मानव आँखें और फोटोग्राफिक प्रणालियाँ दोनों प्राप्त कुल ऊर्जा के एक नन्हे से भाग में से प्रकाश पर प्रतिक्रिया करती हैं जो वस्तुओं की सतह से प्राप्त होता है। आज के दूरस्थ संवेदन उपकरण, दूसरी ओर, 0 केल्विन ($-273 \mathrm{C}$) से ऊपर तापमान वाली सभी वस्तुओं की सतहों द्वारा परावर्तित/उत्सर्जित, अवशोषित और संचारित विकिरणों के कहीं अधिक विस्तृत परास में प्रतिक्रिया करते हैं।

दूरस्थ संवेदन शब्द का प्रयोग पहली बार 1960 के दशक की शुरुआत में किया गया था। बाद में इसे उन कुल प्रक्रियाओं के रूप में परिभाषित किया गया जिनका उपयोग किसी वस्तु और घटना के किसी गुण की सूचना प्राप्त करने और मापने के लिए किया जाता है एक ऐसे रिकॉर्डिंग उपकरण (संवेदक) द्वारा जो अध्ययन की जा रही वस्तुओं और घटनाओं से भौतिक संपर्क में नहीं होता है। उपरोक्त परिभाषा से यह स्पष्ट होता है कि दूरस्थ संवेदन मुख्यतः एक वस्तु की सतह, रिकॉर्डिंग उपकरण और सूचना वहन करने वाली ऊर्जा तरंगों को सम्मिलित करता है (चित्र 6.1)।

चित्र 6.1 दूरस्थ संवेदन की संकल्पनात्मक संरचना

शब्दावली

अवशोषण (Absorptance) : किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित विकिरण ऊर्जा और उसे प्राप्त ऊर्जा का अनुपात।
बैंड (Band) : विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम में विशिष्ट तरंगदैर्ध्य अंतराल।
डिजिटल इमेज (Digital image) : डिजिटल संख्याओं (DN) की एक सरणी जिसे पंक्तियों और स्तंभों में व्यवस्थित किया गया हो, जिसमें तीव्रता मान और उनके स्थानों का गुण होता है।
डिजिटल संख्या (Digital Number) : किसी डिजिटल इमेज में एक पिक्सेल का तीव्रता मान।
डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग (Digital Image Processing) : सतह पर मौजूद घटनाओं के बारे में जानकारी निकालने के उद्देश्य से DN मानों की संख्यात्मक हेराफेरी।
विद्युत चुंबकीय विकिरण (EMR) (Electromagnetic Radiation) : ऊर्जा जो प्रकाश की गति से किसी स्थान या माध्यम के माध्यम से प्रसारित होती है।
विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम (Electromagnetic Spectrum) : EMR का एक सतत क्रम जो छोटी तरंग, उच्च आवृत्ति की ब्रह्मांडीय किरणों से लेकर लंबी तरंगदैर्ध्य, निम्न आवृत्ति की रेडियो तरंगों तक फैला होता है।
झूठा रंग संयोजन (FCC) (False Colour Composite) : एक कृत्रिम रूप से उत्पन्न रंगीन इमेज जिसमें नीले, हरे और लाल रंगों को उन तरंगदैर्ध्य क्षेत्रों को सौंपा जाता है जिनसे वे प्राकृतिक रूप से संबंधित 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 सौंपा जाता है।
ग्रे स्केल (Gray scale) : किसी इमेज की चमक में होने वाले परिवर्तनों को अंशांकित करने का एक माध्यम जो काले से सफेद रंग तक मध्यवर्ती ग्रे मानों के साथ होता है।
इमेज (Image) : किसी दृश्य का स्थायी अभिलेख जिसमें प्राकृतिक और मानव निर्मित विशेषताएं और गतिविधियाँ होती हैं, और जो फोटोग्राफिक और गैर-फोटोग्राफिक साधनों से उत्पन्न होता है।
दृश्य (Scene) : वह भूमि क्षेत्र जिसे एक इमेज या फोटोग्राफ कवर करता है।
संवेदक (Sensor) : कोई भी इमेजिंग या गैर-इमेजिंग उपकरण जो EMR प्राप्त करता है और उसे एक सिग्नल में बदलता है जिसे फोटोग्राफिक या डिजिटल इमेज के रूप में रिकॉर्ड और प्रदर्शित किया जा सकता है।
परावर्तन (Reflectance) : किसी पदार्थ द्वारा परावर्तित विकिरण ऊर्जा और उसे प्राप्त ऊर्जा का अनुपात।
स्पेक्ट्रल बैंड (Spectral Band) : 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।

