Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI SUNULARI JDF 435 UZAKTAN ALGILAMA DERSİ NOTLARI

Benzer belgeler
TEMEL GÖRÜNTÜ BİLGİSİ

Konular Uzaktan Algılama ya Giriş II. HAFTA : Temel Esaslar Doç. Dr. Semih EKERCİN II. HAFTA Temel Esaslar Bu nedenle, uzaktan algılama biliminde,

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Radyasyon (Işınım) Isı Transferi Deneyi Çalışma Notu

Fotovoltaik Teknoloji

Işınım ile Isı Transferi Deneyi Föyü

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Elektromanyetik Radyasyon (Enerji) Nedir?

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

12. SINIF KONU ANLATIMLI

12. SINIF KONU ANLATIMLI

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI SUNULARI JDF435 UZAKTAN ALGILAMA DERSİ NOTLARI

KMB405 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I IŞINIMLA ISI İLETİMİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

GÜNEŞİN ELEKTROMANYETİK SPEKTRUMU

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

1. AMAÇ Işınımla ısı transferi olayının tanıtılması, Stefan-Boltzman kanunun ve ters kare kanunun gösterilmesi.

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK

MADDE VE IŞIK saydam maddeler yarı saydam maddeler saydam olmayan

UZAKTAN ALGILAMA- UYGULAMA ALANLARI

UZAKTAN ALGILAMA YÖNTEMİ MADEN ARAŞTIRMA RAPORU

FOTOSENTETİK OLARAK AKTİF IŞIK

Uydu Görüntüleri ve Kullanım Alanları

Uzaktan algılama ; Yeryüzünün jeolojik, hidrolojik, topoğrafik vb özelliklerinin ölçüm ve yorum yöntemleri ile uzaktan saptanmasıdır.

AST404 GÖZLEMSEL ASTRONOMİ HAFTALIK UYGULAMA DÖKÜMANI

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK

SU Lise Yaz Okulu 2. Ders, biraz (baya) fizik. Dalgalar Elektromanyetik Dalgalar Kuantum mekaniği Tayf Karacisim ışıması

ELEKTRONLAR ve ATOMLAR

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF329 FOTOGRAMETRİ I DERSi NOTLARI

SPEKTROSKOPİ ENSTRÜMANTAL ANALİZ. Elektromanyetik radyasyon (ışıma)

UYDU GÖRÜNTÜLERİ VE SAYISAL UZAKTAN ALGILAMA

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a

I.10. KARBONDİOKSİT VE İKLİM Esas bileşimi CO2 olan fosil yakıtların kullanılması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu artmaktadır.

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. chem.libretexts.org

SES DALGALARı Dalgalar genel olarak, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Elektromanyetik dalgalar, yayılmak için bi

ORM 7420 USING SATELLITE IMAGES IN FOREST RESOURCE PLANNING

RÖNTGEN FİZİĞİ 6. X-Işınlarının madde ile etkileşimi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Güneş enerjisi yapraklardaki klorofil pigmenti yardımı ile kimyasal bağ enerjisine dönüşür. Fakat bu dönüşüm için, yaprağın önce ışığı soğurması

2. Işık Dalgalarında Kutuplanma:

TEST 14-1 KONU IŞIK GÖLGE RENK. Çözümlerİ ÇÖZÜMLERİ

TÜRKİYE CUMHURİYETİ DEVLETİNİN temellerinin atıldığı Çanakkale zaferinin 100. yılı kutlu olsun.

Dr. Fatih AY. Tel:

Dalton atom modelinde henüz keşfedilmedikleri için atomun temel tanecikleri olan proton nötron ve elektrondan bahsedilmez.

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

ELK462 AYDINLATMA TEKNİĞİ

GEOMETRİK, MATEMATİK, OPTİK ve FOTOĞRAFİK TEMELLER (HATIRLATMA) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

Isı enerjisi iletim, konveksiyon (taşıma = sıvı ve hava akımı) ve ışıma (radyasyon) yolu ile yayılır.

SDÜ ZİRAAT FAKÜLTESİ METEOROLOJİ DERSİ

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 5 : IŞIK (MEB)

5. SINIF KİMYA KONULARI

AYDINLATMA SİSTEMLERİ. İbrahim Kolancı Enerji Yöneticisi

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF329 FOTOGRAMETRİ I DERSi NOTLARI

Isı transferi (taşınımı)

Ses Dalgaları. Test 1 in Çözümleri

Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN (Grup B) Öğretim Yılı Güz Dönemi

ELASTİK DALGA YAYINIMI

BÖLÜM 7. ENSTRÜMENTAL ANALİZ YÖNTEMLERİ Doç.Dr. Ebru Şenel

Ormancılıkta Uzaktan Algılama. 4.Hafta (02-06 Mart 2015)

