ماهواره لندست 9         LANDSAT Satellite

این ماهواره جایگزین لندست 7 معیوب شد و ماهواره لندست 9 در حال حاضر فعال است…

لندست9 ، جایگزین لندست 7 معیوب شده و حیات برنامه لندست را افزایش داده است. لندست 9 با طراحی سنجنده OLI تصویربرداری می‌کند. البته، OLI-2 با تصاویر واضح تر، مسیره Sentinel-2 را دنبال نمی‌کند و برای سنجنده TIRS-2 نیز، وضوح زمین به میزان 100 متر باقی مانده است. در این مقاله به بررسی همه جانبه ماهواره لندست9 پرداخته خواهد شد تا نگاهی جدید به این پلتفرم فضایی داشته باشیم…

  این ماهواره از سنسور مادون قرمز پشتیبانی می‌کند که درجه حرارت زمین را اندازه گیری می کند. این ماهواره نیز به صورت مشترک بین ناسا و سازمان زمین شناسی آمریکا ساخته می شود و از برنامه های مشترک این دو به شمار می آید. میزان رزولوشن این ماهواره بهینه سازی شده است و به همین علت نیز می تواند با کیفیت بهتری تغییرات کره زمین را رصد کرده و نظارت بهتری بر روی تغییرات داشته باشد. لندست9 میتواند تمامی آتش سوزی ها، میزان کربن، خشکسالی‌ها و… را به سادگی و در کوتاه‌ترین زمان ممکن شناسایی کند و گزارش آن را ارائه دهد.

  لندست 9 مشارکتی بین سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) و سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) است و نقش حیاتی برنامه لندست در تکرار مشاهدات جهانی برای نظارت، درک و مدیریت منابع طبیعی زمین را ادامه خواهد داد. از سال 1972، داده های Landsat منبع منحصر به فردی را برای کسانی که در کشاورزی، زمین شناسی، جنگلداری، برنامه ریزی منطقه ای، آموزش، نقشه برداری و تحقیقات تغییرات جهانی کار می کنند، فراهم کرده است. تصاویر Landsat همچنین برای منشور بین‌المللی: فضا و بلایای بزرگ، پشتیبانی از واکنش‌های اضطراری و امدادرسانی به بلایا برای نجات جان انسان‌ها بسیار ارزشمند هستند. با اضافه شدن لندست 9، رکورد برنامه لندست از تصویربرداری از زمین به بیش از نیم قرن افزایش خواهد یافت.

اسکنرهای لندست 9 و پرتاب ماهواره:

• ارائه دهنده فضاپیما: نورثروپ گرومن
• اتوبوس فضاپیما: سیستم‌های نوآوری نورثروپ گرومن (اوربیتال ATK سابق)
• Launch Vehicle: United Launch Alliance Atlas V 401
• سرعت فضاپیما: 16760 مایل در ساعت (26972 کیلومتر در ساعت)
• عمر طراحی: 5 سال
• مواد مصرفی: 10 سال

  فضاپیمای لندست 9 و ابزارهای آن تا تاریخ آماده پرتاب سپتامبر 2021 در حال توسعه هستند. لندست 9، مانند ماموریت های قبلی، از پایگاه نیروی هوایی وندنبرگ، کالیفرنیا، روی موشک اتحاد پرتاب اتحاد اطلس V 401 پرتاب خواهد شد. لندست 9 دارای تصویربردار عملیاتی زمین 2 (OLI-2) ساخته شده توسط Ball Aerospace & Technologies Corpora¬tion، بولدر، کلرادو، و حسگر حرارتی فروسرخ 2 (TIRS-2) است که در پرواز فضایی گودارد ناسا ساخته شده است. سنتر، گرین‌بلت، مریلند. نورثروپ گرومن در حال طراحی و ساخت فضاپیما است و مسئولیت ادغام این دو ابزار را بر عهده خواهد داشت.

