ماهواره لندست 1         LANDSAT Satellite

   پروژه Earth Resources Technology Satellite (ERTS) – که به ماهواره فناوری منابع زمینی، ناسا هم معروف است، برروی موشک ماهواره‌بر دلتا 900 قرار گرفت و در 23 ژوئیه 1972 از پایگاه نیروی هوایی واندنبورگ کالیفرنیا پرتاب شد. نام این ماهواره ERTS بود که بعدا به لندست-1 تغییر نام داد و اولین ماهواره رصدی زمین بود که با هدف مطالعه سیاره زمین طراحی شده. این سنجنده لندست-1 داده‌های بسیار ارزشمندی را ارائه کرد و انقلابی را در فناوری سنجش از دور به راه انداخت.

   در طراحی لندست-1 ، دو ابزار مهم تعبیه شده بود: شامل یک سیستم دوربین که توسط شرکت رادیوئی آمریکا RCA به نام سیستم Return Beam Vidicon (RBV)، ساخته شده بود و مورد بعدی سیستم اسکنر چندطیفی (MSS) که توسط شرکت هواپیماسازی هیوز ساخته شده بود. طبق برنامه کمپانی سازنده، براین قرار بود که سیستم RBV  ابزار اصلی لندست-1 باشد، اما داده‌های MSS عملکرد بهتری را داشتند. به گفته مدیر برنامه Stan Weiland ، در سیستم ماهواره لندست-1 ابزار RBV یک منبع گذر الکتریکی بود که باعث شد ماهواره برای مدت کوتاهی کنترل ارتفاع را از دست بدهد.

سیستم اسکنر MSS بعنوان یک ابزار ثانویه و کاملا آزمایشی به فضا فرستاده شد. Stan Freden، دانشمند پروژه Landsat-1 می گوید: “زمانی که به داده‌های لندست نگاه کردیم، تصاویر به کل تغییر کردند و خروجی مناسبی داشتند” اسکنر MSS داده ها را در چهار باند طیفی : یک باند سبز، یک باند قرمز و دو باند مادون قرمز ثبت می‌کرد.

برای کمک به درک داده ها و کشف کاربردهای بالقوه این فناوری جدید، ناسا بر 300 محقق تحقیقاتی خصوصی نظارت داشت. نزدیک به یک سوم این افراد دانشمندان بین المللی بودند. این محققان از طیف گسترده ای از رشته های علوم زمین آمده اند. آنها سودمندی داده های Landsat را در زمینه های مربوطه خود ارزیابی کردند.

دکتر V. E. McKelvey، مدیر وقت USGS، در پیش‌گفتار «ERTS-1 پنجره‌ای جدید در سیاره ما» توسط سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، که در سال 1976 منتشر شد، نوشت: «سفینه فضایی ERTS اولین گام در ادغام فضا و فناوری‌های سنجش از دور به سیستمی برای فهرست‌بندی و مدیریت منابع زمین تبدیل می‌شوند.»

ماهواره لندست-1 تا ژانویه 1978 کار می کرد و پنج سال از عمر طراحی خود گذشت. کیفیت و تأثیر اطلاعات به دست آمده فراتر از همه انتظارات بود.

نکته جالب: لندست 1 بر روی یک پلت فرم ماهواره آب و هوا ساخته شده است – به همین دلیل است که این ماهواره بسیار شبیه به ماهواره های هواشناسی نیمباس است.

اسکنر چند طیفی لندست1 (MSS)

حسگرهای اسکنر چندطیفی (MSS) دستگاه‌های اسکن خطی بودند که زمین را عمود بر مسیر مداری مشاهده می‌کردند. اسکن متقاطع توسط یک آینه نوسانی انجام شد. شش خط به طور همزمان در هر یک از چهار باند طیفی برای هر حرکت آینه اسکن شد. حرکت رو به جلو ماهواره پیشرفت خط اسکن در طول مسیر را فراهم کرد.

پنج ماهواره اول لندست دارای حسگر MSS بودند که به نور خورشید منعکس شده از زمین در چهار باند طیفی پاسخ می‌داد. لندست 3 یک حسگر MSS را با یک باند اضافی به نام باند 8 حمل می کرد که به تابش مادون قرمز حرارتی (گرما) پاسخ می داد.

یک صحنه MSS دارای میدان دید آنی (IFOV) 68 متر در جهت متقاطع در 83 متر در جهت طول مسیر (به ترتیب 223.0 در 272.3 فوت) بود. برای درک این مفهوم یک صحنه زمینی را در نظر بگیرید که از یک منطقه 83 در 83 متر تشکیل شده است. سنسور مانیتور اسکن تضمین می کند که اسکن نوری متقاطع 185 کیلومتر در ارتفاع اسمی بدون توجه به غیرخطی بودن اسکن آینه یا سایر اختلالات سرعت آینه است.

