مقدمه
پروژههای سنجش از دوری که با هدف اکتشافات مواد معدنی تعریف میشوند، بهطور غیرمستقیم و با استفاده از دادههای ماهوارهای به شناسایی ویژگیهای زمینشناسی در سطح وسیعی از زمین میپردازند. اما برای موفقیت در چنین پروژههایی، نباید تنها به اصول سنجش از دور تکیه کرد؛ بلکه باید این اصول را در کنار مفاهیم دقیق زمینشناسی قرار داد. توی این مطلب قصد دارم درک شما رو نسبت به تواناییهای سنجش از دور شفافتر کنم. توضیحاتی هم که ارائه شده با فرض این هست که مخاطبان محترم مدرسه اکتشاف، آشنایی اولیه با علم سنجش از دور رو دارند.
توجه به اصول زمینشناسی و همراستایی با سنجش از دور
در هر پروژه اکتشافی، بدون در نظر گرفتن اصول زمینشناسی، تحلیلها میتوانند گمراهکننده و غیرمعتبر شوند. پیشنیاز موفقیت در پروژههای سنجش از دور، داشتن اطلاعات صحیح و معتبر از ترکیب زمینشناسی منطقه است. اگر این اطلاعات در دسترس نباشد، استفاده از دادههای ماهوارهای بهتنهایی نمیتواند نتایج دقیقی به همراه داشته باشد. این جمله صرفاً به نقش پررنگ دادههای زمینشناسی در پروژههای سنجش از دور اشاره دارد و بدین معنا نیست که در صورتی که دادههای زمینشناسی در منطقهای کامل نبود، امکان استفاده از دادههای ماهوارهای فراهم نمیباشد.
یکی از چالشهای جدی در پروژههای اکتشافات مواد معدنی، نبود همراستایی و درک مشترک میان متخصصان سنجش از دور و زمینشناسان میدانی است. تفاوت نگاه این دو گروه اغلب باعث استفاده نادرست از دادههای سنجش از دور و ارائه نتایج نامعتبر و تفسیرهای غلط میشود. لطفاً به این مثال از اکتشافات کرومیت توجه فرمایید؛ در بررسیهای میدانی در محیطهای افیولیتی، مشاهده یک رگهی باریک چند سانتیمتری کرومیت میتواند باعث امیدواری جهت ادامه عملیات اکتشاف در منطقه شود. این در حالیست که از منظر سنجش از دور، کرومیت به دلیل نداشتن ویژگیهای طیفی مشخص، عملاً در تصاویر ماهوارهای قابل شناسایی نیست. حتی در صورت فرض وجود ویژگی طیفی مناسب، محدودیت ابعادی این رگهها و گستردگی سطحی بسیار کم آنها باعث میشود تا این پدیده در دادههای ماهوارهای قابل ردیابی نباشد. این مثال بهروشنی نشان میدهد که تحلیلهای سنجش از دور باید همواره در بستر واقعیات زمینشناسی صحرایی و با توجه به مقیاس و ماهیت پدیده مورد نظر انجام گیرد. بنابراین میبایست به این نکته توجه شود که تمامی آثار و پدیدههایی که در بازدید صحرایی، ما را به ادامه عملیات اکتشاف امیدوار میکند در تصاویر ماهوارهای قابل ردیابی و شناسایی نخواهد بود. سنجش از دور، یک ابزار همه کاره نیست!
