صور قمر سينتينيل كيف نحصل عليها وماهي أهم مميزاتها

في هذا الدرس سأقوم بإعطاء لمحة سريعة عن بيانات الرادار ومنتجات القمر سينتينيل واحد وطريقة تحميلها حيث خطوات التحميل

 القمر سينتينيل واحد يتألف من قمرين

 Sentinel 1a تم اطلاقة 13 أبريل 2014

والقمر Sentinel 1b تم اطلاقه 25 ابريل 2016

اللذين يدوران في مدار شبه قطبي على ارتفاع 693 وتكرار 12 يوم لكل قمر مما يعطي دقة زمانية عالية لمجموع القمرين تصل الى 6 ايام

وهذه الدقة الزمانية العالية مترافقة مع سرعة توصيل النتائج حيث يتم توصيل بيانات القمر خلال 24 ساعة للاستخدام العادي وفي حالات الطوارئ من 10 دقائق حتى 3 ساعات

يستخدم قمري سينتيل واحد الحزمة C -Band ذات التواتر 5.405 جيغا هرتز ذات الطول الموجي

لذلك سأعطي لمحة سريعة عن الأطوال الموجية المستخدمة في الأقمار الصناعية التي تعتمد على مبدأ الرادار

حيث الموجات المستخدمة للاستخدامات المدنية هي band -X ,band- C ,band-L اما الأطوال الأخرى فهي للاستخدامات العسكرية وكل طول موجي يفيد في اكتشاف عناصر محددة وهذا ما تظهره الصورة التالية

حيث نلاحظ أن الموجة x تنعكس من على سطح الأوراق تعطي صورة واضحة للسطح الخارجي للنسيج بينما c تنفذ ونستطيع النفاذ عبر الأوراق وتنعكس من افرع وساق الشحر بينما الموجة L تستطيع ان تخترق الأشجار وتصل إلى الأرض

فنستطيع من خلالها تميز رطوبة التربة بشكل جيدة

وقد يكون السؤال لماذا نستخدم بيانات الرادار حيث صور الرادار لا تتأثر بظروف الرؤية (تغطية الغيوم أو الليل فتمكن من الحصول على بيانات في كافة الظروف )

حيث تظهر الصورة التالية نفاذية الغلاف الجوي للاشعاعات المختلفة ونرى كيف أن أشعة الرادار لها نفاذية عالية

والصورة الناتجة عن حساسات هذه الأقمار هي عبارة عن انعكاس الاشعة الرادار التي تتعلق

  • بخشونة السطح
  • العزل الكهربائي للسطح الذي يتأثر بمحتوى الماء والرطوبة

استخدام بيانات الرادار :

  • مراقبة حركة سطح الأرض
  • رسم وانتاج خرائط الجليد القطبي
  • كشف مواقع السفن
  • خرائط الغابات والمياه والتربة
  • خرائط في حالات الكوارث

وهي المصدر الأساسي للمعلومات البحرية ومراقبة البحار وتعطي معلومات مهمة في حالات الانزلاق الأرضي ومعلومات عن الجيولوجيا وحركة الأرض وكذلك مسارات السفن و أخطار التلوث البحري

لفهم الية تسجيل الصورة يجب التميز بين اتجاه الطيران azimuth واتجاه المسح الأفقي range حيث يتم مسح الصورة بهذين الاتجاهين

مما يؤدي إلى تشكيل صورة الرادار والصورة التالية تبين آلية المسح

صور الرادار هي عبارة عن استشعار موجب مائل حيث يتم التقاط الصور من جانب الصورة فتظهر التضاريس المقابلة لجهة التقاط الصورة بلون ساطع بينما الجهة المقابلة تظهر باللون الأسود وهذا يجعل تفسير صور الرادار في المناطق الوعرة أمر صعب لحد ما

وهذا ما تبينه الصورة التالية

تحميل صورة القمر سينتينيل واحد

نذهب الى المنصة كوبرنيكوس وهي المنصة التي يتم تحميل منها بيانات الأقمار سينتينيل ( سينتيل واحد واثنين وثلاثة )

