מהי חישה מרחוק?
חישה מרחוק (Remote sensing) מתייחסת לתהליך של איסוף מידע על אובייקט, אזור או תופעה מרחוק,
מבלי להיות במגע ישיר איתו.
זה כולל רכישת נתונים ותמונות מחיישנים, המורכבים על לוויינים, מטוסים או רחפנים, הלוכדים
קרינה אלקטרומגנטית המשתקפת או הנפלטת על ידי המטרה.
מערכות חישה מרחוק אוספות נתונים על פני אזורים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי, כולל אורכי גל גלויים,
אינפרא אדום ומיקרוגל.
על ידי ניתוח הדפוסים, העוצמה והמאפיינים של קרינה זו, חישה מרחוק מאפשרת לחלץ מידע רב ערך על פני כדור הארץ,
האטמוספירה והאוקיינוסים.
ניתן להשתמש בנתונים הנרכשים עבור מגוון רחב של יישומים, כולל:
ניטור סביבתי: חישה מרחוק מסייעת לנטר שינויים בשימוש בקרקע, כריתת יערות, צמיחה עירונית ואסונות טבע כגון שריפות,
שיטפונות ורעידות אדמה.
חקלאות ויערות: זה מסייע בהערכת בריאות היבול, ניטור צמיחת הצמחייה, הערכת יבולים וזיהוי כיסוי היער ותפוצת המינים.
גיאולוגיה וגאופיזיקה: חישה מרחוק עוזרת לזהות מאפיינים גיאולוגיים, למפות משאבי מינרלים, לחקור צורות יבשה,
לזהות מקורות מים תת קרקעיים ולנטר פעילויות וולקניות וסיסמיות.
חיזוי מזג אוויר ומחקרי אקלים: הוא מספק נתונים עבור מודלים של חיזוי מזג אוויר, פרופיל אטמוספרי, ניטור עננים וניתוח שינויי אקלים.
אוקיאנוגרפיה: חישה מרחוק מסייעת לחקור זרמי אוקיינוס, טמפרטורת פני הים, בתי גידול ימיים ותפוצה של פיטופלנקטון וחיים ימיים אחרים.
תכנון ערים ופיתוח תשתיות: הוא מסייע במיפוי ובניטור אזורים עירוניים, תכנון תשתיות, רשתות תחבורה ומעקב אחר פעילויות בנייה.
ארכיאולוגיה ומורשת תרבותית: חישה מרחוק מסייעת בזיהוי אתרים ארכיאולוגיים, חקר נופים עתיקים ושימור מורשת תרבותית.
ניהול אסונות: זה מקל על הערכה ותגובה מהירה במהלך אסונות טבע, כולל הערכת נזקים, תכנון חירום והתאוששות לאחר אסון.
נתוני חישה מרחוק מעובדים, מנותחים ומפורשים באמצעות תוכנות וטכניקות מיוחדות, כגון סיווג תמונה, עיבוד תמונה דיגיטלי
ומערכות מידע גיאוגרפיות (GIS).
השילוב של חישה מרחוק עם מקורות נתונים אחרים, כגון סקרי קרקע ונתונים סוציו-אקונומיים, משפר עוד יותר את יישומיו בתחומים שונים.
איך עובדת חישה מרחוק?
חישה מרחוק פועלת על ידי שימוש בחיישנים או מכשירים כדי לזהות ולתעד קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת או מוחזרת מפני השטח
או האטמוספירה של כדור הארץ.
התהליך הבסיסי כולל את השלבים הבאים:
מקור אנרגיה: חישה מרחוק מסתמכת על מקור אנרגיה כדי להאיר או לפלוט קרינה לעבר המטרה.
זה יכול להיות טבעי, כמו השמש, או מלאכותי, כמו חיישנים פעילים שפולטים את הקרינה שלהם.
קרינה ואינטראקציה למטרה: האנרגיה מהמקור מקיימת אינטראקציה עם המטרה (למשל, פני כדור הארץ, הצמחייה או האטמוספרה).
המטרה יכולה לספוג, לשדר או לשקף את הקרינה הנכנסת בהתאם לתכונותיה.
חיישן ופלטפורמה: מערכות חישה מרחוק משתמשות בחיישנים, המורכבים על לוויינים, מטוסים או רחפנים,
כדי ללכוד את הקרינה המוחזרת או הנפלטת.
