मानव आँखें और फ़ोटोग्राफ़िक प्रणालियाँ दोनों ही कुल प्राप्त ऊर्जा के एक अत्यंत सूक्ष्म भाग पर प्रकाश की प्रतिक्रिया देती हैं, जिसे वस्तुओं की सतह से प्राप्त होता है और जिस पर वे प्रतिक्रिया करती हैं। आधुनिक दूरस्थ संवेदी उपकरण, दूसरी ओर, 0 केल्विन ($-273 \mathrm{C}$) से ऊपर तापमान वाली सभी वस्तुओं की सतहों से परावर्तित/उत्सर्जित, अवशोषित और संचरित विकिरणों की कहीं अधिक विस्तृत श्रेणी पर प्रतिक्रिया करते हैं।

दूरस्थ संवेदन (remote sensing) शब्द का प्रयोग सर्वप्रथम 1960 के दशक के आरंभ में किया गया था। बाद में इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया: वे समस्त प्रक्रियाएँ जिनका उपयोग किसी वस्तु या घटना के किसी गुणधर्म की सूचना प्राप्त करने और मापने के लिए किया जाता है, एक ऐसे रिकॉर्डिंग यंत्र (संवेदक) द्वारा जो अध्ययन में ली गई वस्तुओं और घटनाओं से भौतिक संपर्क में नहीं होता है। उपर्युक्त परिभाषा से यह स्पष्ट है कि दूरस्थ संवेदन मुख्यतः एक वस्तु की सतह, रिकॉर्डिंग यंत्र और सूचना वहन करने वाली ऊर्जा तरंगों को सम्मिलित करता है (चित्र 6.1)।

चित्र 6.1 दूरस्थ संवेदन की संकल्पनात्मक संरचना

शब्दावली

अवशोषणांश : पदार्थ द्वारा अवशोषित विकिरण ऊर्जा और उसे प्राप्त ऊर्जा का अनुपात।
बैंड : विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम में विशिष्ट तरंगदैर्ध्य अंतराल।
डिजिटल छवि : पंक्तियों और स्तंभों में व्यवस्थित डिजिटल संख्याओं (DN) की एक सरणी, जिसमें तीव्रता मान और उनके स्थानों का गुण होता है।
डिजिटल संख्या : डिजिटल छवि में एक पिक्सेल का तीव्रता मान।
डिजिटल छवि प्रसंस्करण : सतह की घटनाओं के बारे में जानकारी निकालने के उद्देश्य से DN मानों की संख्यात्मक हेराफेरी।
विद्युत चुंबकीय विकिरण (EMR) : ऊर्जा जो प्रकाश की गति से अंतरिक्ष या माध्यम में फैलती है।
विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम : EMR का सतत क्रम जो छोटी तरंग उच्च आवृत्ति कॉस्मिक विकिरणों से लेकर लंबी तरंगदैर्ध्य निम्न आवृत्ति रेडियो तरंगों तक फैला होता है।
झूठा रंग संयोजन (FCC) : एक कृत्रिम रूप से उत्पन्न रंगीन छवि जिसमें नीले, हरे और लाल रंगों को उन तरंगदैर्ध्य क्षेत्रों को दिए जाते हैं जिनसे वे प्राकृतिक रूप से संबद्ध नहीं होते। उदाहरण के लिए, मानक झूठे रंग संयोजन में नीले रंग को हरे विकिरण (0.5 से $0.6 \mu \mathrm{m}$) को, हरे रंग को लाल विकिरण $(0.6$ से $0.7 \mu \mathrm{m}$) को और लाल रंग को निकट अवरक्त विकिरण (0.7 से $0.8 \mu \mathrm{m}$) को दिया जाता है।
ग्रे स्केल : छवि की चमक में विचरणों को अंशांकित करने का एक माध्यम जो काले से सफेद तक मध्यवर्ती ग्रे मानों के साथ होता है।
छवि : किसी दृश्य का स्थायी अभिलेख जो प्राकृतिक और मानव निर्मित विशेषताओं और गतिविधियों से मिलकर बनता है, और फोटोग्राफिक और गैर-फोटोग्राफिक साधनों द्वारा उत्पन्न होता है।
दृश्य : वह भूमि क्षेत्र जिसे एक छवि या फोटोग्राफ आच्छादित करता है।
संवेदक : कोई भी इमेजिंग या गैर-इमेजिंग उपकरण जो EMR प्राप्त करता है और उसे एक संकेत में बदलता है जिसे फोटोग्राफिक या डिजिटल छवि के रूप में अभिलेखित और प्रदर्शित किया जा सकता है।
परावर्तनांश : पदार्थ द्वारा परावर्तित विकिरण ऊर्जा और उसे प्राप्त ऊर्जा का अनुपात।
स्पेक्ट्रल बैंड : सतत स्पेक्ट्रम में तरंगदैर्ध्यों की सीमा जैसे हरा बैंड 0.5 से $.6 \mu$ तक और NIR बैंड की सीमा 0.7 से $1.1 \mu$ तक होती है।

रिमोट सेंसिंग में चरण

चित्र 6.2 रिमोट सेंसिंg डेटा अधिग्रहण में प्रयुक्त प्रक्रियाओं को दर्शाता है। ये मूलभूत प्रक्रियाएँ पृथ्वी सतह की वस्तुओं और घटनाओं के गुणों के बारे में सूचना संग्रह में सहायता करती हैं, जो इस प्रकार हैं:

(a) ऊर्जा का स्रोत (सूर्य/स्व-उत्सर्जन);

(b) ऊर्जा का स्रोत से पृथ्वी की सतह तक संचरण;

(c) ऊर्जा का पृथ्वी की सतह के साथ अन्योन्यक्रिया;

(d) परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का वायुमंडल के माध्यम से प्रसार;

