मानवी डोळे आणि छायाचित्रण प्रणाली दोन्हीही वस्तूंच्या पृष्ठभागाद्वारे प्राप्त आणि प्रतिसादित एकूण ऊर्जेच्या अत्यंत लहान भागापर्यंतच प्रकाशाला प्रतिसाद देतात. दुसरीकडे, आजची सुदूर संवेदन उपकरणे, ० केल्विन ($-273 \mathrm{C}$) पेक्षा जास्त तापमान असलेल्या सर्व वस्तूंच्या पृष्ठभागाद्वारे परावर्तित/उत्सर्जित, शोषली जाणारी आणि प्रसारित होणारी विकिरणांच्या अधिक विस्तृत श्रेणीला प्रतिसाद देतात.

सुदूर संवेदन हा शब्द प्रथम १९६० च्या दशकाच्या सुरुवातीला वापरला गेला. नंतर, अभ्यासाधीन वस्तू आणि घटनांशी भौतिक संपर्कात नसलेल्या नोंदणी उपकरणाद्वारे (सेन्सर) वस्तू आणि घटनांच्या काही गुणधर्मांची माहिती मिळवणे आणि मोजण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या एकूण प्रक्रियांना सुदूर संवेदन असे परिभाषित करण्यात आले. सुदूर संवेदनाच्या वरील व्याख्येवरून हे लक्षात घेतले जाऊ शकते की त्यामध्ये प्रामुख्याने वस्तूचा पृष्ठभाग, नोंदणी उपकरण आणि माहिती वाहून नेणारी ऊर्जा तरंग (आकृती ६.१) यांचा समावेश होतो.

आकृती ६.१ सुदूर संवेदनाची संकल्पनात्मक रचना

शब्दकोश

शोषणता : एखाद्या पदार्थाद्वारे शोषली जाणारी किरणोत्सर्गी ऊर्जा आणि त्याला प्राप्त होणारी ऊर्जा यांचे गुणोत्तर.
बँड : विद्युतचुंबकीय वर्णपटातील विशिष्ट तरंगलांबी अंतराल.
डिजिटल प्रतिमा : पंक्ती आणि स्तंभांमध्ये मांडलेली डिजिटल संख्यांची (DN) एक रचना, ज्यामध्ये तीव्रतेचे मूल्य आणि त्यांचे स्थान हे गुणधर्म असतात.
डिजिटल क्रमांक : डिजिटल प्रतिमेतील पिक्सेलचे तीव्रतेचे मूल्य.
डिजिटल प्रतिमा प्रक्रिया : ते ज्या पृष्ठभागाच्या घटनांचे प्रतिनिधित्व करतात त्याबद्दल माहिती काढण्याच्या उद्देशाने DN मूल्यांचे संख्यात्मक हाताळणे.
विद्युतचुंबकीय विकिरण (EMR) : प्रकाशाच्या गतीने अवकाशात किंवा माध्यमात प्रसारित होणारी ऊर्जा.
विद्युतचुंबकीय वर्णपट : EMR चा सातत्य, जो लहरी तरंगलांबी उच्च वारंवारता असलेल्या वैश्विक किरणोत्सर्गापासून ते दीर्घ तरंगलांबी कमी वारंवारता असलेल्या रेडिओ तरंगांपर्यंत असतो.
अप्राकृतिक रंगसंगती (FCC) : कृत्रिमरित्या निर्माण केलेली रंगीत प्रतिमा, ज्यामध्या निळा, हिरवा आणि लाल रंग अशा तरंगलांबीच्या प्रदेशांना नियुक्त केले जातात ज्यांचे ते निसर्गातील नाहीत. उदाहरणार्थ, मानक अप्राकृतिक रंगसंगतीमध्ये निळा रंग हिरव्या विकिरणांना (०.५ ते $0.6 \mu \mathrm{m}$), हिरवा रंग लाल विकिरणांना ($(0.6$ ते $0.7 \mu \mathrm{m}$) आणि लाल रंग जवळच्या अवरक्त विकिरणांना (०.७ ते $0.8 \mu \mathrm{m}$) नियुक्त केला जातो.
ग्रे स्केल : प्रतिमेच्या चमकमधील बदलांना काळ्या ते पांढऱ्या दरम्यानच्या मध्यवर्ती राखाडी मूल्यांसह मापन करण्यासाठीचे माध्यम.
प्रतिमा : नैसर्गिक आणि मानवनिर्मित वैशिष्ट्ये आणि क्रियाकलाप यांचा समावेश असलेल्या दृश्याचा कायमस्वरूपी नोंद, जो छायाचित्रण आणि अछायाचित्रण पद्धतींद्वारे तयार केला जातो.
दृश्य : प्रतिमा किंवा छायाचित्राद्वारे व्यापलेला भूप्रदेश.
सेन्सर : कोणतेही प्रतिमा निर्माण करणारे किंवा न करणारे उपकरण जे EMR प्राप्त करते आणि त्याचे फोटोग्राफिक किंवा डिजिटल प्रतिमेच्या रूपात नोंदवता आणि प्रदर्शित करता येईल अशा सिग्नलमध्ये रूपांतरित करते.
परावर्तनता : एखाद्या पदार्थाद्वारे परावर्तित केलेली किरणोत्सर्गी ऊर्जा आणि त्याला प्राप्त होणारी ऊर्जा यांचे गुणोत्तर.
स्पेक्ट्रल बँड : सातत्य वर्णपटातील तरंगलांबींची श्रेणी जसे की हिरव्या बँडची श्रेणी ०.५ ते $.6 \mu$ आणि NIR बँडची श्रेणी ०.७ ते $1.1 \mu$.

