દૂરસંવેદન

દૂરસંવેદન (remote sensing) : દૂરના પદાર્થ(object)નું સ્પર્શ કર્યા વગર સંવેદન. દૂરના પદાર્થ અંગેની માહિતી મેળવવાના સાધનને સંવેદક કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે કૅમેરા. આંખ, કાન, ચામડી અને નાક આપણા શરીરનાં સંવેદકો છે. તેમની મદદથી અનુક્રમે જોઈ, સાંભળી, તાપમાનનો અનુભવ અને ગંધ પારખી શકાય છે. આંખ દૂરના પદાર્થમાંથી નીકળતાં વિદ્યુતચંબકીય કિરણોને ગ્રહણ કરતું સંવેદક છે. દૂરસંવેદન એટલે દૂરના પદાર્થમાંથી નીકળતાં વિદ્યુત-ચુંબકીય કિરણોની મદદથી પદાર્થ અંગેની માહિતી પૂરું પાડતું વિજ્ઞાન.

ભૂસ્તરશાસ્ત્રી એવલિન સુટે 1960માં આ પદ્ધતિ વિકસાવી હતી. દૂરસંવેદનમાં અવકાશીય છાયાચિત્ર મળે છે. આ છાયાચિત્ર એટલે વિદ્યુતચુંબકીય રંગપટનો ર્દશ્ય ભાગ. તે વિદ્યુતચુંબકીય કિરણોની આંતરક્રિયાથી મળે છે. હાલમાં શોધાયેલ જુદા જુદા સંવેદકોએ આ શાસ્ત્રની ઉપયોગિતા વધારી દીધી છે.

1. દૂરસંવેદન–પદ્ધતિ : આકૃતિ 1નો અભ્યાસ કરતાં જણાશે કે દૂરસંવેદન-પદ્ધતિથી પૃથ્વી પરની કુદરતી સંપત્તિ(નદીઓ, પર્વતો, જંગલો, ખીણો, જમીન વગેરે)નું ર્દશ્ય મળે છે અને તેના પૃથક્કરણથી તેની ઘણી વિગતો મેળવી શકાય છે. દૂરસંવેદનમાં પ્રથમ સંખ્યાત્મક વિગત મેળવાય છે અને ત્યારબાદ તે સંખ્યાત્મક વિગતનું છબીમાં રૂપાંતર કરી વિશ્લેષણ કરાય છે.

(अ) સંખ્યાત્મક વિગત મેળવવાની પ્રક્રિયા : આ પ્રક્રિયામાં નીચેની બાબતો સમાવાય છે : (i) કાર્યક્ષેત્ર નિશ્ચિત કરવું, (ii) વિદ્યુતચુંબકીય કિરણો છોડવાં, (iii) પૃથ્વીના વાતાવરણમાં કિરણોનું પ્રસારણ, (iv) કિરણોની દ્રવ્ય સાથેની આંતરક્રિયા, (v) સક્રિય અને નિષ્ક્રિય સંવેદકો, (vi) સંવેદનસંકેત(signal)ની છબી અથવા ચુંબકીય ટેપમાં રેખાંકન, (vii) જમીન ઉપરના સ્ટેશન સાથે માહિતીનું પારગમન.

(आ) સંખ્યાત્મક વિગતનું વિશ્લેષણ : (i) સંખ્યાત્મક વિગત(આંકડાઓ)નું છબીના રૂપમાં અથવા કમ્પ્યૂટરટેપમાં રૂપાન્તર, (ii) જમીન અંગેની સાચી માહિતી, (iii) અર્થઘટન-સાધન દ્વારા માહિતીનું વિશ્લેષણ, (iv) માહિતીની તારવણી, (v) વાપરનાર માટે માહિતી ઉત્પન્ન કરવી જેવી કે નકશા, કોષ્ટક, છબીઓ અને રિપોર્ટ.