(e) परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का सेंसर द्वारा पता लगाना;

(f) प्राप्त ऊर्जा को फोटोग्राफिक/डिजिटल डेटा रूप में रूपांतरण;

(g) डेटा उत्पादों से सूचना सामग्री निष्कर्षण; और

(h) सूचना को मानचित्र/सारणी रूप में रूपांतरण।

चित्र 6.2 रिमोट सेंसिंg डेटा अधिग्रहण में चरण

a. ऊर्जा का स्रोत: सूर्य रिमोट सेंसिंg में प्रयुक्त ऊर्जा का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है। ऊर्जा कृत्रिम रूप से भी उत्पन्न की जा सकती है और वस्तुओं व घटनाओं के बारे में सूचना एकत्र करने के लिए प्रयोग की जाती है, जैसे फ्लैशगन या रडार (रेडियो डिटेक्शन एंड रेंजिंग) में प्रयुक्त ऊर्जा बीम।

b. स्रोत से पृथ्वी की सतह तक ऊर्जा का संचरण: स्रोत से निकलने वाली ऊर्जा स्रोत और वस्तु की सतह के बीच प्रकाश की गति से $(300,000 \mathrm{~km}$ प्रति सेकंड) ऊर्जा की तरंगों के रूप में फैलती है। इस प्रकार की ऊर्जा का प्रसार विद्युतचुंबकीय विकिरण (EMR) कहलाता है। ऊर्जा की तरंगें आकार और आवृत्ति में भिन्न होती हैं। इन विभिन्नताओं की आलेखन को विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम (चित्र 6.3) कहा जाता है। तरंगों के आकार और आवृत्ति के आधार पर ऊर्जा की तरंगों को गामा, एक्स-रे, पराबैंगनी किरणें, दृश्य किरणें, अवरक्त किरणें, माइक्रोवेव और रेडियो तरंगों में वर्गीकृत किया गया है। स्पेक्ट्रम के इन प्रत्येक विस्तृत क्षेत्रों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है। हालांकि, दूरस्थ संवेदन में ऊर्जा के दृश्य, अवरक्त और माइक्रोवेव क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है।

चित्र 6.3 विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम

c. पृथ्वी की सतह के साथ ऊर्जा की अन्योन्यक्रिया: प्रसारित होती हुई ऊर्जा अंततः पृथ्वी की सतह के वस्तुओं से टकराती है। इससे वस्तुओं द्वारा ऊर्जा का अवशोषण, संचरण, परावर्तन या उत्सर्जन होता है। हम सभी जानते हैं कि सभी वस्तुओं की संरचना, बाहरी रूप और अन्य गुण भिन्न-भिन्न होते हैं। इसलिए, वस्तुओं द्वारा प्राप्त ऊर्जा के प्रति प्रतिक्रिया भी एकसमान नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, एक ही वस्तु स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में प्राप्त ऊर्जा के प्रति भिन्न-भिन्न प्रतिक्रिया देती है (चित्र 6.5)। उदाहरण के लिए, एक स्वच्छ जल निकाय स्पेक्ट्रम के लाल और अवरक्त क्षेत्रों में अधिक ऊर्जा अवशोषित करता है और उपग्रह चित्र में गहरा/काला प्रतीत होता है, जबकि एक धूलयुक्त जल निकाय स्पेक्ट्रम के नीले और हरे क्षेत्रों में अधिक परावर्तित करता है और हल्के स्वर में प्रतीत होता है (चित्र 6.4)।

चित्र 6.4 मिट्टी, वनस्पति और जल की स्पेक्ट्रल हस्ताक्षर

चित्र 6.5 राजस्थान के सांभर झील के IRS 1 C बैंड 1 ग्रीन (बाएं) और बैंड 4 IR चित्र

d. वायुमंडल के माध्यम से परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का प्रसार: जब ऊर्जा पृथ्वी की सतह की वस्तुओं से परावर्तित होती है, तो वह पुनः वायुमंडल में प्रवेश करती है। आप इस तथ्य से अवगत होंगे कि वायुमंडल गैसों, जल अणुओं और धूल के कणों से बना होता है। वस्तुओं से परावर्तित ऊर्जा वायुमंडलीय घटकों के संपर्क में आती है और मूल ऊर्जा के गुण परिवर्तित हो जाते हैं। जहाँ कार्बन डाइऑक्साइड $\left(\mathrm{CO}_{2}\right)$, हाइड्रोजन $(\mathrm{H})$, और जल अणु मध्य इन्फ्रारेड क्षेत्र में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, वहीं धूल के कण नीली ऊर्जा को प्रकीर्णित करते हैं। इस प्रकार, वायुमंडलीय घटकों द्वारा या तो अवशोषित या प्रकीर्णित ऊर्जा उपग्रह पर स्थापित सेंसर तक कभी नहीं पहुँचती और ऐसी ऊर्जा तरंगों द्वारा वहन की जाने वाली वस्तुओं के गुण अनदर्जित रह जाते हैं।

e. संवेदक द्वारा परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का पता लगाना:
ऊर्जा को अपने पास प्राप्त होने वाली ऊर्जा को रिकॉर्ड करने वाले संवेदक लगभग 700-900 किमी की ऊंचाई पर निकट-ध्रुवीय सूर्य-तुल्यकाली कक्षा में स्थापित किए जाते हैं। इन उपग्रहों को दूरस्थ संवेदी उपग्रह (जैसे भारतीय दूरस्थ संवेदी श्रृंखला) कहा जाता है। इनके विपरीत, मौसम निगरानी और दूरसंचार उपग्रह भू-स्थिर स्थिति में रखे जाते हैं (उपग्रह हमेशा पृथ्वी की घूर्णन दिशा के साथ तुल्यकालित अपनी कक्षा में स्थित रहता है) और पृथ्वी के अक्ष के सापेक्ष घूर्णन दिशा के अनुरूप लगभग 36,000 किमी की ऊंचाई पर पृथ्वी के चारों ओर घूमता है (जैसे INSAT श्रृंखला के उपग्रह)। दूरस्थ संवेदी और मौसम निगरानी उपग्रहों के बीच तुलना बॉक्स (6.1) में दी गई है। चित्र 6.6 क्रमशः सूर्य-तुल्यकाली और भू-स्थिर उपग्रहों की कक्षाओं को दर्शाता है।

