نحوه‌ی استفاده از داده‌های ماهواره‌‌ی کوپرنیک برای تشخیص وقایع: آموزش 10 مرحله‌ای

زمان مطالعه : 8 دقیقه

تصاویر ماهواره‌ای می‌توانند اطلاعات ارزشمندی را در موقعیت‌های مختلف از جمله تشخیص حوادثی مانند سقوط هلیکوپتر ارائه دهند. این آموزش شما را در استفاده از داده‌های ماهواره کوپرنیک برای تجزیه و تحلیل و شناسایی چنین رویدادهایی راهنمایی می کند. در حالی که برخی از مراحل را می توان به صورت دستی انجام داد، برخی دیگر، مانند مقایسه تصویر در مقیاس بزرگ، به روش‌های سیستماتیک و خودکار با استفاده از برنامه‌نویسی نیاز دارند.

دکتر جواد زربخش-انیستیتو تکنولوژی کدمیکس

کلمات کلیدی: داده‌های ماهواره‌ی کوپرنیک، Sentinel-1، Sentinel-2، تشخیص سقوط هلی‌کوپتر، رصد زمین، نرم افزار SNAP، تجزیه و تحلیل QGIS، پیش پردازش تصاویر ماهواره ای، تشخیص وقایع، تشخیص خودکار تغییرات

فهرست مطالب
کوپرنیک چیست؟
آنچه شما نیاز خواهید داشت:
رویه تشخیص حوادث با استفاده از داده های ماهواره کوپرنیک
مرحله 1: ثبت نام و ورود به سیستم
در مرکز دسترسی آزاد کوپرنیک ثبت نام کنید
وارد حساب کاربری خود شوید
مرحله 2: داده های ماهواره کوپرنیک را کاوش کنید
“کاوش داده ها” را انتخاب کنید
مرحله 3: انتخاب منطقه مورد علاقه (AOI)
به رابط نقشه بروید
مرحله 4: محدوده زمانی را تنظیم کرده و ماهواره را انتخاب کنید
محدوده زمانی را مشخص کنید
ماهواره مناسب را انتخاب کنید
مرحله 5: داده های ماهواره کوپرنیک را فیلتر کنید
اعمال فیلترها
مرحله 6: داده ها را دانلود کنید
نتایج جستجو را مرور کنید
دانلود تصاویر
مرحله 7: نصب و استفاده از SNAP (Sentinel Application Platform)
اسنپ ​​را دانلود و نصب کنید
داده ها را در اسنپ باز کنید
پیش پردازش داده های ماهواره کوپرنیک SNAP
مرحله 8: تجزیه و تحلیل بصری
مقایسه تصاویر
تشخیص تغییر را انجام دهید
مرحله 9: از QGIS برای تجزیه و تحلیل اضافی استفاده کنید
QGIS را دانلود و نصب کنید
بارگذاری داده های ماهواره کوپرنیک در QGIS
مقایسه بصری در QGIS
انگیزه و چالش ها
اهمیت تشخیص حادثه
چالش ها
مرحله 10: دریافت کمک در مورد داده های ماهواره ای کوپرنیک
به دنبال کمک باشید
نتیجه
 
کوپرنیک چیست؟
کوپرنیک برنامه رصد زمین اتحادیه اروپا است که داده های ماهواره ای را به صورت رایگان برای نظارت بر محیط زیست و مدیریت بلایای طبیعی ارائه می دهد.
آنچه شما نیاز خواهید داشت:
یک کامپیوتر با دسترسی به اینترنت.
یک حساب ثبت شده در مرکز دسترسی آزاد کوپرنیک.
دانش اولیه مدیریت فایل های کامپیوتری و استفاده از برنامه های کاربردی وب.
اختیاری: یک مربی یا استاد با تجربه در تجزیه و تحلیل داده های ماهواره ای.
 