חיישנים אלה נועדו לזהות אורכי גל או פסים ספציפיים של הספקטרום האלקטרומגנטי.
רכישת נתונים: החיישן מודד את הקרינה ומתעד אותה כנתונים דיגיטליים.
הנתונים שנאספו כוללים פסים ספקטרליים שונים, מידע רדיומטרי (עוצמת הקרינה) ומידע מרחבי (מיקום גיאוגרפי).
שידור ואחסון נתונים: בחישה מרחוק מבוססת לוויין, הנתונים שנאספו מועברים לתחנות קרקע או מאוחסנים על גבי הלוויין לשידור מאוחר יותר.
במקרה של מערכות מוטסות או מבוססות מזל”ט, הנתונים מאוחסנים באופן מקומי ומועברים מאוחר יותר למתקן עיבוד.
עיבוד מוקדם של נתונים: לפני ניתוח, הנתונים הגולמיים עוברים שלבי עיבוד מקדים.
זה יכול לכלול תיקונים רדיומטריים וגאומטריים להסרת עיוותים בחיישנים ובאטמוספירה ולהבטחת מדידות מדויקות ומכוילות.
ניתוח ופרשנות נתונים: הנתונים המעובדים מראש מנותחים ומפורשים כדי לחלץ מידע משמעותי.
זה כרוך בטכניקות שונות, כגון סיווג תמונה, מיצוי תכונה וזיהוי תבניות, כדי לזהות ולסווג אובייקטים, סוגי כיסוי קרקע או תופעות של עניין.
אינטגרציה והדמיה: נתוני חישה מרחוק משולבים עם מקורות נתונים אחרים, כגון מפות או נתונים סוציו-אקונומיים,
לצורך ניתוח מקיף.
התוצאות מומחשות באמצעות מפות, תמונות או ייצוגים סטטיסטיים.
יישום וקבלת החלטות: נתוני החישה מרחוק המפרשים משמשים ביישומים מגוונים, כגון ניטור סביבתי, תכנון עירוני, חקלאות וניהול אסונות.
המידע המופק מחישה מרחוק מסייע בקבלת החלטות מושכלות והבנת התהליכים והשינויים של כדור הארץ.
טכניקות וטכנולוגיות חישה מרחוק יכולות להשתנות בהתאם לפלטפורמה (לוויין, מטוס, מזל”ט), סוג החיישן ויישומים ספציפיים.
ההתקדמות בטכנולוגיית החישה מרחוק ממשיכות לשפר את הרזולוציה, הדיוק והיכולות של רכישת וניתוח נתונים.
מערכות חישה מרחוק
ישנם מספר כלי תוכנות לחישה מרחוק זמינים הנמצאים בשימוש נרחב לעיבוד, ניתוח ופירוש נתוני חישה מרחוק.
להלן כמה אפשרויות פופולריות של תוכנת חישה מרחוק:
ENVI: ENVI (Environment for Visualizing Images) היא תוכנה בשימוש נרחב לעיבוד תמונה, ניתוח והדמיה של נתוני חישה מרחוק.
ENVI מציעה חבילה מקיפה של כלים לשיפור תמונה, סיווג, זיהוי שינויים וניתוח ספקטרלי.
ERDAS IMAGINE: ERDAS IMAGINE היא חבילת תוכנות חישה מרחוק רבת עוצמה המספקת כלים לעיבוד, ניתוח ופרשנות של תמונות.
היא מציעה מגוון רחב של פונקציות, כולל עיבוד תמונה, דוגמנות מרחבית, מיצוי תכונות והיתוך נתונים.
QGIS: QGIS (Quantum GIS) היא תוכנת מערכת מידע גיאוגרפית בקוד פתוח (GIS) התומכת בניתוח נתוני חישה מרחוק.
הוא מספק ממשק ידידותי למשתמש ומגוון כלים לעיבוד והצגה של נתוני חישה מרחוק, כמו גם שילובם עם מקורות נתונים מרחביים אחרים.
ArcGIS: ArcGIS היא חבילת תוכנות GIS מקיפה שפותחה על ידי Esri.
ArcGIS כוללת יכולות וכלים של חישה מרחוק לניהול, ניתוח והצגה של נתונים מרחביים.