बॉक्स 6.1: सूर्य-तुल्यकाली और भू-स्थिर उपग्रहों के बीच तुलना

आकृति 6.6 सूर्य-समकालिक (बाएँ) और भू-स्थिर (दाएँ) उपग्रहों की कक्षा

दूरस्थ संवेदन उपग्रहों को ऐसे संवेदकों के साथ तैनात किया जाता है जो वस्तुओं द्वारा परावर्तित ईएमआर को एकत्र करने में सक्षम होते हैं। फोटोग्राफिक कैमरा एक्सपोज़र के एक क्षण में फोटोग्राफ प्राप्त करता है। हालाँकि, दूरस्थ संवेदन उपग्रहों में प्रयुक्त संवेदक सूचना को एकत्र करने और रिकॉर्ड करने में फोटोग्राफिक कैमरा से भिन्न तंत्र रखते हैं। अंतरिक्ष-आधारित संवेदकों द्वारा अधिग्रहित छवियाँ डिजिटल प्रारूप में होती हैं, जबकि कैमरा-आधारित प्रणाली द्वारा प्राप्त छवियाँ फोटोग्राफिक प्रारूप में होती हैं।

f. ऊर्जा को फोटोग्राफिक/डिजिटल डेटा रूप में रूपांतरण: सेंसर द्वारा प्राप्त विकिरणों को इलेक्ट्रॉनिक रूप से डिजिटल छवि में बदला जाता है। इसमें डिजिटल संख्याएँ होती हैं जिन्हें पंक्तियों और स्तंभों में व्यवस्थित किया जाता है। इन संख्याओं को डेटा उत्पाद के एनालॉग (चित्र) रूप में भी रूपांतरित किया जा सकता है। पृथ्वी की कक्षा में घूमने वाले उपग्रह पर लगा सेंसर एकत्रित छवि डेटा को इलेक्ट्रॉनिक रूप से पृथ्वी पर स्थित विभिन्न भागों में स्थित अर्थ रिसीविंग स्टेशन को प्रेषित करता है। भारत में, एक ऐसा स्टेशन हैदराबाद के पास शादनगर में स्थित है।

g. डेटा उत्पादों से सूचना सामग्री निकालना: जब छवि डेटा अर्थ स्टेशन पर प्राप्त हो जाता है, तो इसे छवि डेटा संग्रह के दौरान हुई त्रुटियों को दूर करने के लिए संसाधित किया जाता है। एक बार छवि सुधार ली जाती है, तो डिजिटल छवियों से डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके और एनालॉग डेटा उत्पादों से दृश्य व्याख्या विधियों को लागू करके सूचना निष्कर्षण किया जाता है।

h. सूचना को मानचित्र/सारणीबद्ध रूपों में रूपांतरण: व्याख्या की गई सूचना को अंततः रेखांकित किया जाता है और विभिन्न थीमेटिक मानचित्रों की परतों में रूपांतरित किया जाता है। इसके अतिरिक्त, सारणीबद्ध डेटा उत्पन्न करने के लिए मात्रात्मक माप भी लिए जाते हैं।

सेंसर

एक सेंसर एक ऐसा उपकरण है जो विद्युतचुंबकीय विकिरण एकत्र करता है, उसे एक संकेत में परिवर्तित करता है और उसे एक ऐसे रूप में प्रस्तुत करता है जिससे जांच के अधीन वस्तुओं के बारे में जानकारी प्राप्त करना उपयुक्त हो। डेटा आउटपुट के रूप के आधार पर, सेंसरों को फोटोग्राफिक (अनालॉग) और गैर-फोटोग्राफिक (डिजिटल) सेंसरों में वर्गीकृत किया जाता है।

एक फोटोग्राफिक सेंसर (कैमरा) एक्सपोज़र के क्षण में वस्तुओं की छवियों को रिकॉर्ड करता है। दूसरी ओर, एक गैर-फोटोग्राफिक सेंसर वस्तुओं की छवियों को बिट-दर-बिट रूप में प्राप्त करता है। इन सेंसरों को स्कैनर कहा जाता है। वर्तमान अध्याय में, हम स्वयं को उपग्रह दूरस्थ संवेदन में प्रयुक्त होने वाले गैर-फोटोग्राफिक सेंसरों का वर्णन करने तक सीमित रखेंगे।

बहु-स्पेक्ट्रल स्कैनर: उपग्रहीय दूरस्थ संवेदन में बहु-स्पेक्ट्रल स्कैनर (MSS) को संवेदक के रूप में प्रयोग किया जाता है। ये संवेदक दृश्य क्षेत्र में तय क्षेत्र को आर-पार स्वीप करते हुए वस्तुओं की छवियाँ प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एक स्कैनर सामान्यतः एक दर्पण और संवेदकों से बने ग्राहन तंत्र से बना होता है। एक स्कैनिंग संवेदक दृश्य को एक श्रृंखला में स्कैन लाइनों को रिकॉर्ड करके बनाता है। ऐसा करते समय, मोटर युक्ति स्कैनिंग दर्पण को संवेदक के कोणीय दृश्य क्षेत्र में दोलन करती है, जो स्कैन लाइनों की लंबाई निर्धारित करता है और इसे स्वाथ कहा जाता है। ऐसे कारणों से स्कैनर द्वारा छवियों के संग्रह की विधि को बिट-दर-बिट कहा जाता है। प्रत्येक दृश्य को कोशिकाओं से बनाया जाता है जो छवि की स्थानिक संकल्प निर्धारित करती हैं। दृश्य के आर-पार स्कैनिंग दर्पण का दोलन प्राप्त ऊर्जा को संवेदकों की ओर मोड़ता है, जहाँ इसे विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है। इन संकेतों को आगे संख्यात्मक मानों में, जिन्हें डिजिटल संख्या (DN मान) कहा जाता है, परिवर्तित किया जाता है ताकि इन्हें चुंबकीय टेप पर रिकॉर्ड किया जा सके।

