0 Elektromanyetik Tayf ve Özellikleri

Tweet

Uzaktan algılama platformlarındaki sensörler, elektromanyetik yayımı kaydederek görüntüyü oluştururlar. Bu yayımın kategorize edilmesi ile Elektromanyetik Tayf oluşmuştur. Tayf; gama ve x ışınlarını da içeren kısa dalga uzunluğu ile microwave ve TV / radyo dalgalarını kapsayan uzun dalga uzunluğu arasında yer almıştır. Elektromanyetik tayf uzaktan algılama açısından önem taşıyan muhtelif bölgelere ayrılmıştır. Aşağıdaki şekillerde tayfın içerdiği genel bölgeler ile Ultraviole (UV), Görünen Işık (Visible Light), Infrared (IR) ve Microwave bölgelerinin dalga uzunluğu ve frekans durumu gösterilmiştir.

Şekil 1 Elektromanyetik tayf bölgeleri

(1)   ULTRAVIOLE:

Çok kısa dalga uzunluğundaki tayfın Ultraviole veya kısa bir deyişle UV bölgesi, 0.2-0.4 µm dalga uzunluğunda yer almakta ve uzaktan algılamaya olanak sağlamaktadır. Dünya sathındaki kayalar ve mineraller gibi bazı materyaller, UV ışınları tarafından aydınlatıldığında ışık saçma (Fluoresce) veya görünen ışığı yayma özelliği bulunmaktadır. Bu özellikleri nedeniyle bu tip materyaller sensörler tarafından algılanarak belirlenirler. 

Şekil 2 Ultraviolet bölgesine ilişkin dalga uzunlukları ve frekanslar

(2)   GÖRÜNEN IŞIK: 

İnsan gözü veya uzaktan algılama sensörleri, görünen ışık bölgesindeki hedefleri tespit ederler. Görünen dalga uzunluğu 0.4 – 0.7 µm arasındadır.

 

Şekil 3 Görünen Işık bölgesine ilişkin dalga uzunlukları ve frekanslar

En uzun dalga uzunluğu kırmızı, en kısası ise menekşe rengidir. Görünen ışık bölgesindeki renkler ve bunların dalga uzunlukları aşağıda belirtilmiş olup ana renkler mavi, yeşil ve kırmızıdır. Diğer renkler bunların kombinasyonundan oluşmaktadır.

Menekşe : 0.4-0.446 µm
Mavi : 0.446-0.500 µm
Yeşil : 0.500-0.578 µm
Sarı : 0.578-0.592 µm
Turuncu : 0.592-0.620 µm
Kırmızı : 0.620-0.700 µm

Mavi renkteki enerji, elektromanyetik tayfın 0.40-0.50 µm dalga uzunluğunda yer almaktadır. Bu renk; uzun dalga boylarında görünmeyen gölgedeki materyali aydınlatma, yeşil bitkilerin içerdiği klorofil tarafından emilme (klorofilin en iyi emildiği dalga uzunluğu 0.40 µm’dir) ve takriben 40 metre derinliğindeki temiz suya nüfuz etme özelliklerine sahiptir.

Yeşil renkteki enerji, elektromanyetik tayfın 0.50-0.60 µm dalga uzunluğunda yer almaktadır. Bu renk; 13 metre derinliğindeki temiz suya nüfuz etme, temiz ve bulanık su arasındaki kontrastlığı belirleme, yeryüzündeki gerilim etkisi nedeniyle sudaki yağı tespit etme ve yakın Infrared (NIR) bölgesine göre daha az tarzda bitkilerin yaptığı yüksek yansımayı belirleme, özelliklerini içermektedir.

Kırmızı renkteki enerji, elektromanyetik tayfın 0.60-0.70 µm dalga uzunluğunda yer almaktadır. Bu renk; klorofilin emilmesi nedeniyle (0.66 µm) bitkileri ayırt etme, toprağı ayırt etme ve yerleşim sahası niteliklerini analiz etme, ölü yaprakların içerdiği kırmızı ve sarı renkteki pigmentlerin yaptığı yansımayı tespit ve 8 metre ile limitli su derinliğine nüfuz etme özelliklerini kapsamaktadır.

İnsan gözü, güneş ışınlarını tek veya homojen bir renkte görmektedir. Gerçekte bu renk; tayfın ultraviolet, görünen ve infrared bölgelerin yaydığı muhtelif dalga uzunluklarından oluşmuştur. Güneş ışınlarının bir prizmadan geçirilmesi halinde, bu renkleri ayrı ayrı görmek mümkündür.

Şekil 4 Prizmadan geçirilen güneş ışınları ve oluşan renkler

(3) INFRARED: 

Infrared (IR) bölgesi, elektromanyetik tayfın 0.7-100 µm dalga uzunluğunda yer almıştır. Görünen ışık bölgesinin 100 mislinden daha geniş bir sahaya yayılmıştır. Bu bölge yayımın özelliğine bağlı olarak yansıyan (reflected) IR ve yayılan (emitted) veya termal (thermal) IR olarak adlandırılan 2 kısma bölünmüştür.

0.7-3.0 µm dalga uzunluğunda yer alan yansıyan IR bölgesindeki ışık veya ısı tarzındaki yayım, görünen ışık bölgesindekine çok benzemekte ve uzaktan algılama amaçlarına hizmet vermektedir.