दूरस्थ संवेदन में चरण

चित्र 6.2 दूरस्थ संवेदन आंकड़ा अर्जन में प्रयुक्त प्रक्रियाओं को दर्शाता है। ये मूलभूत प्रक्रियाएँ, जो पृथ्वी की सतह की वस्तुओं और घटनाओं के गुणों के बारे में सूचना एकत्र करने में सहायक होती हैं, निम्नलिखित हैं:

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

(ख) ऊर्जा के स्रोत से पृथ्वी की सतह तक संचरण;

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

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

(ङ) संवेदक द्वारा परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का संसूचन;

(च) प्राप्त ऊर्जा को फोटोग्राफिक/डिजिटल आंकड़ा रूप में रूपांतरण;

(छ) आंकड़ा उत्पादों से सूचना सामग्री का निष्कर्षण; और

(ज) सूचना को मानचित्र/सारणीबद्ध रूप में रूपांतरण।

चित्र 6.2 दूरस्थ संवेदन आंकड़ा अर्जन में चरण

क. ऊर्जा का स्रोत: सूर्य दूरस्थ संवेदन 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 संसूचन और परास) में प्रयुक्त ऊर्जा किरणें।

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 $(300,000 \mathrm{~km}$ प्रति सेकंड) से ऊर्जा की तरंगों के रूप में फैलती है। इस प्रकार की ऊर्जा प्रसारण को विद्युत चुंबकीय विकिरण (EMR) कहा जाता है। ऊर्जा की तरंगें आकार और आवृत्ति में भिन्न होती हैं। इन विभिन्नताओं का आलेखन विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम (चित्र 6.3) के रूप में जाना 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 समूहबद्ध किया जाता 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 विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम

c. पृथ्वी की सतह के साथ ऊर्जा की अन्योन्यक्रिया: प्रसारित होती हुई ऊर्जा अंततः पृथ्वी की सतह की वस्तुओं से टकराती है। इससे वस्तुओं द्वारा ऊर्जा का अवशोषण, पारगमन, 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 दूधिया जल निकाय नीले और हरे क्षेत्रों में अधिक परावर्तन 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 आईआरएस 1 सी बैंड 1 हरा (बाएं) और बैंड 4 आईआर चित्र

d. वायुमंडल के माध्यम से परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का प्रसार: जब ऊर्जा पृथ्वी की सतह की वस्तुओं से परावर्तित होती है, तो यह पुनः वायुमंडल में प्रवेश करती है। आप इस तथ्य से अवगत होंगे कि वायुमंडल गैसों, जल अणुओं और धूल 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 कण नीली ऊर्जा को प्रकीर्णित करते हैं। इसलिए, वायुमंडलीय घटकों द्वारा या तो अवशोषित या प्रकीर्णित ऊर्जा उपग्रह पर स्थापित संवेदक तक कभी नहीं पहुँचती और ऐसी ऊर्जा तरंगों द्वारा वहन किए गए वस्तुओं के गुण अनदर्जित रह जाते हैं।

