માનવ આંખો અને ફોટોગ્રાફિક સિસ્ટમો બંને પદાર્થોની સપાટી દ્વારા પ્રાપ્ત અને પ્રતિભાવ આપવામાં આવેલી કુલ ઊર્જાના અતિસૂક્ષ્મ ભાગમાં પ્રકાશ પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે. બીજી તરફ, વર્તમાન દૂરસંચાર ઉપકરણો, 0 કેલ્વિન ($-273 \mathrm{C}$) કરતાં વધુ તાપમાને તમામ પદાર્થોની સપાટીઓ દ્વારા પ્રતિબિંબિત/ઉત્સર્જિત, શોષિત અને પ્રસારિત થતા વિકિરણોની વધુ વિશાળ શ્રેણી પ્રત્યે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

દૂરસંચાર શબ્દનો ઉપયોગ પ્રથમ વખત 1960ના દાયકાની શરૂઆતમાં થયો હતો. પછીથી, તેને એકંદર પ્રક્રિયાઓ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી હતી જેનો ઉપયોગ પદાર્થો અને ઘટનાઓના કેટલાક ગુણધર્મોની માહિતી મેળવવા અને માપવા માટે કરવામાં આવે છે, જે અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થો અને ઘટનાઓ સાથે ભૌતિક સંપર્કમાં ન હોય તેવા રેકોર્ડિંગ ઉપકરણ (સેન્સર) દ્વારા કરવામાં આવે છે. દૂરસંચારની ઉપરોક્ત વ્યાખ્યામાંથી નોંધી શકાય છે કે તેમાં મુખ્યત્વે પદાર્થની સપાટી, રેકોર્ડિંગ ઉપકરણ અને માહિતી વહન કરતી ઊર્જા તરંગો (ફિગ 6.1) સામેલ છે.

