Uzaktan Algılamada Temel Kavramlar

“Uzaktan alg›lama, arada mekanik bir temas olmaksızın bir cisimden yayılan veya yansıtılan elektromanyetik ışınımın nitelik ve nicelik yönünden değerlendirilmesi ile cismin özelliklerinin uzaktan ortaya konması ve ölçülmesidir.”

Algılayıcıya çok uzak olan yeryüzü cisimlerinin görüntüsünü gösteren bu uydu görüntüsünü doğru yorumlayabilmek için; • Ne tür bir ışınım formunun kullanıldığı? • Bu ışınımın nasıl toplandığı ve/veya kaydedildiği? • Görüntünün ölçeği? • Kaydedilen özelliklerin büyüklüklerine ve yansıtım değerlerine göre görüntüdeki detay içeriği? vb. gibi soruların cevaplanması diğer bir ifade ile uzaktan algılama sistemini oluşturan temel kavramların bilinmesi gerekmektedir.

Sistemdeki temel bileşenler; (i) hedef, (ii) enerji kaynağı, (iii) iletim(yayılım) yolu ve (iv) bir algılayıcıdır.

Uzaktan algılamada iki farklı algılama sistemi vardır:

1. Pasif Algılayıcı Sistemler: Hedef cisimden yayılan ve/veya yansıtılan ışınım enerjisini ölçerler. Diğer bir deyişle bu tip algılama yapan algılayıcılar, Güneş’in gönderdiği ışınlar aracılığıyla (veya Güneş Dünya’yı aydınlattığı sürece) cisimden yansıtılan ışınları ölçerler
2. Aktif Algılayıcı Sistemler: Kendi enerjisini/sinyalini ileterek hedef cisimden geri yansıtılan enerjiyi ölçerler. Diğer bir deyişle, bu tip algılayıcılar Güneş enerjisine ihtiyaç duymazlar. Mevsim veya günün zamanına bakılmaksızın kendi ışınlarını kendileri gönderir ve yansıtılan enerjiyi geri almak suretiyle görüntü elde ederler.

Radyometre: Atmosfer veya okyanus üzerinden yansıtılmış (veya geri yansıtılan) Güneş ışınımını ölçerler.

Elektromanyetik enerjinin cisimlerle olan etkileşimi parçacık formunda kuantum teorisi ile açıklanır.

Dalga boyu, birbirini takip eden dalga tepeleri arasındaki mesafedir.

Dalga boyu birimi: Birim uzunluk Angstrom (Å) : 1 Å = 1x10-10 m; Nanometre (nm): 1 nm=1x10-9 m; Mikrometre (µm): 1 µm = 1x10-6 m;

Wien Yer Değiştirme kanununa göre; bir cisim tarafından yayılan ışınımın şiddeti bütün dalga boylarında aynı değildir, spektrumun belirli bir noktasında maksimumdur ve bu noktanın yeri cismin sıcaklığına bağlıdır.

Uzaktan algılamada, özellikle 0.3-15 µm arasındaki optik dalga boyları ile 11000 mm arasındaki mikrodalga bölgeleriyle ilgilenilmektedir.

Dalga boyu: 0.03 0.4 mikrometre. 0.03 0.3 mikrometre arasındaki dalga boyları yeryüzü atmosferindeki Ozon tarafından yutulur.

Atmosferde üç tür saçılım gerçekleşir:

• Rayleigh saçılımı • Mie saçılımı • Seçmesiz saçılım

Rayleigh Saçılımı: Atmosferin üst tabakalarında oluşan bu saçılma türü parçacıkların (örn. nitrojen ve oksijen molekülleri, ufak tanecikler, vb.), ışınımın dalga boyuna göre çok küçük olması durumunda gerçekleşir. Enerjinin kısa dalga boylarındaki saçılımı, uzun dalga boylarına göre daha fazla olduğundan gökyüzünün mavi renkte görülmesinin sebebi de budur. Diğer bir deyişle mavi renk görünür bölgenin en kısa dalga boyu olduğundan saçılma bu bölgede görünür bölgenin diğer kısımlarına göre daha fazladır.

Mie Saçılımı: Bu saçılma türü ışığın dalga boyu ile aynı büyüklükteki parçacıkların (örn. toz, duman ve su buharı, vb.) etkileşmesinden meydana gelmektedir. Havanın kapalı olduğu zamanlarda ya da atmosferdeki parçacıkların biraz daha büyük olması durumunda Mie saçılımı gözlenmektedir.

Seçmesiz Saçılma: Atmosferin daha alt tabakalarında oluşan bu saçılma türü parçacıkların (örn. büyük toz parçacıkları, su damlacıkları, vb.) ışınımın dalga boyundan çok daha büyük olması durumunda gerçekleşir. Seçmesiz saçılma olarak adlandırılmasının nedeni bütün dalga boylarında gelen ışığın eşit olarak saçılmasıdır. Bu saçılımın gerçekleşmesi durumunda sis ve bulutlar beyaz (mavi + yeşil + kırmızı renklerin eşit saçılımı) renkte gözükecektir.

Yutulma ise, saçılmanın tersine atmosfer içindeki moleküllerin farklı dalga boylarındaki enerjiyi yutma olayıdır. Yutulmaya neden olan temel bileşenler ozon, karbondioksit ve su buharıdır.

Bu bileşenler spektrumun birçok bölgesinde aktif olmalarına karşın asıl etkili oldukları bölgeler aşağıda verilmiştir: • Ozon: Daha çok canlılar için zararlı olan ultraviyole ışınlarının yutulmasına neden olur. • Karbondioksit: Spektrumun kızıl ötesi bölgesinde etkilidir. Sera gibi bir etkisi olduğundan “Greenhouse” gazı olarak da bilinir. • Su buharı: Spektrumun ısıl kızıl ötesi ve yakın mikrodalga ışınımlarını yutar.

Işınımın atmosferden oldukça az bir zayıflama ile geçtiği bölgelere atmosferik pencere denir.

Uzaktan algılamada cisimlerden yansıtılan enerji miktarı önemlidir. Cisimden yansıtılan ışınım miktarının gelen toplam ışınıma oranı “albedo (yansıtabilirlik)” olarak tanımlanmaktadır. Bir cisim gelen ışınımın büyük bir kısmını yansıtıyorsa yüksek albedo değerine sahip olacak ve açık renk tonunda gözükecektir.

Genel olarak yüzeylerden spektral yansıtım 2 farklı şekilde oluşur: 1. Eğer yüzey düz ise, gelen tüm (hemen hemen tümü) yansıtımın tek bir doğrultuda olduğu “aynaya benzer” yansıtım olarak adlandırılan tam (speküler) yansıma meydana gelir. Örneğin amatör kamera ile çekilen resimlerde durgun su yüzeyinde görülen yansımalar tam yansımaya bir örnektir. 2. Eğer yüzey pürüzlü ise, gelen enerjinin uniform olarak hemen hemen tüm doğrultularda geri yansıtıldığı dağınık (difüz) yansıma meydana gelir.

Pigmentasyon, fizyolojik yapı ve su içeriği bitki örtüsü kanopisi için yansıtmada, yutulmada ve geçirimde önemli etkiye sahiptir.

Genel olarak kanopi geometrisi, yaprakların geçirimi, yaprak tabakalarının sayısı, bitki üzerindeki yaprakların dizilimi ve arka plandaki yapının karakteri (toprak, yaprak, vb.) yansıtımı etkileyen faktörlerdir.