सुदूर संवेदनातील टप्पे

आकृती ६.२ सुदूर संवेदन डेटा संकलनात वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रिया दर्शवते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वस्तू आणि घटनांच्या गुणधर्मांबद्दल माहिती संकलनात मदत करणाऱ्या या मूलभूत प्रक्रिया पुढीलप्रमाणे आहेत :

(अ) ऊर्जेचा स्रोत (सूर्य/स्व-उत्सर्जन);

(आ) पृथ्वीच्या पृष्ठभागापर्यंत ऊर्जेचे प्रसारण;

(इ) पृथ्वीच्या पृष्ठभागासह ऊर्जेची परस्परक्रिया;

(ई) वातावरणातून परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जेचे प्रसारण;

(उ) सेन्सरद्वारे परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जेचे शोधन;

(ऊ) प्राप्त ऊर्जेचे छायाचित्रण/डिजिटल स्वरूपातील डेटामध्ये रूपांतर;

(ए) डेटा उत्पादनांमधून माहितीच्या अंतर्गत भागांचे निष्कर्षण; आणि

(ऐ) माहितीचे नकाशा/सारणी स्वरूपात रूपांतर.

आकृती ६.२ सुदूर संवेदन डेटा संकलनातील टप्पे

अ. ऊर्जेचा स्रोत: सुदूर संवेदनात वापरल्या जाणाऱ्या ऊर्जेचा सर्वात महत्त्वाचा स्रोत म्हणजे सूर्य. ऊर्जा कृत्रिमरित्या देखील निर्माण केली जाऊ शकते आणि वस्तू आणि घटनांबद्दल माहिती संकलित करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते जसे की रडारमध्ये (रेडिओ डिटेक्शन अँड रेंजिंग) वापरल्या जाणाऱ्या फ्लॅशगन किंवा ऊर्जा किरण.