رویه‌ی تشخیص حوادث با استفاده از داده‌های ماهواره کوپرنیک
تشخیص حوادثی مانند سقوط هلی‌کوپتر با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای کوپرنیک، فرآیندی چندوجهی است که شامل دسترسی، پیش پردازش و تجزیه و تحلیل تصاویر ماهواره‌ای است. این روش گسترده می تواند تغییرات اساسی را در هنگام مقایسه تصاویر از تاریخ‌های مختلف نشان دهد. هاب دسترسی آزاد کوپرنیک یک منبع حیاتی است که دسترسی رایگان به داده‌های ماهواره‌های سنتینل را ارائه می دهد که برای رصد دقیق زمین طراحی شده اند. ثبت نام برای یک حساب کاربری و ورود به هاب اولین قدم است. پس از ورود به سیستم، کاربران می توانند با انتخاب گزینه “کاوش داده‌ها” داده های موجود را کاوش کنند.
ویژگی نقشه تعاملی به کاربران این امکان را می دهد که دقیقاً منطقه مورد نظر را که احتمال وقوع حادثه وجود دارد، مشخص کنند. تنظیم یک محدوده تاریخ دقیق، در حالت ایده آل در 24-48 ساعت گذشته، تضمین می کند که جدیدترین تصاویر بازیابی می شوند. انتخاب داده‌های ماهواره‌ای مناسب بسیار مهم است: Sentinel-1 تصاویر راداری را ارائه می‌دهد که در همه شرایط آب و هوایی و در شب مفید هستند، در حالی که Sentinel-2 تصاویر نوری با وضوح بالا را ارائه می دهد که برای تشخیص تغییرات قابل مشاهده در چشم انداز ایده آل هستند.
پس از انتخاب و دانلود داده های مربوطه، پیش پردازش برای آماده سازی تصاویر برای تجزیه و تحلیل دقیق ضروری است. این مرحله شامل استفاده از پلتفرم کاربردی Sentinel (SNAP)، یک ابزار نرم افزار رایگان ارائه شده توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) برای پردازش داده های Sentinel است. پس از نصب SNAP، داده‌های Sentinel دانلود شده را می توان باز کرد و از قبل پردازش کرد. برای داده‌های Sentinel-2، تصحیح اتمسفر با استفاده از ابزار Sen2Cor  برای حذف اعوجاج‌های جوی و بهبود وضوح تصویر ضروری است. علاوه بر این، نمونه‌برداری مجدد داده‌ها به اطمینان از وضوح و تراز منسجم کمک می‌کند، که برای مقایسه‌های دقیق حیاتی است.
برای داده‌های Sentinel-1، کالیبراسیون سوگیری‌های خاص حسگر را تصحیح می‌کند، در حالی که فیلتر لکه‌ها نویز را کاهش می‌دهد و وضوح تصاویر رادار را افزایش می‌دهد. تصحیح زمین با در نظر گرفتن تغییرات توپوگرافی، تصاویر را بیشتر اصلاح می کند و داده ها را برای تجزیه و تحلیل قابل اعتمادتر می کند.
تجزیه و تحلیل بصری تصاویر از پیش پردازش شده شامل مقایسه تصاویر از تاریخ های مختلف برای شناسایی تغییراتی است که ممکن است نشان دهنده یک حادثه باشد. این فرآیند دستی شامل بارگیری تصاویر در کنار هم و جستجوی علائمی مانند آثار سوختگی، آوار یا زمین های آشفته است که می تواند نشان دهنده تصادف باشد. تکنیک‌های تشخیص خودکار تغییر در SNAP می‌توانند این فرآیند را با هم‌تراز کردن تصاویر از تاریخ‌های مختلف و استفاده از الگوریتم‌ها برای برجسته کردن تفاوت‌های قابل توجه ساده‌تر کنند. یکپارچه سازی اطلاعات آب و هوا نیز بسیار مهم است، زیرا شرایط ابری می تواند تصاویر نوری را مبهم کند و تشخیص تغییرات روی زمین را دشوار می کند. در چنین مواردی، تصاویر راداری از Sentinel-1 بسیار ارزشمند هستند، زیرا می توانند در ابرها نفوذ کنند و بدون توجه به شرایط آب و هوایی، تصاویر واضحی ارائه دهند.
مقایسه در مقیاس بزرگ و تجزیه و تحلیل دقیق اغلب به روش های سیستماتیک و خودکار با استفاده از برنامه نویسی نیاز دارد. ابزارهایی مانند پایتون را می توان برای مدیریت مجموعه داده های بزرگ، انجام تشخیص خودکار تغییرات و تولید گزارش های جامع استفاده کرد. این رویکرد شامل نوشتن اسکریپت هایی برای خودکار کردن فرآیند مقایسه، شناسایی ناهنجاری ها و برجسته کردن مناطق مورد علاقه است.
با توجه به پیچیدگی این وظایف، افراد فاقد مهارت های فنی پیشرفته ترغیب می شوند که از مربیان یا اساتید متخصص در تجزیه و تحلیل داده های ماهواره ای کمک بگیرند. راهنمایی آنها می تواند تفسیر دقیق داده ها را تضمین کند و به نتیجه گیری آگاهانه در مورد حادثه کمک کند. با دنبال کردن این مراحل دقیق و استفاده از روش‌های دستی و خودکار، داده‌های ماهواره‌ای کوپرنیک می‌تواند به طور مؤثری برای شناسایی و تجزیه و تحلیل حوادثی مانند سقوط هلیکوپتر مورد استفاده قرار گیرد و بینش‌های ارزشمندی برای واکنش و بررسی اضطراری ارائه دهد.
مرحله‌ی 1: ثبت نام و ورود به سیستم
در مرکز دسترسی آزاد کوپرنیک ثبت نام کنید
از مرکز دسترسی آزاد کوپرنیک دیدن کنید :
به https://scihub.copernicus.eu/  بروید .
ثبت نام برای یک حساب کاربری :
بر روی “ثبت نام” کلیک کنید و مشخصات مورد نیاز را وارد کنید.
ایمیل خود را برای یافتن لینک فعال سازی بررسی کنید و مراحل ثبت نام را تکمیل کنید.
وارد حساب کاربری خود شوید
وارد شدن :
به Open Access Hub برگردید و با اطلاعات کاربری جدید خود وارد شوید.
مرحله‌ی 2: داده‌های ماهواره‌ی کوپرنیک را کاوش کنید
“کاوش داده‌ها” را انتخاب کنید
“کاوش داده‌ها” را انتخاب کنید :
پس از ورود به سیستم، روی “کاوش داده ها” کلیک کنید. این گزینه به شما امکان می دهد داده های ماهواره ای موجود را جستجو و مشاهده کنید.
مرحله‌ی 3: انتخاب منطقه مورد علاقه (AOI)
به رابط نقشه بروید
منطقه مورد علاقه را پیدا کنید :
از نقشه تعاملی برای مکان یابی منطقه ای که احتمال وقوع حادثه را دارید استفاده کنید.
قرعه‌کشی AOI :
با کلیک بر روی نقشه و کشیدن برای ایجاد شکل، یک مستطیل یا چند ضلعی در اطراف ناحیه مورد نظر بکشید.
 

