درک تکنولوژی Remote Sensing

تکنولوژی سنجش از راه دور، تابش الکترومغناطیسی را منعکس یا منتشر شده از سطح زمین با استفاده از سنسورهای نصب شده بر روی ماهواره ها، هواپیما یا هواپیماهای بدون سرنشین، این سنسورها در طول موج های مختلف، از جمله باندهای قابل مشاهده، مادون قرمز و مایکروویو، هر کدام اطلاعات متمایز در مورد بدن های آب شهری، نظارت بر آب، نشانه های چند چشم انداز و سنسور های hyperspecral به ویژه ارزشمند هستند، زیرا آنها می توانند تغییرات ظریف در رنگ آب را تشخیص دهند، و نظارت بر آب های طبیعی را نشان دهند، و یا تغییرات اساسی را نشان دهند.

نظارت بر آب شهری

بدن های آب شهری -لاک ها، رودخانه ها، مخازن، کانال ها و مناطق ساحلی - فشار مداوم از سیلاب آب طوفان، پرخاش فاضلاب، تخلیه های صنعتی و آلودگی های حرارتی وابسته به نمونه برداری میدانی در نقاط گسسته است، که کار فشرده، گران است و تنها سنجش از راه دور داده های فوری را با ارائه syn، نظارت مکرر زمینی و نظارت بر آب شهری، تکمیل می کند.

تشخیص پارامترهای کیفیت آب

سنسورها چندین پارامتر بحرانی را به طور مستقیم یا از طریق الگوریتم ها اندازه گیری می کنند.[۱۰] [FLT: ۱] نشان دهنده ذرات معلق است که نفوذ نور را مسدود می کنند؛ با افزایش بازتاب در روش های قابل مشاهده قرمز و نزدیک به مادون قرمز، هر کدام از آنها نیاز به تشخیص نور ارگانیک دارند. Chlorophyll-a] [F:3:3، یک پروکسی برای تشخیص زیستgal، که توسط سنسورهای حرارتی قابل مشاهده می شود.

منابع آلودگی

سنجش از راه دور در نقاط آلودگی و منابع برتری دارد.تصویر با وضوح بالا می تواند لوله های سقوط، سایت های تخلیه غیر قانونی و مناطق تجزیه و تحلیل شهری متمرکز را شناسایی کند. - تصاویر را در طول هفته ها یا ماه ها مقایسه کند - الگوهای آلودگی تکراری مربوط به حوادث باران یا چرخه های صنعتی را اجرا می کند.

Eutiveation و Algal Bloom

برونترویکاسیون، غنی سازی بدن های آب با مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر، یک مشکل آب شهری رایج است.این باعث شکوفه های مضر الگل می شود که سموم، اکسیژن زدایی را تولید می کنند و مرگ سنجش آبزی را با شناسایی غلظت های هیدروژوئن و رنگدانه های فیزیکی منحصر به فرد برای cyanobacteria ماموریت های ماهواره ای مانند Land-2 و 8 روز قبل از اینکه به شما هشدار دهند، ارائه خدمات تصویری غیر فعال، می دهد.

انواع Remote Sensing Platforms

سیستم عامل های مختلف ارائه می دهند مبادلات تجاری بین حل فضایی، فرکانس زمانی و منطقه پوشش.انتخاب پلت فرم مناسب بستگی به اهداف نظارت خاص، بودجه و اندازه بدن آب دارد.

ماهواره ای-based Remote Sensing

ماهواره ها پوشش سازگار و جهانی را با زمان های تجدید نظر از روزانه تا هر دو هفته ارائه می دهند Landsat 8 و 9 ارائه رزولوشن 30 متر مناسب برای دریاچه های بزرگتر و مخازن مبهم است. Sentinel-2A و 2B [F3: 10] وضوح 10 متر در برخی از باندهای تداخل و پنج روزه، که به طور منظم آب می توانند به طور دقیق، به بدن های ابری دسترسی پیدا کنند.

