الأشعة الكهرومغناطيسية في صور الأقمار الصناعية

يحدث الاستشعار وتسجيل الطاقة الكهرومغناطيسية نتيجة سلسلة من التفاعلات المعقدة بين الطاقة والمادة والبيئة....

يعتبر استشعار الطاقة الكهرومغناطيسية وتسجيلها وتحليلها أساس علم الاستشعار عن بعد؛ ويحدث الاستشعار وتسجيل الطاقة الكهرومغناطيسية نتيجة سلسلة من التفاعلات المعقدة بين الطاقة والمادة والبيئة، حيث تعمل مشتركة على إظهار الاختلافات بين ظاهرة ما والظواهر المحيطة بها ( خالد محمد العنقري 1986). وتعتمد عملية تفسير صور الأقمار الصناعية على فهم الطريقة التي يتفاعل بها الإشعاع الطيفي الكهرومغناطيسي مع الغلاف الجوي ومع مواد سطح الأرض. 

يحدث الإشعاع الكهرومغناطيسي على شكل موجات تختلف حسب سرعتها أو طول موجاتها أو ترددها. 

• السرعة: تسير جميع الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة واحدة هي سرعة الضوء. 

• طول الموجة: ويقصد بذلك المسافة بين رأس موجتين متجاورتين وعادة ما يستخدم الميكرومتر (0.001 ملم) لقياس طول الموجة في نطاقات الأشعة المرئية والأشعة دون الحمراء، إلا أنه قد تستخدم وحدات النانومتر (0.001 ميكرومتر μm أو 0.000001 ملمتر) في نطاق الأشعة المرئية. 

وتعتبر الطاقة الكهرومغناطيسية الوسيلة التي يتم بها إرسال المعلومات عن الهدف إلى المستشعر، مباشرة من المصدر أو بطريقة غير مباشرة بفعل الإشعاعات المنعكسة في من مختلف الأهداف (Charles Elachi &All, 2006). 

الطيف الكهرومغناطيسي : 

الطيف الكهرومغناطيسي هو نطاق متصل من الموجات الكهربائية والمغناطيسية ذات الأطوال المختلفة، التي تبدأ من موجات قصيرة وترددات عالية في جانب، إلى موجات طويلة جدا وترددات منخفضة في الجانب الآخر. وتختلف الطاقة المنعكسة أو المنبعثة من الأجسام حسب تردداتها وأطوال موجاتها في جميع أقسام الطيف الكهرومغناطيسي. ويكون توقيع (Signature) الظاهرات المستشعرة محكوما بحجم الطاقة الواصلة إلى الجسم أو المنعكسة منه، إضافة إلى طبيعة جهاز الاستشعار من حيث طول الموجات التي يستطيع استشعارها ( خالد محمد العنقري 1986). 

وأهم أقسام الطيف الكهرومغناطيسي هي: الأشعة المرئية و الأشعة ماتحت الحمراء وأشعة الميكرويف. 

قسم الأشعة المرئية 

توافق الأشعة المرئية النطاقات التي يمكن تمييز إشعاعاتها بالعين المجردة أو آلات التصوير 

و يقسم هذا النطاق إلى ألوان رئيسية أهمها: 

• الطيف البنفسجي: من 0.4 وحتى .μm 0.446 
• الطيف الأزرق: من 0.446 وحتى .μm 0.5 
• الطيف الأخضر: من 0.5 وحتى.μm 0.578 
• الطيف الأصفر: من 0.578 وحتى.μm 0.592 
• الطيف البرتقالي: من 0.592 وحتى .μm 0.62 
• الطيف الأحمر: من 0.62 وحتى 0.7 .μm 

ويشكل الأزرق والأخضر والأحمر الألوان الأساسية الحقيقية أما ما هو دونها فهو عبارة عن تراكيب مختلفة النسب من هذه الألوان. 