આકૃતિ 6.1 દૂરસંચારની વૈચારિક રૂપરેખા

શબ્દાવલિ

શોષણક્ષમતા : કોઈ પદાર્થ દ્વારા શોષાયેલી વિકિરણ ઊર્જા અને તેને પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જાનો ગુણોત્તર.
બેન્ડ : વિદ્યુતચુંબકીય સ્પેક્ટ્રમમાં વિશિષ્ટ તરંગલંબાઈ અંતરાલ.
ડિજિટલ છબી : ડિજિટલ નંબરો (DN) ની એક એરે જે પંક્તિઓ અને સ્તંભોમાં ગોઠવાયેલી હોય છે, જેમાં તીવ્રતા મૂલ્ય અને તેમના સ્થાનોનો ગુણધર્મ હોય છે.
ડિજિટલ નંબર : ડિજિટલ છબીમાં પિક્સેલનું તીવ્રતા મૂલ્ય.
ડિજિટલ છબી પ્રક્રિયાકરણ : તેઓ પ્રતિનિધિત્વ કરતી સપાટીની ઘટનાઓ વિશેની માહિતી કાઢવાના હેતુ માટે DN મૂલ્યોનું સંખ્યાત્મક હેરફેર.
વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ (EMR) : પ્રકાશની ગતિએ અવકાશ અથવા માધ્યમ દ્વારા પ્રસારિત થતી ઊર્જા.
વિદ્યુતચુંબકીય સ્પેક્ટ્રમ : EMR નો સાતત્ય જે ટૂંકા તરંગ ઉચ્ચ આવૃત્તિના કોસ્મિક વિકિરણોથી લાંબા તરંગલંબાઈ ઓછી આવૃત્તિના રેડિયો તરંગો સુધીનો છે.
ખોટું રંગ સંયોજન (FCC) : કૃત્રિમ રીતે જનરેટ કરાયેલી રંગીન છબી જેમાં વાદળી, લીલો અને લાલ રંગો તે તરંગલંબાઈ પ્રદેશોને સોંપવામાં આવે છે જેના માટે તેઓ પ્રકૃતિમાં સંબંધિત નથી. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રમાણભૂત ખોટા રંગ સંયોજનમાં વાદળી રંગ લીલા વિકિરણો (0.5 થી $0.6 \mu \mathrm{m}$)ને સોંપવામાં આવે છે, લીલો રંગ લાલ વિકિરણો $(0.6$ થી $0.7 \mu \mathrm{m}$ ને સોંપવામાં આવે છે અને લાલ રંગ નજીકના ઇન્ફ્રારેડ વિકિરણ (0.7 થી $0.8 \mu \mathrm{m}$) ને સોંપવામાં આવે છે.
ગ્રે સ્કેલ : કાળા થી સફેદ સુધીની મધ્યવર્તી ગ્રે મૂલ્યો સાથેની છબીની તેજસ્વિતાની વિવિધતાઓને કેલિબ્રેટ કરવા માટેનું માધ્યમ.
છબી : કુદરતી અને માનવનિર્મિત લક્ષણો અને પ્રવૃત્તિઓનો સમાવેશ કરતા દૃશ્યનો કાયમી રેકોર્ડ, જે ફોટોગ્રાફિક અને બિન-ફોટોગ્રાફિક માધ્યમોથી ઉત્પન્ન થાય છે.
દૃશ્ય : છબી અથવા ફોટોગ્રાફ દ્વારા આવરી લેવાયેલો જમીન વિસ્તાર.
સેન્સર : કોઈપણ ઇમેજિંગ અથવા બિન-ઇમેજિંગ ઉપકરણ જે EMR મેળવે છે અને તેને સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે જેને રેકોર્ડ કરી શકાય છે અને ફોટોગ્રાફિક અથવા ડિજિટલ છબી તરીકે પ્રદર્શિત કરી શકાય છે.
પરાવર્તનક્ષમતા : કોઈ પદાર્થ દ્વારા પરાવર્તિત થયેલી વિકિરણ ઊર્જા અને તેને પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જાનો ગુણોત્તર.
સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડ : સતત સ્પેક્ટ્રમમાં તરંગલંબાઈઓની શ્રેણી જેમ કે લીલા બેન્ડની શ્રેણી 0.5 થી $.6 \mu$ અને NIR બેન્ડની શ્રેણી 0.7 થી $1.1 \mu$.

દૂરસંચારમાં તબક્કાઓ

આકૃતિ 6.2 દૂરસંચાર ડેટા એક્વિઝિશનમાં ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે. પૃથ્વીની સપાટીના પદાર્થો અને ઘટનાઓના ગુણધર્મો વિશેની માહિતી એકત્રિત કરવામાં મદદ કરતી આ મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:

(a) ઊર્જાનો સ્ત્રોત (સૂર્ય/સ્વ-ઉત્સર્જન);

(b) સ્ત્રોતથી પૃથ્વીની સપાટી સુધી ઊર્જાનું પ્રસારણ;

(c) પૃથ્વીની સપાટી સાથે ઊર્જાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા;

(d) વાતાવરણ દ્વારા પરાવર્તિત/ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું પ્રસારણ;

(e) સેન્સર દ્વારા પરાવર્તિત/ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું શોધન;

(f) પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જાનું ફોટોગ્રાફિક/ડિજિટલ સ્વરૂપના ડેટામાં રૂપાંતરણ;

(g) ડેટા ઉત્પાદનોમાંથી માહિતી સામગ્રીનું નિષ્કર્ષણ; અને

(h) માહિતીનું નકશા/કોષ્ટક સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરણ.