Ünite. Dalgalar. 1. Ses Dalgaları 2. Yay Dalgaları 3. Su Dalgaları

OPTİK. Işık Nedir? Işık Kaynakları

TERMODİNAMİK / HAL DEĞİŞİMİ

TEMEL GÖRÜNTÜ BİLGİSİ

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Meteoroloji. IX. Hafta: Buharlaşma

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ BEÜ ZONGULDAK MYO MİMARLIK VE ŞEHİR PL. BÖL. HARİTA VE KADASTRO PROGRAMI ZHK 209/217/219 FOTOGRAMETRİ DERSİ NOTLARI

ASTROFİZİĞE GİRİŞ. Şekil 1. Elektromanyetik tayf türleri

OPTİK Işık Nedir? Işık Kaynakları Işık Nasıl Yayılır? Tam Gölge - Yarı Gölge güneş tutulması

BÖLÜM 7. KÜRESEL ISINMA ve İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Işığın izlediği yol : Işık bir doğru boyunca km/saniye lik bir hızla yol alır.

Bölüm 8: Atomun Elektron Yapısı

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

Morötesi ışınlar (ultraviole ışınlar); güneş ışını içerisinde bulunduğu gibi yapay olarak da meydana getirilir ve x-ışınlarına göre dalga boyları

İKLİM ELEMANLARI SICAKLIK

Yavuz KAYMAKÇIOĞLU- Keşan İlhami Ertem Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi.

10. SINIF KONU ANLATIMLI. 3. ÜNİTE: DALGALAR 3. Konu SES DALGALARI ETKİNLİK ve TEST ÇÖZÜMLERİ

Coğrafya X-Robots-Tag: otherbot: noindex, nofollow

Uydu Görüntüleri ve Kullanım Alanları

tayf kara cisim ışınımına

HAYALİMO EKİBİ 5.ÜNİTE IŞIĞIN YAYILMASI

ISI TEKNİĞİ PROF.DR.AHMET ÇOLAK PROF. DR. MUSA AYIK

11. SINIF KONU ANLATIMI 4 FOTOSENTEZ - 2 FOTOSENTEZDE GÖREV ALAN YAPILAR

Km/sn IŞIĞIN KIRILMASI. Gelen ışın. Kırılan ışın

Bölüm 7. Mavi Bilye: YER

UZAKTAN ALGILAMA ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM, ENERJİNİN YAYINIMI, İLETİMİ, SOĞURULMASI, YANSITILMASI GRUP IV

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün

ASTRONOMİ II 8. KONU: Tayfsal Sınıflama

DEV GEZEGENLER. Mars ın dışındaki dört büyük gezegen dev gezegenler grubunu oluşturur.

Bir malzemenin kırılma indisi n, ışığın boşluktaki hızının (c) ışığın o malzemedeki

Bir Yıldız Sisteminde Canlılığın Oluşması İçin Gereken Etmenler

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri. 4. Gözlemci kaynağa yaklaştığına göre; c bağıntısını yazabiliriz. f g

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Suya atılan küçük bir taşın su yüzeyinde oluşturduğu hareketler dalga hareketine örnek olarak verilebilir. Su yüzeyinde oluşan dalgalar suyun alt

Zeus tarafından yazıldı. Cumartesi, 09 Ekim :27 - Son Güncelleme Cumartesi, 09 Ekim :53

X IŞINLARININ ELDE EDİLİŞİ

Önemli Notlar : 1. Hafta deneye girecekler için 26 Şubat 2018 tarihinde 12:30 da M201 no lu sınıfta deney öncesi kısa sınav yapılacaktır.

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin

Nanomalzemelerin Karakterizasyonu. Yapısal Karakterizasyon Kimyasal Karakterizasyon

Transkript:

UZAKTAN ALGILAMA Temel Esaslar Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI SUNULARI JDF 435 UZAKTAN ALGILAMA DERSİ NOTLARI http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/linkler/akademik/marangoz http://geomatik.beun.edu.tr/marangoz/ /marangoz.htm http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/fukal

İÇERİK Elektromanyetik Enerji Elektromanyetik Spektrum Kuantum Teorisi Stefan-Boltzmann Kanunu Wien Yerdeğiştirme Kanunu Spektral Etkileşim Atmosfer ile Etkileşim Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 2

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji (ışınım), uzaktan algılama sisteminin bileşenleri arasındaki bağlantıyı oluşurur. Elektromanyetik enerji, c ışık hızı ile harmonik dalgalar halinde hareket eden bütün enerji şekillerini kapsar. Harmoniklik, dalgaların eşit ve periyodik bir şekilde olduklarını ifade eder. Görünen ışık, elektromanyetik enerji şekillerinden ancak bir tanesidir. Radyo dalgaları, ısı, mor ötesi ve X-ışınları diğer şekilleridir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 3