2. સંવેદકો (sensors) : પૃથ્વી પરના પદાર્થોની માહિતી સંવેદકો દ્વારા મેળવી શકાય છે. સંવેદકોને યોગ્ય પ્લૅટફૉર્મ પર મૂકવામાં આવે છે. પ્લૅટફૉર્મને સાનુકૂળ પર્યાવરણ અને વીજળીની સુવિધાની જરૂર રહે છે. અમુક પ્રકારનાં અવલોકન લેવાની જરૂરિયાત તેમજ અમુક શરતોને અધીન રહી પ્લૅટફૉર્મને સ્થિર કે ચલિત એમ બે પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છે. જમીન પરનાં અવલોકનો, હવામાંનાં અવલોકનો તથા અવકાશીય અવલોકનોના સંદર્ભે સંવેદકોને આકૃતિ 2માં બતાવ્યા પ્રમાણે ત્રણ પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છે.

(अ) જમીન પરનાં અવલોકનનું પ્લૅટફૉર્મ : આ પ્લૅટફૉર્મનું ઉદાહરણ ટ્રિપૉઇડ છે. તે વજનમાં હલકું તથા સહેલાઈથી ફેરવી શકાય છે. ચેરીપિકર એ એક બીજું ઉદાહરણ છે, જે આકૃતિ 3માં દર્શાવેલ છે. તે હેવી ડ્યૂટી ટ્રક ચૅસિસ પર ચઢાવેલ હાઇડ્રૉલિક બૂનના છેડે નાની કૅબિનમાં ગોઠવવામાં આવેલું હોય છે. આ જાતના પ્લૅટફૉર્મની અમુક મર્યાદાઓ છે; જેવી કે (i) ઓછી ઊંચાઈએ જ તે કામ કરી શકે છે. (ii) નાના ક્ષેત્રનાં જ અવલોકન લઈ શકાય છે. (iii) વાતાવરણની અસર લીધેલાં અવલોકનોમાં ગણતરીમાં આવી શકતી નથી. (iv) આવાં પ્લૅટફૉર્મ ભારે વજનદાર હોવાથી રસ્તા સાથે ન સંકળાયેલી જગ્યાએ લઈ જવાતાં નથી. (v) ક્ષેત્રમાં પ્રવર્તતી હવા પર પ્લૅટફૉર્મના ટાવરની સંગીનતાનો આધાર રહેલો હોય છે.

(आ) બલૂન–પ્લૅટફૉર્મ : આ જાતનાં પ્લૅટફૉર્મનો હાલ દૂરસંવેદન-પદ્ધતિમાં બહુ મર્યાદિત ઉપયોગ થાય છે. ત્રણ પ્રકારનાં બલૂનનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે : (i) મુક્ત બલૂન, (ii) દાંતાવાળાં બલૂન, (iii) કાર્યશક્તિયુક્ત બલૂન.

મુક્ત બલૂનો 30થી 40 કિમી.ની રેન્જમાં વપરાય છે. ખનિજ અને કૉસ્મિક કિરણોના અભ્યાસ માટે આ બલૂનો વપરાય છે. દાંતાવાળાં બલૂનો ઓછી ખેંચવાની શક્તિ, ઓછી તણાવશક્તિ અને ઓછી વળ-ઘૂર્ણ સ્થિરતા ધરાવતાં હોય છે. ઍરક્રાફ્ટની વધુમાં વધુ ઊંચાઈ અને સ્પેસક્રાફ્ટની ઓછામાં ઓછી ઊંચાઈની વચ્ચેના ગાળામાં આ બલૂનોનો ઉપયોગ થાય છે.

(इ) ઍરક્રાફ્ટ પ્લૅટફૉર્મ : આ જાતનાં પ્લૅટફૉર્મ દૂરસંવેદન-પદ્ધતિમાં હાલમાં ખૂબ વપરાય છે. X-15 જેવાં પ્લૅટફૉર્મ 107 કિમી.ની ઊંચાઈએ એરિયલ ફોટોગ્રાફી માટે વપરાય છે. આ જાતનાં પ્લૅટફૉર્મના ફાયદા આ પ્રમાણે છે : (i) આ જાતનાં પ્લૅટફૉર્મ નાના ક્ષેત્રના સર્વેક્ષણ માટે વપરાય છે. (ii) અવકાશસ્થિત (space-borne) સંવેદકોની ચકાસણી માટે પણ આવાં પ્લૅટફૉર્મ વપરાય છે. (iii) ભારે લોડ લઈ શકાય છે અને વધુ કાર્યશક્તિ આપી શકે છે.