આકૃતિ 6.2 દૂરસંચાર ડેટા એક્વિઝિશનના તબક્કાઓ

a. ઊર્જાનો સ્ત્રોત: દૂરસંચારમાં ઉપયોગમાં લેવાતો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઊર્જા સ્ત્રોત સૂર્ય છે. ઊર્જા કૃત્રિમ રીતે પણ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે અને ફ્લેશગન અથવા રડાર (રેડિયો શોધ અને રેન્જિંગ) માં ઉપયોગમાં લેવાતા ઊર્જા બીમ જેવા પદાર્થો અને ઘટનાઓ વિશેની માહિતી એકત્રિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

b. સ્ત્રોતથી પૃથ્વીની સપાટી સુધી ઊર્જાનું પ્રસારણ: સ્ત્રોતમાંથી નીકળતી ઊર્જા સ્ત્રોત અને પદાર્થની સપાટી વચ્ચે પ્રકાશની ગતિએ ($(300,000 \mathrm{~km}$ પ્રતિ સેકન્ડ) ઊર્જાના તરંગોના સ્વરૂપમાં પ્રસારિત થાય છે. આવા ઊર્જા પ્રસારણને વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ (EMR) કહેવામાં આવે છે. ઊર્જા તરંગો કદ અને આવૃત્તિમાં ભિન્ન હોય છે. આવી વિવિધતાઓનું પ્લોટિંગ વિદ્યુતચુંબકીય સ્પેક્ટ્રમ (ફિગ. 6.3) તરીકે ઓળખાય છે. તરંગોના કદ અને આવૃત્તિના આધારે, ઊર્જા તરંગોને ગામા, એક્સ-કિરણો, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, દૃશ્યમાન કિરણો, ઇન્ફ્રારેડ કિરણો, માઇક્રોવેવ્ઝ અને રેડિયો તરંગોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રમના આ પ્રદેશોમાંથી દરેકનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં થાય છે. જો કે, દૂરસંચારમાં દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ અને માઇક્રોવેવ પ્રદેશોની ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે.

આકૃતિ 6.3 વિદ્યુતચુંબકીય સ્પેક્ટ્રમ

c. પૃથ્વીની સપાટી સાથે ઊર્જાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા: પ્રસારિત થતી ઊર્જા અંતે પૃથ્વીની સપાટીના પદાર્થો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આના પરિણામે પદાર્થોમાંથી ઊર્જાનું શોષણ, પ્રસારણ, પરાવર્તન અથવા ઉત્સર્જન થાય છે. આપણે બધા જાણીએ છીએ કે બધા પદાર્થો તેમની રચના, દેખાવ સ્વરૂપો અને અન્ય ગુણધર્મોમાં ભિન્ન હોય છે. તેથી, પદાર્થોની પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જા પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાઓ પણ એકસમાન નથી. તે ઉપરાંત, એક ચોક્કસ પદાર્થ પણ સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ પ્રદેશોમાં પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જા પ્રત્યે અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે (ફિગ. 6.5). ઉદાહરણ તરીકે, તાજા પાણીનો સમૂહ સ્પેક્ટ્રમના લાલ અને ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશોમાં વધુ ઊર્જા શોષે છે અને ઉપગ્રહ છબીમાં ઘેરા/કાળા રંગમાં દેખાય છે જ્યારે ગદગદ્યું પાણીનો સમૂહ સ્પેક્ટ્રમના વાદળી અને લીલા પ્રદેશોમાં વધુ પરાવર્તન કરે છે અને હળવા ટોનમાં દેખાય છે (ફિગ. 6.4).