  ناسا مسئول بخش فضایی (ابزار و فضاپیما/رصدخانه)، ادغام ماموریت، پرتاب و بررسی در مدار است. ساخت ماهواره های مدیریت شده توسط ناسا دارای چرخه حیات ماموریتی هستند (تصویر زیر را ببینید) که به مراحل افزایشی تقسیم می شود. فاز A مفهوم و توسعه فناوری است. فاز B طراحی مقدماتی و تکمیل فناوری است. فاز C طراحی و ساخت نهایی است. فاز D مونتاژ سیستم، یکپارچه سازی/آزمایش و آمادگی راه اندازی است. فاز E پس از بررسی عملیاتی در مدار شروع می شود و در پایان عملیات ماموریت به پایان می رسد. USGS مسئول سیستم زمینی، عملیات پرواز، پردازش داده ها، و توزیع محصول داده پس از تکمیل تسویه حساب در مدار توسط ناسا است.

توسعه و گسترش ماموریت لندست 9

  پس از پرتاب، لندست 9 به مدار فعلی لندست 7 می رود که سوخت کافی برای کار تا سال 2021 دارد و متعاقباً از رده خارج خواهد شد. لندست 9 با لندست 8 هر 16 روز از زمین تصویربرداری می کند. لندست 9 روزانه 750 صحنه را جمع آوری می کند و با لندست 8، این دو ماهواره نزدیک به 1500 صحنه جدید در روز به USGS اضافه می کنند. آرشیو لندست.

اسکنرهای ماهواره لندست 9

  اسکنرهای موجود در لندست 9 کپی بهبود یافته‌هایی هستند که در حال حاضر داده‌های روی لندست 8 را جمع‌آوری می‌کنند، که در حال حاضر داده‌هایی را ارائه می‌دهند که از نظر رادیومتری و هندسی برتر از ابزارهای ماهواره‌های نسل قبلی لندست است.

اسکنر عملیاتی 2 (OLI-2)

OLI-2 مشاهدات سطح زمین را در باندهای مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز موج کوتاه با دقت مکانی 30 متر برای همه باندها (به جز باند پانکروماتیک با رزولوشن 15 متر) می گیرد.  OLI-2 مشاهدات سطح زمین را در باندهای مرئی، مادون قرمز نزدیک، و مادون قرمز موج کوتاه با دقت رادیومتری بهبودیافته (کوانتیشن 14 بیتی از 12 بیت برای Landsat 8 افزایش یافته است) به تصویر می کشد. نسبت TIRS-2 تابش مادون قرمز حرارتی یا گرمای سطح زمین را با دو باند اندازه گیری می کند که عملکرد بهتری نسبت به باندهای حرارتی Landsat 8 دارند. هر دو OLI-2 و TIRS-2 عمر طراحی ماموریت 5 ساله دارند، اگرچه این فضاپیما بیش از 10 سال مواد مصرفی دارد. طراحی OLI-2 یک کپی از OLI لندست 8 است و تصاویر مادون قرمز قابل مشاهده و نزدیک به مادون قرمز/موج کوتاه (VNIR/SWIR) مطابق با کیفیت های طیفی، فضایی، رادیومتری و هندسی قبلی Landsat را ارائه می دهد.

باندهای طیفی لندست 9:

• باند 1 قابل مشاهده (0.43 – 0.45 میکرومتر) 30-m
• باند 2 قابل مشاهده (0.450 – 0.51 میکرومتر) 30-m
• باند 3 قابل مشاهده (0.53 – 0.59 میکرومتر) 30-m
• باند 4 قرمز (0.64 – 0.67 میکرومتر) 30-m
• باند 5 مادون قرمز نزدیک (0.85 – 0.88 میکرومتر) 30 متر
• باند 6 SWIR 1 (1.57 – 1.65 میکرومتر) 30 متر
• باند 7 SWIR 2 (2.11 – 2.29 میکرومتر) 30 متر
• باند 8 پانکروماتیک (PAN) (0.50 – 0.68 میکرومتر) 15 متر

اسکنر حرارتی مادون قرمز 2 (TIRS-2)