आ. पृथ्वीच्या पृष्ठभागापर्यंत ऊर्जेचे प्रसारण: स्रोतापासून निर्गत होणारी ऊर्जा प्रकाशाच्या गतीने ($(300,000 \mathrm{~km}$ प्रति सेकंद) तरंगांच्या रूपात स्रोत आणि वस्तूच्या पृष्ठभागामध्ये प्रसारित होते. अशा ऊर्जा प्रसारणाला विद्युतचुंबकीय विकिरण (EMR) म्हणतात. ऊर्जा तरंग आकार आणि वारंवारतेमध्ये बदलतात. अशा बदलांचे आलेखन विद्युतचुंबकीय वर्णपट (आकृती ६.३) म्हणून ओळखले जाते. तरंगांच्या आकार आणि वारंवारतेच्या आधारे, ऊर्जा तरंग गॅमा, एक्स-किरण, अतिनील किरण, दृश्यमान किरण, अवरक्त किरण, सूक्ष्मतरंग आणि रेडिओ तरंग या गटांमध्ये विभागले जातात. या वर्णपटाच्या प्रत्येक विस्तृत प्रदेशाचा वेगवेगळ्या उपयोगांमध्ये वापर केला जातो. तथापि, सुदूर संवेदनामध्ये दृश्यमान, अवरक्त आणि सूक्ष्मतरंग प्रदेशांच्या ऊर्जेचा वापर केला जातो.

आकृती ६.३ विद्युतचुंबकीय वर्णपट

इ. पृथ्वीच्या पृष्ठभागासह ऊर्जेची परस्परक्रिया: प्रसारित होणारी ऊर्जा शेवटी पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वस्तूंशी परस्परक्रिया करते. यामुळे वस्तूंकडून ऊर्जेचे शोषण, प्रसारण, परावर्तन किंवा उत्सर्जन होते. आपल्याला सर्वांना माहित आहे की सर्व वस्तू त्यांच्या घटक, स्वरूप आणि इतर गुणधर्मांमध्ये बदलतात. म्हणून, वस्तू त्यांना प्राप्त होणाऱ्या ऊर्जेला दिलेले प्रतिसाद देखील एकसमान नसतात. याशिवाय, एका विशिष्ट वस्तूचा प्रतिसाद देखील वर्णपटाच्या वेगवेगळ्या प्रदेशांमध्ये त्याला प्राप्त होणाऱ्या ऊर्जेसाठी वेगळा असतो (आकृती ६.५). उदाहरणार्थ, गोड्या पाण्याच्या शरीरात वर्णपटाच्या लाल आणि अवरक्त प्रदेशात अधिक ऊर्जा शोषली जाते आणि उपग्रह प्रतिमेत ते गडद/काळे दिसते तर गढूळ पाण्याच्या शरीरात निळ्या आणि हिरव्या प्रदेशात अधिक परावर्तन होते आणि ते हलक्या टोनमध्ये दिसते (आकृती ६.४).

आकृती ६.४ मृदा, वनस्पती आणि पाण्याची वर्णपटीय सही

आकृती ६.५ संभर सरोवर, राजस्थानच्या IRS 1 C बँड 1 हिरवी (डावी) आणि बँड 4 IR प्रतिमा

ई. वातावरणातून परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जेचे प्रसारण: जेव्हा ऊर्जा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वस्तूंकडून परावर्तित होते, तेव्हा ती पुन्हा वातावरणात प्रवेश करते. आपल्याला हे माहित असू शकते की वातावरणात वायू, पाण्याचे रेणू आणि धूळ कण यांचा समावेश होतो. वस्तूंकडून परावर्तित झालेली ऊर्जा वातावरणातील घटकांशी संपर्कात येते आणि मूळ ऊर्जेचे गुणधर्म बदलतात. कार्बन डायऑक्साइड ($\left(\mathrm{CO}_{2}\right)$) आणि हायड्रोजन ($(\mathrm{H})$), आणि पाण्याचे रेणू मध्यम अवरक्त प्रदेशात ऊर्जा शोषतात, तर धूळ कण निळी ऊर्जा विखुरतात. म्हणून, वातावरणातील घटकांद्वारे शोषली किंवा विखुरली जाणारी ऊर्जा उपग्रहावर ठेवलेल्या सेन्सरपर्यंत कधीही पोहोचत नाही आणि अशा ऊर्जा तरंगांद्वारे वाहून नेले जाणारे वस्तूंचे गुणधर्म नोंदविले जात नाहीत.