مرحله‌ی 4: محدوده‌ی زمانی را تنظیم کرده و ماهواره را انتخاب کنید

محدوده‌ی زمانی را مشخص کنید

1. محدوده زمانی را تنظیم کنید :

• محدوده تاریخ را برای 24-48 ساعت گذشته مشخص کنید. این تضمین می کند که تصاویر اخیر را دریافت کنید.

ماهواره‌ی مناسب را انتخاب کنید

2. ماهواره را انتخاب کنید :

• Sentinel-1 :  این مورد را برای تصاویر رادار انتخاب کنید که در همه شرایط آب و هوایی و در شب مفید است.
• Sentinel-2 :  این مورد را برای تصاویر نوری با وضوح بالا انتخاب کنید، که برای تغییرات قابل مشاهده در منظره بهتر است.

مرحله‌ی 5: داده‌های ماهواره کوپرنیک را فیلتر کنید

اعمال فیلترها

1. استفاده از فیلترها :

• نام پلتفرم : Sentinel-1 یا Sentinel-2 را انتخاب کنید.
• نوع محصول : برای Sentinel-1، GRD (Ground Range Detected) را انتخاب کنید. برای Sentinel-2، Level-1C را انتخاب کنید.
• Cloud Cover :  برای Sentinel-2، درصد پایینی را برای دریافت تصاویر واضح تنظیم کنید.

مرحله‌ی 6: داده‌ها را دانلود کنید

نتایج جستجو را مرور کنید

1. مجموعه داده های مربوطه را انتخاب کنید :

• لیست تصاویر موجود را نگاه کنید و آنهایی را انتخاب کنید که AOI و محدوده زمانی شما را پوشش می دهند.

دانلود تصاویر

2. دانلود داده ها :

• روی نماد دانلود در کنار تصاویری که می خواهید آنها را در رایانه خود ذخیره کنید کلیک کنید.

مرحله‌ی 7: نصب و استفاده از SNAP (Sentinel Application Platform)

اسنپ ​​را دانلود و نصب کنید

1. دانلود اسنپ :

• به http://step.esa.int/main/download/  بروید و SNAP را دانلود کنید.

1. SNAP  را نصب کنید :

• دستورالعمل های نصب سیستم عامل خود را دنبال کنید.

داده‌ها را در اسنپ باز کنید

3. راه اندازی SNAP :

• SNAP را باز کنید و فایل های داده Sentinel دانلود شده را بارگیری کنید.

پیش پردازش داده‌های ماهواره کوپرنیک  SNAP

4. پیش پردازش داده‌های Sentinel-2 :

• با استفاده از ابزار Sen2Cor تصحیح اتمسفر را اعمال کنید.
• در صورت لزوم داده ها را مجدداً نمونه برداری کنید.