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji (ışınım), atmosfer, su ve başka ortamlardan değişik oranlarda geçebildikleri gibi, uzay boşluğundan da geçebilen tek enerji türüdür. Bu nedenle uzaktan algılama teknolojisinde, enerji kaynağı olarak elektromanyetik dalgalar kullanılmaktadır. Elektromanyetik dalgalar, elektromanyetik alanın uzayda yayılması sonucu oluşur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 4

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik bir dalga hem birbirlerine hem de yayılma doğrultusuna dik olan Elektrik (E) ve Manyetik (M) alanlardan oluşmaktadır. Elektromanyetik enerjinin belirli özellikleri vardır. Tüm elektromanyetik enerji ışık hızında (c = 3 * 10^8 m/saniye), hareket etmektedir ve hem tanecik hem de dalga modeli ile açıklanmaktadır. Genlik Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 5

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerjinin hareketi; hız, dalga boyu ve frekans cinsinden ifade edilebilir: Hız (c), dalga boyu (λ), ve frekans (f) olmak üzere, ilişki λ = c/f eşitliği ile ifade edilmektedir. Bir dalga hareketinin iki tepe noktası arasındaki uzaklığına dalga boyu (λ) ve birim zamanda bir noktadan geçen tepe noktası sayısına ise o dalganın frekansı (f) denir. Dalga hareketi için c = f. λ bağıntısı geçerlidir (c=3*10^8 m/saniye). Dalga boyu ile frekans ters orantılıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 6

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji; katı, sıvı veya gaz halindeki cisimlerle temas ettiğinde; şiddet, doğrultu, dalga uzunluğu, polarizasyon ve faz gibi bakımlardan birçok değişikliğe uğrar. Uzaktan algılama teknolojisinde bu özellikler saptanır ve kaydedilir. Bu işlem sonucu ortaya çıkan görüntü ve veriler, kayıt edilen elektromanyetik ışınımda değişikliğe neden olan cismin özelliklerinin uzaktan ve temas etmeksizin belirlenerek yorumlanır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 7

ELEKTROMANYETİK ENERJİ Güneş, uzaktan algılamada kullanılan en temel elektromanyetik ışınım kaynağıdır. Bir cisim ısınmaya başladıkça dalga boyu kısalmaya başlar ve içerilen tüm enerji dışarıya verilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 8

KUANTUM TEORİSİ Einstein (1905), Max Planck tarafından ortaya atılan Kuantum fikrini fotoelektrik olay üzerinde geliştirerek elektromanyetik enerjinin (ışığın) aslında dalga olmayıp fotonlardan, yani kuantum paketçiklerinden oluştuğunu ortaya koymuştur. Foton, elektromanyetik dalganın toplam enerjisini oluşturan enerji paketçiklerinden her biri için kullanılan isimdir. Elektromanyetik enerji, dalga özelliklerine de sahiptir. Etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 9

KUANTUM TEORİSİ Elektromanyetik spektrumu oluşturan gama, X, mor ötesi, görünen ışık ve kızıl ötesi ışınlarıyla, mikro dalgalar, radyo, radar ve televizyon dalgalarının farklı özellikler göstermesi, sadece aralarındaki dalga boyu farkı yüzündendir. Bu, elektromanyetik dalgaları taşıyan foton adını verdiğimiz parçacıkların ihtiva ettiği enerji miktarına bağlıdır. Fotonun enerjisi (elektron sayısı) ne kadar fazla ise, dalga boyu o kadar kısa, frekansı ise o kadar fazladır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 10

ATOMUN YAPISI (Hatırlatma) Atomda elektron, proton ve nötron adı verilen üç temel tanecik vardır. Proton ve nötron çekirdekte bulunur. Elektronların yoğun olarak bulunduğu bölgeye yörünge adı verilir. Kaynak: http://www.universetoday.com Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 11

ELEKTROMANYETİK RADYASYONUN TEMEL YASALARI Elektromanyetik enerjinin cisimlerle ilişkisi Kuantum Teorisi ile açıklanır. Bir foton veya kuantumun enerjisi: E = h. f E = h. c / λ (f=c/λ) E: bir Kuantum enerjisi, Joule (J), h: Planck sabiti (6,626x10^-34 j.sn.) f: Frekans c: ışık hızı (300.000 km/sn) Kaynak: Sunar vd,2011 Buradan dalga uzunluğu ile enerjinin birbiri ile ters orantılı olduğu görülür. Yani dalga uzunluğu arttıkça enerji miktarı azalır. Bu bağıntı uzaktan algılamada önemlidir. Çünkü bu burada; cisimlerden doğal olarak ışıyan uzun dalga boylu enerjiyi (ışını) algılamanın, kısa dalga boylu enerjiyi (ışını) algılamaya göre daha zor olduğu anlaşılmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 12