3.0-100 µm dalga uzunluğuna sahip termal IR bölgesi, görünen ışık ve yansıyan IR bölgesinden oldukça farklı özellikleri taşımaktadır. Bu bölgedeki enerji temelde yer sathından yayılan sıcaktır. Görünen ışık ile microwave (radar) bölgeleri arasında bulunan IR bölgesinin bazı özellikleri optik bazıları ise radar enerjisine benzemektedir. Bölge kendi içinde ayrıca dalga uzunluklarına dayalı olarak; Yakın Infrared (Near IR: NIR), Kısa dalga Infrared (Short Wave IR: SWIR), Orta dalga Infrared (Mid Wave IR: MWIR) ve Uzun dalga Infrared (Long Wave IR: LWIR) olarak 4 kısma bölünmüştür.

Yakın Infrared ve kısa dalga Infrared yansıyan enerji, Orta dalga Infrared yansıyan ve termal, Uzun dalga Infrared ise yayılan veya termal bölge kapsamındadır.

(a)   YAKIN INFRARED  0.72-1.1 µm:

Yakın infrared bölgesindeki yansıma, yaprak dokusunun hücresel yapısından kuvvetli bir şekilde etkilenmektedir. Bu özellik nedeniyle bitkilerin analizinde kullanılır. Suyun emme ve bitkilerin yansıma özelliği nedeniyle (0.76-0.90 µm) kıyı haritacılığına olanak sağlamaktadır. Ayrıca canlı kütlelerin (0.76-0.90 µm) belirlenmesinde, iğne ve yayvan yapraklı ağaçların birbirinden ayırt edilmesine imkan vermektedir.

(b)   KISA DALGA INFRARED  1.1- 3.0 µm:

Bitki tipleri arasında kontraslık farklılıkları bu bölgede ortaya çıkmaktadır. Sınırlı olarak buluta nüfuz eden kısa dalga Infrared; sulardaki yağın, toprak ve bitkilerin içerdiği nemin belirlenmesini sağlayan özelliklere sahiptir.

(c)   ORTA DALGA INFRARED  3.0- 5.0 µm:

Uzun dalga infrared bölgesi kadar sıhhatli olmamakla beraber termal sıcaklıkları tespit etmektedir. Bu bölge gündüzleri; yansıyan enerjiyi ve termal yayım karışımını, geceleri; yayılan ısıyı, metal çatılardan yansıyan enerjiyi, bacalardan çıkan ve yangınlardan kaynaklanan ısı yayımını ve buhar yansımasını tespit eder. Dumana nüfuz etme özelliğine de sahiptir.

(d)   UZUN DALGA INFRARED  5.0- 14.0 µm:

Termal analizlerde kullanılır. Bazı bitkilerin yoğunluğu ve örtü tipini, günlük ve mevsimsel olarak termal atalet gösteren bitkileri belirme özelliklerini taşımaktadır.

Şekil 5 Infrared bölgesine ilişkin dalga uzunlukları ve frekanslar

(4) MICROWAVE: 

Yakın zamanda, uzaktan algılamanın ilgi sahasına giren microwave enerji bölgesi, elektromanyetik tayfın 0.1-100 cm dalga uzunluğunda yer almaktadır. Bu bölge, kendi içinde muhtelif gereksinimler için kullanılan 6 bandı içermektedir.

•     Ka-Bandı (0.75-1.1 cm), K-Bandı (1.1-1.67 cm) ve Ku-Bandı (1.67-2.4 cm): çok kısa dalga uzunluğundadır. Uçaklarda ilk radar sistemi olarak kullanılmışlardır.

•      X-Bandı (2.4-3.75cm): Askeri keşif ve arazi haritacılığı amaçları için uçaklarda yaygın olarak kullanılmıştır.

•     C-Bandı (3.75- 7.5cm): Bir çok uçakta, İnsansız hava aracında ve uzay araçlarında (ERS-1 ve RADARSAT) kullanılmaktadır. 

•      S-Bandı (7.5-15 cm): Rusların ALMAZ uydusunda kullanılmıştır.

•      L-Bandı (15-30cm): ABD’nin SEASAT, Japonların JERS-1 uyduları ve NASA’nın uçaklarında bulunmaktadır.

•      P-Bandı (30-100 cm): NASA’nın deneyimsel araştırma sistemi olarak uçaklarda kullanılmaktadır. 

Şekil 6 Microwaves bölgesine ilişkin dalga uzunlukları ve frekanslar

Bölgenin kısa uzunluktaki dalga uzunlukları, termal infrared bölgenin özelliklerini taşırken, uzun uzunluktaki dalga uzunlukları ise radyo yayınlarına olanak sağlamaktadır. Şiddetli yağmur dışında, uzun dalga uzunluğundaki microwave enerji; bulut örtüsüne, pusa ve toza nüfuz etme kabiliyetine sahip olup kısa optik dalga uzunluğuna tesir eden atmosferik dağılmadan etkilenmemektedir. Bu özellik nedeniyle microwave bölgede, hemen hemen tüm hava ve çevresel koşullar altında, herhangi bir zamanda veri toplamaya imkan sağlamaktadır.

Tüm cisimler belirgin miktarda microwave enerji yaymaktadır. Bu enerji cismin veya sathın yaydığı sıcaklık ve nem özelliklerine bağlıdır. Microwave algılama, uzaktan algılamada kullanılan pasif ve aktif yöntemlerden her ikisini de içermektedir.

Kaynak: İşlem GIS, Uzaktan Algılama Kitabı, 2002.