बहु-स्पेक्ट्रल स्कैनरों को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया गया है:

(i) विस्कब्रूम स्कैनर

(ii) पुशब्रूम स्कैनर

(i) विस्कब्रूम स्कैनर: विस्कब्रूम स्कैनर एक घूर्णन दर्पण और एक एकल संवेदक से बने होते हैं। दर्पण इस प्रकार उन्मुखित होता है कि जब यह एक पूर्ण घूर्णन करता है, तो संवेदक दृश्य क्षेत्र के आर-पार स्वीप करता है

6.7 विस्कब्रूम स्कैनर

6.8 पुशब्रूम स्कैनर

90 और 120 के बीच स्पेक्ट्रम के दृश्य से मध्य इन्फ्रारेड क्षेत्रों तक संकीर्ण स्पेक्ट्रल बैंडों की एक बड़ी संख्या में छवियाँ प्राप्त करने के लिए। दोलनशील सेंसर की कुल सीमा को स्कैनर का कुल दृष्टि क्षेत्र (TFOV) कहा जाता है। संपूर्ण क्षेत्र को स्कैन करते समय, सेंसर का ऑप्टिकल हेड हमेशा एक विशेष आयाम पर रखा जाता है जिसे तात्कालिक दृष्टि क्षेत्र (IFOV) कहा जाता है। चित्र 6.7 विस्कब्रूम स्कैनर की स्कैनिंग तंत्र को दर्शाता है।

(i) पुशब्रूम स्कैनर: पुशब्रूम स्कैनरों में कई डिटेक्टर होते हैं जिनकी संख्या सेंसर की स्वाथ को स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के आकार से विभाजित करने पर प्राप्त संख्या के बराबर होती है (चित्र 6.8)। उदाहरण के लिए, फ्रेंच रिमोट सेंसिंग उपग्रह SPOT के हाई रेज़ॉल्यूशन विज़िबल रेडियोमीटर - 1 (HRVR - 1) की स्वाथ $60 \mathrm{~km}$ है और स्थानिक रिज़ॉल्यूशन 20 मीटर है। यदि हम $60 \mathrm{~km} \times 1000$ मीटर $/ 20$ मीटर को विभाजित करें, तो हमें 3000 डिटेक्टरों की संख्या प्राप्त होती है जो SPOT HRV - 1 सेंसर में तैनात हैं। पुशब्रूम स्कैनर में, सभी डिटेक्टर रेखीय रूप से व्यवस्थित होते हैं और प्रत्येक डिटेक्टर 20 मीटर के भूमि सेल (पिक्सेल) आयामों से परावर्तित ऊर्जा को नादिर के दृष्टिकोण से एकत्र करता है।

उपग्रहों की रिज़ॉल्विंग शक्तियाँ

उपग्रहीय सुदूर संवेदन में, सूर्य-समकालिक ध्रुवीय कक्षा पृथ्वी की एक ही सतह क्षेत्र पर पूर्व निर्धारित आवर्ती अंतराल के बाद चित्रों के संग्रह को सक्षम बनाती है, जिसे अस्थायी संकल्प या पुनः भ्रमण समय कहा जाता है। चित्र 6.9 एक ही क्षेत्र के दो विभिन्न समय अवधियों में प्राप्त दो चित्रों को दर्शाता है जो हिमालय में वनस्पति के प्रकारों के संबंध में होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन और अभिलेखन करने में सक्षम बनाता है। एक अन्य उदाहरण में, चित्र 6.10 (a और b) हिंद महासागर में सुनामी से पहले और बाद में प्राप्त चित्रों को दर्शाता है। जून 2004 में प्राप्त चित्र इंडोनेशिया के बांडा आचेह की अबाधित स्थलाकृति को स्पष्ट रूप से दिखाता है, जबकि सुनामी के तुरंत बाद प्राप्त पश्च-सुनामी चित्र सुनामी द्वारा किए गए नुकसानों को प्रकट करता है।

चित्र 6.9 आईआरएस उपग्रह द्वारा मई (बाएं) और नवंबर (दाएं) में लिए गए हिमालय और उत्तर भारतीय मैदान के चित्र वनस्पति के प्रकारों में अंतर दिखाते हैं। मई के चित्र में लाल धब्बे शंकुधारी वनस्पति को संदर्भित करते हैं। नवंबर के चित्र में अतिरिक्त लाल धब्बे पर्णपाती पौधों को संदर्भित करते हैं और हल्का लाल रंग फसलों से संबंधित है।

चित्र 6.10 (a) सूनामी से पहले का चित्र जून 2004 में अधिग्रहित किया गया

चित्र 6.10 (ब) सूनामी के बाद का चित्र दिसंबर 2004 में अधिग्रहित किया गया

सेंसर रेज़ोल्यूशन

दूरस्थ सेंसरों को स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमेट्रिक रेज़ोल्यूशन द्वारा विशेषता बनाई जाती है जो विभिन्न भू-भाग की स्थितियों से संबंधित उपयोगी जानकारी निकालने में सक्षम बनाते हैं।

