شناسایی و پایش پدیده گرد و غبار از داده های سنجش از دوری با استفاده از عمق اپتیکی

گرد و غبار بخش مهمی از هواویزهای موجود در اتمسفر را تشکیل می¬دهد که حیات روی کره زمین را از جهات مختلفی متاثر می¬کند. چرخه گرد و غبار بخش مهمی از سیستم کره زمین است این فرآیند روی چرخه انرژی، آب و کربن اثر می¬گذارد. گرد و غبار از چندین جهت روی سلامتی انسان موثر است. شناسایی گرد و غبار از مهم¬ترین اقدامات در راه جلوگیری از آسیب¬های ناشی از آن است و سنجش از دور کمک شایانی در این زمینه به محققان می¬کند. در این تحقیق در ابتدا به شرح پدیده گرد و غبار و ویژگی¬های آن پرداخته و سپس به معرفی انواع مختلف سنجنده¬های فعال و غیر فعال و الگوریتم¬هایی که در طی این سال¬ها برای شناسایی گرد و غبار مورد استفاده قرار گرفته¬اند می¬پردازیم و در فصل آخر ابتدا با استفاده از سنجندهaeronet به شناسایی ویژگی¬های اپتیکی و اندازه ذرات گرد و غبار منطفه پرداخته و سپس با کمک کد انتقال تابشی sbdart و خروجی مرحله شناسایی ویژگی¬های گرد و غبار و حالت¬های مختلف موقعیت هندسی سنجنده و خورشید به بازسازی بازتاب در شرایط آلوده به گرد و غبار و آسمان صاف پرداخته¬ایم. با استفاده از 19584 حالت بدست آمده جدول جست و جویی برای پیدا کردن عمق اپتیکی ایجاد شده است. در این تحقیق از باند 1، 3 و 4 تصاویر modis برای بازیابی عمق اپتیکی استفاده شده است. برای پیدا کردن بازتاب ناشی از هواویز ابتدا باید دیگر اجزای تشکیل دهنده بازتاب بالای اتمسفری را شناسایی و محاسبه کرد. به این منظور ابتدا باید بازتاب ناشی از اتمسفر و سطح محاسبه گردد. برای محاسبه بازتاب سطح که به طور جداگانه برای هر فصل صورت می¬گیرد از روش کمترین بازتاب، پایگاه داده¬ای برای منطقه مطالعاتی فراهم شده است. قدرت تفکیک این پایگاه داده 05/0*05/0 طول و عرض جغرافیایی است که برای باندهای مذکور محاسبه شده است. با استفاده از بازتاب سطح و بازتاب اتمسفری در معادله انتقال تابشی ، بازتاب هواویز هر تصویر بازیابی شده است. با بهره¬گیری بیشترین شباهت بین شرایط هندسی هر پیکسل¬ و بازتاب هواویز بدست آمده و جدول جست و جوی ساخته شده، عمق اپتیکی هواویز برای باند 1، 3 و 4 با طول موج¬های 66/0، 47/0 و 55/0 میکرون تخمین زده شده است. در این تحقیق اندکس و متدلوژی جدیدی نیز بر اساس بازتاب هواویز معرفی شده است که بدون استفاده از ویژگی¬های هواویز، بار آن را در شش سطح تعیین می¬کند. اندکس بدست آمده با نتایج حاصل از تشخیص باینری گرد و غبار که توسط اختلاف دمای روشنایی بدست آمده ترکیب شده است تا بار هواویز بدست آمده منحصر به گرد و غباری گردد. در نهایت بدون داشتن اطلاعات جانبی از قبیل ویژگی¬های اپتیکی و اندازه ذرات و بدون استفاده از کد¬های انتقال تابشی، اندکس نهایی گرد و غبار به شناسایی گرد و غبار و تعیین بار آن در شش سطح: : بدون هواویز، کم، متوسط پایین، متوسط، متوسط بالا و زیاد با قدرت تفکیک 1 کیلومتر می¬پردازد. منطقه مطالعاتی این تحقیق منطقه غرب و مرکزی ایران در فصل بهار سال 2005 بوده است. نتایج بدست آمده با محصول هواویز modis موسوم به mod04 که شامل عمق اپتیکی در 47/0، 55/0 و 66/0 میکرون با قدرت تفکیک 10 کیلومتر است مقایسه شده¬اند. در نهایت تطابق قابل قبولی بین نتایج این تحقیق و mod04 برقرار شده است. بهترین نتایج از اندکس نهایی گرد و غبار پیشنهادی در 47/0 میکرون با 75 درصد کورولشین بدست آمده است. میزان کورولیشن بین عمق اپتیکی بازیابی شده و اندکس پیشنهادی با افزایش طول موج کاهش یافته است.