ArcGIS מציעה זרימות עבודה מתקדמות של חישה מרחוק, כולל סיווג תמונות, זיהוי שינויים וניתוח רסטר.
GRASS GIS: GRASS GIS (מערכת תמיכה לניתוח משאבים גיאוגרפיים) היא חבילת תוכנת חישה מרחוק ו-GIS בקוד פתוח.
GRASS GIS מספקת יכולות חישה מרחוק נרחבות לעיבוד תמונה, סיווג וניתוח, יחד עם מגוון רחב של פונקציונליות GIS.
PCI Geomatics: PCI Geomatics היא ספקית תוכנה המתמחה בפתרונות חישה מרחוק ועיבוד תמונה.
חבילת התוכנה שלהם, כולל Geomatica ו-GXL, מציעה כלים מתקדמים לעיבוד תמונות לווין, ניתוח נתונים ומידול גיאו-מרחבי.
MATLAB: MATLAB היא שפת תכנות וסביבה הנמצאת בשימוש נרחב במחקר וניתוח של חישה מרחוק.
הוא מציע מגוון של פונקציות מובנות וארגזי כלים עבור עיבוד נתונים בחישה מרחוק, ניתוח תמונה ופיתוח אלגוריתמים.
SNAP: SNAP (Sentinel Application Platform) היא תוכנה חינמית וקוד פתוח שפותחה על ידי סוכנות החלל האירופית (ESA).
הוא תוכנן במיוחד לעיבוד וניתוח נתונים מלווייני Sentinel. SNAP מספק כלים לעיבוד מוקדם של נתונים, מניפולציה של תמונות וניתוח.
אלו הן רק כמה דוגמאות לכלי תוכנת חישה מרחוק הזמינים בשוק.
בחירת התוכנה תלויה בדרישות ספציפיות, פורמטים של נתונים, טכניקות ניתוח ושיקולי תקציב.
תמיד מומלץ לחקור את התכונות והיכולות של אפשרויות תוכנה שונות כדי למצוא את המתאימה ביותר לצרכים שלך.
טכנולוגיות חישה מרחוק
טכנולוגיות חישה מרחוק מקיפות מגוון של מכשירים ומערכות שנועדו ללכוד ולנתח קרינה אלקטרומגנטית מפני השטח
והאטמוספירה של כדור הארץ.
להלן כמה טכנולוגיות חישה מרחוק הנפוצות:
לוויינים: חישה מרחוק מבוססת לוויין נמצאת בשימוש נרחב לכיסוי עולמי ואזורי.
לוויינים המצוידים בחיישנים לוכדים נתונים ברצועות ספקטרליות שונות, כולל גלוי, אינפרא אדום ומיקרוגל.
דוגמאות כוללות את סדרת Landsat, לווייני Sentinel, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer),
ו-GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite).
צילום אוויר: צילום אוויר כולל לכידת תמונות של פני כדור הארץ ממטוסים.
היא משתמשת באופן מסורתי במצלמות מבוססות סרטים או דיגיטליות המותקנות על מטוסים או מסוקים.
צילום אווירי מספק תמונות ברזולוציה גבוהה ומשמש לרוב למיפוי, סיווג כיסוי קרקע ותכנון עירוני.
LiDAR מוטס: מערכות LiDAR מוטסות (זיהוי אור וטווחים) פולטות פעימות לייזר לעבר פני כדור הארץ ומודדות את האותות המוחזרים.
הוא משמש ללכידת מודלים תלת מימדיים מדויקים ביותר, מיפוי טופוגרפיה, זיהוי מבנה צמחייה ויצירת דגמי שטח דיגיטליים.
מערכות מכ”ם: מערכות מכ”ם (זיהוי רדיו וטווחים) משדרות גלי רדיו לעבר המטרה ומודדות את הזמן שלוקח לאותות לחזור
לאחר השתקפות פני השטח או עצמים.
נתוני מכ”ם שימושיים במיוחד למיפוי כיסוי קרקע, ניטור שינויים בצמחייה, חקר אזורי חוף וזיהוי עיוות פני השטח.
הדמיה היפרספקטרלית: חיישני הדמיה היפרספקטרליים לוכדים נתונים במספר רב של פסים ספקטרליים צרים וצמודים.
