النظم الاستشعارية الرئيسة -  برنامج لاندسات LANDSAT Satellite Program

عزيزي الدارس ، تسابقت الدول في إعداد برامج مختلفة وتنفيذها لرصد ومراقبة الأرض بما عليها من معالم طبيعية وبيئية وبشرية واقتصادية، باستخدام النظم الاستشعارية المحمولة بالأقمار الصناعية. بدأ عمل تلك النظم لأغراض عسكرية بسبب الحرب التي شهدها النصف الأول من القرن العشرين، ثم أخذت تلك الدول وخاصة الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي (روسيا حالياً)، وأوروبا، والصين، واليابان، والهند، تستخدم تقنية الاستشعار عن بعد للأغراض السلمية والمدنية بهدف رصد موارد الأرض والتخطيط للمستقبل. وفيما يأتي أهم النظم الاستشعارية الشائعة الاستخدام للأغراض السلمية:

  برنامج لاندسات LANDSAT Satellite Program

بدأت وكالة الفضاء الأمريكية NASA عام 1967 بدراسة إمكانية إعداد سلسلة من الأقمار الصناعية المتخصصة برصد موارد الأرض عرفت باسم ERTS، وتمخض المشروع عن التخطيط لستة أقمار صناعية عرفت قبل إطلاقها بF, E,D,C,B,ERTS-A، ثم أعيدت تسميتها بعد الإطلاق الأول عام 1972 لتصبح1,2,3,4,5,6 -ERTS، وقبل إطلاق القمر الثاني عام 1975، قامت NASA رسمياً بإعادة تسمية برنامج ERTS ليصبح برنامج LANDSAT. حتى عام 1999 أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية ستة أقمار صناعية من نوع لاندسات أخذت أسماء LANDSAT 7, LANDSAT-5، أما LANDSAT فقد فشل في الإطلاق. والجدول الآتي يوضح خصائص سلسلة أقمار برنامج LANDSAT، بما فيها من نظم استشعارية (TM, MSS, RBV, ETM-PLUS ETM)

نلاحظ من الجدول السابق أن لاندسات 2،1 يحملان نظامين استشعاريين هما:

1- نظام Return Beam Vidieon) RBV) الذي يعمل على 3 موجات كهرومغناطيسية.

2- نظام Multispectral Scanner) MSS) الذي يعمل على 4 موجات كهرومغناطيسية.

يتكون نظام RBV من ثلاث كاميرات يتم توجيهها لتصوير مساحة من الأرض أبعادها 185x185 كم، وبدقة 80 م (أي أن أبعاد الخلية Pixel للصورة الفضائية هو 80x80م). ومن الجدير بالذكر أن الصورة الفضائية أو الصورة الجوية تتألف من شبكة من الخلايا (صفوف وأعمدة)، (شكل 24) تعرف ب Pixel ، وأن أبعاد الخلية في الصورة تعبر عن دقة الصورة الفضائية، فعندما تكون أبعاد الخلية كبيرة تكون الدقة منخفضة Low Resolution أما إذا كانت أبعاد الخلية صغيرة فتكون الدقة عالية High Resolution، والسبب في ذلك هو: كلما صغر حجم الخلية زاد عدد الخلايا المكونة للصورة الفضائية، وبالتالي زاد عدد العناصر التي يمكن تمييزها واستنباطها من الصورة، وهذا ما يعرف بالميز المكاني Spatial Resonation، ويمكن تعریف ز المكاني بأنه أصغر وحدة مكانية (خلية Pixel) يمكن تمييزها في الصورة الفضائية. أما الحساسية الضوئية للكاميرات فهي: 0.475 إلى 0.575 um (الموجة الخضراء)، و 0.580 إلى 0.680 um (الموجة الحمراء)، و 0.690 إلى 0.830 um (الموجة تحت الحمراء القصيرة IR : N) وسميت هذه الموجات ب 1، 2، 3.

أما في لاندسات 3 فقد أدخل تغيران أساسيان في تصميم RBV، بحيث أصبح النظام الاستشعاري يعمل على موجة واحدة بدلاً من ثلاث موجات، كما أن الميز المكاني أصبح أفضل، فبدلاً من 80 م في لاندسات 1، 2، أصبح 30 م، إلا أن المساحة المصورة أصبحت أقل.