في الرابط التالي

https://scihub.copernicus.eu/

نضغط على open Hub

ونقوم اولا بالتسجيل في حال لم تكن مسجل

وقم بادخال بياناتك كما تظهر الصورة التالية

بعد التسجيل نقوم بتحديد المنطقة التي سيتم تحميل البيانات لها من خلال الماوس وتستطيع اما عن طريق مضلع او عن طريق اختياري او صندوق حول المنطقة وهذا ما تظهره الخيارات في الزاوية اليسرى السفلية من الخريطة

ونضغط علي زر القائمة لتظهر قائمة معايير البحث

قائمة التاريخ : حيث يتم إدخال المجال الزمني الذي سيتم البحث ضمنه علي المرئية

يتم بعدها تحديد اتجاه طيران القمر مسار صاعد او هابط وعند اختيار صور للمراقبة يجب ان تكون المرئية على نفس المسار وبنفس اتجاه التحليق

وكذلك نستطيع تحديد القمر S1A أو S1B

وفي حال عدم اختيار قمر محدد سيتم البحث باستخدام منتجات القمرين

اتجاه التحليق

حيث لدينا قمرين يدورون بمجال شبه قطبي وعندما يتحرك القمر من الاعلى الي الاسفل يعتبر مسار هابط descending

وعندما يحلق من الاسفل نحو الاعلى يعتبر مسار صاعد Ascending

وعند أعمال المراقبة يتم اختيار الصور بحيث تكون بنفس الاتجاه

إدخال تاريخ البحث

حيث يتم ادخال التاريخ الذي يتم البحث فيه ضمن أرشيف سينتينيل 1 ويتمتع القمر بتغطية زمنية عالية

نمط البيانات

حيث لدينا 3 أنماط من البيانات ويجب اختيار النمط الذي يناسب المشروع

حيث يتم تمثيل كل بيكسل بطريقة عقدية يحتوي علي فرق الطور والسعة ويتم اختيار هذا النمط عند دراسة تشوهات الأرض وحركتها حيث يتضمن معلومات اكثر من النمط grund rage detection

معالجة هذا النمط من البيانات اسهل من البيانات السابقة ولا تحتوي على فرق الطور ولها دقة مكانية مربعا تقريبا وتغطية بيكسل مربعة والقليل من الضجيج و حاول استخدم هذا النمط من البيانات بالبداية فهي اسهل للمعالجة

  • OSN data

وهي بيانات جيوفيزيائية جغرافية لدراسة سطح البحار والمحيطات وتتضمن 3 أنواع من البيانات

  1. Ocean Wind field (OWI)
  2. Ocean Swell spectra (OSW)
  3. Surface Radial Velocity (RVL)

حيث تستخدم لمعرفة سرعة الرياح وسرعة الأمواج وطول الأمواج واتجاهها

الاستقطاب

وهي تمثل اتجاه الموجات عند تمثيلها تمثيل خطي في مستويين حيث يرسل القمر الصناعي موجة شاقولية ويستقبل موجة شاقولية هذا يعني لدينا التمثيل VV

وعندما يرسل شاقولي ويستقبل افقي لدينا الثنائية VH

وتظهر الصورة الحركية الموجة الاصلية في الوسط بتمثيلها باستقطاب شاقولي وافقي

والاستقطابات المتاحة لنا اثناء التحميل هي VV , VH

وعند تحميل الصور نلاحظ ان البيكسل له قيم انعكاسية مختلفة استقطابات مختلفة وكلما زادت الاستقطابات أمكن تمييز مزيد من التفاصيل في الصورة

نمط الحساس

وهو نمط نمط اكتساب البيانات ولدينا أربعة أنماط

  • Stripmap

حيث يتم أخذ هذه البيانات على شريط عرض ضيق 80 كيلومتر

وتستخدم في حالات الطوارئ

  • Interferometric wide swath

ويتم الحصول علي البيانات بشريط بعرض 250 كيلومتر وبدقة من 5 إلى عشرين متر

وتقنية topsar تضمن صورة متجانسة علي طول الشريط وهي النمط الشائع الذي ستقوم بتحميله للمشاريع اللاحقة

  • Extra wide swath EW .

