معظم الأقمار الصناعية العاملة في مجال الاستشعار ع بعد تتعامل مع صورة منفردة أي بدون وجود تداخل بين كل صورتين متتاليتين ,مما يجعل من عملية قياس ارتفاعات المعالم المكانية على المرئيات غير ممكنة.

إلا أن هناك بعض الأقمار الصناعية (مثل القمر الفرنسي سبوت5) تتيح إمكانية التحسس المتداخل للحصول على المرئيات المزدوجة ومن ثم إمكانية قياس المناسيب واستخدامها في تطوير الخرائط الكنتورية ونماذج الارتفاعات الرقمية.

وعلى الجانب الآخر فتوجد أنواع من الأقمار الصناعية المخصصة للعمل بأشعة الرادار (أي أنها أقمار فاعلة وليست سلبية) وتتيح بياناتها استنباط المناسيب وبيان اختلافات التضاريس على سطح الأرض.

 

 

1)  تقنيات المسح الراداري بالأقمار الصناعية:

أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) في عام 1999م(1419هجري) بالتعاون مع اليابان تقنية قياس الانعكاس الراديومتري الحراري المحمول فضائيا أو اختصارا "أسترا".

يتم التحسس أو الاستشعار في هذه التقنية من خلال 14 نطاقا من نطاقات الطاقة الكهرومغناطيسية تتراوح ما بين نطاقات الضوء المرئي ونطاقات الأشعة تحت الحمراء الحرارية.

وتتيح هذه التقنية مرئيات فضائية بتغطية مكانية 60*60 كيلومتر وذات قدرة تمييز مكانية 15 متر للاستشعار المرئي ,30 للاستشعار بالأشعة تحت الحمراء القريبة,90 متر للاستشعار بالأشعة تحت الحمراء الحرارية.

لكن أهم مميزات تقنية أستر أنها تتيح التصوير المزدوج (وجود تداخل بين كل صورتين متتاليتين) مما يمكن من استنباط مناسيب المعالم المكانية بهدف تطوير الخرائط الطبوغرافية.

 

كما أن هذه التقنية متاحة مجانا للمستخدمين حول العالم من خلال موقع وكالة ناسا للفضاء على شبكة الانترنت في الرابط:

                 https://asterweb.jpl.nasa.gov/data.asp

كما قامت وكالة الفضاء الأمريكية ومن خلال مرئيات تقنية أستر بتطوير نموذج ارتفاعات رقمية يغطي العالم كله ويوضح تضاريس سطح الأرض بدرجة تمييز مكانية (حجم الخلية) تبلغ 30 متر.

وهذا النموذج متاح للتحميل مجانا للمستخدمين في الرابط:

https://www.gdem.aster.ersdac.or.jp

أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) في فبراير2000م (شوال 1420هجري) مكوك الفضاء التابع لها وعلى متن جهاز رادار خاص لقياس مناسيب سطح الأرض لمعظم أجزاء اليابسة (من دائرة عرض 56 جنوبا إلى دائرة عرض 60 شمالا) وأطلق على هذه المهمة اسم مهمة الرادار الطبوغرافي بمكوك الفضاء أو اختصارا "أس أر تي أم".

ومن خلال قياسات هذه المهمة التي استغرقت 11 يوم أمكن بتطوير نموذج ارتفاعات رقمية يغطي العالم كله ويوضح تضاريس سطح الأرض بدرجة تمييز مكانية (حجم الخلية) تبلغ30,90,900 متر.

وهذا النموذج متاح للتحميل مجانا للمستخدمين (لحجم الخلية 90و900 متر فقط) في الرابط:

       https://www2.jpl.nasa.gov/strm/

تبلغ دقة نماذج الارتفاعات الرقمية العالمية عدة أمتار (مثلا ±6 متر لنموذج أس أرتي أم و ±9 متر لنموذج أستر) مما يدل على أنها غير مناسبة للتطبيقات الهندسية أو الحضرية أو إنتاج الخرائط الطبوغرافية ذات مقاييس الرسم الكبيرة.