e. संवेदक द्वारा परावर्तित/उत्सर्जित ऊर्जा का पता लगाना: संवेदक जो ऊर्जा प्राप्त करते हैं उसे रिकॉर्ड करते हैं, वे लगभग ध्रुवीय सूर्य-समकालिक कक्षा में $700-900 \mathrm{~km}$ की ऊँचाई पर स्थित होते हैं। इन उपग्रहों को सुदूर संवेदी उपग्रह (जैसे भारतीय सुदूर संवेदी श्रृंखला) कहा जाता है। इन उपग्रहों के विपरीत, मौसम निगरानी और दूरसंचार उपग्रह भू-स्थिर स्थिति में रखे जाते हैं (उपग्रह सदैव अपनी कक्षा में इस प्रकार स्थित रहता है कि वह पृथ्वी की घूर्णन दिशा के साथ समकालिक होता है) और लगभग $36,000 \mathrm{~km}$ की ऊँचाई पर पृथ्वी के चारों ओर घूमते हैं (जैसे INSAT श्रृंखला के उपग्रह)। सुदूर संवेदी और मौसम निगरानी उपग्रहों के बीच तुलना बॉक्स (6.1) में दी गई है। चित्र 6.6 क्रमशः सूर्य-समकालिक और भू-स्थिर उपग्रहों की कक्षाओं को दर्शाता है।

बॉक्स 6.1 सूर्य-समकालिक और भू-स्थिर उपग्रहों के बीच तुलना

चित्र 6.6 सूर्य-तुल्यकाली (बाएँ) और भू-स्थिर (दाएँ) उपग्रहों की कक्षा

दूरसंवेदी उपग्रहों को ऐसे संवेदक लगाकर भेजा जाता है जो वस्तुओं द्वारा परावर्तित ईएमआर को एकत्र करने में सक्षम हों। फोटोग्राफिक कैमरा एक्सपोज़र के एक क्षण में फोटोग्राफ प्राप्त करता है। तथापि, दूरसंवेदी उपग्रहों में प्रयुक्त संवेदक सूचना एकत्र करने और रिकॉर्ड करने के तरीके में फोटोग्राफिक कैमरा से भिन्न तंत्र रखते हैं। अंतरिक्ष-आधारित संवेदकों द्वारा अर्जित छवियाँ डिजिटल प्रारूप में होती हैं, जबकि कैमरा-आधारित प्रणाली से प्राप्त छवियाँ फोटोग्राफिक प्रारूप में होती हैं।

f. प्राप्त 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 एनालॉग (चित्र) डेटा उत्पाद के रूप में भी रूपांतरित किया जा सकता है। पृथ्वी की कक्षा में घूमने वाले उपग्रह पर स्थापित सेंसर एकत्रित छवि डेटा को इलेक्ट्रॉनिक रूप से पृथ्वी पर स्थित विभिन्न भागों में बने अर्थ रिसीविंग स्टेशन को भेजता है। भारत में, एक ऐसा स्टेशन हैदराबाद के पास शादनगर में स्थित है।

g. डेटा उत्पादों से सूचना सामग्री निकालना: जब छवि डेटा पृथ्वी 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/सारणी 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, सारणी 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 बदलता है और उसे एक ऐसे रूप में प्रस्तुत करता है जिससे जांच के अधीन वस्तुओं के बारे में सूचना प्राप्त करना उपयुक्त हो। आउटपुट डेटा के रूप के आधार पर, सेंसरों को फोटोग्राफिक (एनालॉग) और गैर-फोटोग्राफिक (डिजिटल) सेंसरों में वर्गीकृत किया जाता है।

एक फोटोग्राफिक सेंसर (कैमरा) एक्सपोज़र के क्षण 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 गैर-फोटोग्राफिक सेंसरों का वर्णन करने तक सीमित रखेंगे।

