اهداف ژئوماتیکی ماهواره امید
تا چندی پیش اگر سخن از ماهواره و یا تصاویر ماهواره ای به میان می آمد بیشتر از دستاوردهای علمی وفنی آمریکا وروسیه و . . . یاد می شد و یا از پیشرفت سریع هند در چند ساله اخیر و اگر از توانایی های ایران سخن به میان می آمد همراه با صحبتهای تلخ و آینده ای مبهم بود واین تلخی را به سهولت می شد در نگاههای افراد دید
تا اینکه دوشنبه شب گذشته « ۱۴ بهمن ماه » به مناسبت سی امین سالگرد پیروزی انقلاب اسلامی ماهواره امید با فرمان دکتر احمدی نژاد رئیس جمهور با موفقیت به فضا پرتاب شد و در مدار زمین قرارگرفت هر چند این ماهواره از نوع مخابراتی است و در ارتفاعی کمتر از مدار زمین آهنگ قرار دارد ولی گامی است بلند برای حضور هر چه بیشتر ایران در این عرصه که در این بین وظیفه علوم ژئوماتیک وظیفه ای سنگین است چرا که در نهایت هدف اخذ تصاویر واطلاعاتی است که لازم است توسط ژئومتیکسها مورد آنالیز وتجزیه وتحلیل قرار گیرد
با توجه به آنکه در آینده ای نزدیک شاهدارسال ماهواره هایی از این دست و اخذ تصاویربا قدرت تفکیک مکانی بالا خواهیم بود به بررسی نقش علم ژئوماتیک در پروسه طراحی و ساخت ماهواره می پردازیم.
اگر چه در اغلب پروژه های طراحی و ساخت ماهواره در کشور نقش متخصصین علم ژئوماتیک آن طور که باید و شاید جدی گرفته نمی شود ولی باید توجه داشت فلسفه ساخت چنین ماهواره هایی استفاده از تصاویر اخذ شده آنها است که اگر با توجه به هزینه هایی که صرف ساخت ماهواره ها شده است ،این تصاویر انتظارات و نیازهای متخصصین علوم ژئوماتیک را برآورده ننماید، زیان بزرگی ر ا به سرمایه های ملی وارد می سازد.
تصاویر بدست آمده توسط ماهواره های با قدرت تفکیک مکانی بالا نهایتا باید در رابطه با زمینه های کاربردی ژئوماتیک مورد استفاده و تجزیه و تحلیل قرار بگیرند ، لذا باید تصاویر بدست آمده نظر فنی و نیازهای مورد نظر را تامین نماید .
در طراحی ماهواره مورد نظر لازم است به نوع هندسه تصویر برداری ، رزولوشن زمانی و مکانی ، چند طیفی بودن ، استحکام هندسی تصویر اخذ شده دقت کافی صورت پذیرد
از این رو توجه و بررسی مسائل مطرح شده قبل از طراحی و ساخت ماهواره می تواند تصاویر بهتری را در اختیار کاربران قرار دهد.
با توجه به ماهیت رشته های زیر شاخه علم ژئوماتیک مسائلی مانند تعیین نوع سیستم تصویر برداری مورد نظر ، شیوه تصویر برداری استریو و میزان پوشش طولی و عرضی ، تعداد و نوع با ندهای طیفی مختلف ، ارائه پارامترهای داخلی مطلوب در یک دوربین، تعریف و تعیین پارامترهای مداری و کنترل دقت تعیین وضعیت ماهواره در مدار خود ، می توانند زمینه های حضور مستقیم و نظریه پردازی متخصصین این رشته ها باشد .
هندسه تصویر برداری :
همانطور می دانید سیستم های مختلف تصویر برداری وجود دارد ، اما تقریبا تمام ماهواره های با قدرت تفکیک بالا به شیوه Line Type اقدام به تصویر برداری می نمایند . همچنین امروزه اکثر این نوع ماهواره ها از سیستم Push Broom استفاده می کنند ، زیر ا نسبت به سیستم Whisk Broom سریعتر است و نیاز به وجود قسمت دوران کننده ندارد
همچنین امکان تصویر برداری استریو را در حالات مختلف فراهم می نماید . همچنین از مزیتهای این روش تصویر برداری بر روش Area Type این است که صفحه کانونی تولید شده بدلیل اینکه از تعداد کمتری آشکار ساز استفاده می کند ارزانتر و سبکتر است و همچنین کنار هم قرار دادن این تعداد آشکار ساز در کنار هم مثلا در ماهواره Quick Bird که بیش از ۲۷۰۰۰ آشکار ساز در یک خط قرار دارند ، بسیار پیچیده و مشکل است . با این وجود سیستمهای Line Type هندسه تصویر برداری مشکلتری دارند .
