مجید هاشمی تنگستانی

در سال های اخیر، نظارت دریایی و هوایی برای مهار آلودگی های دریایی رایج شده است اما این روش ها، به دلیل محدودیت های شرایط آب وهوا، زمان و مکان، به تنهایی نمی توانند پایش سریع و منظمی فراهم آورند. در این زمینه، سنجش از دور ماهواره ای می تواند نقش مهمی در تشخیص اولیه و پایش مداوم نشت نفت در دریا ایفا کند. سنجنده رادار آنتن مصنوعی سیستم سنجش از دور فعالی است که می تواند، برای آشکارسازی نشت نفت همراه با سنجنده های اپتیکال مانند مادیس، با توانایی تصویربرداری هم زمان، استفاده شود. هدف از این پژوهش آشکارسازی نشت نفت پیرامون سکوهای نفتی بخش شمالی خلیج فارس، در تاریخ های پانزدهم و هفدهم ژوئن 2015، با استفاده از تصاویر فروسرخ گرمایی مادیس و تصاویر راداری سنتینل 1 است. برای محاسبه دمای سطح دریا، الگوریتم پنجره مجزا روی تصویر باند 20 سنجنده مادیس اجرا شد. نتایج نشان داد که منطقه دارای نشت نفت دمایی کمتر از مناطق پیرامونی دارد. برای آشکارسازی دقیق تر لکه های نفتی و درستی سنجی نتایج پردازش های اعمال شده بر تصویر مادیس، از تصویر پلاریزاسیون VV سنتینل 1 و پردازش های حذف نوفه مانند فیلترگذاری و مولتی لوکینگ استفاده شد. در پایان، از راه مقایسه دمای بویه موج نگار سازمان بنادر و دریانوردی بوشهر و دمای حاصل از تصویر مادیس و موقعیت جغرافیایی گستره لکه های نفتی بارزشده، درستی نتایج این پژوهش و پردازش های صورت گرفته تأیید شد. استفاده از باند 20 سنجنده مادیس با هدف استخراج دمای سطح دریا و باندهای فروسرخ گرمایی آن، به منظور آشکارسازی لکه های نفتی در سطح دریا، اولین بار در این پژوهش ارزیابی شده است.  

سنجنده های دوقلوی MSI سنتینل -2، از لحاظ توان تفکیک مکانی، شباهت بسیاری به سنجنده OLI لندست 8 دارند که آژانس فضایی اروپا، با هدف افزایش داده های ادامه دار برای پایش سطح زمین، آنها را به فضا پرتاب کرد. در این مطالعه، قابلیت این داده ها در تفکیک واحدهای سنگی و دگرسانی، در محدوده کانسار فسفات اسفوردی، ارزیابی و با داده های لندست 8 و لندست 8 تلفیق شده، مقایسه شد. برای بارزکردن واحدهای سنگی منطقه، از روش بسط عدم همبستگی استفاده شد. به منظور مقایسه های آماری، واحدهای سنگی با استفاده از اجرای روش ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی روی دسته داده ها، رده بندی و صحت آنها با استفاده از ماتریس آشفتگی بررسی شد. علاوه بر آن، نسبت های باندی متناظر با آنچه درمورد سنجنده لندست 5 TM تعریف شده است، برای آشکارسازی نواحی دگرسان شده در منطقه، روی هر سه دسته داده اجرا و مساحت پهنه های بارزشده محاسبه و مقایسه شد. همچنین، نمودارهای پراکندگی برای تصاویر نسبت باندی تولیدشده تهیه شد. داده های MSI، در رده بندی ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی، صحت کلی و ضریب کاپای بیشتری را در مقایسه با دو دسته داده دیگر نشان دادند. نتایج نسبت باندی نیز نشان داد که داده های MSI و OLI تلفیق شده بیشترین همبستگی و مشابهت را به هم دارند. این مطالعه مشخص کرد که استفاده از داده های MSI در تهیه نقشه های سنگ شناختی و کانی شناختی، مطلوب تر از داده های OLI است. همچنین استفاده از داده های OLI تلفیق شده، در تاریخ هایی که تصاویر MSI در دسترس نیست، و یا برای تهیه نقشه های زمین شناسی پیوسته در مقیاس های قاره ای، به همراه داده های MSI کارآمد است.