बहु-स्पेक्ट्रल स्कैनर: उपग्रहीय दूरस्थ संवेदन में बहु-स्पेक्ट्रल स्कैनर (MSS) का उपयोग संवेदकों के रूप में किया जाता है। ये संवेदक दृश्य क्षेत्र में फैले वस्तुओं की छवियाँ प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एक स्कैनर आमतौर पर एक दर्पण और संवेदकों से बने ग्राहण तंत्र से युक्त होता है। एक स्कैनिंग संवेदक दृश्य को एक श्रृंखला में स्कैन लाइनों को रिकॉर्ड करके बनाता है। ऐसा करते समय, मोटर युक्ति संवेदक के कोणीय दृश्य क्षेत्र में स्कैनिंग दर्पण को दोलायमान 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 बना माना जाता है जो छवि की स्थानिक स्पष्टता निर्धारित करते हैं। दृश्य के 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, जिन्हें डिजिटल संख्या (DN मान) कहा जाता है, में बदला जाता है ताकि उन्हें 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 घूर्णी दर्पण और एक एकल संवेदक से बने होते हैं। दर्पण इस प्रकार उन्मुख होता है कि जब यह एक पूर्ण घूर्णन करता है, तो संवेदक दृश्य क्षेत्र में फैल जाता है।

6.7 व्हिस्कब्रूम स्कैनर्स

6.8 पुशब्रूम स्कैनर्स

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

(i) पुशब्रूम स्कैनर: पुशब्रूम स्कैनरों में कई डिटेक्टर होते हैं जिनकी संख्या सेंसर की स्वाथ को स्थानिक संकल्प के आकार से विभाजित करने पर प्राप्त होती है (चित्र 6.8)। उदाहरण के लिए, फ्रेंच रिमोट सेंसिंग उपग्रह SPOT के हाई रेज़ोल्यूशन विज़िबल रेडियोमीटर - 1 (HRVR - 1) की स्वाथ 60 किमी है और स्थानिक संकल्प 20 मीटर है। यदि हम 60 किमी × 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 भू-कोशिका (पिक्सेल) आयामों से परावर्तित ऊर्जा को नादिर दृष्टिकोण से एकत्र करता है।

उपग्रहों की संकल्पन शक्ति

उपग्रहीय दूरसंवेदन में, सूर्य-समकालीन ध्रुवीय कक्षा पृथ्वी की एक ही सतह क्षेत्र पर पूर्वनिर्धारित 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 लिए दो विभिन्न समयावधियों में अधिग्रहित दो चित्रों को दर्शाता है जो हिमालय में वनस्पति के प्रकारों के संबंध में होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन और अभिलेख बनाने में सक्षम बनाता है। एक अन्य उदाहरण में, चित्र 6.10 ($a$ और b) हिंद महासागर में सुनामी से पहले और बाद में अधिग्रहित चित्रों को दर्शाता है। जून 2004 में अधिग्रहित चित्र इंडोनेशिया के बांडा आचे की अबाधित स्थलाकृति को स्पष्ट रूप से दिखाता है, जबकि सुनामी के तुरंत बाद अधिग्रहित पश्चात्-सुनामी चित्र सुनामी द्वारा हुए नुकसानों को प्रकट करता है।

चित्र 6.9 मई (बाएं) और नवंबर (दाएं) में लिए गए IRS उपग्रह द्वारा हिमालय और उत्तरी 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 (क) सूनामी-पूर्व छवि जून 2004 में अधिग्रहित

चित्र 6.10 (ख) सूनामी-पश्चात छवि दिसंबर 2004 में अधिग्रहित

सेंसर रिज़ॉल्यूशन

रिमोट सेंसर स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमेट्रिक रिज़ॉल्यूशन द्वारा विशेषता होते हैं जो विभिन्न भू-भाग की स्थितियों से संबंधित उपयोगी सूचना निष्कर्षण में सक्षम बनाते हैं।

(i) स्थानिक संकल्प: आपने कुछ लोगों को किताब या अख़बार पढ़ते समय चश्मा लगाते हुए 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। धनात्मक चश्मे का उपयोग करके वे अपनी दृष्टि और विभेदन क्षमता में सुधार करने की कोशिश करते हैं। दूरसंवेदन में संवेदकों की स्थानिक संकल्प भी इसी प्रकार की घटना को दर्शाती है। यह संवेदक की योग्यता होती है कि वह दो निकट स्थित वस्तु सतहों को दो भिन्न वस्तु सतहों के रूप में पहचान सके। एक नियम के रूप में, संकल्प बढ़ने के साथ-साथ छोटी से छोटी वस्तु सतहों की भी पहचान संभव हो जाती है।

