تمييز بعض الحالات الغبارية باستخدام صور القمر الاصطناعي تيرا مودس

 تمييز بعض الحالات الغبارية
باستخدام صور القمر الاصطناعي تيرا مودس

رسالة مقدمة إلى مجلس كلية العلوم في الجامعة المستنصرية وهي جزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الجو

الطالبة

أزهار كاظم الحميداوي

بكالوريوس علوم الجو

بإشراف

د. قاسم محمود السعدي

محرم 1430هـ - كانون الثاني 2009م

التسلسل	العنوان	الصفحة
	المستخلص	أ
	قائمة المحتويات	ب
	قائمة الأشكال	د
	قائمة الجداول	ز
	قائمة الرموز	ح
الفصل الاول (مقدمة عن البحث )
1-1	منطقة الدراسة	1
1-2	أهمية دراسة ظاهرة العواصف الغبارية	1
1-3	هدف البحث	2
1-4	منهجية البحث	2
1-5	البيانات المستخدمة	4
1-6	الدراسات السابقة	6
1-7	هيكلية البحث	8
الفصل الثاني (العواصف الغبارية والأقمار الصناعية )
2-1	مقدمة عامة	9
2-2	مكونات الغبار	10
2-3	العواصف الغبارية	11
2-4	ظاهرة العواصف الغبارية في العراق	12
2-5	العواصف الغبارية في صور الأقمار الصناعية	13
2-6	الطيف الكهرومغناطيسي	15
2-7	حركة الأقمار الصناعية	19
2-8	الأقمار الصناعية الأنوائية	21
2-9	القمر الصناعي Terra	23
الفصل الثالث (معالجة الصور الرقمية )
3-1	الصورة الرقمية	26
3-2	بعض العلاقات الأساسية بين عناصر الصورة	27
3-3	قدرة تمييز الصورة	29
3-4	أنواع الصور الرقمية	30
3-5	التفسير البصري للصور الفضائية	31
3-6	تحسين الصور	32
3-7	التصنيف الرقمي	37
الفصل الرابع (التطبيقات العملية)
4-1	أدوات البرمجة والصور المستخدمة	39
4-2	تفسير الصور قبل معالجتها	42
4-3	التصحيح الهندسي	45
4-4	تطبيق تقنيات التحسين على الصور الفضائية	50
4-5	تطبيق التصنيف الرقمي على الصور الفضائية	68
4-6	تقدير سرعة العواصف  الغبارية من خلال صور الأقمار الصناعية	76
الفصل الخامس (الاستنتاجات والتوصيات )
5-1	الاستنتاجات	82
5-2	التوصيات	84
	المصادر	85
	الملاحق	A

المستخلص

      يتعلق موضوع  البحث بظاهرة العواصف الغبارية (Dust Storms) التي تحدث فوق العراق ، ومما  لاشك  فيه  أن هذا  الموضوع  يكتسب  أهمية  كبيرة نظراً  لتأثيراته في البيئة وعلى العديد من الظواهر الأخرى  ذات  العلاقة .

      وقد  تم دراسة هذا الموضوع باستخدم الصور الفضائية ومعالجاتها الرقمية ، إذ استخدمت  الصور الفضائية الملتقطة بوساطة المتحسس (MODIS)  المحمول على متن القمر الصناعي (Terra) .

     في البدء تم  إجراء عمليات التصحيح الهندسي على الصور؛ وذلك ليتسنى تحويلها إلى خرائط تصويرية يمكن من خلالها إجراء القياسات المتعلقة بتحديد الموقع ، وتحديد المسافات و المساحات للظواهر المختلفة.  

     وتضمن  العمل أيضاً استخدام معالجات رقمية مختلفة على الصور الفضائية فبالاعتماد على القواعد الأساسية العامة في التفسير البصري ( الشدة  اللونية  Tone , النمط  Pattern  ,النسيج  Texture,الشكل Shape )  فقد أمكن بشكل أولي تمييز الأنماط الرئيسة في العواصف الغبارية.

     أما بالنسبة لنتائج المرشحات الحيزية ، ونتائج تحسين الإضاءة والتباين ، فقد أظهرت الكثير من  التفاصيل النسيجية المختلفة في أنماط العواصف الغبارية التي يتعذر كشفها بدون إجراء هذه  العمليات، وكذلك فقد اعتمدت طريقة التصنيف غير الموجه (Unsupervised Classification)؛ لغرض تحديد الأنماط المختلفة للعواصف ، ولقد قدرت سرعة تلك العواصف بالاعتماد على تقنيات الصور الفضائية ، وقورنت مع الطرائق الأنوائية التقليدية ، وأشارت النتائج  إلى دقة هذه الطريقة .