(i) स्थानिक विभेदन क्षमता: आपने कुछ लोगों को किताब या अख़बार पढ़ते समय चश्मा पहने देखा होगा। क्या आपने कभी सोचा है कि वे ऐसा क्यों करते हैं? इसका कारण यह है कि उनकी आँखों की विभेदन क्षमता — यानी दो निकट स्थित अक्षरों को अलग-अलग पहचानने की क्षमता — कम होती है। वे धनात्मक चश्मे का उपयोग करके अपनी दृष्टि और विभेदन क्षमता को बेहतर बनाने की कोशिश करते हैं। दूरसंवेदन में, संवेदकों की स्थानिक विभेदन क्षमता भी इसी घटना को संदर्भित करती है। यह संवेदक की क्षमता है कि वह दो निकट स्थित वस्तु सतहों को दो अलग-अलग वस्तु सतहों के रूप में पहचान सके। एक नियम के तौर पर, विभेदन क्षमता बढ़ने के साथ-साथ छोटी वस्तु सतहों की भी पहचान संभव हो जाती है।

(ii) स्पेक्ट्रल विभेदन क्षमता: यह विद्युतचुंबकीय विकिरण (EMR) के विभिन्न बैंडों में संवेदक की संवेदन और अभिलेखन क्षमता को संदर्भित करता है। बहुस्पेक्ट्रल छवियाँ एक ऐसे उपकरण द्वारा अर्जित की जाती हैं जो संवेदक द्वारा प्राप्त विकिरण को विसरित करता है और विशिष्ट स्पेक्ट्रल सीमा के प्रति संवेदनशील संवेदकों का उपयोग करके उसे अभिलिखित करता है। ऐसी छवियाँ प्राप्त करने के सिद्धांत प्रकृति में प्रकाश के विसरण के विस्तार पर आधारित होते हैं, जिससे ‘इंद्रधनुष’ की उपस्थिति होती है, और प्रयोगशाला में प्रिज़्म के उपयोग पर (Box 6.2)।

विभिन्न बैंडों में प्राप्त छवियाँ वस्तुओं की भिन्न प्रतिक्रिया दिखाती हैं जैसा कि दूरस्थ संवेदन डेटा अधिग्रहण के चरणों के पैरा 3 में चर्चा की गई है। आकृति 6.11 विभिन्न स्पेक्ट्रल क्षेत्रों में अधिग्रहित छवियों को दर्शाती है जो IRS P-6 (रिसोर्ससैट-1) द्वारा ली गई हैं, जिनमें बैंड 4 (इन्फ्रारेड) में ताजे पानी की प्रबल अवशोषण विशेषताएँ और बैंड 2 (हरित) में शुष्क सतहों द्वारा मिश्रित प्रबल परावर्तन दिखाई देते हैं (आकृति 6.11)।

(iii) रेडियोमीट्रिक रिज़ॉल्यूशन: यह सेंसर की दो लक्ष्यों के बीच भेद करने की क्षमता है। रेडियोमीट्रिक रिज़ॉल्यूशन जितना अधिक होता है, दो लक्ष्यों के बीच इतनी ही छोटी चमक अंतरों का पता लगाया जा सकता है।

विश्व के कुछ दूरस्थ संवेदन उपग्रहों की स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमीट्रिक रिज़ॉल्यूशन तालिका 6.1 में दिखाई गई हैं।

तालिका 6.1 लैंडसैट, IRS और SPOT सेंसरों की स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमीट्रिक रिज़ॉल्यूशन

बॉक्स 6.2

इंद्रधनुष (प्रकाश का प्राकृतिक विच्छेदन)

प्रिज़्म (प्रकाश का कृत्रिम विच्छेदन)

प्रकाश का विच्छेदन (वह सिद्धांत जिसका उपयोग बहु-स्पेक्ट्रल छवियाँ प्राप्त करने में किया जाता है)
कई बैंडों में छवियाँ प्राप्त करने की समग्र प्रक्रिया प्रकाश के विच्छेदन के सिद्धांत से शक्ति प्राप्त करती है। आपने इंद्रधनुष तो देखा ही होगा। यह वायुमंडल में मौजूद जल अणुओं के माध्यम से प्रकाश की किरणों के प्राकृतिक विच्छेदन से बनता है। इसी घटना का प्रयोग प्रिज़्म की एक ओर प्रकाश की किरण डालकर किया जा सकता है। प्रिज़्म की दूसरी ओर आप ऊर्जा का सात रंगों में विच्छेदन देख सकते हैं जो श्वेत प्रकाश बनाते हैं।

आकृति 6. 11 आईआरएस पी-6 (रिसोर्ससैट-1) नजफगढ़, दिल्ली के कुछ भागों की छवियाँ, 03 जून 2005

डेटा उत्पाद

हमने देखा है कि विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को या तो फोटोग्राफ़िक रूप से या इलेक्ट्रॉनिक रूप से संसूचित किया जा सकता है। फोटोग्राफ़िक प्रक्रिया ऊर्जा के परिवर्तनों को संसूचित और अभिलेखित करने के लिए प्रकाश संवेदनशील फिल्म का उपयोग करती है। दूसरी ओर, एक स्कैनिंग यंत्र डिजिटल मोड में छवियाँ प्राप्त करता है। छवियाँ और फोटोग्राफ़—इन शब्दों के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है। एक छवि चित्रात्मक प्रतिनिधित्व को संदर्भित करती है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि उसे संसूचित और अभिलेखित करने के लिए ऊर्जा के किस क्षेत्र का उपयोग किया गया है। एक फोटोग्राफ़ विशेष रूप से उन छवियों को संदर्भित करता है जिन्हें फोटोग्राफ़िक फिल्म पर अभिलेखित किया गया है। इसलिए यह कहा जा सकता है कि सभी फोटोग्राफ़ छवियाँ होती हैं, पर सभी छवियाँ फोटोग्राफ़ नहीं होतीं।