(ii) वर्णकीय संकल्प: यह संवेदक की विद्युत-चुंबकीय विकिरण (EMR) के विभिन्न बैंडों में संवेदन और अभिलेखन क्षमता को दर्शाता है। बहु-वर्णकीय प्रतिबिंब एक ऐसे उपकरण द्वारा अर्जित किए जाते हैं जो संवेदक द्वारा प्राप्त विकिरण को विसरित करता है और विशिष्ट वर्णकीय सीमा के प्रति संवेदनशील संवेदकों को तैनात करके उसे अभिलिखित करता है। ऐसे प्रतिबिंब प्राप्त करने के सिद्धांत प्रकृति में प्रकाश के विसरण के विस्तार पर आधारित होते हैं जिससे ‘इंद्रधनुष’ दिखाई देता है और प्रयोगशाला में प्रिज़्म के उपयोग से (Box 6.2)।

विभिन्न बैंडों में प्राप्त चित्रों में वस्तुओं की प्रतिक्रिया अलग-अलग दिखाई देती है, जैसा कि रिमोट सेंसिंग डेटा अधिग्रहण के चरणों के पैरा 3 में चर्चा की गई है। चित्र 6.11 विभिन्न स्पेक्ट्रल क्षेत्रों में IRS P-6 (Resource sat-1) द्वारा अधिग्रहित चित्रों को दर्शाता है, जिसमें बैंड 4 (इन्फ्रारेड) में ताजे पानी की मजबूत अवशोषण क्षमता और बैंड 2 (हरा) में शुष्क सतहों द्वारा मिश्रित मजबूत परावर्तन दिखाई देता है (चित्र 6.11)।

(iii) रेडियोमेट्रिक रेज़ोल्यूशन: यह सेंसर की दो लक्ष्यों के बीच भेद करने की क्षमता है। रेडियोमेट्रिक रेज़ोल्यूशन जितना अधिक होता है, दो लक्ष्यों के बीच इतनी ही छोटी रेडियन्स में अंतर का पता लगाया जा सकता है।

विश्व के कुछ रिमोट सेंसिंग उपग्रहों की स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमेट्रिक रेज़ोल्यूशन को सारणी 6.1 में दिखाया गया है।

सारणी 6.1 लैंडसैट, IRS और SPOT सेंसरों की स्थानिक, स्पेक्ट्रल और रेडियोमेट्रिक रेज़ोल्यूशन

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 किरणों के प्राकृतिक विच्छेदन की प्रक्रिया से बनता है। इसी घटना को आप एक प्रिज़्म की एक ओर प्रकाश की किरण डालकर प्रयोग कर सकते हैं। प्रिज़्म की दूसरी ओर आप ऊर्जा का सात रंगों में विच्छेदन देख सकते हैं जो श्वेत प्रकाश बनाते हैं।

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

डेटा उत्पाद

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

पकड़ने और दर्ज करने में प्रयुक्त तंत्र के आधार पर, दूरस्थ संवेदित डेटा उत्पादों को मोटे तौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• फोटोग्राफिक छवियाँ

• डिजिटल छवियाँ

फोटोग्राफिक छवियाँ: फोटोग्राफ विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल क्षेत्रों में, अर्थात् $0.3-0.9 \mu \mathrm{m}$ में अधिग्रहित किए जाते हैं। फोटोग्राफ प्राप्त करने के लिए चार विभिन्न प्रकार की प्रकाश-संवेदनशील फिल्म इमल्शन आधार प्रयुक्त होते हैं। ये हैं—ब्लैक एंड व्हाइट, कलर, ब्लैक एंड व्हाइट इन्फ्रारेड और कलर इन्फ्रारेड। यद्यपि, वायु फोटोग्राफी में सामान्यतः ब्लैक एंड व्हाइट फिल्म का उपयोग होता है। फोटोग्राफों को किसी भी सीमा तक बड़ा किया जा सकता है बिना सूचना सामग्री या कंट्रास्ट खोए।