انتخاب دادههای مناسب با توجه به مقیاس و هدف پروژه
یکی از نکات مهم در پروژههای سنجش از دور اکتشافی، مقیاس دادهها است. تصاویر ماهوارهای معمولاً در مقیاسهای وسیع و بهصورت چند طیفی (Multispectral) یا فراطیفی (Hyperspectral) با قدرتهای تفکیک مکانی متنوع تصویربرداری میشوند. یک متخصص سنجش از دور که در اکتشافات مواد معدنی فعالیت میکند، میبایست در خصوص انتخاب داده مورد استفاده در پروژههای اکتشافی با بیان دلایل فنی اظهار نظرنماید؛ قرار نیست تمامی پروژههای سنجش از دور به استفاده از دادههای سنجنده استر و بارزسازی زونهای دگرسانی محدود شود (که متأسفانه اصول استفاده از دادههای سنجنده استر هم به درستی در پروژههای اکتشافی رعایت نمیشود). برای مثال قطعاً شنیدید که میگن در صورتی که شما بر روی یک محدوده با پتانسیل کانهزایی مس پورفیری کار میکنید، بدون شک یکی از مناسبترین دادههای ماهوارهای جهت تفکیک زونهای دگرسانی، دادههای سنجنده استر خواهد بود؛ اما مهم اینه به عنوان یک متخصص سنجش از دور علت این انتخاب رو بدونید! وقتی با این موضوع مواجه میشید باید توانایی پاسخ به پرسشهای متعددی رو داشته باشید؛ چرا از دادههای سنتینل2 که دارای باندهای با قدرت تفکیک مکانی 10 متر هستند استفاده نمیکنیم؟ دادههای لندست 8 و 9 به مراتب قدرت تفکیک رادیومتری بهتری دارند، چرا از اون دادهها استفاده نمیکنیم؟ آیا اگر تیپ کانهزایی منطقه متفاوت بود مثلاً محدوده دارای پتانسیل سرب و روی MVT بود یا حتی پتانسیل کانهزایی مس رو داشت اما از نوع مانتو، آیا باز هم انتخاب ما دادههای سنجنده استر هستند؟ چرا؟ آیا اگر به سراغ دادههای هایپراسپکترال فضابرد بریم، دستاورد بیشتری خواهیم داشت؟
نکته مهمی که همیشه در دورههای آموزشی بهش اشاره میکنم و تأکید دارم این هست که نرمافزارهایی که برای پردازش تصاویر ماهوارهای مورد استفاده قرار میگیرند صرفاً یک ابزار هستند و توانایی اینکه به ما هشدار بدن که چه چیزی صحیح هست رو ندارند؛ پس اینجا نقش کاربر خیلی خیلی مهم میشه که با درک صحیح از مفاهیم سنجش از دور، مسیر صحیحی رو انتخاب کنه.
توجه به تأثیرات اتمسفر بر دادههای فضابرد
دادههای فضابرد (ماهوارهای) به دلیل حضور اتمسفر و تأثیرات آن، نمیتوانند در برخی باندهای طیفی ویژگیهای دقیق و بینقصی را از مواد معدنی نشان دهند. این محدودیتها شامل از دست رفتن برخی باندهای طیفی مفید برای تحلیلهای زمینشناسی هستند. در مقابل، دادههای هوابرد که با استفاده از پهپادها جمعآوری میشوند، تأثیرات اتمسفر بر روی دادهها بهطور قابل توجهی کاهش مییابد و این دادهها امکان تحلیل دقیقتری را فراهم میکنند. در بسیاری از پروژههای اکتشافی بدون آگاهی لازم از طیفهای موجود در کتابخانههای طیفی نرمافزارهای پردازش تصویر استفاده میشود. طیفهای آزمایشگاهی در یک محیط کاملاً ایزوله و بدون تأثیر حضور اتمسفر و با تعداد باندهای بسیار زیاد جمعآوری میشوند. برای مثال طیفهای موجود در کتابخانه USGS در محدوده طیفی 0.4 میکرومتر تا 2.5 میکرومتر با استفاده 420 باند طیفی تهیه شدهاند. اما با توجه به دادههای متداول مورد استفاده در پروژههای سنجش از دور اکتشافی (دادههای چندطیفی رایگان)، آیا امکان استفاده از تمامی اطلاعات جمعآوری شده در 420 باند کتابخانه طیفی USGS برای ما فراهم میباشد؟
پدیده اختلاط طیفی و چالشهای آن
پدیده اختلاط طیفی، از جمله مواردی است که کار مفسر را بسیار سخت مینماید. با توجه به پیچیدگیهای سطح زمین، معمولاً در محیطهای زمینشناسی (با در نظر گرفتن پیکسل سایز مرسوم مورد استفاده در تصاویر ماهوارهای رایگان – 30 متر)، در یک پیکسل محتمل میباشد که چندین پدیده حضور داشته باشند. بدیهی است که این اختلاط موجب میشود که تشخیص دقیق و تفکیک مواد از یکدیگر در تصویر دشوار باشد. ذکر این نکته نیز ضروریست که بر اساس اصول سنجش از دور، رفتار طیفی یک پیکسل نشأت گرفته از تمامی پدیدههای (مواد) حاضر در پیکسل میباشد.
