES، MODIS وMISR و داشتن اطلاعات مکاندار( GIS ای) از فاصله راههای اصلی وتراکم جمعیت و متغیرهای هواشناسی می توان میزان میانگین ماهانه ذرات معلق را برآورد نمود. اخیرأ ماهواره CALIPSO جهت مطالعه ابر و هواویز (Aerosol) که نقش بسیار عمدهای در تغییرات آب و هوایی و اکوسیستم کرة زمین دارند، به فضا پرتاب شده است. در دسترس بودن این دادهها در بهینه سازی مدلهای هواشناسی و مطالعات مربوط به آلودگی هوا نقش بسیار مؤثری دارد. لیدار پسپراکنشی میتواند ارتفاع و نمایه ابر را نشان دهد. با ترکیب دادههای به دست آمده از لیدار و تصویرهای رقومی که از ابر ثبت میشوند, نمایه سرعت ابر نیز به دست میآید. فوتومتر خورشیدی، در طول روز خورشید را دنبال میکند و در 8 کانال طول موج در ناحیه مرئی سیگنالهای دریافت شده را ثبت میکند. به این ترتیب میتواند چگالی ابعادی هواویز را در امتداد جاروب شده، مشخص کند.


4- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی حاصل از معدنکاوی:

با کاربرد داده های چند طیفی، بهمراه اطلاعات مکاندار (GIS ای) می توان خطر آلودگی، تغییرات و احیای سایت های معدنکاوی را مدل سازی نمود. از سه جنبه مختلف می توان اثرات منفی استخراج معدن را با کاربرد فناوری سنجش از دور بررسی نمود: 
تفسیر تصاویر ماهواره ای و مکانیابی منشاء آلودگی
تلفیق تکنیکهای کمی سنجش از دوری با پیمایش زمینی
نقشه سازی سریع اطلاعات محیط زیستی و داده های موثر ذخیره شده در پایگاه داده ها

در تصویر ماهواره ای زیر ورودی های معادن زغال سنگ به رنگ تیره نمایش داده شده است.

نمایش ورودی های معادن زغال سنگ (به رنگ تیره) در تصویر ماهواره ای

5- کاربرد سنجش از دور در بررسی آلودگی های نوری (در شهرهای بزرگ) :

روشهای مدرن زندگی در شهرهای پیشرفته موجب تخریب محیط زیست در شهرها و حومه های آن شده است. یک پارامتر مشخص این تخریب ایجاد آلودگی نوری است که علت آن تولید نورهای مصنوعی بسیار زیاد در شبها است. با بکارگیری تصاویر ماهواره های که شب هنگام برداشت شده اند، میتوان پراکنش مکانی و زمانی و میزان این نوع آلودگی را بررسی و اندازه گیری نمود.

شکل فوق انتشار نور در شب در کشور یونان در تاریخ 19/9/2001 را نمایش می دهد.

منبع : سایت سازمان فضایی ایران