ELEKTROMANYETİK RADYASYONUN TEMEL YASALARI Işık, foton adı verilen parçacıklardan meydana gelmiştir. Einstein, Planck-Kuantum fikrini fotoelektrik olay üzerinde geliştirmiştir. Fotoelektrik olay: Radyasyon, katı madde üzerine düştüğünde madde yüzeyinden elektronlar fışkırır ve bu elektronlar ölçülebilir. Bunlar bir elektrik akım taşır ve bu akıma da fotoakım denir, radyasyonun yoğunluğu ile orantılıdır. Elektromanyetik enerji, Kuantum yapısının en iyi göstergesidir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 13

ELEKTROMANYETİK RADYASYONUN TEMEL YASALARI Belirli bir objeden yayılan belirli bir dalga boyundaki radyasyonun miktarı, onun sıcaklığına ve yayılabilirliliğine bağlıdır. Kendine ulaşan enerjiyi soğuran materyal önce ısı enerjisine, sonra da radyant enerjiye çevirir. Enerji geri dönüştürülür ve Termodinamik Kanunları ile maksimum oranda yayılırsa, bu materyale Karacisim (Black body) veya tam ısı yayan cisim olarak bilinir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 14

ELEKTROMANYETİK RADYASYONUN TEMEL YASALARI Kirchoff, Karacismin tam bir ısı emici olduğu göstermiştir. Belirli bir yüzeyin yayılabilirliği E = I/Ib olarak ifade edilir. I: Obje yüzeyinden birim alanda yayılan toplam radyasyon Ib: Aynı sıcaklıkta karacisim tarafından yayılan toplam radyasyon E = 1.0 (karacisim) E = 0.0 (beyaz cisim) Objelerin yayılabilirliği iki limit arasında değişir, bu objelere gri cisim adı verilir. 0 < E < 1 (Gri cisim) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 15

ELEKTROMANYETİK RADYASYONUN TEMEL YASALARI Karacisim ideal bir objedir (ışıma = 1). Bu objenin radyasyonu ışıma ve soğurma özelliği idealdir. Karacismin ışıması Planck yasası ile ifade edilir. Sıcak bir cisim enerjiyi dalga boyunun yoğunluğunun değişimine bağlı olarak yayar. Işıma aralığı dalga boyunun tepe noktası kaynak ısı ile ilişkilidir. Bir cisim ısınmaya başladıkça dalga boyu kısalmaya başlar ve içerilen tüm enerji dışarıya verilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 16

Stefan-Boltzmann Kanunu Güneş, uzaktan algılamada temel elektromanyetik ışınım kaynağıdır. Mutlak sıfırın ( K=-273 C) üzerindeki her cisim az ya da çok elektromanyetik enerji (ışınım) yayar. Bir cismin ne kadar ışınım yaptığı yüzey sıcaklığına bağlı olup Stefan- Boltzmann Kanunu ile izah edilir: W = σ. T^4 W: Birim cisim yüzeyinden birim zamanda yayılan toplam ışınım (W/m2), σ: Stefan-Boltzmann sabiti (5,6697x10^-8 Wm^-2 K^-4) T: Mutlak sıcaklık ( K) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 17

Wien Yerdeğiştirme Kanunu Spektral ışınım yayılımının en üst düzeyde olduğu dalga uzunluğu ise Wien Yerdeğiştirme Kanunu ile tanımlandırılır: λm = A / T λm : Işınım yayılımının maksimum olduğu dalga uzunluğu, A : 2898 (μm K) T : Sıcaklık ( K) Yukarıdaki eşitlikten; artan sıcaklık ile ışımanın maksimum olduğu dalga uzunluğunun azaldığı görülür. Örneğin; ısıtılan bir demir 500 K de kırmızı görünürken, 5000 K de sarıya dönüşür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 18

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Elektromanyetik spektrum, ışık hızı ile hareket eden ve dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır. Elektromanyetik spektrumda dalga boyları bina mertebesinde uzunluğa sahip radyo dalgalarından, bir atom çekirdeği mertebesindeki kısa dalga boylarına kadar uzanır. İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyları, sadece görünür bölgedekilerdir. (400nm=0.4μm) 0.4-0.5μm (Mavi) 0.5-0.6μm (Yeşil) 0.6-0.7μm (Kırmızı) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 19