કેવા પ્રકારનું સર્વેક્ષણ કરવાનું છે તેના પર ઍરક્રાફ્ટની પસંદગી થાય છે. આકાશીય છબીઓ માટે નીચી ઊંચાઈએ ઊડનારાં ઍરક્રાફ્ટ વધુ અનુકૂળ રહે છે. ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને ખનિજશાસ્ત્રની માહિતી મેળવવા માટે કેવા પ્રકારનાં ઍરક્રાફ્ટ પસંદ કરવાં તે પણ નક્કી કરી શકાય છે. ઊંચી પર્વતીય જગ્યા માટે ભારે દબાણ ઉત્પન્ન કરનારાં ઍરક્રાફ્ટ પસંદ કરવામાં આવે છે. જો સક્રિય કે પ્રકાશિત સંવેદકો વાપરવાનાં હોય તો સહેલાઈથી વીજળીની ઉપલભ્યતાની આવશ્યકતા રહે છે.

ઍરક્રાફ્ટની સ્થિરતા માટે બે બળોનો વિચાર કરવો પડે છે :

(i) ઍરક્રાફ્ટના એન્જિનથી ઉત્પન્ન થતી ધ્રુજારી, (ii) અને ઍરક્રાફ્ટના વળાંકો અને ચક્રાવાથી ઉત્પન્ન થતી ધ્રુજારી.

ડ્રૉન સાઇન્ડિગ રૉકેટ સ્પેસ ક્રાફ્ટનો હાલમાં ઉપયોગ થાય છે.

3. દૂરસંવેદનની પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરવાની જુદી જુદી રીતો : દૂરસંવેદકો દ્વારા લીધેલ છબીઓ અને અન્ય માહિતી દ્વારા પદાર્થ (object) અંગેની સમજ પ્રાપ્ત કરવી તે પ્રથમ પગથિયું છે. પદાર્થનાં ચિહનો અને તેની પશ્ચાદભૂમિકા આ બંને બાબતોને જુદી પાડવા જુદી જુદી રીતો અજમાવવી પડે છે.

(अ) પ્રયોગશાળા–અભ્યાસ (laboratory studies) : આ અભ્યાસ દરમિયાન પરાવર્તિત અને ઉત્સર્જિત કિરણોનાં જુદાં જુદાં તાપમાન, ર્દશ્યપદાર્થ, પ્રદીપકોણ, પથલંબાઈ અને વાતાવરણ વગેરેનો અભ્યાસ થાય છે. આ અભ્યાસના નીચે મુજબ ફાયદા છે : (i) તેમાં ઉચ્ચ ટેક્નૉલૉજીવાળાં સાધનોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. (ii) વીજળી, વજન અને સ્થળ સાથે તે મુક્ત સંકળાયેલ છે. (iii) પ્રયોગશાળામાં સ્થિરતા અને પર્યાવરણસ્થિતિ જાળવી શકાય છે. (iv) પ્રદીપ્ત સાધનોને અંકુશમાં રાખી શકાય છે.

ગેરફાયદા : (i) પ્રયોગશાળાની અંદરના પર્યાવરણ અને બહારના પર્યાવરણ વચ્ચે તફાવત હોવાથી તેનાં અવલોકનોમાં ફરક રહે છે.

(ii) ક્ષેત્ર(field)માંથી લીધેલ નમૂનાનો અભ્યાસ કુદરતી નમૂનાની અપેક્ષાએ વિલંબિત (delayed) હોય છે. (iii) લીલાં પાંદડાં, સૂકાં પાંદડાં, સ્થળછાયા તેમજ પર્યાવરણને લગતી અન્ય બાબતોનાં અવલોકનોમાં અમુક અંશે ખામી રહી જાય છે.