उ. सेन्सरद्वारे परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जेचे शोधन: त्यांना प्राप्त होणारी ऊर्जा नोंदवणारे सेन्सर $700-900 \mathrm{~km}$ उंचीवर जवळच्या ध्रुवीय सूर्य-समकालिक कक्षेत ठेवले जातात. या उपग्रहांना सुदूर संवेदन उपग्रह म्हणून ओळखले जाते (उदा. भारतीय सुदूर संवेदन मालिका). या उपग्रहांच्या विरुद्ध, हवामान निरीक्षण आणि दूरसंचार उपग्रह भूस्थिर स्थितीत (उपग्रह नेहमी त्याच्या कक्षेवर ठेवला जातो जो पृथ्वीच्या परिभ्रमणाच्या दिशेशी समकालिक करतो) ठेवले जातात आणि जवळपास $36,000 \mathrm{~km}$ उंचीवर (उदा. INSAT मालिकेतील उपग्रह) पृथ्वीभोवती फिरतात (पृथ्वीच्या अक्षावरील हालचालीच्या दिशेशी जुळत). सुदूर संवेदन आणि हवामान निरीक्षण उपग्रहांमधील तुलना बॉक्स (६.१) मध्ये दिली आहे. आकृती ६.६ अनुक्रमे सूर्य-समकालिक आणि भूस्थिर उपग्रहांच्या कक्षा दर्शवते.

बॉक्स. ६.१ सूर्य-समकालिक आणि भूस्थिर उपग्रहांमधील तुलना

आकृती ६.६ सूर्य समकालिक (डावी) आणि भूस्थिर (उजवी) उपग्रहांची कक्षा

सुदूर संवेदन उपग्रहांवर असे सेन्सर तैनात केले जातात जे वस्तूंद्वारे परावर्तित EMR गोळा करण्यास सक्षम असतात. छायाचित्रण कॅमेरा एका प्रदर्शनाच्या क्षणी छायाचित्रे मिळवतो. तथापि, सुदूर संवेदन उपग्रहांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सेन्सरमध्ये माहिती गोळा करण्यासाठी आणि नोंदविण्यासाठी छायाचित्रण कॅमेरापेक्षा वेगळी यंत्रणा असते. अवकाश-वाहित सेन्सरद्वारे अशा प्रकारे मिळवलेल्या प्रतिमा कॅमेरा-आधारित प्रणालीद्वारे मिळवलेल्या छायाचित्रण स्वरूपाच्या विरुद्ध डिजिटल स्वरूपात असतात.

ऊ. प्राप्त ऊर्जेचे छायाचित्रण/डिजिटल स्वरूपातील डेटामध्ये रूपांतर: सेन्सरद्वारे प्राप्त केलेल्या विकिरणांचे इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने डिजिटल प्रतिमेमध्ये रूपांतर केले जाते. त्यात डिजिटल संख्यांचा समावेश असतो ज्या पंक्ती आणि स्तंभांमध्ये मांडल्या जातात. या संख्यांचे अॅनालॉग (चित्र) स्वरूपातील डेटा उत्पादनात देखील रूपांतर केले जाऊ शकते. पृथ्वी-कक्षीय उपग्रहावरील सेन्सर गोळा केलेला प्रतिमा डेटा जगातील विविध भागांमध्ये स्थित असलेल्या पृथ्वी प्राप्ती केंद्रावर इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने प्रसारित करतो. भारतात, असे एक केंद्र हैदराबादजवळील शादनगर येथे स्थित आहे.

ए. डेटा उत्पादनांमधून माहितीच्या अंतर्गत भागांचे निष्कर्षण: पृथ्वी केंद्रावर प्रतिमा डेटा प्राप्त झाल्यानंतर, प्रतिमा डेटा संकलनादरम्यान झालेल्या त्रुटी दूर करण्यासाठी त्यावर प्रक्रिया केली जाते. प्रतिमा दुरुस्त झाल्यानंतर, डिजिटल प्रतिमांमधून डिजिटल प्रतिमा प्रक्रिया तंत्रांचा वापर करून आणि अॅनालॉग स्वरूपातील डेटा उत्पादनांमधून दृश्य अर्थ लावण्याच्या पद्धती लागू करून माहिती निष्कर्षण केले जाते.