આકૃતિ 6.4 માટી, વનસ્પતિ અને પાણીની સ્પેક્ટ્રલ સિગ્નેચર

આકૃતિ 6.5 સાંભર ઝીલ, રાજસ્થાનની IRS 1 C બેન્ડ 1 ગ્રીન (ડાબી) અને બેન્ડ 4 IR છબીઓ

d. વાતાવરણ દ્વારા પરાવર્તિત/ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું પ્રસારણ: જ્યારે ઊર્જા પૃથ્વીની સપાટીના પદાર્થોમાંથી પરાવર્તિત થાય છે, ત્યારે તે ફરીથી વાતાવરણમાં પ્રવેશે છે. તમે જાણતા હશો કે વાતાવરણમાં વાયુઓ, પાણીના અણુઓ અને ધૂળના કણોનો સમાવેશ થાય છે. પદાર્થોમાંથી પરાવર્તિત થયેલી ઊર્જા વાતાવરણીય ઘટકો સાથે સંપર્કમાં આવે છે અને મૂળ ઊર્જાના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર થાય છે. જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $\left(\mathrm{CO}_{2}\right)$ હાઇડ્રોજન $(\mathrm{H})$, અને પાણીના અણુઓ મધ્યમ ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં ઊર્જા શોષે છે, ત્યારે ધૂળના કણો વાદળી ઊર્જાનું વિખેરણ કરે છે. તેથી, વાતાવરણીય ઘટકો દ્વારા શોષાયેલી અથવા વિખેરાયેલી ઊર્જા ક્યારેય ઉપગ્રહ પર મૂકવામાં આવેલા સેન્સર સુધી પહોંચતી નથી અને આવા ઊર્જા તરંગો દ્વારા વહન કરવામાં આવેલા પદાર્થોના ગુણધર્મો અનરેકોર્ડેડ રહે છે.

e. સેન્સર દ્વારા પરાવર્તિત/ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું શોધન: પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જાને રેકોર્ડ કરતા સેન્સરો $700-900 \mathrm{~km}$ ની ઊંચાઈએ નજીકના ધ્રુવીય સૂર્ય સમકાલિક ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવામાં આવે છે. આ ઉપગ્રહોને દૂરસંચાર ઉપગ્રહો (ઉદા. ઇન્ડિયન રિમોટ સેન્સિંગ સિરીઝ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ ઉપગ્રહોની વિરુદ્ધમાં, હવામાન નિરીક્ષણ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન ઉપગ્રહો ભૂસ્થિર સ્થિતિમાં (ઉપગ્રહ હંમેશા તેની ભ્રમણકક્ષા પર સ્થિત હોય છે જે પૃથ્વીના પરિભ્રમણની દિશા સાથે સમકાલિક થાય છે) મૂકવામાં આવે છે અને લગભગ $36,000 \mathrm{~km}$ (ઉદા. INSAT શ્રેણીના ઉપગ્રહો) ની ઊંચાઈએ પૃથ્વીની આસપાસ પરિભ્રમણ કરે છે (પૃથ્વીની તેની ધરી પરની ગતિની દિશા સાથે એકરૂપ થાય છે). દૂરસંચાર અને હવામાન નિરીક્ષણ ઉપગ્રહો વચ્ચેની તુલના બોક્સ (6.1) માં આપવામાં આવી છે. આકૃતિ 6.6 અનુક્રમે સૂર્ય સમકાલિક અને ભૂસ્થિર ઉપગ્રહોની ભ્રમણકક્ષાઓ દર્શાવે છે.

બોક્સ. 6.1 સૂર્ય-સમકાલિક અને ભૂસ્થિર ઉપગ્રહો વચ્ચેની તુલના

આકૃતિ 6.6 સૂર્ય સમકાલિક (ડાબી) અને ભૂસ્થિર (જમણી) ઉપગ્રહોની ભ્રમણકક્ષા

દૂરસંચાર ઉપગ્રહો સેન્સર સાથે તૈનાત કરવામાં આવે છે જે પદાર્થો દ્વારા પરાવર્તિત EMR એકત્રિત કરવા માટે સક્ષમ હોય છે. ફોટોગ્રાફિક કેમેરા એક્સપોઝરના એક ક્ષણે ફોટોગ્રાફ મેળવે છે. જો કે, દૂરસંચાર ઉપગ્રહોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સેન્સરમાં એક મિકેનિઝમ હોય છે જે માહિતી એકત્રિત કરવા અને રેકોર્ડ કરવામાં ફોટોગ્રાફિક કેમેરાથી અલગ હોય છે. આમ, અવકાશ-વાહક સેન્સર દ્વારા મેળવવામાં આવેલી છબીઓ કેમેરા-આધારિત સિસ્ટમ દ્વારા મેળવવામાં આવેલા ફોટોગ્રાફિક ફોર્મેટની વિરુદ્ધમાં ડિજિટલ ફોર્મેટમાં હોય છે.