(आ) સ્થળ–અભ્યાસ (field studies) : સ્થળ-અભ્યાસની રીતમાં નિશાનો વચ્ચેના સંબંધો, પર્યાવરણ અને કિરણોના અભ્યાસમાં કુદરતી સ્થિતિ જેવી કે સૂર્યતડકો, વાદળનો તડકો, વાતાવરણ-વિચ્છેદન વગેરેની અસર થાય છે.

ફાયદા : (i) સૅમ્પલને વિક્ષેપ કર્યા વગર અભ્યાસ કરી શકાય છે.

(ii) જુદી જુદી પરિસ્થિતિઓ બદલીને વધુ વખત માપણી કરી શકાય છે.

ગેરફાયદા : (i) ફરતાં તથા મજબૂત સાધનોની જરૂર પડે છે. (ii) માપણી ઘણી મુશ્કેલ હોય છે. (iii) ઉચ્ચ તાપમાનમાં વાપરવાં પડતાં સંવેદકોને ઠંડકમાં રાખવાં પડે છે.

(इ) વાયુસ્થિત અભ્યાસ (air-borne studies) : આ અભ્યાસની રીતમાં ફાયદા કરતાં ગેરફાયદા વધારે હોય છે.

ગેરફાયદા : (i) ઍરક્રાફ્ટ પ્લૅટફૉર્મ પ્રાયોગિક અભ્યાસ માટે ઘણાં મોંઘાં પુરવાર થયાં છે. (ii) માપણી ચોકસાઈથી થતી નથી. (iii) જો સંવેદકો કામ કરતાં બંધ પડી જાય તો સર્વેક્ષણકામ ખોરંભે પડે છે અને ખર્ચ વધી જાય છે.

(ई) અવકાશ–સ્થિત અભ્યાસ (space-borne studies) : લૅન્ડસેટ સેટેલાઇટ સિસ્ટમને ERTS (Earth Resources Technology Satellite) કહેવામાં આવે છે. આકૃતિ 4માં આ પદ્ધતિની સમજૂતી આપેલી છે. લૅન્ડસેટ સેટેલાઇટ – 1, 22 જુલાઈ, 1972માં આકાશમાં છોડવામાં આવેલો અને 6 જાન્યુઆરી, 1978માં તે નિષ્ક્રિય થઈ ગયો હતો. લૅન્ડસેટ – 2, 22 જાન્યુઆરી, 1975માં છોડવામાં આવ્યો હતો અને તે 21 જૂન, 1980માં નિષ્ક્રિય થઈ ગયો હતો. લૅન્ડસેટ – 3, માર્ચ 1978માં છોડવામાં આવ્યો હતો. MSS(multi spectrum scanner)માં સ્પેસક્રાફ્ટ ફ્લાઇટની દિશાને કાટખૂણે દોલિત અરીસા રાખવામાં આવેલા હોય છે. લૅન્ડસેટ સેટેલાઇટ પ્લૅટફૉર્મ 915 કિમી.ની ઊંચાઈએ કામ કરે છે. તે 103 મિનિટમાં પૃથ્વીનું એક ચક્કર પૂરું કરે છે. લૅન્ડસેટમાં થિમૅટિક લેયરની વ્યવસ્થા કરેલી છે. તેને 6 પટ્ટા હોય છે.

પૃથ્વીના વાતાવરણના અભ્યાસ માટે દૂરસંવેદન-પદ્ધતિના ફાયદા આ પ્રમાણે છે : (i) સંવેદકને મેરિડિયન લાવવાની જરૂરત રહેતી નથી. (ii) માપેલા પૅરામીટરમાં ફેરફાર કરી શકાતા નથી. (iii) ત્રણે દિશામાં વાતાવરણનું સંશ્લેષણ (synthesis) કરી શકાય છે.