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Elektromanyetik spektrumda görünür bölge son derece küçüktür. İnsan gözünün spektral duyarlılığı sadece 0.4-0.7 µ a kadar olan dalga boyları arasında değişir. Mavi renk 0.4-0.5 µ; Yeşil 0.5-0.6 µ; Kırmızı 0.6-0.7 µ alanı kaplar. Morötesi (ultraviyole) enerji görülebilen spektral bölgenin en kısa dalga boyu tarafındadır. Görülebilen bölgenin uzun dalga boyu ise yansıyan kızılötesi (IR) dalgalarıdır. Bu dalgaların uzun dalga tarafı termal kızılötesi enerjidir. 1mm den 1m ye kadar olan daha uzun dalga boylarında ise spektrumun mikrodalga boyu gelir. Uzaktan algılamada çoğunlukla kullanılan dalga boyları; görünür ve kızılötesi (0,3 μm-15 μm) ışınımlar ile mikrodalga (1-1000 mm) ışınımlarıdır. (400nm=0.4μm) 0.4-0.5μm (Mavi) 0.5-0.6μm (Yeşil) 0.6-0.7μm (Kırmızı) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 20

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Elektromanyetik spektrumun farklı bölgelerinde oluşan ışıma farklı objelerle değişik şekilde etkileşimde bulunmaktadır. Yüzeylerin ısıl özellikleri en iyi elektromanyetik spektrumun ısıl kızıl ötesi bölgesinde, dielektriksel özellikleri ve pürüzlülüğü ise mikrodalga bölgesinde analiz edilebilmektedir. Bunun sonucu olarak farklı algılama sistemleri spektrumun farklı bölgelerinde yeryüzü cisimlerinin yaydığı ve yansıttığı enerjiyi kullanarak, farklı kimyasal ve fiziksel yapıdaki cisimlerin özelliklerini belirlemek ve birbirlerinden ayırt etmek için tasarımlanmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 21

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Her ne kadar bölgeler arasında kesin bir çizgi var olmasa da, uzaktan algılama amaçlı kullanılan önemli spektral bölgeler belirlenmiştir. Kaynak: Sunar vd,2011 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 22

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Kaynak: Sunar vd,2011 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 23

Atmosfer ile Etkileşim Kaynağa bakılmaksızın, algılayıcılar tarafından uzaktan algılanan bütün ışınlar atmosferde belirli bir yol kateder. Bu yol, uzaydan alınan görüntüler için atmosferden geçip algılayıcıya ulaşmasında katedilen yoldur. Yeryüzüne gelen güneş enerjisi atmosfer tarafından yutulma, saçılma, dağıtılma ve yansıtılma gibi fiziksel etkilere uğrarlar. En etkin yutucular su tanecikleri, karbondioksit ve ozondur. Atmosferik pencereler; atmosferin kısmi olarak geçirebildiği enerjinin dalga boyu genişliklerini gösterir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 24

Atmosfer ile Etkileşim - Saçılma Atmosfer farklı sıcaklıklara göre farklı dilimlere ayrılabilir: Troposfer : Kutupla ekvator arasında yüksekliği 8-16 km dir. Stratosfer : 50 km Ozon Mezosfer : 80 km Thermosfer : 250 km Eksosfer : 500 km ~ 750 km Atmosferdeki gazlar farklı oranlarda olmak üzere yeryüzünden 80 km yüksekte yer alırlar. Ozon alçak stratosferde konsantre halde bulunur. Bunun dışında troposferde su buharı bulunur. Karbondioksit atmosferdeki temel gazlardan biridir ve son yüz yılda fosil kaynaklı yakıtların tüketimi ile artmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 25

Atmosfer ile Etkileşim - Saçılma Güneş tarafından ortaya çıkarılan ve yeryüzüne gönderilen, burada cisim tarafından yayılan radyasyonun saçılmasına, atmosferde asılı bulunan küçük toz ve duman tanecikleri neden olmaktadır. Atmosferdeki partiküllerin boyutları, elektromanyetik enerjinin atmosferde yayılımını etkilemektedir: dp <<dalga boyu dp = dalga boyu dp >>dalga boyu Rayleigh saçınımı; Sr Mie saçınımı; Sm Rasgele saçılma; Sn İki çeşit saçılma olayı vardır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 26

Atmosfer ile Etkileşim - Saçılma Rayleigh Saçılması: Atmosferin üst tabakalarında oluşan ve askıda bulunan maddelerin büyüklükleri, ışınımın dalga boyuna göre çok küçük olması durumunda oluşan saçılma türüdür. Enerjinin kısa dalga boylarındaki saçılımı, uzun dalga boylarına göre daha fazla olduğundan gökyüzünün mavi renkte görülmesinin sebebi de budur. Diğer bir deyişle mavi renk görünür bölgenin en kısa dalga boyu olduğundan saçılma bu bölgede görünür bölgenin diğer kısımlarına göre daha fazladır. Gün doğumu ve gün batımında ise Güneş ışınları atmosferden geçerken, gün ortasına göre daha fazla yol aldığından görünür bölgede uzun dalga boylarındaki saçılım daha fazla olmakta ve bu durum gökyüzünün kırmızı renkte görülmesine neden olmaktadır. dp <<dalga boyu Rayleigh saçınımı; Sr Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 27