قسم الأشعة ما تحت الحمراء ( Infra-rouge) 

تشغل منطقة طيف الأشعة ما تحت الحمراء بين 1 ميكرومتر إلى 100 ميكرومتر . وهذا القسم ينقسم بدوره إلى قسمين: 

• الأشعة تحت الحمراء المنعكسة بين 0.7 حتى 3 μm 
• الأشعة تحت الحمراء الحرارية بين 3 و100 μm 

وهذا القسم الأخير ينقسم بدوره إلى ثلاثة أقسام فرعية أخرى وهي : 

• الأشعة ما تحت الحمراء القريبة ( IR proche) 
• الأشعة ما تحت الحمراء المتوسطة ( IR moyen) 
• الأشعة ما تحت الحمراء البعيدة ( IR lointain) 

أشعة الميكرويف ( Microwave) 

وهي أشعة ذات موجات أطول من الأشعة الحمراء وتستخدم في الاستشعار بواسطة الرادار والراديومتر . وتتجلى أهمية أنظمة الاستشعار من بعد العاملة في نطاق طيف لميكرويف في البلدان الشمالية مثل كندا حيث تكثر السحب ويصبح من الصعب الاعتماد على أنظمة الاستشعار من بعد التي تعمل في منطقتي الطيف المنظور وتحت الحمراء. 

باقي الأقسام: وتشمل قسم أشعة الراديو وتقع بين 1 متر إلى حوالي 10 كلم، وقسم الأشعة فوق البنفسجية وهي موجات قصيرة جدا أقصر من موجات الأشعة المرئية. ثم الأشعة السينية وأشعة كاما وهما أقصر من الأشعة فوق البنفسجية ، وهذه الأقسام لا تهمنا في مجال الاستشعار عن بعد. 

من بين أهم خصائص صور الأقمار الاصطناعية أنها تمكننا من مشاهدة المجال بتركيبات لونية مختلفة حسب النطاقات المستعملة، و عند تغيير أي نطاق تتغير ألوان الأجسام على الصورة؛ و ذلك تبعا لاختلاف درجة الإشعاع و الانعكاس بكل نطاق حسب القوانين الفزيائية للمادة. 

هناك ضوابط تحكم اختيار القنوات المناسبة للتركيب اللوني في كل دراسة و ذلك حسب استخدامات كل قناة من طيف معين. ويبين الجدول التالي استخدامات النطاقات الطيفية في الأبحاث الجغرافية، على مستوى نطاقات الطيف المرئي و الأشعة تحت الحمراء القريبة و المتوسطة و كذلك الأشعة تحت الحمراء الحرارية. 

جدول: استخدامات النطاقات الطيفية في مجال الاستشعار عن بعد

النطاق	طول الموجة (µm) بالتقريب		استخداماته	Landsat  TM & ETM	SPOT 4&5
الأزرق	0,45	0,52	وضع خرائط لمناطق المياه الساحلية و دراسة توحل السدود، و التمييز بين التربة و الغطاء النباتي بالإضافة إلى الدراسات الحضرية	1	--
الأخضر	0,50	0,60	و يطابق هذا النطاق الانعكاس الأخضر للغطاء النباتي السليم، و يفيد أيضا في وضع خرائط المسطحات المائية و دراسة توحل السدود	2	1
الأحمر	0,60	0,70	نطاق الامتصاص الكلوروفيلي للغطاء النباتي و يعتبر أحد أهم النطاقات لتمييز الغطاء النباتي و هو مفيد أيضا لتحديد حدود أنواع التربة و رسم الحدود الجيولوجية، كما يستخدم في الدراسات الحضرية	3	2
تحت الأحمر القريب	0,76	0,90	يساعد على التمييز بين أنواع الغطاء النباتي نظرا لحساسيته للكلوروفيل و هو مفيد في تمييز المحاصيل و تعزيز التباين بين التربة و المحاصيل كما يستخدم للتمييز بين الماء و غير الماء.	4	3
تحت الأحمر المتوسط	1,55	1,74	حساس لرطوبة النباتات إذ يمكن دراسة جفاف المحاصيل و تحليل سلامة النباتات، و يعتبر أحد النطاقات القليلة التي تميز بين الغيوم و الثلج و الجليد.	5	4
تحت الأحمر المتوسط	2,08	2,35	يستخدم في التمييز بين أنواع الصخور و حدود التربة  بالإضافة إلى تحديد رطوبة الغطاء النباتي و التربة، كما يفيد في كشف الحرائق.	7	--
تحت الأحمر الحراري	10,4	12,5	كشف الإجهاد على الغطاء النباتي و المحاصيل و تطبيقات كثافة الحرارة و مكافحة الحشرات و تعيين مواقع التلوث الحراري، كما يفيد في تحديد مواقع النشاطات الحرارية الأرضية	6	--

نص مقتطف من كتاب : نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد - مبادئ وتطبيقات؛ علي فالح وجمال شعوان 2012