Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
חישה מרחוק (באנגלית: Remote sensing) הוא מונח כולל למגוון שיטות לאיסוף מידע מאזור נתון על פני כדור הארץ ללא מגע ישיר עמו, שמתבצע באמצעים מכניים, אלקטרוניים ואופטיים. מטרת החישה היא גילוי וזיהוי של מטרות מסוגים שונים - החל מפעילות צבאית, דרך מדידת זיהום אוויר ועד גילוי נפט. תהליכים אלה משלבים ניתוח ממצאים ממוכן ואנושי.
חישה מרחוק מבוססת על קליטת פוטונים שהמטרה פולטת או מחזירה. פוטונים אלה נקלטים בגלאי (אנטנת רדיו, מצלמה, גלאי תרמי ועוד). הגלאי עשוי להיות מותקן על פני הקרקע, בכלי רכב, במטוס או על לוויין. גלאים מסוימים מורכבים ממספר גלאים, המאפשרים איסוף מידע בתחומים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי. המידע שנאסף בגלאים השונים מוצלב במטרה לאתר בו דפוסים מסוימים, כדי לגלות ולזהות מטרות מסוגים שונים.
מכיוון שבחישה מרחוק אין יודעים באיזה מקום נמצאת המטרה, ואם היא בכלל קיימת, אחד האתגרים הוא לכסות אזור גדול ככל שניתן בזמן קצר ככל האפשר, ולאסוף את מירב האינפורמציה מהאזור הנמדד. החישה יכולה להיות פסיבית (מסתמכת על פליטת פוטונים של אור או חום שהמטרה פולטת בעצמה או מחזירה מקרינה קיימת, למשל אור השמש) או אקטיבית (מסתמכת על הארה יזומה של האזור הנמדד על ידי ציוד החישה, למשל על ידי לייזר או רדאר).
בגלאי נמצאת עדשה שקולטת את האנרגיה שמגיעה מהאזור הנמדד. במקרים רבים אנרגיה זו מופרדת לאורכי הגל השונים על ידי מנסרה או סריג ואלה נופלים על מערך של חיישנים שכל אחד מהם פולט זרם חשמלי כאשר נופלת עליו קרינה. מידע זה נשמר (בדרך כלל באופן דיגיטלי), לרוב כמספר תמונות של אותו אזור נמדד. כל פיקסל בתמונות השונות מתעד את עוצמת הקרינה שהגיעה לחיישן מאזור נתון בפני השטח, באורכי הגל השונים.
בחישה מרחוק מבדילים בין ארבעה סוגי רזולוציה (הפרדה):
חשוב לבחור ברזולוציות מתאימות למטרת הבדיקה, ומקובל ליצור איזון ופשרה כדי להגיע לתוצאה אופטימלית. ככלל, ככל שהרזולוציה הספקטראלית גבוהה יותר כך הרזולוציה המרחבית עלולה להיות נמוכה יותר. דבר זה נובע מכך שהגלאי זקוק לכמות מספקת של פוטונים/אנרגיה שיגיעו אליו על מנת לייצר תמונה ברורה בכל ערוץ ספקטראלי. כאשר הערוצים צרים (בגלאים בעלי רזולוציה ספקטרלית גבוהה) כמות האנרגיה המתקבלת פר ערוץ מכל תא שטח נמוכה משמעותית ממצב בו הערוצים רחבים (רזולוציה ספקטרלית נמוכה). על כן, על מנת לאסוף כמות מספקת של אנרגיה ניתן לבצע אחד משני הדברים הבאים:
1. הגדלת זמן האינטגרציה - זהו הזמן בו שוהה מערכת החישה מעל המטרה.
2. הגדלת תא השטח המינימלי של התמונה (הפיקסל הבודד) על מנת לקבל יותר פוטונים פר תא שטח מינימלי.
מכיוון שבמערכות לווייניות ולרוב גם במערכות מוטסות לא ניתן להגדיל את זמן האינטגרציה הפתרון הוא הגדלת הפיקסל ועל כן ירידה ברזולוציה המרחבית. בנוסף, בתחום האור התת-אדום קצר הגל (1.4-2.5 מיקרון), התת-אדום הבינוני (3-5 מיקרון) והתת אדום ארוך הגל (8-14 מיקרון) מתקבלת כמות פחותה של אנרגיה ביחס לתחום הנראה והתת-אדום הקרוב (0.4-1.3 מיקרון). גם כאן הפתרון הוא לרוב הגדלת גודל הפיקסל.