Atmosfer ile Etkileşim - Saçılma Mie Saçılması: Atmosferin alt tabakalarında oluşan ve askıda bulunan maddelerin büyüklükleri, ışınımın dalga boyuna eşit olduğunda oluşan saçılma türüdür. Mie saçılması genel olarak dalga uzunluğu ile ters orantılıdır. Saçılma, gölgelerin de tamamen koyu renk yerine mavimtırak görünmesine neden olur. Apollo astronotları tarafından ayda çekilen fotoğrafların en önemli ayrıcalığı gölgelerin tamamen siyah renkte görünmesidir. Bunun nedeni, ayda saçılmaya neden olacak atmosferin bulunmamasıdır. dp = dalga boyu Mie saçınımı; Sm Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 28

Atmosfer ile Etkileşim - Saçılma Rastgele Saçılma: Yayılan enerji, dalga boyundan çok daha büyük partiküllerle karşılaştığında meydana gelen bir dağılma tipidir. Su damlaları ve büyük toz parçaları bu tip dağılmaya neden olmaktadır. Mavi, yeşil ve kırmızı ışığın eşit miktarda dağılması ve bunların birleşimi sonucunda beyaz renk oluştuğundan bulutlar ve sis, beyaz renkte görünmektedir. dp >>dalga boyu Rasgele saçılma; Sn Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 29

Atmosfer ile Etkileşim Yutulma Saçılmanın aksine yutulma; enerjinin yeryüzüne ulaşmadan atmosferde depolanmasına, yani bir anlamda atmosferde kayıp olmasına neden olur. Yutulma sonucunda, ortama giren büyük frekanslı bir enerji daha küçük frekanslı bir enerjiye dönüştürülür, örneğin ışık sıcaklığa dönüşür. Güneş ışınımının en fazla yutulduğu ortamlar su buharı, karbondioksit ve ozondur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 30

Atmosfer ile Etkileşim Geçirgenlik Atmosferde saçılan ve yutulan enerjinin bir kısmı da geçirilir. Geçirgenlik oransal olarak; Geçirgenlik = Geçirilen Enerji / Gelen Enerji şeklinde hesaplanır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 31

Atmosfer ile Etkileşim Atmosferik Pencere Işınımın atmosferden oldukça az bir zayıflama ile geçtiği bölgelere Atmosferik Pencere denir. Uzaktan algılama uygulamalarında, atmosferdeki yutulma nedeniyle sadece belirli dalga boylarında algılama yapılabilir. Böylelikle tasarımcılar; kullanılacak algılayıcıları bahsedilen bu kısıtlamaları göz önünde bulundurarak tasarlamaktadırlar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 32

Cisimler ile Etkileşim Atmosferin bileşiklerinin izin verdiği atmosferik pencereden geçen güneş enerjisi, yeryüzü cisimlerine ulaşır ve bu cisimlerin fiziksel özelliklerine göre, yansıtılır (reflect), yutulur (absorb) ve geçirilir (transmit). Enerjinin kaybolmayıp, ancak şekil değiştireceği göz önüne alınarak cisme gelen toplam enerji, cisim yüzeyi tarafından yansıtılan, cisim tarafından geçirilen ve yutulan enerjilerin toplamına eşittir. Gelen Enerji Kirchoff Yasası Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 33

Cisimler ile Etkileşim Yansıtılma (Ya): Toplam enerjinin bir kısmı hedeften geri yansıtılır ve ışının geliş açısı ve yüzey pürüzlülüğüne bağlı olarak farklı açılarda saçılır. Yutulma (Yu): Hedefe gelen toplam enerjiden bir kısmı ortamdaki elektron ve moleküler reaksiyonlar nedeniyle yutulur, bu enerjinin bir kısmı genellikle uzun dalga boylarında geri yayılır, diğer bir kısmı da yutularak hedefin ısısını arttırır. Geçirilme (i): Toplam enerjinin bir kısmı su gibi bazı maddelere nüfuz edebilir, madde saydam ve bir boyutu ince ise bir kısmı maddeden geçerek diğer ortama iletilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 34

Cisimler ile Etkileşim Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 35

Cisimler ile Etkileşim Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 36

Cisimler ile Etkileşim Kentsel Alan Meskun Mahal Nehir Göl Ağaçlık Alan Çayırlık Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 37