डिजिटल छवियाँ: एक डिजिटल छवि पिक्सल नामक विच्छिन्न चित्र तत्वों से बनी होती है। छवि में मौजूद प्रत्येक पिक्सल की एक तीव्रता मान होता है और द्वि-आयामी छवि स्थान में एक पता होता है। एक डिजिटल संख्या (DN) किसी पिक्सल के औसत तीव्रता मान को दर्शाती है। यह सेंसर द्वारा प्राप्त विद्युत चुंबकीय ऊर्जा और उसकी सीमा वर्णन करने के लिए प्रयुक्त तीव्रता स्तरों पर निर्भर करता है।

एक डिजिटल छवि में वस्तुओं की छवियों से संबंधित विवरणों की पुनरावृत्ति पिक्सल के आकार से प्रभावित होती है। एक छोटे आकार का पिक्सल सामान्यतः दृश्य विवरणों और डिजिटल निरूपण के संरक्षण में उपयोगी होता है। यद्यपि, डिजिटल छवि को एक निश्चित सीमा से आगे ज़ूम करने पर सूचना की हानि होती है और केवल पिक्सल दिखाई देते हैं। डिजिटल छवि प्रसंस्करण एल्गोरिद्मों का उपयोग करके, किसी छवि में उनकी 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 ज़ूम करके दिखाया गया जिसमें पिक्सल की चमक (बाएँ) और संबद्ध डिजिटल संख्याएँ (दाएँ) दिखाई गई हैं

उपग्रह छवियों की व्याख्या

सेंसरों से प्राप्त आंकड़ों 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 आंकड़ा उत्पाद प्राप्त करते हैं। इसलिए, ऐसी विशेषताओं के गुणात्मक और मात्रात्मक गुणों का निष्कर्षण दृश्य व्याख्या विधियों या डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग तकनीकों में से किसी का भी उपयोग करके किया जा सकता है।

दृश्य व्याख्या एक मैनुअल अभ्यास है। इसमें वस्तुओं की छवियों को उनकी पहचान के उद्देश्य से पढ़ना शामिल है। दूसरी ओर, डिजिटल छवियों के लिए वांछित सूचना निष्कर्षण के लिए हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का संयोजन आवश्यक होता है। समय, उपकरणों और सहायक उपकरणों की सीमाओं के अंतर्गत 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 सचेत रूप से करें या नहीं, हम वस्तुओं की आकृति, आकार, स्थान और आस-पास की वस्तुओं से उनके संबंधों का उपयोग उन्हें पहचानने के लिए अपने दैनिक जीवन में करते हैं। वस्तुओं की ये विशेषताएं दृश्य व्याख्या के तत्व कहलाती हैं। 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 है जिसमें वस्तुएं प्रकट होती हैं, उनकी आकृति, आकार, पैटर्न, बनावट और वे छाया जो वे डालती हैं। दूसरी ओर, स्थान और विभिन्न वस्तुओं का आस-पास की वस्तुओं से संबंध भू-भाग विशेषताएं बनाते हैं।

1. स्वर या रंग: हम जानते हैं कि सभी वस्तुएँ स्पेक्ट्रम के सभी क्षेत्रों में ऊर्जा प्राप्त करती हैं। वस्तु सतह के साथ विद्युतचुंबकीय विकिरण (ईएमआर) की अंतःक्रिया ऊर्जा के अवशोषण, संचरण और परावर्तन का कारण बनती है। यह परावर्तित ऊर्जा की मात्रा है जिसे सेंसर द्वारा ग्रे के स्वरों में, या काले-सफेद और रंगीन छवियों में क्रमशः रंगों के रूप में प्राप्त और अभिलेखित किया जाता है। स्वर या रंग में विभिन्नताएँ आने वाले विकिरण की दिशा, सतह के गुणों और वस्तुओं की संरचना पर निर्भर करती हैं। 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 (‘सी - रिमोट सेंसिंग डेटा अधिग्रहण के चरण’ पैरा देखें)। 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 दिखाई देती है।