מכאן נובע כי תמונות הלוויין בעלות הפוטנציאל לרזולוציה המרחבית הטובה ביותר הן תמונות בעלות ערוץ בודד רחב בתחום הנראה והתת-אדום הקרוב. אלה נקראות תמונות פאנכרומטיות והן בעלות סקלת צבעי אפור (תמונות "שחור-לבן") בהתאם לרזולוציה הרדיומטרית של החיישן. תמונות מרובות ערוצים, בייחוד באורכי גל ארוכים, יהיו לרוב בעלות רזולוציה מרחבית נמוכה. זו אחת הסיבות לכך שכיום לא ניתן לקבל תמונות לווייניות מרובות ערוצים בתחום התת-אדום ארוך הגל.
לוויינים מאפשרים איסוף של מידע רב מבלי לחשוף את הגוף האוסף. ללוויינים יתרונות רבים ביחס למטוסים, אך עלות השיגור שלהם יקרה ואורך חייהם קצר יחסית. מבדילים בין שני סוגי לוויינים: לוויין גאוסטציונרי שנמצא בנקודה קבועה מעל פני כדור הארץ, בגובה 36,000 קילומטר. הוא יכול לספק מידע על אותו מקום בכל זמן נתון, ולאור גובהו שטח הכיסוי שלו גדול מאוד - אך בגלל שאינו נע ביחס לכדור הארץ, הוא אינו מסוגל לספק שום מידע לגבי אזורים אחרים (דרושים שלושה לוויינים גאוסטציונריים כדי לכסות את כל כדור הארץ - מלבד חלק מהקטבים), ולוויין פולארי - לוויין העובר בצורת לולאה בין הקטבים ומגיע אליהם מדי 90 דקות. הלוויין מגיע לקוטב, יורד וחוזר לקוטב, ונמצא בגובה של כ-700 ק"מ; ישנם גם לוויינים במגוון גבהים אחרים, במגוון מהירויות ומסלוליהם מעל כדור הארץ. חלק מהלוויינים המשמשים לחישה מצלמים באופן רציף, אחרים מכסים בצילומיהם שטחים נבחרים לאחר קבלת הוראה מהקרקע.
את פיענוח התמונה המתקבלת ניתן לבצע באופן ויזואלי, בדומה לפענוח תצלומי אוויר, אך ניתן גם לפענח את הספקטרום באופן ממוחשב. בפיענוח זה מושווה עוצמת הקרינה באורכי הגל השונים בכל הפיקסל, כפי שנקלט באמצעות החיישנים. היחסים בין העוצמות באורכי גל שונים ובתחומי ספקטרום שונים הם מעין טביעת אצבע המאפשרת הבחנה בין חומרים שונים ובין מצבים שונים של אותו חומר: לכל חומר דפוס שונה של בליעה והחזרה של פוטונים, שניתן לזיהוי בספקטרום הנמדד ממנו. בהתאם למידע הספקטרלי ניתן להפיק גם מפה נושאית של אזורים שונים.
פיענוח הדימות נעשה כיום באמצעים דיגיטליים על-גבי מחשבים, באמצעות תוכנות ייעודיות שפיתחו חברות כמו PCI, RSI ו-ERDAS. תוכנות אלה מאפשרות צפייה ויזואלית במטריצות הפיקסלים (הדימות), ניתוח של הספקטרום, הצלבה בין הערוצים, חישובים מתמטיים בין הערוצים, יצירת מפות נושאיות והגדרה של אזורי עניין על-גבי הדימות כחלק מהשוואה בין ספקטרום החומרים שנאספו בשטח לבין ספרייה ספקטרלית מקיפה המאפשרת זיהוי של החומר.
עד לשנות ה-70 של המאה ה-20 פותחה החישה מרחוק בעיקר ליישומים צבאיים ורק מאוחר יותר החל פיתוח יישומים אזרחיים. כיום החישה מרחוק היא מסחרית בעיקרה, באמצעות לווייני SPOT ו-Landsat הפולאריים. במקביל יורדים מחירי הדימות והשימוש הופך לפשוט ולידידותי. כיום מקובל במקרים רבים להחליף את השימוש בתצלומי אוויר בתצלומי לוויין, שהרזולוציה המרחבית שלהם הולכת ומשתפרת.
איל בן דור היה מן הראשונים שהראה כי תכונות קרקע יכולות להקבע על ידי מדידה מהירה של החזרת האור ופיתח תחום ייחודי זו.
להלן מספר דוגמאות לשימושים עכשוויים בחישה מרחוק:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.