قابلیت های ویژه داده های ماهواره ای، در تامین اطلاعات از مواد سطحی زمین، امکان تهیه نقشه های زمین شناسی را فراهم می کند و در این راستا، توان تفکیک طیفی و مکانی داده های مورد استفاده، دو ویژگی اساسی آن ها در تعیین میزان دقت و درستی نقشه ها است. در این پژوهش، دسته داده های استر و سنتینل2، به دلیل توان تفکیک طیفی و مکانی بالا، در آشکارسازی واحدهای سنگی کمپلکس سوریان، در شمال شرق فارس بکار گرفته شده اند. کمپلکس دگرگون شده رسوبی- آتشفشانی سوریان، بخشی از کمربند سنندج- سیرجان جنوبی در بوانات استان فارس است. بررسی سیماهای طیفی نمونه های صحرایی که در دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد و همچنین طیف های استخراج شده از تصویر، نشان می دهد که گروه های عاملی اصلی تعیین کننده رفتارهای طیفی در منطقه، شامل Fe 2+ ، Fe 3+ ، CO 3 ، Al-OH، Mg-OH و Fe-OH است که بر اساس مطالعات کانی شناسی، می توان آن ها را به کانی های کلریت، موسکویت، اپیدوت، آمفیبول، کلسیت و هماتیت نسبت داد که مطالعه مقاطع میکروسکوپی نیز، رخداد آن ها را تایید می کند. برای آشکارسازی واحدهای سنگی منطقه از روش های نسبت گیری باندی ، و بر روی 9 باند بازتابی سنجنده استر و روش تحلیل مولفه های اصلی بر روی 9 باند سنتینل 2 و استر استفاده شد. این پردازش ها توانست، واحدهای سنگی کلریت- اپیدوت شیست، کالک شیست، میکاشیست و همچنین دایک های دیابازی و کوارتزیتی را تفکیک کند. مقایسه نتایج این تحقیق، با مشاهدات میدانی و نتایج بدست آمده از مطالعات آزمایشگاهی، نشان داد که استفاده همزمان داده های استر و سنتینل-2 و روش های پردازش بکار رفته، می تواند در تفکیک واحدهای سنگی یک کمپلکس دگرگونی – رسوبی - آتشفشانی موفق باشد.

مناطق معدنی سرچشمه و دره زار در منطقه ایران مرکزی و کمربند ولکانو- پلوتونیکی ارومیه- دختر قرار گرفته است. سنگ های آتشفشانی ائوسن که تحت تأثیر نفوذی های الیگومیوسن قرار گرفته اند این منطقه را پوشش می دهد. کانه زایی مس — بیشتر از نوع پورفیری و همراه با دگرسانی های وسیع — همراه با اقلیم نیمه خشک، به دلیل پوشش گیاهی کم، میزان ناچیز هواویز و بخار آب جوّی و نیز رخ نمون واضح سنگ ها این منطقه را برای آزمایش نتایج سنجش از دور ماهواره ای مناسب کرده است. کالیبراسیون IARR برای نرمال کردن تصاویر به کمک یک طیف میانگین صحنه به کار می رود. تداخل سیگنال اثری در تصویربرداری استر است که با نشت سیگنال از باند 4 به درون باندهای 5 و 9 ایجاد می شود. در این مقاله، از باندهای طیفی مرئی- فروسرخ نزدیک و فروسرخ موج کوتاه محصولات استر، شامل سطح 1 L1B و سطح 2 AST_07XT استفاده شد. دسته دادة L1B با استفاده از کالیبراسیون بازتاب نسبی میانگین درونی به دادة بازتابش سطح زمین تبدیل شد؛ درصورتی که دستة داده های AST_07XT خود با چنین ماهیتی و با استفاده از تصحیح تداخل سیگنال در اختیار کاربر قرار می گیرند. به منظور ارزیابی و شناسایی بهترین روش کالیبراسیون، الگوریتم انطباق سیمای طیفی (SFF) روی این دستة داده ها اجرا و تصویرهای خروجی براساس نقشة زمین شناسی منطقه و مشاهدات میدانی با یکدیگر مقایسه شدند. از روش Z Profile برای استخراج طیف های خالص تصویر هر دو دستة داده استفاده شد. طیف نمونه های صحرایی با دستگاه طیف سنج (ASD) اندازه گیری شد، سپس طیف های مستخرج از نمونه ها به نُه باند استر بازنویسی شدند. کتابخانة طیفی JPL1 به صورت مرجعی برای تحلیل طیف های خالص تصویر و طیف های حاصل از نمونه های صحرایی مرتبط با کانی های شاخص دگرسانی منطقه استفاده شد. بدین ترتیب، کائولینیت را کانی شاخص دگرسانی فیلیک- آرژیلیک، آلونیت را کانی شاخص دگرسانی آرژیلیک پیشرفته و کانی اپیدوت را برای بارز سازی دگرسانی پروپیلیتیک به کار رفتند. نتایج حاصل از این پردازش نشان داد که دستة دادة L1B کالیبره شده به روش IARR به دلیل ازبین بردن محدودیت هایی، شامل آثار بخار آب جوی و سیماهای جذبی و بازتابی اضافی، به نسبت دستة دادة استاندارد AST_07XT تصحیح شده با تداخل سیگنال نتایج بهتری را برای بارزسازی دگرسانی های فیلیک- آرژیلیک، آرژیلیک پیشرفته و پروپیلیتیک منطقه به دست می دهد.