سرعت تصویر متقاطع به طور اسمی 6.82 متر در میکروثانیه بود. پس از 9.958 میکروثانیه، تصویر 83 در 83 متر 67.9 متر جابجا شده است. نمونه گرفته شده در این لحظه نشان دهنده 15 متر اطلاعات قبلی و 68 متر اطلاعات جدید است.

بنابراین، IFOV موثر آشکارساز MSS در جهت مسیر متقاطع 68 متر در نظر گرفته شد که مربوط به یک عنصر تصویر اسمی (پیکسل) مساحت زمین 68 در 83 متر در نقطه نادر ماهواره است. استفاده از IFOV موثر در محاسبه مساحت، همپوشانی مساحت بین پیکسل های مجاور را از بین می برد

مشخصات فنی MSS

Sensor type: opto-mechanical

*Spatial Resolution: 68 m X 83 m (commonly resampled to 57 m, or 60 m)

Spectral Range: 0.5 – 1.1 µm

Number of Bands: 4, 5 (Landsat 3 only)

Temporal Resolution: 18 days (L1-L3), 16 days (L4 & L5)

Image Size: 185 km X 185 km

Swath: 185 km

Programmable: no

پاسخ طیفی اسکنر چند طیفی

   پاسخ‌های تابشی طیفی نسبی باند ابزارهای سیستم اسکنر چندطیفی Landsat-1 تا -5 (MSS) در زیر ارائه شده است که از بهترین بازتولید داده‌های اصلی موجود استخراج شده است. داده‌های اندازه‌گیری اولیه در تاریخ گم شده‌اند و تنها منبع باقی‌مانده از پاسخ‌های طیفی نسبی (RSR) نمودارهای تعبیه‌شده در گزارش‌های پیمانکار است. چالش‌های زیادی برای بازیابی داده‌های RSR وجود داشت: کیفیت کپی‌ها به‌ویژه خوب نیست، و نمودارها نسبتاً کوچک و بدون خطوط شبکه زیادی برای کمک به دیجیتالی کردن هستند.

   بسیاری از جزئیات آزمایش طیفی نیز از بین رفته است، اگرچه توضیحات کوتاهی در گزارش های پیمانکار برای هر ابزار وجود دارد. RSR هر ابزار MSS در سطح ابزار در دمای محیط اندازه گیری شد. یک تک رنگ برای تغذیه یک کولیماتور در جلوی دیافراگم ورودی MSS استفاده شد. برای تست Landsat-4 و -5 MSS، تک رنگ با افزایش 10 نانومتری از باند عبور می کند (هیچ سابقه ای از نمونه برداری طیفی برای ابزارهای قبلی وجود ندارد). عکسی از تنظیمات آزمایشی Landsat-4 MSS در شکل 2 نشان داده شده است که از گزارش نهایی استخراج شده است. حداقل Landsat-5 MSS RSR به عنوان چندین دما مختلف برای تأیید وجود حساسیت دما مورد آزمایش قرار گرفت، اما داده‌های ارائه شده در اینجا احتمالاً RSR از اندازه‌گیری‌های محیطی است.

   تلاش هماهنگی برای دیجیتالی و جدول بندی داده های ترسیم شده برای Landsat-1 تا -3 توسط SDSU انجام شد. نمودارها در می 2008 با استفاده از FindGraph نسخه 1.911 دیجیتالی شدند. داده ها در مراحل 1 نانومتری نمونه برداری شدند و تخمین زده می شود که عدم قطعیت +/- 3 نانومتر در نمونه های طول موج وجود دارد. هر یک از شش آشکارساز RSR در هر باند به طور جداگانه دیجیتالی شد و نتیجه نرمال شده میانگین باند در صفحات گسترده ارائه شده است.

شکل 2. عکسی از تنظیم تست طیفی از گزارش نهایی در مورد توسعه MSS Landsat-4.

   داده‌های جدولی برای Landsat-4 و -5 MSS در مارکهام و بارکر، 1983 موجود است. این داده‌ها همچنین از نمودارهای گزارش پیمانکار استخراج شدند، اما از نسخه‌های بسیار بهتر و در نمونه‌گیری طیفی بومی آزمون‌ها (10 نانومتر برای باندهای 1-) دیجیتالی شدند. 3، 20 نانومتر برای باند 4). پاسخ برای باند 4 تا پایان محدوده نمودار منتشر شده (1100 نانومتر) به صفر نمی رسد، بنابراین پاسخ به مقدار نزدیک به صفر در 1140 نانومتر برون یابی شد. نتایج نرمال شده با میانگین باند در صفحات گسترده ارائه شده است.

آموزش نحوه دانلود این تصاویر در بسته آموزشی “دانلود تصاویر از USGS” توسط مدرس میلاد صفری قابل تهیه و استفاده است ⇓⇓⇓

⇓⇓ برای آموزش نحوه دانلود تصاویر ماهواره لندست1 از پکیج آموزشی مربوطه استفاده کنید ⇓⇓

منابع

South Dakota State University Image Processing Lab

Markham, B.L., Barker, J.L. (1983). “Spectral characterization of the Landsat-4 MSS sensors.” Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, pp. 811-833.