      ومن النتائج التي توصلنا إليها هي أن مصدر بعض العواصف الغبارية التي حدثت فوق  العراق هي  مناطق  في  شرق سورية ، والتي تعاني من ظاهرة التصحر، واستناداً  إلى  نتائج  البحث فقد تم  تمييز أشكال  محددة  لهذه  العواصف  كالشكل  الصفائحي (Platy ) , الخلوي ( Cellular) ،والكتلي (Massive) ،  وظهرت  النتائج   أيضاً  أن  هذه  الأماط   تتأثر  بعوامل   أنوائية   كسرعة   الرياح واتجاهها.

Recognition of some dusty pattern

By Terra MODIS Satellite Images

  

 A thesis

Submitted to the College of Science

Al- Mustansiriyah University

In partial fulfillment of the requirement

For the Degree of Master of Science in

Atmospheric Science

 

Submitted By

Azhar  Khdhim AL- Hmedawy

 

Supervised By

Dr. Kasim AL- Saadi

Lecturer

2009 A.D  -   1430 A.H

ABSTRACT                

     The  emphasis  has  been concentrated  in  this  study on the dust storm , which took place above Iraq . Undoutedly, this subject has a great importance  because of its  efficiency  on  the  environment  as well as on other phenomenoa .

    This was done by using satellite images  and  digital  processing .

the space images  taken  by  the  sensor MODIS  brone on  satellite  Terra.        

      In the beginning Geometric Correction was done for the images , Thus ,  it  will  be  transformed   into  photo  maps  through  to  be possible  to  take   the   measurement  related  to  the  location , and determine the area of various phenomena with in the dust stor .The work  includes  the   application   of   different   digital  processing. Depending  on  the  basic  rules in  the  visual  interpretation (tone, pattern , texture  and  shape ) , it  was  possible  to  detect  the main patterns of dust storm .

      For  the  results of  spatial filtera , brightness and contrast , they showed different details in the patterns of dust storm, which cannot be  detected   with out  making   these   operations. In  addition , the method  of  unsupervised  classification has  been used to detect the different  storm  patterns. The  speed  of  these storm were assessed using the techniques of satellite images and then compared with the traditional  meteoric  methods  which  indicate  the accuracy of this method .

    Among  the  many   results   to  which  the  researcher  has  been

taken ,  The   source   of  some  dust  storm. The   source  of   some  dust  storms   that  take  place  over  Iraq   are   region   located   in  eastern Syria   that  suffers  form.desertification Upon  these  result, certain  patterns  of   storms   such   as   platy,  celluar  and massive shapes the results  also  showed  that these  patterns  are  influenced by certain  meteoric   factors   such   as  speed  and  direction of  the  wind.

الاستنتاجات والتوصيات

5 -1 الاستنتاجات

      تم التوصل من  خلال  الصور  الفضائية  التي تمت  دراستها  في  هذا البحث إلى :

1-  إن الصور الفضائية التي يتم الحصول عليها بواسطة متحسس المودس (MODIS Sensor) تتميز بأنها تمتلك دقة تمييز مكانية عالية (High Sapail Resolution) أي أن هناك إمكانية كبيرة في تفسير تلك الصور وبالتالي يمكن التعرف على المعالم التي تحتويها و تمييزها بصورة أفضل .

2-  إن عملية التصحيح الهندسي (Geometric  Correction ) هي عملية مطولة ومعقدة نسبياً وقد تم تطبيقها على الصور الفضائية لتحويل الصور الفضائية المكونة من شبكة من الوحدات الصورية (Pixels) لتتطابق مع نظام اسقاط الخريطة وقد تمت باستخدام خريطة للعراق بمقياس .