טכנולוגיה זו מספקת מידע ספקטרלי מפורט עבור כל פיקסל, ומאפשרת זיהוי וסיווג מדויק של חומרים, סוגי צמחייה,
הרכבי מינרלים ורמות זיהום.
חיישני אינפרא אדום תרמיים: חיישני אינפרא אדום תרמי לוכדים קרינה הנפלטת מעצמים על סמך הטמפרטורה שלהם.
חיישנים אלה מודדים את האנרגיה התרמית ומספקים מידע על התפלגות טמפרטורת פני השטח, שטפי חום וחריגות תרמיות.
נתוני אינפרא אדום תרמי משמשים ביישומים כגון מחקרים באי חום עירוני, ביקורות אנרגיה וניטור פעילות וולקנית.
כלי טיס בלתי מאוישים (מל”טים): מל”טים המצוידים במכשירי חישה מרחוק צברו פופולריות לאיסוף תמונות ונתונים ברזולוציה גבוהה
על שטחים קטנים יותר.
הם שימושיים במיוחד עבור יישומים כגון חקלאות מדויקת, בדיקת תשתיות וניטור סביבתי באזורים מקומיים.
אלו הן רק כמה דוגמאות לטכנולוגיות חישה מרחוק, והתקדמות הטכנולוגיה ממשיכות להרחיב את מגוון המכשירים והמערכות הזמינים.
לכל טכנולוגיה יתרונות משלה, מגבלות ויישומים ספציפיים, והבחירה בטכנולוגיה תלויה בנתונים הרצויים, ברזולוציה המרחבית,
בטווח הספקטרלי ובשיקולי התקציב.
מי זקוק לשירותי חישה מרחוק?
חישה מרחוק מנוצלת על ידי אנשים, תעשיות וארגונים שונים הדורשים מידע על פני כדור הארץ, האטמוספירה והאוקיינוסים.
להלן מספר משתמשי מפתח בחישה מרחוק:
סוכנויות איכות הסביבה וארגוני שימור: סוכנויות ממשלתיות האחראיות על ניטור סביבתי, ניהול משאבי טבע ושימור מסתמכות על נתוני חישה מרחוק
כדי להעריך ולנטר מערכות אקולוגיות, לזהות כריתת יערות, לנטר בתי גידול של חיות בר ולעקוב אחר שינויים בכיסוי הקרקע ובשימוש הקרקע.
מגזרי חקלאות ויערות: חקלאים, חוקרי חקלאות ואנשי מקצוע ביערות משתמשים בחישה מרחוק לניטור יבולים, הערכת יבול, איתור מחלות,
ניהול השקיה, מלאי יערות והערכת בריאות ותפוקה של הצמחייה.
מתכנני ערים ומפתחי תשתיות: מתכנני ערים ורשויות ערים משתמשות בחישה מרחוק כדי לנתח צמיחה עירונית, לפקח על פיתוח תשתיות,
לתכנן רשתות תחבורה, להעריך את השפעת העיור ולנהל משאבים ביעילות.
מדעני מזג אוויר ואקלים: מטאורולוגים, אקלימטולוגים וסוכנויות חיזוי מזג האוויר משתמשים בנתוני חישה מרחוק כדי לחקור תנאי אטמוספירה,
לעקוב אחר דפוסי מזג האוויר, לנתח שינויי אקלים ולשפר מודלים לחיזוי מזג אוויר.
גיאולוגים וגאופיזיקאים: חישה מרחוק היא בעלת ערך עבור סקרים גיאולוגיים, חקר מינרלים, מיפוי מבנים גיאולוגיים, זיהוי משאבי טבע,
ניטור פעילות וולקנית וחקר צורות קרקע וטופוגרפיה.
הידרולוגים ומנהלי משאבי מים: עזרי חישה מרחוק בניטור משאבי מים, מעקב אחר שינויים במקווי מים, מדידת כיסוי שלג,
הערכת גשמים והערכת איכות המים.
סוכנויות לניהול אסונות: חישה מרחוק ממלאת תפקיד מכריע בניהול אסונות, כולל הערכת נזקים שנגרמו על ידי אסונות טבע כמו שיטפונות,
שריפות בר ורעידות אדמה, והקלה על מאמצי תגובה והתאוששות מהירה.