संसूचित और अभिलेखित करने में प्रयुक्त तंत्र के आधार पर, रिमोट सेंसिंग डेटा उत्पादों को व्यापक रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• फोटोग्राफ़िक छवियाँ

• डिजिटल छवियाँ

फोटोग्राफ़िक छवियाँ: फोटोग्राफ़ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल क्षेत्रों में, अर्थात् $0.3-0.9 \mu \mathrm{m}$ में अधिग्रहित किए जाते हैं। फोटोग्राफ़ प्राप्त करने के लिए चार विभिन्न प्रकार की प्रकाश संवेदनशील फिल्म इमल्शन आधार प्रयुक्त होते हैं। ये हैं: ब्लैक एंड व्हाइट, रंगीन, ब्लैक एंड व्हाइट इन्फ्रारेड और रंगीन इन्फ्रारेड। तथापि, एरियल फोटोग्राफ़ी में सामान्यतः ब्लैक एंड व्हाइट फिल्म प्रयुक्त होती है। फोटोग्राफ़ों को किसी भी सीमा तक बड़ा किया जा सकता है बिना सूचना सामग्री या कॉन्ट्रास्ट खोए।

डिजिटल छवियाँ: एक डिजिटल छवि में पिक्सल नामक विच्छिन्न चित्र तत्व होते हैं। छवि में प्रत्येक पिक्सल की एक तीव्रता मान और द्वि-आयामी छवि स्थान में एक पता होता है। एक डिजिटल संख्या (DN) किसी पिक्सल के औसत तीव्रता मान को दर्शाती है। यह संवेदक द्वारा प्राप्त विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा और उसकी सीमा वर्णन करने के लिए प्रयुक्त तीव्रता स्तरों पर निर्भर करती है।

एक डिजिटल छवि में, वस्तुओं की छवियों से जुड़े विवरणों की पुनरावृत्ति पिक्सल के आकार से प्रभावित होती है। छोटा आकार का पिक्सल प्रायः दृश्य विवरणों और डिजिटल निरूपण के संरक्षण में उपयोगी होता है। यद्यपि, डिजिटल छवि को एक निश्चित सीमा से आगे बढ़ाने पर सूचना की हानि होती है और केवल पिक्सल ही दिखाई देते हैं। डिजिटल छवि प्रसंस्करण एल्गोरिद्मों का उपयोग करके, छवि में उनके तीव्रता स्तर को दर्शाने वाली डिजिटल संख्याओं को प्रदर्शित किया जा सकता है (चित्र 6.12)।

चित्र 6.12 डिजिटल छवि (ऊपर) और उसका एक भाग बड़ा करके दिखाया गया, जिसमें पिक्सल की चमक (बाएँ) और संबद्ध डिजिटल संख्याएँ (दाएँ) दिखाई गई हैं

उपग्रह छवियों की व्याख्या

सेंसरों से प्राप्त डेटा का उपयोग पृथ्वी की सतह के वस्तुओं और घटनाओं के रूपों और पैटर्नों से संबंधित सूचना निष्कर्षण के लिए किया जाता है। हमने देखा है कि विभिन्न सेंसर फोटोग्राफिक और डिजिटल डेटा उत्पाद प्राप्त करते हैं। इसलिए, ऐसी विशेषताओं के गुणात्मक और मात्रात्मक गुणों का निष्कर्षण दृश्य व्याख्या विधियों या डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।

दृश्य व्याख्या एक मैनुअल अभ्यास है। इसमें वस्तुओं की छवियों को उनकी पहचान के उद्देश्य से पढ़ना शामिल होता है। दूसरी ओर, डिजिटल इमेजों को वांछित सूचना निष्कर्षित करने के लिए हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के संयोजन की आवश्यकता होती है। समय, उपकरणों और सहायक उपकरणों की सीमाओं के तहत डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग तकनीकों पर विचार करना संभव नहीं होगा। इसलिए, केवल दृश्य व्याख्या विधियों पर चर्चा की जाएगी।

दृश्य व्याख्या के तत्व

चाहे हम इसे जानते हों या नहीं, हम अपने दैनिक जीवन में वस्तुओं की पहचान करने के लिए उनके आकार, आकार, स्थान और आसपास की वस्तुओं के साथ उनके संबंधों का उपयोग करते हैं। वस्तुओं की इन विशेषताओं को दृश्य व्याख्या के तत्व कहा जाता है। हम वस्तुओं की विशेषताओं को दो व्यापक श्रेणियों में और भी विभाजित कर सकते हैं, अर्थात् छवि विशेषताएं और भू-भाग विशेषताएं। छवि विशेषताओं में वह स्वर या रंग शामिल होता है जिसमें वस्तुएं दिखाई देती हैं, उनका आकार, आकार, पैटर्न, बनावट और वे छाया जो वे डालती हैं। दूसरी ओर, स्थान और विभिन्न वस्तुओं का आसपास की वस्तुओं के साथ संबंध भू-भाग विशेषताएं बनाते हैं।