3-  تم تحسين الصور الفضائية المستخدمة بعدة طرق لغرض الوصول لأفضل النتائج في تمييز الأنماط ومن أهم تقنيات التحسين Enhancement  Techniques   التي أعطت نتائج  جيدة  في  تمييز الأنماط  للعواصف الغبارية هي مرشح التمرير العالي (High Pass Filter) وهذا المرشح يؤدي إلى زيادة حدة التفاصيل ويعمل على تضخيم الاختلاف بين ملامح الصور وبالتالي أدى إلى وضوح أكثر لظاهرة العواصف الغبارية . وأيضا تقنية تسوية المخطط التكراري  ( Equalization  Histogram  ) أعطت نتائج جيدة في تمييز الأنماط حيث  إن هذه التقنية تؤدي إلى زيادة التباين في الصورة وتوزيع الإضاءة في الصورة بشكل  مناسب مما يؤدي إلى وضوح أكثر لظاهرة العواصف الغبارية ونمذجة الجزيئات الغبارية فيها.

4-  عامل سوبل (Sobel Operator) وعامل برويت (Prewitt  Operator) من مرشحات  كشف الحافة من الدرجة الأولى التي استخدمت في تحسين الصور الفضائية وهذه  المرشحات لم تعطِ النتائج المتوقعة في تمييز الأنماط ومن خلال المنحنيات التكرارية لهذه  الصور نلحظ أن هناك تكرارية مركزة في بداية المستويات الرمادية وللقنوات الطيفية جميعها  مما يجعل الصور يسود فيها اللون الأسود.

5-  عامل  لابلاس (Laplacian  Operators) من تقنيات التحسين التي استخدمت لتحسين الصور وهو مرشح لكشف الحافة ولكن من الدرجة الثانية حيث كان حساس بشكل كبير للضوضاء ومن خلال المنحنيات التكرارية للصور الفضائية التي تم تحسينها باستخدام هذا

المرشح وفي المنحنيات التكرارية يظهر تكرار عناصر الصور واختلافها الانعكاسي ضعيفاً جداً مما  يقلل فرص اختلاف ملامح الصور أي أنه لم يعطِ نتائج جيدة في تمييز الأنماط للعواصف الغبارية .

6-  نظام  التصنيف غير الموجه (Unsupervised  Classification) هو نظام كفوء وفعّال فقد أعطى نتائج جيدة في  تمييز أنماط جديدة للعواصف الغبارية التي تعذر تمييزها وتحديدها  باستخدام تقنيات تحسين الصور.

7-  العواصف الغبارية تأخذ أنماطاً Patterns مختلفة ومن أهم هذه الأنماط التي تمت ملاحظتها خلال هذه الدراسة هي (الصفائحي platy-  الدوامي eddy – الخلويcellular – الكتلي  Massive- الشريطي Tape – الخيطي  Thread-  الأصبعي Finger).

8-  تم الحصول على صور متعاقبة لعاصفة عبارية حدثت فوق منطقة الدراسة وهذا أعطى إمكانية  لتتبع حركة العاصفة ومساراتها وأيضا تقدير سرعتها ومن خلال مقارنة النتيجة التي تم التوصل إليها بواسطة هذه الطريقة مع القياسات الأنوائية تم تأكيد دقة هذه الطريقة .

2-5 التوصيات

1-  دراسة سمك الطبقة الغبارية (dusty  Layer  thickness) من خلال صور الأقمار الصناعية الأنوائية ومعرفة العوامل المؤثرة  فيها .

2-  دراسة العلاقة بين ظاهرة العواصف الغبارية والعناصر الأنوائية الأخرى مثل (الأمطار – درجة  الحرارة – الضغط  الجوي – الرطوبة  النسبية) ومعرفة مدى تأثيرها في هذه الظاهرة ، وذلك   من خلال استخدام تقنيات التحسس  النائي (Remote Sensing Techniques) مثل الصور الفضائية .

3-  دراسة ظواهر جوية أخرى من خلال الاعتماد على صورالقمر الصناعي (Terra MODIS)؛ وذلك لأن هذا المتحسس (MODIS) يمتلك إمكانيات كبيرة،  إذ أنه يمتلك (36) قناة طيفية  تعمل ضمن الطيف الكهرومغناطيسي بأجزائه (المرئي  VIS – تحت  الحمراء IR و بأصنافه  الثلاثة القريب Near Infrared-والمتوسط Moderate- والحراري Thermal Infrared)  .

4-  استخدام القنوات الحرارية للمتحسس (MODIS) وهي (27-36) من أجل تحديد  درجات  الحرارة عن طريق الإشعاع و باستخدام قوانين الفيزياء الإشعاعية ، وبالتالي  تحديد  أفضل التنبوءات الجوية .

تحميل الرسالة

  mega.nz/file