دانلود بازی موبایل and Drone-based Remote Sensing

هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به سنسور های چند منظوره یا حرارتی شکاف بین تصاویر ماهواره ای و نمونه برداری زمینی را پر می کنند.آنها رزولوشن فضایی فوق العاده بالا (سنترها)، برنامه ریزی پرواز تقاضا و توانایی پرواز در زیر پوشش ابر را پر می کنند، هواپیماهای بدون سرنشین به ویژه برای نظارت بر حوضچه های کوچک، کانال های باریک و شبکه های زهکشی شهری پیچیده که در آن قطعنامه ماهواره ای که انعطاف پذیری آنها را در طول پروازهای مکرر محدود می کند و محدودیت آلودگی های عمر و محدودیت های زیست محیطی و رویدادهای محدود است.

شاخص های کیفیت آب کلیدی اندازه گیری شده توسط Remote Sensing

جدول زیر، رایج ترین شاخص های کیفیت آب را که از داده های سنجش از راه دور به دست می آید، همراه با اساس طیف و پیامدهای آن برای مدیریت آب شهری خلاصه می کند.

  • پایداری: بازتاب بالا در باندهای قرمز و نزدیک مادون قرمز نشان دهنده رسوبات معلق از سایت های ساختمانی یا فرسایش است.
  • Chlorophyll-a: نسبت سبز به مادون قرمز جلبک ها و خطر خروج را تشخیص می دهد.
  • دمای شیب دار: گروه های حرارتی آلودگی حرارتی را شناسایی می کنند و می توانند الگوهای مخلوط عمقی را نشان دهند.
  • ماده آلی حل شده را رنگ کرد: جذب در طول موج های آبی نشان می دهد آلودگی ارگانیک از فاضلاب و یا پوشش گیاهی.
  • عمق دیسک (Secchi) : [FLT 1 ] یک اندازه تجربی از وضوح آب حاصل از مدل های انعکاسی.
  • licks یا نشت شیمیایی: امضاهای طیفی را در فوق بنفش و باندهای قابل مشاهده تشخیص اضطراری را غیر فعال می کند.

مزایای Remote Sensing در نظارت بر آلودگی

پذیرش سنجش از راه دور برای نظارت بر آب شهری مزایای متعددی را ارائه می دهد که هم بهره وری عملیاتی و هم درک علمی را افزایش می دهد.

  • [FLT: 1] یک تصویر کل آبخیز یا شبکه های آب شهری را ضبط می کند، که الگوهای آلودگی منطقه ای را آشکار می کند.
  • جمع آوری داده های به موقع و به موقع: ماهواره ها هر چند روز یک بار به همان منطقه باز می گردند، در حالی که هواپیماهای بدون سرنشین نظارت بر تقاضا را ارائه می دهند، و تجزیه و تحلیل روند را امکان پذیر می کنند.
  • کاهش هزینه: سنجش از راه دور نیاز به نمونه برداری گسترده، کاهش کار، تجهیزات و هزینه های تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را کاهش می دهد.
  • تشخیص ناگهانی وقایع آلودگی: الگوریتم های خودکار می توانند ناهنجاری هایی مانند شکوفه های الگل یا نشت نفت را به زودی پس از overpass ماهواره ای تشخیص دهند و واکنش سریعی ایجاد کنند.
  • مقایسه تاریخی: تصاویر ماهواره ای که دهه ها به عقب می روند، اجازه می دهد تا ارزیابی تغییرات کیفیت آب بلند مدت و اثربخشی اقدامات کنترل آلودگی.
  • Integration with GIS: [FLT 1] لایه های داده سنجش از راه دور به طور مستقیم به سیستم های اطلاعات جغرافیایی برای تجزیه و تحلیل فضایی و پشتیبانی از تصمیم گیری تغذیه می کنند.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم پتانسیل های تحول آفرینی، سنجش از راه دور با چالش های عملی و فنی متعددی مواجه است که باید برای استقرار عملیاتی مورد توجه قرار گیرد.