در دهه های اخیر با تکامل فناوری سنجش از دور، این فناوری به مثابه روشی مؤثر برای نقشه برداری واحدهای سنگی مطرح شده، و داده های سنجنده استر نیز به طور گسترده برای جداسازی انواع کانی ها و سنگ های سیلیکاتی مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از این تحقیق مقایسه الگوریتم های نقشه بردار زاویه طیفی و انطباق سیمای طیفی در تفکیک واحدهای سنگی کمپلکس افیولیتی نیریز بر پایه دسته داده های کالیبره شده SWIR و TIR استر است. طیف نمونه های صحرایی که به وسیله دستگاه های تجزیه طیفی (ASD) و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) اندازه گیری شده اند، به عنوان عضوهای انتهایی در این الگوریتم ها به کار رفته اند. مقایسه نتایج الگوریتم های نقشه بردار زاویه طیفی و انطباق سیمای طیفی با نقشه های زمین شناسی منطقه و مشاهدات میدانی و با استفاده از ماتریس آشفتگی، نشان داد که به دلیل حذف پیوستار و در نتیجه نرمال شدن سیماهای طیفی، الگوریتم انطباق سیمای طیفی دارای دقت بیشتری برای بارزسازی واحدهای سنگی هارزبورژیت ـ لرزولیت، هارزبورژیت ـ دونیت، گابرو، مرمر، دیاباز و رادیولاریت بدون بارزشدگی رخنمون های اطراف است، در حالی که الگوریتم نقشه بردار زاویه طیفی بخش های عمده ای از رسوبات دریاچه ای، آبرفتی، واریزه های کوهرفتی و زمین های کشاورزی را همراه با این واحدهای سنگی بارز می کند. به علاوه، نتایج نشان داد که به دلیل متمرکز شدن رفتار طیفی نمونه های سنگی منطقه در محدوده SWIR، این داده ها بهتر از داده های TIR توان جداسازی انواع واحدهای سنگ شناختی را دارند.

معدن خاک نسوز استقلال آباده در زون زمین شناختی ایران مرکزی و در 10 کیلومتری شمال شرق شهر آباده در شمال استان فارس واقع شده و با تولیدی در حدود یک میلیون تن کائولینیت و پیروفیلیت در سال، یکی از بزرگ ترین کانسارهای رسوبی در ایران قلمداد می شود. مدل زیرپیکسلی پالایش تطبیقی تنظیم شده آمیخته و الگوریتم رده بندی کننده تمام پیکسلی نقشه بردار زاویه طیفی با هدف آشکارسازی توزیع مکانی کانی های رسی موجود در این معدن بر روی دسته داده های مرئی ـ فروسرخ نزدیک و فروسرخ موج کوتاه (NVIR+SWIR) سنجنده استر با استفاده از طیف های تصویر و کتابخانه طیفی USGS اجرا شد. روش های مخروط محدب بیشترین زاویه متوالی و شاخص خلوص پیکسل برای انتخاب عضوهای خالص از این دسته داده ها به کار گرفته شدند. مقایسه نتایج رده بندی های پیکسلی و زیرپیکسلی بر پایه نتایج XRD نمونه های گرد آوری شده از محدوده مورد مطالعه که منطبق بر خروجی های الگوریتم ها هستند، و همچنین نتایج آزمایش های طیف سنجی و شواهد و کنترل های میدانی پیکسل های متناظر زمین نشان داد که روش پالایش تطبیقی تنظیم شدة آمیخته، در مقایسه با الگوریتم نقشه بردار زاویه طیفی، قابلیت بهتری در تعیین توزیع مکانی کانی های رسی در ناحیه مورد مطالعه دارد. ارزیابی فراوانی زیرپیکسلی داده استر نشان داد که پیکسل هایی با فراوانی نسبی بیش از 50 درصد از دو کانی کائولینیت و پیروفیلیت در دو محدوده زمین ریخت شناختی متفاوت تمرکز و رخنمون پیدا کرده اند.