  سنسور 2 مادون قرمز حرارتی لندست 9 (TIRS-2) تابش حرارتی ساطع شده از سطح زمین را در دو باند مادون قرمز حرارتی با استفاده از فناوری مشابهی که برای TIRS در لندست 8 استفاده شد اندازه گیری می کند، اما TIRS-2 نسخه بهبود یافته لندست 8 خواهد بود. TIRS، هم از نظر کلاس خطر ابزار و هم طراحی برای به حداقل رساندن نور سرگردان. TIRS-2 دو باند طیفی با حداکثر فاصله نمونه برداری از زمین، هم در مسیر و هم در مسیر متقاطع، 100 متر (328 فوت) برای هر دو باند فراهم می کند. TIRS-2 منبع کالیبراسیون جسم سیاه داخلی و همچنین قابلیت‌های نمای فضا را فراهم می‌کند. TIRS-2 توسط مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند طراحی شده است.

دو باند طیفی ماهواره لندست 8:

• باند 10 TIRS 1 (10.6 – 11.19 میکرومتر) 100 متر
• باند 11 TIRS 2 (11.5 – 12.51 میکرومتر) 100 متر

OLI-2 سیستم اسکنر لندست9

OLI-2  مشاهدات سطح زمین را در باندهای مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز موج کوتاه با دقت مکانی 30 متر برای همه باندها (به جز باند پانکروماتیک با رزولوشن 15 متر) می گیرد.

TIRS-2 سیستم اسکنر لندست9

TIRS-2  تابش مادون قرمز حرارتی یا گرمای ساطع شده از سطح زمین را با دقت مکانی 100 متر برای هر دو باند (10 و 11) اندازه گیری می کند.

بزرگترین مزیت لندست ۹

   ماهواره لندست ۹ از لحاظ توان های تفکیک مکانی، زمانی، طیفی و رادیومتریکی مشابه لندست ۸ است و تفاوتی نسبت به یکدیگر ندارند. با توجه به اینکه هم چنان لندست ۸ در حال تصویر برداری است استفاده همزمان این دو ماهواره باعث افزایش توان تفکیک زمانی ماهواره های سری لندست می گردد.

درحال حاضر تصاویر لندست ۸ هر ۱۶ روز یکبار در دسترس است اما با ترکیب لندست ۸ و ۹ داده های لندست هر ۸ روز یکبار در دسترس کاربران خواهد بود.

  در حقیقت این بزرگترین مزیت لندست ۹ است که باعث افزایش تناوب تصویر برداری و توان تفکیک زمانی شده است. امروزه یکی از روش های نوین برای افزایش تناوب زمانی ماهواره های توان تفکیک متوسط استفاده از دو ماهواره ترکیبی است. همین روش دقیقا در تصاویر ماهواره های سنتینل ۱ و ۲ نیز استفاده شده است.

اهمیت توان تفکیک زمانی

   اهمیت توان تفکیک زمانی در پروژه های کنونی سنجش از دور به حدی است که اولویت بسیاری از پروژه های ماهواره ای مشاهده زمین روی افزایش آن متمرکز شده و دیگر مانند گذشته افزایش جزییات مکانی اولویت اول نیست. در نسل اول لندست (سنجنده MSS) محدودیت های مکانی و طیفی زیادی وجود داشت به گونه ای که باعث شد در ماهواره های نسل دوم (سنجنده TM) جزییات مکانی از ۸۰ به ۳۰ و تعداد باندها از ۴ به ۷ افزایش پیدا کند.

  پس از آن در نسل سوم (سنجنده ETM+) اضافه شدن باند پانکروماتیک امکان ارتقاء جزییات مکانی از ۳۰ به ۱۵ (در صورت نیاز در پروژه ها) اضافه شد. در نسل چهارم (سنجنده OLI و TIRS) دیگر مانند گذشته افزایش جزییات مکانی دیده نشد و تنها افزایش باندهای جدید در محدوده آبی و حرارتی طیف الکترومغناطیس به همراه ارتقای توان تفکیک رادیومتریکی از ۸ به ۱۶ بارزترین تفاوت های لندست ۸ نسبت به ماهواره های قبلی این سری محسوب می شود.