  • پوشش ابر: سنسورهای نوری نمی توانند از طریق ابرها، محدود کردن دسترسی به داده ها در مناطق گرمسیری یا بارانی شهری، مشاهده کنند.
  • بسیاری از ماموریت های ماهواره ای رایگان دارای 10-30 پیکسل، بیش از حد ضخیم برای حوضچه های کوچک یا کانال های شهری با وضوح بالا همچنان گران است.
  • مداخله جوی: هابها، آئروزول ها و بخار آب بر دقت سیگنال تأثیر می گذارند، و نیاز به الگوریتم های اصلاح پیچیده برای جلوگیری از سیگنال های آلودگی کاذب دارند.
  • ]Parameter inference: سنجش از راه دور بازتاب سطح، نه غلظت شیمیایی به طور مستقیم.
  • پیچیدگی پردازش داده: [FLT 1] تولید اطلاعات عملی نیاز به تخصص در پردازش تصویر، مدل سازی آماری و دانش دامنه اکوسیستم های آبزی دارد.
  • شکاف های پوشش زمان بندی: ماهواره ها در زمان ثابت عبور می کنند، به طور بالقوه حوادث آلودگی کوتاه مدت مانند سرریزهای فاضلاب ترکیبی تنها چند ساعت طول می کشد.

مسیر های آینده و نوآوری ها

پیشرفت های تکنولوژیکی و روش شناختی به سرعت در حال گسترش قابلیت ها و دسترسی به سنجش از راه دور برای نظارت بر آب شهری است.

  • سنسورهای Hypererspectral: ماموریت های ماهواره ای جدید مانند EnMAP و PRISMA صدها باند طیفی باریک را ارائه می دهند که شناسایی دقیق آلودگی ها و گونه های آلگال را امکان پذیر می کنند.
  • ] الگوریتم های یادگیری ماشین: مدل های یادگیری عمیق آموزش دیده در اندازه گیری های حساس دقت بهبود دقت بازیابی کیفیت آب از داده های ماهواره ای، کاهش نیاز به کالیبراسیون محلی.
  • Integration با IoT و سنسورهای داخل و داخل: ترکیب سنجش از راه دور با شبکه های سنسور آب داخلی سیستم های نظارت ترکیبی را ایجاد می کند که داده های سطح بالا را پر می کند و شکاف های زمانی را پر می کند.
  • صورت فلکی ماهواره کوچک: شرکت هایی مانند آزمایشگاه های سیاره صدها مکعب را که کل زمین را روزانه در رزولوشن 5 تا 5 متر تصویر می کنند، به طور چشمگیری افزایش فرکانس زمانی.
  • سیستم عامل های محاسباتی ابری: خدمات مانند Google Earth Engine و Microsoft Planetary computer به کاربران اجازه می دهد تا آرشیو های ماهواره ای عظیم را بدون زیرساخت محلی پردازش کنند، دسترسی به شهرداری ها با منابع محدود دموکراتیزه می شود.
  • سیستم های هشدار زمان واقعی: خط لوله تجزیه و تحلیل خودکار می تواند رویدادهای آلودگی را در ساعت های overpass ماهواره ای تشخیص دهد و هشدار به مدیران آب از طریق برنامه های تلفن همراه ارسال کند آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده و آژانس فضایی اروپا برنامه Conicus [F5] در حال توسعه فعال چنین خدمات عملیاتی است.

نتیجه گیری

سنجش از راه دور تبدیل به یک ابزار ضروری برای نظارت بر بدن های آب شهری و مدیریت سطوح آلودگی است، توانایی آن برای ارائه مشاهدات synlight، مکرر و مقرون به صرفه مکمل روش های سنتی زمینه و توانمندسازی تصمیم گیرندگان با هوش فضایی است، در حالی که چالش هایی مانند پوشش ابر، محدودیت های حل و پیچیدگی داده ها همچنان، پیشرفت های مداوم در تکنولوژی سنسور، الگوریتم های تحلیلی و محاسبات ابری به سرعت بر این موانع مدیریت آب پایدار، به دست می آیند، به دست آوردن بهتر از طریق سیستم های مبتنی بر سیستم های مدیریت آب، و پایدار، به دست آوردن اطلاعات، و بهبود می شود.