سیستم تصویر برداری :
یکی از مسائل مهم در استفاده از تصاویر ماهواره ای وجود تصاویر استریو می باشد تا بتوان پس از ایجاد مدل سه بعدی اقدام به تولید نقشه یا DTM و … نمود . گرچه اقدام به تصویر برداری استریو به روش Along Track دارای سرعت بالایی است و در یک مدار قابل انجام است ولی به تنهایی کافی نیست زیرا همواره نیاز است که ما از مناطقی که در زیر مدار حرکت ماهواره نیستند تصویر داشته باشیم یا زمان لازم برای رسیدن به نقطه مورد نظر را نداریم لذا نیاز به تصویر برداری به شیوه Cross Track هم داریم . همچنین با این روش می توان به نسبت باز به ارتفاع نزدیک یک دست یافت . از این رو بهتر است با توجه به اینکه دست یابی به تکنولوژی تصویر برداری Flexible در حال حاضر بسیار مشکل و دور از ذهن است لذا پیشنهاد می گردد که ماهواره طراحی شده قابلیت تصویر برداری به هر دو روش را داشته باشد ، یعنی دو دوربین برای تصویر برداری Along Track داشته باشد که یکی با زاویه ۲۳ درجه رو به جلو و یکی با زاویه ۲۳ - درجه رو به عقب تصویر برداری نماید. با این کار نسبت باز به ارتفاع ۰,۸۵ قابل حصول است . در ضمن لازم است که یک دوربین در نادیر قرار بگیرد تا علاوه بر اینکه امکان تصویر برداری به شیوه Cross Track را بوسیله یک آئینه دوران کننده فراهم می کند ، از در سایه قرار گرفتن برخی عوارض جلوگیری می کند ، یعنی در هنگام تصویر برداری با زاویه بیان شده رو به جلو و عقب برخی عوارض نزدیکتر به عوارض بلند تر ، در سایه قرار می گیرند و دیده نمی شوند.
ویژگی های طیفی :
از جمله مسائل مطرح در این زمینه اقدام به طراحی حداقل ۴ باند طیفی ( آبی،سبز،قرمز،مادون قرمز ) بر روی سنجنده است که اصولا ابعاد آشکار ساز این باند ها ۲ برابر سنجنده های Pan است و تعداد آن ها یک چهارم می باشد . از این باند ها می توان برای تفسیر عوارض و نقشه ها استفاده نمود ، که به طور مستقیم طول موج و تعداد آنها مرتبط با متخصصین فوق الذکر می باشد.
طراحی پارامترها :
از جمله مسائل مرتبط دیگر محاسبه و طراحی پارامترهای مرتبط با رزولوشن می باشد . برای این منظور ابتدا با توجه به رزولوشن مورد نظر و ابعاد آشکار ساز قابل دستیابی و همچنین فاصله کانونی سنجنده (باید توجه داشت با توجه به تکنولوژی که در اختیار داریم چه فاصله کانونی را می توان بوجود آورد از اینرو فاصله کانونی در بین ماهواره های مختلف فرق می کند و فاکتور بسیار مهمی در طراحی می باشد ) ارتفاع مدار محاسبه می گردد . با این تفاسیر فرض می شود که رزولوشن مورد نظر ۲,۵متر است و ابعاد CCD که می توان تهیه نمود μm 12 می باشد . فاصله کانونی ماهواره هم ۲,۵ متر در نظر گرفته می شود ( البته رنج فاصله کانونی امروزه در جهان از ۱۰ متر Ikonos تا حدود یک متر Spot 5 می باشد )
با توجه به اینکه حرکت در ارتفاع پائین و همچنین عبور در فاصله های زمانی کم بر فراز یک منطقه از ملزومات طراحی مدار این ماهواره ها می باشد ، لذا از مدارهای نوع خورشید آهنگ در طراحی این سنجنده ها استفاده می شود ، در ضمن با توجه به غیر کروی بودن زمین ما شاهد تغییرات در محل نقطه گرهی صعودی ماهواره می باشیم که میزان این تغییرات قابل محاسبه است
تعیین موقعیت دقیق ماهواره :
مسئله مورد توجه دیگر بحث حصول دقت مورد نظر است یعنی باید میزان دقت قرارگرفتن ماهواره در مدار و مسیر حرکت مورد نظر تامین گردد که تاثیر مستقیم در دقت نقاط زمینی و محاسبات مورد نظر با توجه به داده های GPSو … خواهد داشت ، کوچکترین خطا در محاسبه پارامترهای دورانی و مکانی ، سرعت و زمان و …خطاهای زیادی بوجود می آورد . همانطور که می دانید متداولترین سنسورها Star Tracker ها هستند که در تلفیق با Gyro ها و GPS دقت و سرعت مطلوب را ارائه می دهند
جمع بندی
در این مقاله پیشنهادی مقدماتی برای طراحی و ساخت یک سیستم تصویر برداری ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا در ایران از دیدگاه ژئوماتیک ارائه گردید واهمیت این موضوع که در مراحل ابتدایی تصمیم گیری ، طراحی و ساخت ماهواره های با قدرت تفکیک مکانی بالا تعیین نوع سیستم تصویر برداری مورد نظر، شیوه تصویر برداری استریو و میزان پوشش طولی و عرضی، تعداد و نوع باندهای طیفی مختلف، ارائه پارامترهای داخلی مطلوب در یک دوربین، تعریف و تعیین پارامترهای مداری و کنترل دقت تعیین وضعیت ماهواره در مدار ضروری می باشد اهمیت حضور متخصصین علم ژئوماتیک در طی پروسه طراحی و ساخت مدلهای آتی ماهواره با توجه به قابلیتهای موجود در این علم امری حیاتی است
برای مشاهده ماهواره امید وپارامترهای مداری آن می توانید به آدرس زیل مراجعه نمایید
منبع مقاله :eGeomatic