4. پیش پردازش داده Sentinel-1 :

• با استفاده از ابزارهای داخلی SNAP، کالیبراسیون، فیلتر لکه‌ها و تصحیح زمین را اعمال کنید.

مرحله‌ی 8: تجزیه‌وتحلیل بصری

مقایسه‌ی تصاویر

1. مقایسه‌ی غیرخودکار:

• تصاویر را از تاریخ‌های مختلف بارگیری کنید و آنها را در کنار یکدیگر مقایسه کنید.
• به دنبال تغییرات بصری مانند آثار سوختگی، آوار یا زمین آشفته باشید که ممکن است نشان دهنده تصادف باشد.

تشخیص تغییر را انجام دهید

2. تشخیص تغییر خودکار :

• با استفاده از ابزار “Coregistration” در SNAP، تصاویر را از تاریخ های مختلف برای مقایسه دقیق تراز کنید.
• از ابزارهای تشخیص تغییر در اسنپ برای شناسایی تفاوت های قابل توجه بین تصاویر استفاده کنید.

مرحله‌ی 9: از QGIS برای تجزیه‌و‌تحلیل اضافی استفاده کنید

QGIS  را دانلود و نصب کنید

1. دانلود QGIS :

• به https://qgis.org/  رروید و QGIS را دانلود کنید.

1. نصب QGIS :

• دستورالعمل های نصب سیستم عامل خود را دنبال کنید.

بارگذاری داده‌های ماهواره‌ی کوپرنیک در QGIS

3. QGIS  را باز کنید :

• QGIS  را باز کرده و با استفاده از “Add Raster Layer” تصاویر Sentinel را بارگذاری کنید.

مقایسه‌ی بصری در QGIS

4. مقایسه تصاویر :

• تصاویر را از تاریخ های مختلف با استفاده از نمای “کاشی” مقایسه کنید.
• برای تجزیه و تحلیل پیشرفته از پلاگین هایی مانند SCP (Semi-Automatic Classification Plugin) استفاده کنید.

انگیزه و چالش ها

اهمیت تشخیص حادثه

1. درک زمینه:

• شناسایی حوادثی مانند سقوط هلیکوپتر که در آن افراد سرشناس مانند رئیس جمهور ایران شرکت دارند، برای واکنش و بررسی اضطراری بسیار مهم است.

بازتعریف کارشناسان جدید آلمانی: از تخصص مادام العمر تا مهارت‌های متقابل 

چالش‌ها

2. شرایط آب و هوایی :

• هوای ابری می تواند تصاویر نوری را مبهم کند و تشخیص تغییرات روی زمین را دشوار کند. تصاویر رادار از Sentinel-1 در چنین شرایطی مفید هستند.

مرحله‌ی 10: دریافت کمک در مورد داده‌های ماهواره‌ای کوپرنیک

به دنبال کمک باشید

1. پیدا کردن یک مربی:

• اگر تجربه کافی در تجزیه و تحلیل داده های ماهواره ای ندارید، با مربی یا استادی که در این زمینه متخصص است تماس بگیرید. آنها می توانند راهنمایی و پشتیبانی کنند.
• اگر به دلایل حرفه ای و شغلی نیاز به یادگیری این موضوع دارید و نیاز به گواهینامه رسمی دارید، لطفا با ما تماس بگیرید. برنامه شتاب‌دهنده‌ی Cademix همیشه برای پذیرش برنامه‌های جدید آماده است.

نتیجه

با دنبال‌کردن این مراحل، می‌توانید به طور موثر از داده‌های ماهواره کوپرنیک برای شناسایی حوادثی مانند سقوط هلی‌کوپتر استفاده کنید. این راهنما یک رویکرد جامع از دسترسی به داده‌ها تا تجزیه‌و‌تحلیل آن با استفاده از ابزارهای قدرتمند مانند SNAP و QGIS ارائه می‌دهد. برای مقایسه در مقیاس بزرگ، روش‌های خودکار با استفاده از برنامه نویسی توصیه می‌شود. در صورت نیاز در جستجوی کمک متخصص درنگ نکنید .

در نظر داشته باشید با توجه به استقرار انیستیتو تکنولوژی کدمیکس در اتریش، و ترجمه‌ی سریع مقاله‌ی فوق؛ به‌روزرسانی‌های مرتبط با رسم‌الخط دقیق فارسی در این ترجمه لحاظ نگردیده است؛ ضمن ملاحظه‌ی مقاله‌ی انگلیسی در این‌جا، لطفاً پیشنهادات احتمالی خود را در خصوص ترجمه‌ی فارسی مقاله با ما در میان بگذارید.