ספקטרומטר הוא מכשיר שמיועד למדידת הספקטרום האלקטרומגנטי של אור. המכשיר מנתח את פיזור האנרגיה או העוצמה של אורכי גל שונים בתוך ספקטרום ומציג את התוצאות בצורה גרפית.
ספקטרורדיומטר הוא מכשיר מתקדם יותר שמודד את עוצמת הקרינה האלקטרומגנטית כפונקציה של אורך הגל. בנוסף ליכולות של ספקטרומטר, הוא מספק מדידות רדיומטריות מדויקות הכוללות עוצמה מוחלטת
חומרים שונים משקפים וסופגים אור באופן שונה באורכי גל שונים.
כתוצאה מכך, ניתן להבחין בין חומרים על פי החתימות הספקטרליות שלהם כפי שהן נצפות בתמונות חישה מרחוק, אף שזיהוי ישיר בדרך כלל אינו אפשרי.
חישה מרחוק מולטי-ספקטרלית כוללת רכישת תמונות בטווח הנראה, אינפרא-אדום קרוב (Near Infrared) ואינפרא-אדום קצר-גלים (Short-Wave Infrared) במספר תחומי אורך גל רחבים
דימות היפר-ספקטרלי לעומת מולטי-ספקטרלי
מערכות דימות היפר-ספקטרליות רוכשות תמונות ביותר ממאה תחומים ספקטרליים רציפים.
בעוד שתמונות מולטי-ספקטרליות משמשות להבחנה בין מאפייני פני השטח ודפוסי נוף, תמונות היפר-ספקטרליות מאפשרות זיהוי ואפיון חומרים.
מעבר למיפוי חלוקת החומרים, לעיתים קרובות ניתוח פיקסלים בודדים מסייע בזיהוי אובייקטים ייחודיים בתמונה.
יישומים של חישה מרחוק
יישומים מדעיים מפותחים כוללים תחומים כמו: גיאולוגיה וחקר מינרלים, יערנות, אזורים ימיים, אזורי חופים, מים פנים-יבשתיים וביצות,
חקלאות, אקולוגיה, סביבות עירוניות, שלג וקרח, ואטמוספירה. קיימים גם יישומים צבאיים רבים, כמו הסוואה, מיפוי אזורי חופים וגילוי מוקשים.
בדיקות קרקע
ליישומים אלה, חתימות ספקטרליות שנאספות בשטח ונרשמות בספריות ספקטרליות הן קריטיות עבור שיטות ניתוח רבות.
בעוד שחבילות עיבוד תמונה כוללות לעיתים ספריות ספקטרליות בסיסיות, ספריות ייעודיות המכילות נתונים של חומרים ספציפיים באזור הנחקר משפרות מאוד את דיוק הפרשנויות שנוצרות.
החתימות של צמחייה מושפעות מטווח רחב של תנאים סביבתיים, מה שמקשה על ייצוג מלא של שונות זו ללא איסוף נתוני שדה ייחודיים לאתר.
פתרונות חישה מרחוק של Malvern Panalytical
תקן הזהב בספקטרורדיומטרים לשדה
FieldSpec הוא ספקטרורדיומטר מוביל בשוק, עליו מסתמכים מדענים ברחבי העולם עבור מגוון רחב של יישומים בסביבה הטבעית.
הוא מספק את הביצועים הנדרשים לניתוח מגוון תמונות חישה מרחוק ולהפיכת המדידות למשוב מיידי.
המדידות בשטח שמתבצעות באמצעות FieldSpec ממקסמות את המידע שניתן להפיק מתמונות לוויין, מטוסים ומזל"טים.
ממשק המשתמש האינטואיטיבי מאפשר להגדיר ולשלוט במכשיר בקלות כדי לבצע את המדידות הנדרשות.
יתרונות של חיישנים היפר-ספקטרליים
לחיישנים היפר-ספקטרליים יתרון על פני חיישנים מולטי-ספקטרליים ביכולתם לזהות ולכמת ספיגה מולקולרית.
הרזולוציה הספקטרלית הגבוהה של מדמה היפר-ספקטרלי מאפשרת זיהוי, אפיון וכימות של חומרים על פני השטח, וכן הסקת תהליכים ביולוגיים וכימיים.