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Bir malzeme için yansıyan, soğurulan, veya geçirilen ışınım miktarları dalga boyuna bağlı olarak değişir. Bu önemli özellik sayesinde farklı nesneleri yada sınıfları ayırt etmek olanaklıdır. Farklı arazi örtü tiplerine ait spektral yansıtma eğrileri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 38

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma (Katsayısı) Her cisim yansıtma bakımından farklı bir davranış gösterir. Bu davranış spektral yansıtma eğrisi denilen bir eğri ile gösterilir. Eğri, dalga boyuna bağlı olarak yüzeyden yansıyan ışınımın yüzeye gelen toplam ışınımın yüzdesini ifade eder. Spektral yansıtma katsayısı ölçülerek cisimlerin spektral yansıtma eğrileri çizilebilir. Bu yansıtma eğrileri, uzaktan algılamada çalışılacak bölgenin ve kullanılacak algılayıcının seçiminde yararlanılır. Rl = (Er / Ei).100 Bitkilerin Spektral Özellikleri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 39

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Spektral yansıtma özellikleri belirli spektral bölgelerde açık bir şekilde farklılık gösteren cisimler, bu bölgelere duyarlı uzaktan algılama görüntülerinde farklı gri renk tonu ve renklerde gözükürler. Bu bakımdan cisimlere ait spektral yansıtma özelliklerinin bilinmesi, gerekli bir dalga uzunluğu bölgesinin (band) seçiminde önemli rol oynar. Farklı arazi örtü tiplerine ait spektral yansıtma eğrileri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 40

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 41

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 42

Cisimler ile Etkileşim Spektral Yansıma Bütün bu bahsedilenler, incelenen cismin ayırt edilmesi için görünür bölgenin yanında kızılötesi bölgenin gözönünde tutulmasının gerekliliğini ve aynı zamanda neden fazla bandlı algılayıcılara gerek duyulduğunun açık bir kanıtıdır. Bütün bunlar dikkate alınarak, uzaktan algılama uygulamaları için en uygun ekipmanların kullanılması gerektiğini kolayca açıklanmaktadır. Buradaki önemli husus, değişik dalga boylarında, değişik emülsiyonların kullanılması gerektiğidir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 43

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Bitkilerin Spektral Yansıtması Zeminlerin Spektral Yansıtması Suyun Spektral Yansıtması Yüzey Cisimlerinin Spektral Işıması Cisimlerin spektral özelliklerinin farklı olması, uzaktan algılamada ifade edilebilmelerinin temel nedeni olarak kendisini göstermiştir. Cisimlerin yansıtmadaki farklı davranışları spektral yansıtma eğrileri ile gösterilir. Her spektral bant, elektromanyetik spektrumun bir bölümünde duyarlıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 44

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Spektral yansıtma özellikleri belirli spektral bölgelerde açık bir şekilde farklılık gösteren cisimler bu bölgelere duyarlı uzaktan algılama görüntülerinde farklı gri renk tonu ve renklerde gözükürler. Bu bakımdan cisimlere ait spektral yansıtma özelliklerinin bilinmesi, spektral bant seçiminde önemli rol oynar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 45

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Bitkiler) Bitkilerin spektrumun görünür, yakın kızılötesi ve orta kızılötesi bölgelerindeki yansıtımında büyük farklar vardır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 46

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Bitkiler) Görünür dalga boylarında yaprakların pigmentasyonu hakim etmendir. Gelen enerjinin çoğu yutulur ve geri kalanı yansıtılır. Kaynak: Sunar vd,2011 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 47

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Bitkiler) Yaprakların iç yapısı yakın kızıl ötesinin yansıtım derecesini kontrol eder ki, burada gelen enerjinin yaklaşık yarısı yaprak tarafından yansıtılır, yaklaşık yarısı geçirilir ve çok azı da yutulur. Bitki örtüsünün toplam nem muhtevası, gelen enerjinin çoğu yapraktaki su tarafından yutulacak ve geri kalanı yansıtılacak şekilde orta kızıl ötesi yansıtımı kontrol eder. 0.98 1.20 μm dalga uzunlukları arasında çalışan algılayıcılarla hücre yapısında değişikliğe neden olan bitki hastalıklarını belirlemek mümkündür. Özet olarak, bitkilerin spektral yansıtması görünür bölgede klorofil pigmentlerinin yansıtma ve yutmasına, yakın kızılötesi bölgede hücre yapısına, orta kızılötesi bölgede ise nem içeriğine bağlıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 48

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Zemin) Zeminlerin spektral özelliği, yansımanın artan dalga uzunluğu ile artması şeklinde ortaya çıkmaktadır. Zemine ulaşan bir ışınım ya yutulur ya da yansıtılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 49