6.13 (क) गंदी नदी

6.13 (ख) स्वच्छ जल वाली नदी

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

पृथ्वी की सतह की विभिन्न विशेषताएँ जिन रंगों में रिमोट सेंसिंग छवियों में दर्ज की जाती हैं, वे तालिका 6.2 में दी गई हैं।

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

2. बनावट: बनावट से तात्पर्य ग्रे टोन या रंगों की हल्की-फुल्की विविधताओं से है। ये विविधताएँ मुख्यतः ऐसी छोटी-छोटी इकाई विशेषताओं के समूह से उत्पन्न होती हैं जिन्हें अलग-अलग पहचाना नहीं जा सकता, जैसे कि उच्च घनत्व वाले और निम्न घनत्व वाले आवासीय क्षेत्र; झुग्गी-झोपड़ी और अवैध बस्तियाँ; कूड़ा-कचरा और ठोस अपशिष्ट के अन्य रूप; तथा विभिन्न प्रकार की फसलें और पौधे। कुछ वस्तुओं की छवियों में बनावट संबंधी अंतर चिकनी से खुरदरी बनावट तक होते हैं (चित्र 6.14 a और b)। उदाहरण के लिए, एक बड़े शहर के घने आवासीय क्षेत्र सूक्ष्म बनावट बनाते हैं क्योंकि मकान छोटे क्षेत्र में केंद्रित होते हैं और निम्न घनत्व वाले आवासीय क्षेत्र खुरदरी बनावट उत्पन्न करते हैं। इसी प्रकार, उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली छवियों में गन्ने या बाजरा के पौधे चावल या गेहूँ के पौधों की तुलना में खुरदरी बनावट उत्पन्न करते हैं। झाड़ियों से भरी भूमि की छवियों में भी खुरदरी बनावट देखी जा सकती है यदि उसकी तुलना हरे-भरे सदाबहार वनों की सूक्ष्म बनावट से की जाए।

चित्र 6.14 (a) मैंग्रोव की खुरदरी बनावट वाली छवि

चित्र 6.14 (b) फसल भूमि की सूक्ष्म बनावट

3. आकार: प्रतिबिम्ब की विभेदन क्षमता या स्केल से जिस आकार की वस्तु का पता लगाया जाता है, वह व्यक्तिगत वस्तुओं की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता है। यह औद्योगिक तथा औद्योगिक परिसरों को आवासीय आवासों से भिन्न रूप से पहचानने में सहायक होता है (चित्र 6.15), शहर के मध्य स्थित स्टेडियम को शहरी किनारे पर स्थित ईंट-भट्टों से, बस्तियों के आकार और पदानुक्रम आदि को।

4. आकृति: किसी व्यक्तिगत वस्तु की सामान्य रचना, विन्यास या रूपरेखा दूरसंवेदी प्रतिबिम्बों की व्याख्या में महत्वपूर्ण संकेत प्रदान करती है। कुछ वस्तुओं की आकृति इतनी विशिष्ट होती है कि उन्हें पहचानना सरल हो जाता है। उदाहरण के लिए, संसद भवन की आकृति अन्य कई निर्मित संरचनाओं से सामान्यतः भिन्न होती है। इसी प्रकार, रेलवे लाइन को सड़क से सरलता से पहचाना जा सकता है क्योंकि इसकी लंबी, निरंतर रेखीय आकृति होती है जिसमें मार्ग में धीरे-धीरे परिवर्तन होता है (चित्र 6.16)।

चित्र 6.15 संस्थागत भवनों और आवासीय क्षेत्रों के बीच आकार में विभिन्नताएँ कोलकाता (क) और वाराणसी (ख) के प्रतिबिम्बों में स्पष्ट रूप से पहचानी जा सकती हैं

चित्र 6.16 रेलवे ट्रैक की वक्ररेखीय आकृति सड़कों के तीखे मोड़ से स्पष्ट रूप से भिन्न है।