ארכיאולוגים ומומחי מורשת תרבותית: חישה מרחוק מסייעת בזיהוי אתרים ארכיאולוגיים, מיפוי נופי תרבות, חקר מבנים עתיקים
ושימור מורשת תרבותית.
תעשיות אנרגיה וכרייה: מגזרי האנרגיה והכרייה משתמשים בחישה מרחוק לצורך חיפוש משאבים, מיפוי אתרי כרייה, ניטור השפעות סביבתיות
והערכת היתכנות של פרויקטי אנרגיה.
אקדמיה ומוסדות מחקר: חוקרים ומדענים בתחומים שונים, לרבות גיאוגרפיה, אקולוגיה, גיאולוגיה ומדעי הסביבה, מסתמכים על נתוני חישה מרחוק
לביצוע מחקרים, פיתוח מודלים וקידום הבנה מדעית.
ראוי לציין שהיישומים של חישה מרחוק מגוונים ומתרחבים ללא הרף. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת ונתוני החישה מרחוק הופכים נגישים יותר, סביר להניח שמגוון המשתמשים והתעשיות הנהנים מחישה מרחוק יגדל.
שאלות ותשובות בנושא חישה מרחוק
ש: מהן טכנולוגיות חישה מרחוק?
ת: טכנולוגיות חישה מרחוק כוללות לוויינים, צילום אווירי, LiDAR מוטס (זיהוי אור וריחוק), מערכות מכ”ם והדמיה היפרספקטרלית.
טכנולוגיות אלו לוכדות סוגים שונים של נתונים ומאפשרות ניתוח של היבטים שונים של פני השטח והאטמוספירה של כדור הארץ.
ש: באיזו תוכנה משתמשים לחישה מרחוק?
ת: ישנם מספר כלי תוכנה המשמשים לחישה מרחוק, כגון ENVI, ERDAS IMAGINE, QGIS, ArcGIS, GRASS GIS,
PCI Geomatics, MATLAB ו-SNAP.
חבילות תוכנה אלו מספקות פונקציונליות לעיבוד תמונה, ניתוח נתונים, הדמיה ושילוב עם מקורות נתונים מרחביים אחרים.
ש: מהם היתרונות של חישה מרחוק?
ת: חישה מרחוק מציעה מספר יתרונות, כולל היכולת לאסוף נתונים על שטחים גדולים במהירות ובאופן חוזר, גישה לאזורים מרוחקים או בלתי נגישים,
עלות-תועלת בהשוואה לסקרים קרקעיים, ויכולת לנטר שינויים לאורך זמן.
הוא מספק מבט תקציר של פני כדור הארץ ומאפשר ניתוח של נתונים רב-ספקטרליים או היפר-ספקטרליים.
ש: מהם האתגרים של חישה מרחוק?
ת: גם לחישה מרחוק יש כמה אתגרים. זה יכול להיות מושפע מתנאים אטמוספריים, כגון עננים או אובך, שיכולים להשפיע על איכות הנתונים.
כיול ותיקון של הנתונים הנרכשים דורשים עיבוד קפדני. בנוסף, הפרשנות של נתוני חישה מרחוק דורשת מומחיות בניתוח תמונות,
היתוך נתונים וטכניקות סיווג.
ש: כיצד נעשה שימוש בחישה מרחוק בניהול אסונות?
ת: חישה מרחוק ממלאת תפקיד מכריע בניהול אסונות על ידי מתן מידע מהיר ומדויק בזמן חירום.
זה עוזר להעריך את היקף הנזק שנגרם על ידי אסונות כמו שיטפונות, שריפות בר ורעידות אדמה.
נתוני חישה מרחוק מסייעים בתכנון תגובת חירום, זיהוי אזורים מושפעים ומעקב אחר מאמצי ההתאוששות.
ש: כיצד חישה מרחוק תורמת למחקרי אקלים?
ת: חישה מרחוק מספקת נתונים חשובים למחקרי אקלים על ידי ניטור שינויים בכיסוי הקרקע, בצמחייה ובתנאי האטמוספירה.
הוא מסייע במדידת פליטת גזי חממה, ניתוח שיעורי כריתת יערות, ניטור הפשרת קרח ומעקב אחר דפוסי אקלים.
נתוני חישה מרחוק עוזרים למדענים להבין ולדגמן את השפעות שינויי האקלים.
מחפש חישה מרחוק? פנה!