1. स्वर या रंग: हम जानते हैं कि सभी वस्तुएँ स्पेक्ट्रम के सभी क्षेत्रों में ऊर्जा ग्रहण करती हैं। वस्तु की सतह के साथ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विकिरण (EMR) की अन्योन्य क्रिया ऊर्जा के अवशोषण, संचरण और परावर्तन का कारण बनती है। यह परावर्तित ऊर्जा की मात्रा ही है जिसे सेंसर ग्रे के स्वरों में, या काले-सफेद और रंगीन छवियों में क्रमशः रंगों के रूप में प्राप्त करता है और रिकॉर्ड करता है। स्वर या रंग में विभिन्नता आने वाले विकिरणों की दिशा, सतह के गुणों और वस्तुओं की संरचना पर निर्भर करती है। दूसरे शब्दों में, चिकनी और सूखी वस्तु सतहें खुरदरी और नम सतहों की तुलना में अधिक ऊर्जा परावर्तित करती हैं। इसके अतिरिक्त, वस्तुओं की प्रतिक्रिया स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में भी भिन्न होती है (देखें पैरा ‘C - रिमोट सेंसिंग डेटा अधिग्रहण के चरण’)। उदाहरण के लिए, स्वस्थ वनस्पति अवरक्त क्षेत्र में मजबूती से परावर्तित करती है क्योंकि इसकी पत्तियों की संरचना बहुस्तरीय होती है और यह हल्के स्वर या उजले लाल रंग में प्रतीत होती है।

6.13 (क) गंदी नदी

6.13 (ख) स्वच्छ जल वाली नदी

मानक फ़ॉल्स कलर कम्पोज़िट में रंग और झाड़ियाँ ग्रेयिश रेड रंग में दिखाई देती हैं। इसी प्रकार, एक ताजा जल निकाय द्वारा प्राप्त विकिरण का अधिकांश अवशोषित किया जाता है और यह गहरे टोन या काले रंग में दिखाई देता है, जबकि एक दूधिया जल निकाय एफ़सीसी में हल्के टोन या हल्के नीले रंग में दिखाई देता है क्योंकि जल अणुओं और निलंबित रेत कणों द्वारा दिखाया गया मिश्रित प्रतिक्रिया के कारण (आकृतियाँ $6.13 \mathrm{a}$ और b)।

पृथ्वी की सतह की विभिन्न विशेषताओं को रिमोट सेंसिंग छवियों में जिन रंगों में दर्ज किया जाता है, वे तालिका 6.2 में दिए गए हैं।

तालिका 6.2: पृथ्वी की सतह की विशेषताओं के मानक फ़ॉल्स कलर कम्पोज़िट पर रंग हस्ताक्षर

2. बनावट: बनावट से तात्पर्य स्लेटी रंगों या रंगों की छायाओं में छोटे-छोटे बदलावों से है। ये बदलाव मुख्यतः ऐसी छोटी इकाइयों के समूह से उत्पन्न होते हैं जिन्हें अलग-अलग नहीं पहचाना जा सकता, जैसे—घनी और विरल आवासीय क्षेत्र; झुग्गी-बस्तियाँ और अवैध कब्ज़े; कूड़ा-कचरा तथा अन्य ठोस अपशिष्ट; और विभिन्न प्रकार की फसलें और पौधे। कुछ वस्तुओं की छवियों में बनावट का अंतर चिकनी से खुरदरी तक होता है (चित्र 6.14 a और b)। उदाहरण के लिए, किसी बड़े शहर के घनी आवासीय क्षेत्र छोटे क्षेत्र में घरों की सघनता के कारण सूक्ष्म बनावट बनाते हैं और विरल आवासीय क्षेत्र खुरदरी बनावट उत्पन्न करते हैं। इसी प्रकार, उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों में गन्ने या बाजरा के पौधे चावल या गेहूँ की सूक्ष्म बनावट की तुलना में खुरदरी बनावट देते हैं। झाड़ियों से भरी भूमि की छवियों में भी हरे-भरे सदाबहार वनों की सूक्ष्म बनावट की तुलना में खुरदरी बनावट देखी जा सकती है।

चित्र 6.14 (a) मैंग्रोव की खुरदरी बनावट वाली छवि

चित्र 6.14 (b) फसल वाली भूमि की सूक्ष्म बनावट

3. आकार: किसी छवि के रिज़ॉल्यूशन या स्केल से ज्ञात किसी वस्तु का आकार व्यक्तिगत वस्तुओं की एक और महत्वपूर्ण विशेषता है। यह औद्योगिक और औद्योगिक परिसरों को आवासीय आवासों से विशिष्ट रूप से पहचानने में मदद करता है (चित्र 6.15), शहर के केंद्र में स्थित स्टेडियम को शहरी किनारे पर स्थित ईंट-भट्टों से, बस्तियों के आकार और पदानुक्रम आदि को पहचानने में सहायक होता है।

4. आकृति: किसी व्यक्तिगत वस्तु का सामान्य रूप और संरचना या रूपरेखा दूरसंवेदी छवियों की व्याख्या में महत्वपूर्ण संकेत प्रदान करती है। कुछ वस्तुओं की आकृति इतनी विशिष्ट होती है कि उन्हें पहचानना आसान हो जाता है। उदाहरण के लिए, संसद भवन की आकृति विशिष्ट रूप से कई अन्य निर्मित संरचनाओं से भिन्न होती है। इसी प्रकार, एक रेलवे लाइन को सड़क से इसकी लंबी, निरंतर रेखीय आकृति और इसके मार्ग में धीरे-धीरे बदलाव के कारण आसानी से पहचाना जा सकता है (चित्र 6.16)।

चित्र 6.15 संस्थागत भवनों और आवासीय क्षेत्रों के बीच आकार में भिन्नताएँ कोलकाता (क) और वाराणसी (ख) के कुछ हिस्सों की छवियों में स्पष्ट रूप से पहचानी जा सकती हैं

चित्र 6.16 रेलवे ट्रैक की वक्ररेखीय आकृति तीव्र मोड़ वाली सड़कों से स्पष्ट रूप से भिन्न है।

आकृति धार्मिक स्थलों जैसे मस्जिदों और मंदिरों की पहचान में भी निर्णायक भूमिका निभाती है क्योंकि ये विशिष्ट लक्षण होते हैं।