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Zemin) Ayrıca zeminlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farklı olmasından dolayı, yutma ve yansıtma özellikleri de farklıdır. Zeminlerin yansıtma özellikleri; su muhtevası, organik madde muhtevası, doku ve yüzey pürüzlülüğü, zemini oluşturan minerallerin miktarı gibi faktörlere bağlıdır. Bir zemindeki su muhtevası, yansıtma özelliğini olumsuz olarak etkiler. Elektromanyetik spektrumun görünür, yakın ve orta kızılötesi (ısıl ve yansıtıcı) bölgelerinde çok nemli toprak buharlaşmayla soğuyacağından koyu renk tonunda görünürken, kuru toprak açık tonlu görünür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 50

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Zemin) Spektrumun görünür bölgesinde koyu, ısıl bölgesinde ise açık tonlu görünen bir toprak alanı yüksek oranda organik madde içeren çok kuru bir toprağı belirtir. Toprağın dokusunda, tanecik boyutunun küçük olması yansıtımı artırır. Ayrıca yüzey pürüzlülüğünün azalması, yansımanın artmasına etki eden önemli bir etkendir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 51

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Su Yapısı) Suyun spektral duyarlılığı gelen ışınımın dalga boyuna bağlıdır. Su ışınımı yansıtır, soğurur, kırarak geçirir veya saçar. Işınım su yüzeyinden, su içindeki askıdaki maddelerden ve su tabanından yansıyabilir. Işınımın soğurulması ve geçirilmesi, su içindeki organik ve inorganik maddelere bağlıdır. Saçılma ise mavi dalga boylarında olduğu için derin ve temiz suların rengi mavidir. Berrak bir suyun geçirim özellikleri saf suyun geçirim özelliğine benzemesine rağmen, bulanıklık derecesinin artması suyun geçirgenliğini azaltır. Bulanık su içerisinde askıda bulunan maddeler suyun spektral özelliğini etkilemektedir. Bulanık su, berrak sudan daha yüksek bir yansıtma özelliği gösterir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 52

Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri (Su Yapısı) Bütün su kitleleri çok sığ olsalar da yakın ve orta kızılötesi dalga boylarında gelen ışınımın hemen hemen tümünü soğurur, çok azını yansıtır. Bu durum, görüntülerde çevrelerine göre çok koyu renk tonlarında beliren su alanlarının karalardan kolaylıkla ayırt edilebilmesini mümkün kılar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 53

Yüzey Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Yüzey cisimleri bünyelerinde depo ettikleri enerjiyi, özelliklerine bağlı olarak farklı oranlarda öz ışınım şeklinde neşrederler. Yeryüzü ve güneşin ısı enerjilerinin algılandığı bölgelere kızılötesi pencereler adı verilir ve 3.0-4.0 μm, 4.4-5.0 μm ve 8.0 14.0 μm arasında ısıl algılayıcılarla algılama yapılır. Yeryüzü ışınımının %9 u 8.0 14.0 μm arasındaki kızılötesi pencereden uzaya ulaşır. Bu sayede ışık olmaksızın atmosferden yeryüzünü gözlemek, algılamak mümkün olur. Isıl (Termal) görüntülerde sıcak yüzeyler açık, kısmen daha soğuk yüzeyler koyu renk tonunda görülür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 54

Yüzey Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Yeryüzü ışınımının %9 u 8.0 14.0 μm arasındaki kızılötesi pencereden uzaya ulaşır. Bu sayede ışık olmaksızın atmosferden yeryüzünü gözlemek, algılamak mümkün olur. Isıl (Termal) görüntülerde sıcak yüzeyler açık, kısmen daha soğuk yüzeyler koyu renk tonunda görülür. Landsat-5 TM (Termal ve Yakın Kızılötesi Bandlar) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 55

GELECEK HAFTA: Sayısal Görüntü ve Özellikleri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 56

KAYNAKLAR, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, Bülent Ecevit Üniversitesi Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Fotogrametri ABD Sunuları 2012 Uzaktan Algılama Ders Notu, Sunar F., Özkan C. ve Osmanoğlu B., T.C. Anadolu Üni. Yayını No: 2320, AÖF Yayını No: 1317, 2011 Uzaktan Algılamaya Giriş ve Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Ders Notları, Doç. Dr. Semih EKERCİN, Aksaray Üniversitesi, Harita Müh. Bölümü, 2011, İTÜ İnşaat Fak. Geomatik Müh. Böl. Uzaktan Algılama ABD Sunuları. http://www.cnr.berkeley.edu/~gong/textbook/chapter1/html/home1.htm http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(gh)/guides/mtr/opt/mch/sct.rxml http://www.sli.unimelb.edu.au/research/mers/downloads/downloads_rs.htm#general%20rs Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 57