ऐ. माहितीचे नकाशा/सारणी स्वरूपात रूपांतर: अर्थ लावलेली माहिती शेवटी रेखाटली जाते आणि विविध स्तरांच्या विषयनिहाय नकाशांमध्ये रूपांतरित केली जाते. याशिवाय, सारणीयुक्त डेटा निर्माण करण्यासाठी परिमाणवाचक मापे देखील घेतली जातात.

सेन्सर

सेन्सर हे एक असे उपकरण आहे जे विद्युतचुंबकीय विकिरणे गोळा करते, त्याचे सिग्नलमध्ये रूपांतर करते आणि ते अभ्यासाधीन वस्तूंबद्दल माहिती मिळवण्यासाठी योग्य स्वरूपात सादर करते. डेटा आउटपुटच्या स्वरूपावर आधारित, सेन्सरचे वर्गीकरण छायाचित्रण (अॅनालॉग) आणि अछायाचित्रण (डिजिटल) सेन्सर असे केले जाते.

एक छायाचित्रण सेन्सर (कॅमेरा) प्रदर्शनाच्या एका क्षणी वस्तूंच्या प्रतिमा नोंदवतो. दुसरीकडे, एक अछायाचित्रण सेन्सर वस्तूंच्या प्रतिमा बिट-दर-बिट स्वरूपात मिळवतो. या सेन्सरना स्कॅनर म्हणून ओळखले जाते. या प्रकरणात, आपण उपग्रह सुदूर संवेदनात वापरल्या जाणाऱ्या अछायाचित्रण सेन्सरचे वर्णन करण्यापुरते मर्यादित राहू.

बहुवर्णपटीय स्कॅनर: उपग्रह सुदूर संवेदनात, मल्टी स्पेक्ट्रल स्कॅनर (MSS) सेन्सर म्हणून वापरले जातात. हे सेन्सर दृश्य क्षेत्रात झापत असताना वस्तूंच्या प्रतिमा मिळवण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात. एक स्कॅनर सामान्यतः आरसा आणि डिटेक्टर असलेल्या प्राप्ती प्रणालीपासून बनलेला असतो. एक स्कॅनिंग सेन्सर स्कॅन रेषांची मालिका नोंदवून दृश्य तयार करतो. असे करताना, मोटर उपकरण स्कॅनिंग आरसा सेन्सरच्या कोनीय दृश्य क्षेत्रातून दोलन करते, जे स्कॅन रेषांची लांबी निश्चित करते आणि त्याला स्वाथ म्हणतात. अशा कारणांमुळेच स्कॅनरद्वारे प्रतिमा संकलनाची पद्धत बिट-दर-बिट म्हणून संदर्भित केली जाते. प्रत्येक दृश्य पेशींचा बनलेला असतो जो प्रतिमेची अवकाशीय विभेदन क्षमता निश्चित करतो. दृश्यावर स्कॅनिंग आरस्याचे दोलन प्राप्त ऊर्जा डिटेक्टरकडे निर्देशित करते, जिथे ते विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जाते. हे सिग्नल मॅग्नेटिक टेपवर नोंदवण्यासाठी डिजिटल नंबर (DN मूल्ये) म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या संख्यात्मक मूल्यांमध्ये पुढे रूपांतरित केले जातात.

बहुवर्णपटीय स्कॅनर खालील प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहेत:

(i) व्हिस्कब्रूम स्कॅनर

(ii) पुशब्रूम स्कॅनर

(i) व्हिस्कब्रूम स्कॅनर : व्हिस्कब्रूम स्कॅनर फिरणारा आरसा आणि एकल डिटेक्टर यांपासून बनलेले असतात. आरसा अशा प्रकारे ओरिएंट केलेला असतो की जेव्हा तो एक आवर्तन पूर्ण करतो, तेव्हा डिटेक्टर दृश्य क्षेत्रात झापतो