5. छाया: किसी वस्तु की छाया सूर्य के प्रकाश के कोण और वस्तु की ऊँचाई का एक कार्य होती है। कुछ वस्तुओं की आकृति इतनी विशिष्ट होती है कि उन्हें उनकी डाली गई छाया की लंबाई जाने बिना पहचाना नहीं जा सकता। उदाहरण के लिए, दिल्ली में स्थित कुतुब मीनार, मस्जिदों की मीनारें, ओवरहेड पानी की टंकियाँ, बिजली या टेलीफोन की तारें और इसी तरह की अन्य विशेषताओं की पहचान केवल उनकी छाया से ही की जा सकती है। छाया शहर के केंद्रों में वस्तुओं की पहचान पर प्रतिकूल प्रभाव भी डालती है क्योंकि यह एक गहरे रंग का प्रभाव उत्पन्न करती है, जो ऊँची इमारतों की छाया के नीचे स्थित विशेषताओं के मूल रंग या स्वर को प्रभावित करता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि छाया छवि व्याख्या का एक तत्व होने के नाते उपग्रह छवियों में कम उपयोगी है। हालाँकि, यह बड़े पैमाने पर वायु-फोटोग्राफी में उपयोगी सिद्ध होती है।

6. प्रतिरूप: कई प्राकृतिक और मानव-निर्मित विशेषताओं की स्थानिक व्यवस्थाएँ रूपों और संबंधों की बार-बार दिखाई देने वाली उपस्थिति दर्शाती हैं। इन व्यवस्थाओं को आसानी से छवियों से पहचाना जा सकता है यदि उनके द्वारा बनाए गए प्रतिरूप का उपयोग किया जाए। उदाहरण के लिए, एक शहरी क्षेत्र में समान आकार और खाके वाले आवासीय इकाइयों की योजनाबद्ध आवासीय क्षेत्रों की व्यवस्था को आसानी से पहचाना जा सकता है यदि उनके प्रतिरूप का अनुसरण किया जाए (चित्र 6.17)। इसी प्रकार, बगीचों और बागानों में समान प्रकार के पौधों की व्यवस्था होती है जिनके बीच की दूरी एक समान होती है। विभिन्न प्रकार की जल निकासी या बस्तियों के बीच भी भेद किया जा सकता है यदि उनके प्रतिरूप का सही ढंग से अध्ययन और पहचान की जाए।

चित्र 6.17 योजनाबद्ध आवासीय क्षेत्रों को उनके द्वारा बनाए गए प्रतिरूप का उपयोग करके आसानी से पहचाना जा सकता है

7. संघ: संघ से आशय वस्तुओं और उनके परिवेश के बीच के संबंध तथा उनके भौगोलिक स्थान से है। उदाहरण के लिए, कोई शैक्षणिक संस्था सदैव किसी आवासीय क्षेत्र में या उसके निकट अपने स्थान तथा उसी परिसर में स्थित खेल के मैदान के साथ अपना संघ दर्शाती है। इसी प्रकार, स्टेडियम, रेसकोर्स और गोल्फ कोर्स किसी बड़े शहर के लिए उपयुक्त होते हैं, बढ़ते हुए शहर की परिधि पर राजमार्ग के साथ औद्योगिक स्थल, और नालों तथा रेलवे लाइनों के किनारे बस्तियाँ।

अभ्यास

1. नीचे दी गई चार विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए

(i) वस्तुओं की रिमोट सेंसिंग विभिन्न साधनों जैसे कि A. रिमोट सेंसर, B. मानव आँखें और C. फोटोग्राफिक प्रणाली द्वारा की जा सकती है। निम्नलिखित में से कौन-सा उनके विकास का सही क्रम दर्शाता है?

(a) $\mathrm{ABC}$
(b) BCA
(c) $\mathrm{CAB}$
(d) उपरोक्त में से कोई नहीं

(ii) निम्नलिखित में से कौन-सा विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का क्षेत्र उपग्रह रिमोट सेंसिंग में प्रयुक्त नहीं होता?

(a) माइक्रोवेव क्षेत्र
(b) इन्फ्रारेड क्षेत्र
(c) एक्स-रे
(d) दृश्य क्षेत्र

(iii) निम्नलिखित में से कौन-सा दृश्य व्याख्या तकनीक में प्रयुक्त नहीं होता?

(a) वस्तुओं की स्थानिक व्यवस्था
(b) छवि पर स्वर परिवर्तन की आवृत्ति
(c) वस्तुओं का अन्य वस्तुओं के सापेक्ष स्थान
(d) डिजिटल छवि प्रोसेसिंग

2. निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर लगभग 30 शब्दों में दीजिए।

(i) दूरस्थ संवेदन अन्य पारंपरिक तरीकों से बेहतर तकनीक क्यों है?
(ii) आईआरएस और इनसैट श्रृंखला के उपग्रहों के बीच अंतर बताइए।
(iii) पुशब्रूम स्कैनर के कार्य को संक्षेप में वर्णन कीजिए।

3. निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर लगभग 125 शब्दों में दीजिए।

(i) व्हिस्कब्रूम स्कैनर के संचालन को एक आरेख की सहायता से वर्णन कीजिए। समझाइए कि यह पुशब्रूम स्कैनर से किस प्रकार भिन्न है।
(ii) हिमालय की वनस्पति में देखे जा सकने वाले परिवर्तनों की पहचान कर सूचीबद्ध कीजिए (चित्र 6.9)।

गतिविधि

नीचे दिखाए गए आईआरएस आईसी लिस-III इमेजरी पर चिह्नित विभिन्न लक्षणों की पहचान कीजिए। छवि व्याख्या के तत्वों के वर्णन और मानक मिथ्या रंग संयोजन पर विभिन्न वस्तुओं के प्रकट होने वाले रंगों से संकेत लीजिए।