आकृति धार्मिक स्थानों जैसे मस्जिदों और मंदिरों की पहचान में भी निर्णायक भूमिका निभाती है क्योंकि ये स्पष्ट विशेषताएँ होती हैं।

5. छाया: किसी वस्तु की छाया सूर्य के प्रकाश कोण और स्वयं वस्तु की ऊँचाई का फलन 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 लाइनें और इसी तरह की अन्य विशेषताओं को केवल उनकी छाया के आधार पर ही पहचाना जा सकता है। छाया शहर के केंद्रों में वस्तुओं की पहचान को प्रतिकूल रूप से भी प्रभावित करती है क्योंकि यह गहरे स्वर का उत्पादन करती है, जो ऊँची इमारतों की छाया के नीचे पड़ी विशेषताओं के मूल स्वर या रंग को प्रभावित करता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि छाया, छवि व्याख्या के एक तत्व के रूप में, उपग्रह छवियों में कम उपयोगी है। फिर भी, यह बड़े पैमाने की वायु-फोटोग्राफी में उपयोगी सिद्ध होती है।

6. पैटर्न: कई प्राकृतिक और मानव निर्मित विशेषताओं की स्थानिक व्यवस्थाएँ रूपों और संबंधों की पुनरावृत्त दिखावट प्रस्तुत करती हैं। व्यवस्थाओं को उनके द्वारा बनाए गए पैटर्न का उपयोग करके चित्रों से आसानी से पहचाना जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक शहरी क्षेत्र में समान आकार और लेआउट योजना वाले आवासीय इकाइयों की योजनाबद्ध आवासीय क्षेत्रों को उनके पैटर्न का पालन करके आसानी से पहचाना जा सकता है (चित्र 6.17)। इसी प्रकार, बागान और पौधारोपण समान प्रकार के पौधों को समान पौधों के बीच की दूरी के साथ व्यवस्थित करते हैं। विभिन्न प्रकार की जल निकासी या बस्तियों के बीच भी अंतर किया जा सकता है यदि उनके पैटर्न को ठीक से अध्ययन और पहचाना जाए।

चित्र 6.17 योजनाबद्ध आवासीय क्षेत्रों को वे जो पैटर्न बनाते हैं उसका उपयोग करके आसानी से पहचाना जा सकता है

7. संघ: संघ का तात्पर्य वस्तुओं और उनके परिवेश के बीच संबंध से है साथ ही उनके भौगोलिक स्थान से भी। उदाहरण के लिए, कोई शैक्षणिक संस्था हमेशा ही आवासीय क्षेत्र में या उसके निकट अपना स्थान बनाती है तथा उसी परिसर में खेल का मैदान भी होता है। इसी प्रकार, स्टेडियम, रेसकोर्स और गोल्फ कोर्स किसी बड़े शहर के लिए उपयुक्त माने जाते हैं, बढ़ते हुए शहर की परिधि में राजमार्ग के किनारे औद्योगिक स्थल, और नालों तथा रेलवे लाइनों के किनारे झुग्गियाँ।

अभ्यास

1. नीचे दिए गए चार विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए

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

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

(ii) निम्नलिखित में से कौन-सा वैद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का क्षेत्र उपग्रह दूरस्थ संवेदन में प्रयुक्त नहीं होता है।

(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 है?

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

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

(i) दूरसंवेदन अन्य पारंपरिक विधियों की तुलना में 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 का वर्णन एक आरेख की सहायता से कीजिए। समझाइए कि यह पुशब्रूम स्कैनर से किस प्रकार भिन्न है।
(ii) हिमालय की वनस्पति में देखे जा सकने वाले परिवर्तनों की पहचान कर सूची बनाइए (चित्र 6.9)।

गतिविधि

नीचे दर्शाए गए आईआरएस आईसी एलआईएसएस III इमेजरी पर चिह्नित विभिन्न लक्षणों की पहचान कीजिए। छवि व्याख्या के तत्वों के विवरण और मानक झूठे रंग संयोजन पर विभिन्न वस्तुओं के दिखाई देने वाले रंगों से संकेत लीजिए।