f. પ્રાપ્ત થયેલી ઊર્જાનું ફોટોગ્રાફિક/ડિજિટલ સ્વરૂપના ડેટામાં રૂપાંતરણ: સેન્સર દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલા વિકિરણો ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે ડિજિટલ છબીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. તેમાં ડિજિટલ નંબરોનો સમાવેશ થાય છે જે પંક્તિઓ અને સ્તંભોમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. આ નંબરો એનાલોગ (ચિત્ર) સ્વરૂપના ડેટા ઉત્પાદનમાં પણ રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં રહેલા ઉપગ્રહ પરનો સેન્સર ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે એકત્રિત કરેલી છબી ડેટાને વિશ્વના વિવિધ ભાગોમાં સ્થિત પૃથ્વી પ્રાપ્તિ સ્ટેશન પર પ્રસારિત કરે છે. ભારતમાં, આવું એક સ્ટેશન હૈદરાબાદ નજીક શાદનગરમાં સ્થિત છે.

g. ડેટા ઉત્પાદનોમાંથી માહિતી સામગ્રીનું નિષ્કર્ષણ: પૃથ્વી સ્ટેશન પર છબી ડેટા પ્રાપ્ત થયા પછી, છબી ડેટા સંગ્રહ દરમિયાન થયેલી ભૂલોને દૂર કરવા માટે તેની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. એકવાર છબી સુધારાઈ જાય પછી, ડિજિટલ છબી પ્રક્રિયાકરણ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને ડિજિટલ છબીઓમાંથી અને દ્રશ્ય અર્થઘટન પદ્ધતિઓ લાગુ કરીને એનાલોગ સ્વરૂપના ડેટા ઉત્પાદનોમાંથી માહિતી નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવે છે.

h. માહિતીનું નકશા/કોષ્ટક સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરણ: અર્થઘટન કરેલી માહિતીને અંતે રેખાંકિત કરવામાં આવે છે અને વિવિધ સ્તરોના થીમેટિક નકશાઓમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. તે ઉપરાંત, કોષ્ટકીય ડેટા જનરેટ કરવા માટે માત્રાત્મક માપ પણ લેવામાં આવે છે.

સેન્સર

સેન્સર એ એક ઉપકરણ છે જે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણો એકત્રિત કરે છે, તેને સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તપાસ હેઠળના પદાર્થો વિશેની માહિતી મેળવવા માટે યોગ્ય સ્વરૂપમાં પ્રસ્તુત કરે છે. ડેટા આઉટપુટના સ્વરૂપના આધારે, સેન્સરને ફોટોગ્રાફિક (એનાલોગ) અને બિન-ફોટોગ્રાફિક (ડિજિટલ) સેન્સરમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

ફોટોગ્રાફિક સેન્સર (કેમેરા) એક્સપોઝરના એક ક્ષણે પદાર્થોની છબીઓ રેકોર્ડ કરે છે. બીજી તરફ, બિન-ફોટોગ્રાફિક સેન્સર પદાર્થોની છબીઓ બીટ-બાય-બીટ સ્વરૂપમાં મેળવે છે. આ સેન્સરને સ્કેનર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વર્તમાન પ્રકરણમાં, અમે ઉપગ્રહ દૂરસંચારમાં ઉપયોગમાં લેવાતા બિન-ફોટોગ્રાફિક સેન્સરનું વર્ણન કરવા માટે સીમિત રહેશું.

મલ્ટિસ્પેક્ટ્રલ સ્કેનર: ઉપગ્રહ દૂરસ