وتستخدم أيضا في الحالات الطارئة حيث تتطلب تغطية واسعة خلال زمن قصير تستخدم للأعمال الملاحية واكتشاف الجبال الجليدية ويتم الحصول عليها من خلال 5 لقطات بشريط تغطية 400 كيلو متر

Wave mode

يستخدم لدراسة سطح المحيطات حيث تكون صورة بتغطية 20*20 كيلومتر ويتم الحصول على هذه الصورة من زاويتين مختلفتين

وهذه البيانات الثلاثة يمكن الحصول عليها باربع انواع استحواذ

حيث الدقة تعتمد على نمط الاستحواذ ويتم توفير هذا النمط من البيانات بأنماط الاستحواذ الثلاث (

SM,IW,EW)

ولدينا هنا مصطلحين هما الدقة المكانية وتغطية البيكسل

ويتم تعريف الدقة المكانية بانها اقل مسافة يمكن تميزها تفصل بين عنصرين علي الصورة

تغطية البيكسل مايمثله بيكسل من الصورة في العالم الحقيقي وفي النمط SLC تغطية البيكسل لاتساوي الدقة وكذلك الدقة المكانية تختلف باتجاه التحليق (azimut ) واتجاه المسح العرضي RANGE

ونلاحظ أن الدقة تتعلق بنمط الاستحواذ ونوع البيانات والروابط التالية توضح الدقة على شكل جداول حسب نمط الاستحواذ ونوع البيانات

  1. Level-1 Single Look Complex

https://earth.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel-1-sar/resolutions/level-1-single-look-complex

  1. Level-1 Ground Range Detected

https://earth.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel-1-sar/resolutions/level-1-ground-range-detected

رقم المدار

حيث يتم الحصول على رقم المدار من Metadata

كما تم شرحه في الخطوات السابقة وهوي يسهل عملية البحث حيث يتم البحث بالصور على طول مدار محدد

ويتم ادخال رقم المدار رسم مضلع على المنطقة المطلوبة

وفي نهاية الأمر قمنا بإدخال معايير البحث كما في الصورة

و

ونقوم بالضغط على اشارة البحث فتظهر نتائج البحث

نقوم بالضغط على أثر الصورة في الخريطة فيتم تعليم عنوان الصورة باللون الرمادي الفاتح

نلاحظ اسفل عنوان الصورة عدد من الخيارات حيث بالضغط على اظهار موقع الصورة يظهر لنا أين تتوضع الصورة على الخريطة بالضغط على اشارة العين تظهر بيانات الصورة حيث نستطيع أن نعرف كافة معلومات الصورة

ونلاحظ أن بيانات الصورة تكون محفوظة ضمن الصورة و نقوم باستعراضها بالضغط على رمز العين

ومن ثم من القائمة المنسدلة Product نحصل على كافة بيانات الصورة

رقم المسار يعتبر مهم حيث ستستخدم هذه المعلومات عند البحث عن صورة أخرى عند عمل مشروع مراقبة لمنطقة ما حتى تلتقط صور لها نفس ظروف التصوير ولكن بازمنة مختلفة

بعدها نقوم بتحميل الصورة بالضغط على أيقونة التحميل

بعد الانتهاء من التحميل نلاحظ ان اسم الصورة يتضمن كافة معلومات الصورة

وهذا ما توضحه الصورة التالية التالية والرابط التالي

https://earth.esa.int/web/sentinel/technical-guides/sentinel-1-sar/products-algorithms/level-1-product-formatting

بعد تحميل البيانات تصبح البيانات جاهزة للمعالجة من خلال برنامج ال snao tools الذي يتم تحميله من خلال الرابط التالي

http://step.esa.int/main/download/

بعد الانتهاء من التحميل

قم بتحميل صورة رادار للمنطقة التي تعيش فيها لنتعرف في الدرس القادم على خطوات معالجة الصور

وعمل خريطة للمسطحات المائية

حاولت تقديم لمحة مختصرة وسريعة عن تحميل صور الرادار وتستطيع التسجيل بموقع

SAR-EDU حيث هناك الكثير من المحاضرات والدورات التجريبية المجانية تحت الرابط التالي

https://saredu.dlr.de/

المصادر

https://saredu.dlr.de/

https://earth.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel-1-sar

الكاتب:المهندس مارتن إيليا