חישה מרחוק של פגיעות סביבתיות עם מאפיינים ספקטרליים אופייניים
כאשר עולה הצורך להשתמש בחישה מרחוק מולטי-ספקטרלית למיפוי פגיעה סביבתית מסוימת, שידוע או שיש חשד שהיא התרחשה,
חשוב לזהות אילו מאפיינים ספקטרליים אופייניים לאלמנט או לתרכובת הכימית שמהווים את הפגיעה הסביבתית.
ניתן לעשות זאת בשתי דרכים עיקריות:
1. יצירת אלגוריתם כמותי באמצעות שיטות סטטיסטיות שמתרגם את הקלטים הספקטרליים של חיישן חישה מרחוק לתוכן האלמנט המבוקש.
2. יצירת תמונה משופרת המציגה את התרכובת הכימית הרצויה בצבע אדום (או כל צבע אחר לבחירה), בעוד שכמעט כל השאר מופיע בצבעים אחרים.
הגישה השנייה אינה כמותית, אך היא יכולה להיות מועילה כאשר שיטת האלגוריתם הכמותי נכשלת.
בשתיהן נעשה שימוש ביחסים ספקטרליים (לאחר חיסור "אובייקט כהה" לתיקון אובך אטמוספרי ולתיקון אלקטרוני של החיישן).
יחסים ספקטרליים יציבים יותר ממידע שמבוסס על פס ספקטרלי יחיד, לא רק בשל השתקת שינויים בבהירות הנובעים מהבדלי שיפוע בתמונה,
אלא גם מכיוון שהם דומים יותר ליחסים ספקטרליים של ספקטרום רפלקטנס שנמדדו במעבדה, בממוצע על פני הפס הספקטרלי של החיישן שבו נעשה שימוש למיפוי.
דוגמה תינתן עבור הפגיעה הסביבתית של זרחן, אשר חשוב הן להפחתת כמות הדשנים שמיושמים בשדות חקלאיים והן לשליטה בפריחת אצות כחוליות (שלעיתים רעילות לבעלי חיים ובני אדם) באגמים ונחלים סמוכים.
אימות שטח ואיסוף נתוני קרקע
איסוף נתוני קרקע ("Ground Truthing") באתר מאפשר כיול נתוני חישה מרחוק ומסייע בפירוש וניתוח המידע הנמדד.
איסוף נתונים ספקטרליים של רפלקטנס מחומרים בשטח (המכונה לעיתים איסוף נתוני קרקע) הוא חיוני לצורך פירוש חומרים לא ידועים בנתוני חישה מרחוק מולטי-ספקטרלית והיפר-ספקטרלית,
וכן לאימות ביצועי החיישן. מכיוון שהסרת דגימות למחקר במעבדה עלולה לפגוע בתכונות פני השטח של הדגימה,
ומאחר שמחקר מעבדתי אינו מעשי עבור שטחים טבעיים גדולים, חוקרים זקוקים למכשיר שטח אמין שמספק מדידות איכותיות ברמת מעבדה עם גאומטריית תאורה וצפייה התואמת לחיישן לווייני או מטוס.
מדידות מדויקות של רפלקטנס ספקטרלי בשטח
תמונות לוויין
מכשירי בדיקת קרקע יכולים לספק נתונים לתיקון רדיומטרי ותיקון אטמוספרי של תמונות לוויין.
הדבר דורש מדידות רפלקטנס של לוחות בדיקה גדולים או משטחים אחידים גדולים כמו קרקעיות אגמים יבשות.
כמו במשטחי קרקע, חשוב שהחוקרים ימדדו את המטרות הללו עם גאומטריית תאורה וצפייה התואמת לזו של החיישן המתעניין.
המכשירים שלנו
ספקטרורדיומטרים מסדרת ASD FieldSpec מייצרים ספקטרום שטח באיכות גבוהה עם גאומטריית תאורה וצפייה נדרשת, ליצירת קורלציה מדויקת לנתוני חיישני לוויין ומטוסים.
בספקטרורדיומטרים של FieldSpec, הזמינים במספר תצורות, ניתן להשתמש עם תוכנות פופולריות לניתוח תמונות כמו ENVI, ER Mapper, ERDAS Imagine ו-MultiSpec, מה
שמאפשר יצירת ספריות ספקטרליות מפורטות המותאמות ליישום שלך.
המכשירים הניידים של FieldSpec, ש-ASD היא היחידה שמספקת ברמה זו של ניידות, מאפשרים עבודה גם באזורים המרוחקים ביותר בעולם.