६.७ व्हिस्कब्रूम स्कॅनर

६.८ पुशब्रूम स्कॅनर

वर्णपटाच्या दृश्यमान ते मध्यम अवरक्त प्रदेशापर्यंतच्या मोठ्या संख्येने अरुंद वर्णपटीय बँडमध्ये प्रतिमा मिळवण्यासाठी ९० ते १२० अंश दरम्यान. दोलन करणाऱ्या सेन्सरच्या एकूण विस्ताराला स्कॅनरचे एकूण दृश्य क्षेत्र (TFOV) म्हणून ओळखले जाते. संपूर्ण क्षेत्र स्कॅन करत असताना, सेन्सरचा ऑप्टिकल हेड नेहमी एका विशिष्ट मितीवर ठेवला जातो ज्याला तात्काळ दृश्य क्षेत्र (IFOV) म्हणतात. आकृती ६.७ व्हिस्कब्रूम स्कॅनरची स्कॅनिंग यंत्रणा दर्शवते.

(i) पुशब्रूम स्कॅनर: पुशब्रूम स्कॅनरमध्ये अनेक डिटेक्टर असतात जे सेन्सरच्या स्वाथला अवकाशीय विभेदन क्षमतेच्या आकाराने भागून मिळवलेल्या संख्येइतके असतात (आकृती ६.८). उदाहरणार्थ, फ्रेंच सुदूर संवेदन उपग्रह SPOT च्या हाय रेझोल्यूशन विजिबल रेडिओमीटर - १ (HRVR - १) ची स्वाथ $60 \mathrm{~km}$ आहे आणि अवकाशीय विभेदन क्षमता २० मीटर आहे. जर आपण $60 \mathrm{~km} \times 1000$ मीटरला $/ 20$ मीटरने भागले तर आपल्याला ३००० डिटेक्टरची संख्या मिळते जे SPOT HRV - १ सेन्सरमध्ये तैनात केले जातात. पुशब्रूम स्कॅनरमध्ये, सर्व डिटेक्टर रेषीय रचनेत असतात आणि प्रत्येक डिटेक्टर नाडिरच्या दृश्यात २० मीटरच्या भूमी सेल (पिक्सेल) मितींद्वारे परावर्तित केलेली ऊर्जा गोळा करतो.

उपग्रहांची विभेदन क्षमता

उपग्रह सुदूर संवेदनात, सूर्य-समकालिक ध्रुवीय कक्षा पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या समान क्षेत्रावर उपग्रहाच्या कालिक विभेदन क्षमता किंवा पुन्हा भेटीच्या वेळेच्या रूपात निर्दिष्ट केलेल्या नियतकालिक अंतरानंतर प्रतिमा संकलन करणे शक्य करते. आकृती ६.९ हिमालयातील वनस्पतींच्या प्रकारांसंदर्भात घडणाऱ्या बदलांचा अभ्यास आणि नोंद करण्यासाठी समान क्षेत्रासाठी वेळेच्या दोन वेगवेगळ्या कालावधीत मिळवलेल्या दोन प्रतिमा दर्शवते. दुसऱ्या उदाहरणात, आकृती ६.१० ($a$ आणि ब) हिंदी महासागरातील सुनामीपूर्वी आणि नंतर मिळवलेल्या प्रतिमा दर्शवते. जून २००४ मध्ये मिळवलेली प्रतिमा इंडोनेशियातील बांदा आचेची अबाधित स्थलाकृती स्पष्टपणे दर्शवते, तर सुनामीनंतर लगेच मिळवलेली सुनामीनंतरची प्रतिमा सुनामीमुळे झालेले नुकसान प्रकट करते.

आकृती ६. ९ मे (डावी) आणि नोव्हेंबर (उजवी) मध्ये घेतलेल्या IRS उपग्रहाद्वारे हिमालय आणि उत्तर भारतीय मैदानाच्या प्रतिमा वनस्पतींच्या प्रकारांमधील फरक दर्शवतात. मे महिन्यातील प्रतिमेतील लाल पॅच शंकूधारी वनस्पतींचा संदर्भ देतात. नोव्हेंबर महिन्यातील प्रतिमेमध्ये अतिरिक्त लाल पॅच पर्णपाती वनस्पतींचा संदर्भ देतात आणि हल