لكن وعلى الجانب الآخر فإن وجود هذه النماذج العالمية متاحة مجانا تجعلها مناسبة -من وجهة النظر الاقتصادية-لكثير من المستخدمين خاصة في التطبيقات الإقليمية والبيئية والخرائط الطبوغرافية ذات مقاييس الرسم المتوسطة والصغيرة.

 

2)   تقنيات المسح الليزري بالطائرات:

 

في العقدين الأخيرين تم تطوير تقنية جديدة أطلق عليها اسم نظم التجسس والقياس الضوئي المحمولة أو اختصارا اسم ليدار.

تعتمد هذه التقنية على وضع جهاز ليزر على متن طائرة حيث يقوم بإطلاق أشعة الليزر واستقبالها وتسجيلها بعد انعكاسها من سطح الأرض ,ومن هذه القياسات يمكن حساب مناسيب المعالم المكانية.

وبوجود جهاز قياس الإحداثيات بالرصد على الأقمار الصناعية (جي بي أس) على متن الطائرة فيمكن قياس الإحداثيات الجغرافية الأفقية (خط الطول ودائرة العرض) لكل لحظة من لحظات إطلاق أشعة الرادار, وبالتالي فتتوافر الإحداثيات الجغرافية الثلاثية (خط الطول ودائرة العرض والمنسوب) لجميع النقاط المرصودة طوال مسار الطائرة.

ويوجد نوعين رئيسين من نظم الليدار أحدهما مخصص للمسح الراداري لليابسة بينما الثاني مخصص للمسح الراداري لأعماق البحار.

مع أن تقنية المسح الليزري المحمول جوا بدأت حكومية في المقام الأول في التسعينات من القرن العشرين الميلادي ,إلا أن انتشار تطبيقاتها واستخداماتها في المسح الطبوغرافي جعلها تتحول أيضا إلى تقنية تجارية في السنوات الأخيرة.

وتتفوق تقنية الليدار على التصوير الجوي في أنها تقنية شبه آلية لا تحتاج لتدخل المستخدم كثيرا في عمليات جمع البيانات وتطوير الخرائط الكنتورية ,كما أن دقة المسح الليزري تصل إلى حدود عشرة سنتيمرات أو أقل ,كما يستطيع جهاز الليزر قياس مناسيب عدة نقاط (تصل إلى 12 نقطة) في المتر المربع الواحد مما يزيد من كثافة النقاط ودقة رسم التفاصيل الطبوغرافية ,بالإضافة إلى أن التكلفة الاقتصادية لهذه التقنية أقل كثيرا من تكلفة التصوير الجوي.

3)          الاستشعار الراداري الفاعل بالأقمار الصناعية:

توجد عدة نظم لتطبيقات الاستشعار الفاعل حيث يقوم القمر الصناعي بإطلاق أشعة الرادار وتسجيلها بعد انعكاسها مرة أخرى من سطح الأرض.

ومن هذه النظم -على سبيل المثال- تقنية المنفذ الراداري الصناعي أو اختصارا "سار" ,حيث يتم وضع جهاز الرادار على متن القمر الصناعي (وأحيانا على متن طائرة) تعتمد هذه التقنية على استقبال الأشعة المنعكسة من سطح الأرض من خلال طبق استقبال "أنتنا" مثبتة على سطح القمر الصناعي ,أي أن عدة مناطق من هذا الطبق تستقبل الأشعة المنعكسة مما يعني وجود أكثر من صورة للمعلم الأرضي ومن ثم إمكانية تحديد طبيعة هذا المعلم بقدرة تميزية كبيرة.

كما تتميز هذه التقنية بأن أشعة الرادار لا تتأثر بالغيوم والسحب الموجودة في طبقات الغلاف الجوي مما يجعل مرئيتها مناسبة لتطبيقات الزراعة والجيولوجيا والهيدرولوجيا.

ومن أمثلة الأقمار الصناعية التي تطبق تقنية "سار" القمر الصناعي الأوروبي أي أر أس2 والقمر الكندي رادارسات-2 والقمر الإيطالي تيراساراكس والقمر الياباني ألوس.