   لندست ۸ زمینه ای را فراهم کرد که توان تفکیک رادیومتریکی بیش از گذشته مورد توجه قرار بگیرد. اهمیت توان تفکیک رادیومتریکی اگر بیشتر از سایر توان های تفکیک نباشد قطعا کمتر نیست اما بدلیل برخی از پیچیدگی ها کمتر توسط کاربران مورد توجه قرار گرفته است. به عبارت ساده توان تفکیک رادیومتریکی ضامن دقت و کیفیت انرژی ثبت شده توسط سنجنده است. هرچه عدد آن بالاتر باشد، انرژی های ثبت شده توسط سنجنده از دقت و کیفیت بالاتری برخوردار است. در همین راستا لندست ۸ نسبت به ماهواره های قبلی از دقت ثبت انرژی بالاتری برخوردار است. در ادامه راه لندست ۸ در ماه های اخیر شاهد پرتاب ماهواره لندست ۹ بودیم که در نوع خود جالب توجه است. ماهواره ای دقیقا با همان ویژگی های قبلی بدون افزایش در جزییات مکانی، طیفی و رادیومتریکی. اما این بار نوبت توان تفکیک زمانی است. تناوب زمانی ماهواره های سری لندست فقط یکبار از ۱۸ به ۱۶ روز در سنجنده TM ارتقا یافت. اما این بار به لطف عمليات مشترک دو ماهواره یکسان پیش بینی می شود که تناوب زمانی داده های لندست از ۱۶ به ۸ روز ارتقا یابد.

مزایای توان تفکیک زمانی

   شاید بسیاری از کاربران با مزایای توان تفکیک زمانی آشنا نباشند به همین دلیل برای روشن شدن مزایای آن در اینجا چند مثال برای شما ارائه میکنم. اولین مزیت آن برای مناطق شمالی است. مکان هایی که در فصول پاییز و زمستان و در بسیاری از تاریخ ها ابری هستند افزایش تناوب زمانی داده های ماهواره ای امکان دسترسی به تصاویر بدون ابر برای این دسته از مناطق را به شکل قابل توجهی افزایش می دهد. دومين مزیت آن برای پدیده هایی است که ماهیت پویایی دارند و در کوتاه مدت تغییر می کنند.

   به عنوان مثال سیل به عنوان یک بلای طبیعی شدیدا از لحاظ زمانی و مکانی متغیر است و ممكن است در مدت کوتاهی آسیب هایی را ایجاد کرده و از منطقه حذف شود. تصاویر ماهواره ای تناوب بالا این امکان را به ما می دهند که از لحاظ زمانی با دقت بالاتری رخدادهای این چنینی مانند آتش سوزی را بررسی کنیم.

   در گذشته بسیاری از مطالعات سنجش از دور صرفا با یک تصویر واحد انجام می شد اما امروزه قالبا تصاویر چندزمانه نقش مهم تری در فرایند استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره ای ایفا می کند. چرا که در گذشته عموما هدف تولید نقشه بود و فرایند پایش کمتر به آن توجه می شد. علاوه بر موضوع پایش، بسیاری از کاربردها صرفا با تصاویر چندزمانه قابل انجام است. به عنوان مثال تولید نقشه نوع کشت زراعی صرفا با تصاویر چندزمانه قابل اجرا است.

   تولید نقشه باغات و اراضی زراعی، تولید نقشه تغییرات پهنه آبی، تولید نقشه مراتع، جنگل ها و … همگی جزو نمونه های کوچکی از کاربرد تصاویر ماهواره ای چند زمانه است. بر همین اساس استفاده ترکیبی ماهواره های لندست ۸ و ۹ افق های جدیدی در کار با تصاویر سری لندست با تناوب زمانی ۸ روزه را ایجاد می کند که پس از انتشار رسمي داده ها آن بهتر می توان در ارتباط با آن سخن گفت. در این مقاله هدف من این بود تا شما را با پتانسیل های کاربردی این ماهواره آشنا کنم تا در ادامه با دید روشني نسبت به قابلیت های آن در کارهای خود بنگرید.