بالنسبة لنظام في لاندسات 1-3، فإنه يعمل على أربع موجات كهرومغناطيسية، والمساحة الأرضية التي يغطيها 185 185 x كم، أما الموجات الكهرومغناطيسية المستخدمة في النظام فهي موجتان مرئيتان : الموجة الخضراء الموجة الخضراء 0,6 – 0,5) والموجة الحمراء (0,6 – 0,7) وموجتان تحت الحمراء (0,7 – 0,8 – 1,1) ، وسميت هذه الموجات الأربعة 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، وقامت محاولة لتحسين لاندسات 3 بإضافة موجة تحت الحمراء الحرارية (10,4 – 12,6) وسميت الموجة رقم 8 الا انها فشلت في العمل.

عزيزي الدارس، من الخصائص الأخرى للاندسات 1-3، أنها وضعت في مدار حول الأرض على ارتفاع 900 كم، وتكرر تصوير المنطقة الواحدة كل 18 يوما. فلو أن لاندسات 3 صور فلسطين بتاريخ 5/1، فإنه يعود لتصويرها مرة أخرى بتاريخ 5/19، وهذا يعني أن أي تغيرات حصلت في المدة الفاصلة بين التصويرين يمكن رصدها.

أما بالنسبة إلى لاندسات 4، 5، فقد تم إطلاقهما في الثمانينيات من القرن العشرين، ووضعا في مدارات حول الأرض على ارتفاع 705 كم، أي أخفض من مدار لاندسات 1، 2، 3. إن تخفيض المدار لهذين النظامين يمكن من معالجة أي أخطاء أو مشاكل قد تصيبهما بصورة أفضل، كما يحسن من الدقة أو الميز المكاني للأجهزة الاستشعارية، بالإضافة إلى أن المدة اللازمة لتكرار تصوير المنطقة الواحدة قد انخفضت من 18 يوما في لاندسات 1-3 إلى 16 يوما في لاندسات 4،5، وهذا يعني أن عدد الصور الملتقطة للمنطقة الواحدة يكون أكثر، ولاندسات 4،5 يحملان نظامين استشعاريين هما: MSS الذي سبق ذكره مع تغيير في أسماء الموجات، فبدلاً من 4، 5، 6، 7 أصبحت الموجات 1، 2، 3، 4. أما النظام الثاني فيعرف باسم (Thematic Mapper (TM أي راسم الخرائط، وهذا النظام يعمل على 7 موجات كهرومغناطيسية، ثلاث منها مرئية وأربع تقع ضمن الموجات تحت الحمراء القصيرة والمتوسطة والحرارية (الموجة 1 زرقاء، الموجة 2 خضراء، الموجة 3 حمراء، الموجة 4 تحت الحمراء القصيرة، الموجة 5 تحت الحمراء المتوسطة، الموجة 6 تحت الحمراء الحرارية، وأخيراً الموجة7 تحت الحمراء المتوسطة)، (انظر الجدول 4). الميز المكاني لست من هذه الموجات يساوي 30 م، أما الموجة تحت الحمراء الحرارية فميزها المكاني يساوي 120م.

كما ذكرنا سابقاً، أطلقت أمريكا لاندسات 6 سنة 1993، إلا أنه فشل، وقد صمم النظام الاستشعاري للاندسات 6 ليوضع في مدار لاندسات 4، 5 نفسه. أما الإضافات والتحسينات التي أجريت عليه فتتمثل في إضافة حزمة ضوئية جديدة عرفت باسم ETM موجة عريضة (أبيض وأسود) يتراوح طولها بين 0.52 – 0.9 ميكروميتر، وبميز مكاني أفضل يساوي 15م.

وأخيراً فقد أطلق لاندسات 7 في عام 1999 ليحمل مواصفات لاندسات 6 الذي فشل بالإضافة إلى تحسين الميز المكاني للموجة تحت الحمراء الحرارية ليصبح 60 م بدلا من 120م، (انظر الجدول 4).

ملاحظات على الجدول:

أ- الميز المكاني للاندسات 1-3 هو 79م أما الاندسات 4 و 5 فالميز المكاني لهما هو 82م.

ب- فشل لاندسات 6 في عام 1993 اثناء الاطلاق ، لذا اطلق لاندسات 7 في عام 1999.