4. દૂરસંવેદનશીલ પદ્ધતિના ઉપયોગો : (अ) વરસાદ : સેટેલાઇટ-ડેટા અને સેટેલાઇટ-છબીઓની મદદથી વરસાદ માટે ગણતરી કરી શકાય છે. વરસાદની અસર પામતાં સ્થળોનો નકશો દોરી શકાય છે. પસંદ કરેલા ક્ષેત્રમાં રડારપદ્ધતિથી વરસાદની તીવ્રતા જાણી શકાય છે. નદીનાં વહેણ અને માટીના ધોવાણ અંગે ટૂંકા ગાળામાં વરસાદની તીવ્રતા ખૂબ મહત્વની ગણાય છે. સુસંબદ્ધ (coherent) રડાર-પદ્ધતિથી વાદળોની સમૂહમાંની વરસાદની સ્થિતિ જાણી શકાય છે.

(आ) બાષ્પીભવન : માટીના ઉષ્મીય જડત્વના ગુણોને અને તાપમાનમાં થતા ફેરફારોને ધ્યાનમાં લઈ સેટેલાઇટની મદદથી બાષ્પીભવનનું અનુસ્રવણ કરવામાં આવે છે. ઉષ્મીય જડતા જમીનના ભેજ અંગે માહિતી મેળવવા ‘ટેલ-યુસ’ (TELL-US) મૉડલ બનાવવામાં આવ્યું છે. તેની બે પરિમાપની માહિતી ઍરક્રાફ્ટ અવલોકનથી મેળવી શકાય છે. લૅન્ડસેટ – MSSની મદદથી નદીનાળાંના નેટવર્કનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. MSS BAND 5માં પૂરથી અસર પામેલ પટાની માહિતી, રેતીના ટાપુ અને રેતીના ઢગલાઓની ઓળખ થઈ શકે છે. BAND 7માં નદીના પટ વિશે માહિતી મળી શકે છે. BAND 4—5—7થી કાંપવાળી અને ઘાસવાળી જમીન વિશે માહિતી મેળવી શકાય છે.

આકૃતિ 5માં વીજચુંબકીય પટનું પ્રકાશીય ક્ષેત્ર, જે તે પ્રકાશ તરંગ-લંબાઈ અને તેનું સંબંધિત ઉષ્ણતામાન તેમજ MSS અને IRSના વર્ણપટો દર્શાવ્યા છે.

(इ) માટીની મોજણી : દૂરસંવેદન પદ્ધતિથી માટીની મોજણી કરવા ખેતનિષ્ણાતો અને ઇજનેરોની ર્દષ્ટિએ માટીનું વિભાગીકરણ તથા રાસાયણિક ર્દષ્ટિએ માટીના ઉપરના પટને ધ્યાનમાં રાખીને અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

માટીના પ્રકાર, ઉપપ્રકાર, ઢોળાવ, ધોવાણ, ઊંડાઈ અને ખારાશ વિશે પણ માહિતી એકત્રિત કરી શકાય છે. હવાઈ છબીઓ દ્વારા માટીની મોજણીમાં રહેલ જુદા જુદા ગુણોનું વિશ્લેષણ થઈ શકે છે. આકૃતિ 7માં પ્રયોગશાળામાં સૂકી અને ભીની માટીમાં રહેલા ભેજનું પ્રમાણ વર્ણપટ પ્રતિસાદ (spectrum response) દ્વારા બતાવવામાં આવ્યું છે.

(ई) ભૂસ્તરશાસ્ત્રમાં ઉપયોગિતા : આકૃતિ 6માં વર્ણપટ પ્રતિસાદની મદદથી પૃથ્વી પરના પથ્થરોનું વિભાગીકરણ થઈ શકે છે.

(उ) લીલી વનસ્પતિ અંગે માહિતી : આકૃતિ 7માં વર્ણપટ પ્રતિસાદની  મદદથી લીલી વનસ્પતિના ગુણદોષ જાણી શકાય છે. આકૃતિ 8માં પૃથ્વી પરની વનસ્પતિ સાથે કેવી રીતે કિરણોની આંતરક્રિયા થાય છે તે બતાવવામાં આવ્યું છે.

નગીન મોદી

સુમંતરાય ભી. નાયક