کاربرد داده‌های لندست

   داده های لندست از طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه های گسترده ای مانند:

   تحقیقات درباره تغییرات جهانی، کشاورزی، جنگلداری، زمین شناسی، نقشه‌برداری پوشش  زمین، مدیریت منابع آب، مطالعات آبی و ساحلی  حمایت می کند. فعالیت های نظارتی محیطی نظیر تحقیقات درباره جنگلزدایی، مطالعات جریان آتشفشانی و درک اثرات بلایای طبیعی از داده های ماهواره landsat بهره مند می شوند . در سال  های اخیر، اطلاعات لندست  نیز برای ردیابی نشت  نفت و نظارت بر آلودگی زباله های معدنی مورد استفاده قرار گرفته است.

   سازگاری لندست از طریق جمع آوری داده های سالیانه و آرشیوی غنی ، همراه با سیاست بدون هزینه بودن اطلاعات، کاربران راقادر می سازد تا از هر سیکل  زمانی داده ها در مناطق و سیع  جغرافیایی بهره مند شوند  و بتوانند روندهای بلند مدت و نظارت بر ویژگی های تغییر سطح زمین را  به وجود بیاورند.

منبع داده‌های لندست

– USGS داده‌هایی با کیفیت بالای سیستماتیک، هندسی، رادیومتری و زمینی را برای کاربران در سراسر جهان و از دسامبر ۲۰۰۸، بدون هیچ هزینه ای ارائه کرده است.

– میلیون ها داده لندست از زمان انتقال به مدل آرشیو باز و دانلود شده است.

– محصولات لندست سطح ۱ داده ها را  به پارامترهای استاندارد پردازش شده تبدیل می کند.

– محصولات داده‌های لندست سطح ۱ به صورت استاندارد پردازش می‌شوند که شامل نقشه با سیستم تصویر  UTM  WGS۱۹۸۴ می‌باشد.

– داده‌ها در فرمت (GeoTIFF) در فایل های فشرده برای بارگیری سریع تر تحویل داده می شوند.

– تعداد و اندازه فایل های داده بر اساس سنسورها  متفاوت می باشد.

– فایل‌های لندست با رزولو شن کامل “ترکیب رنگی” طبیعی با فرمت jpg  برای دانلود آ سان  به منظور ا ستفاده در ارائه و تف سیرهای بصری نیز موجود می باشند.

– دانشمندان USGS محصولات پیش رفته علمی خود را  با ش ناخت نیاز به اطلاعات محصولات جدید مربوط به آب و هوا و برای برآورده ساختن نیازهای ملی و بین المللی مطابق با سیستم جهانی نظارت بر آب و هوا ( GCOS ) تولید می کنند.

– داده های سطح بالا برای پشتیبانی از سری زمانی داده های مشاهدات که دارای طول کافی هستند و سازگاری  و تداوم برای ثبت اثرات تغییرات اقلیمی پردازش می شوند . اطلاعات بازتابیده شده  از سطح  لند ست  ت صحیح  شده  در ف ضای  باز ، اولین مح صولات  سطح ۲ تولید شده توسد USGS هستند.

سیستم اسکنر MSS چندطیفی- دارای 4 باند- لندست 1 تا 5

اسکنرTM  نقشه بردار موضوعی- دارای 7 باند- لندست 4 و 5

اسکنر ETM⁺ نقشه بردار موضوعی پیشرفته- دارای 8 باند- لندست 7

اسکنر OLI /TIRS و OLI-2 /TIRS-2 دارای 11 باند طیفی- لندست 8 و 9

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 لندست9 از پکیج آموزشی مربوطه استفاده کنید ⇓⇓

برای اطلاعات بیشتر به وبلاگ سایت دورکاو (durkav.com) مراجعه کنید...

مهندسین گرامی مطالبی درباره لندست9 در بخش زیر کامنت کنید تا به کمک اطلاعات شما ، متن فوق را تقویت ببخشیم… سپاس