موضوع اختلاط طیفی در برخی از کتب سنجش از دور مرجع که برای حوزه زمینشناسی و اکتشاف تألیف شده نیز مورد بحث قرار گرفته است. برای مثال در فصل چهاردهم کتاب Remote Sensing Geology آقای گوپتا در بخشی تحت عنوان Mixtures به چالشهای تفسیر رفتارهای طیفی پدیدههای مختلف، در صورت رخداد پدیده اختلاط به خوبی اشاره شده است. تصویر زیر نیز از همین کتاب گرفته شده است؛ در این تصویر همانگونه که قابل مشاهده است، رفتار طیفی کانیهای ژاورسیت و آلونیت نشان داده شده است و با فرض وجود یک پدیده با ترکیبی شامل 50 درصد آلونیت و 50 درصد ژاروسیت، رفتار طیفی آن به صورت نقطهای نمایش داده شده است. رفتار طیفی پدیدهای که اختلاطی از ژاروسیت و آلونیت را نشان میدهد، گاهی بر رفتار طیفی آلونیت و گاهی بر رفتار طیفی ژاروسیت منطبق است و نکته جالب این است که این همپوشانیها قابل پیشبینی نبوده و مشخص نمیباشد که در کدام بخش میبایست انتظار همپوشانی رفتار طیفی را داشت. بنابراین در زمان تفسیر رفتارهای طیفی در پروژههای سنجش از دور، کاربر میبایست تسلط بسیار زیادی بر علم Spectroscopy (طیفسنجی) داشته باشد.
پدیده تشابه طیفی و غیرمنطقی شدن تفسیرها
تسلط کاربر به طیفسنجی برای غلبه بر پدیده تشابه طیفی نیز ضروریست. بهعنوان مثال، کلریت و کلسیت در محدوده ۲.۳۳ میکرومتر دارای ویژگی جذب طیفی هستند، اما دلیل رخداد طیفی متفاوت است؛ کلسیت به دلیل حضور بنیان CO3 و کلریت به دلیل حضور بنیان Mg-OH. وجود اطلاعات زمینشناسی از محدوده مورد مطالعه نیز یکی از ارکان مهم در غلبه بر پدیده تشابه طیفی و ارائه تفسیرهای صحیح میباشد. تا کنون در یک کتاب مرجع مشاهده نکردهام که به صورت یکجا به تشابه طیفی تمامی کانیها پرداخته شده باشد، اما در برخی از مقالات به صورت پراکنده به این مهم اشاره شده است. در حد توان در مدرسه اکتشاف بارها و بارها به این مهم پرداختهام و آگاهی لازم را به کاربران این حوزه دادهام (پیشنهاد میشود به مطلب آموزشی منتشر شده در کانال تلگرام مدرسه اکتشاف با موضوع تداخل طیفی برخی پدیدهها با کربناتها سر بزنید). یکی از مواردی که به شدت به کاربران سنجش از دور در حوزه اکتشافات مواد معدنی پیشنهاد میدهم (جهت درک درست از پدیده تشابه طیفی)، شرکت در بازدیدهای میدانی از محدودههایی است که بخش پردازش تصاویر ماهوارهای را خودشان بر عهده داشتهاند به شرطی که به دنبال دلایل نتایج بدست آمده باشند.
اهمیت بازدید میدانی و فیلد صحرایی
در نهایت، هیچچیز نمیتواند جای بازدید میدانی و فیلد صحرایی را بگیرد و بدون شک اعتباردهنده اصلی به مطالعات سنجش از دور بازدیدهای میدانی میباشند. گرچه دادههای سنجش از دور و روشهای تحلیلی بسیار مفید هستند، اما درک درست از ویژگیهای زمینشناسی و شرایط واقعی میدان برای تأیید و اصلاح نتایج ضروری است. بدیهی است که افراد با تخصصهای مختلف در بازدیدهای میدانی به دنبال اهداف متفاوتی باشند، از نظر بنده کاربران سنجش از دور در حوزه اکتشافات مواد معدنی در بازدیدهای صحرایی میبایست پیکسل به پیکسل به دنبال تفسیر نتایج بدست آمده از پردازش تصاویر ماهوارهای باشند. البته اگر هدف انجام پروژه، کمک به فرآیند اکتشافات در محدوده و دستیابی به تفسیرهای معتبر باشد!
نتیجهگیری
در پروژههای سنجش از دور اکتشافی، موفقیت تنها با ترکیب صحیح اصول زمینشناسی و سنجش از دور، در کنار استفاده هوشمندانه از دادههای دقیق و شفاف، امکانپذیر است. توجه به محدودیتها، اختلاطهای طیفی، تأثیرات اتمسفری، و اهمیت بازدید میدانی میتواند به موفقیت پروژههای اکتشافی کمک کند و نتایج دقیقتر و کاربردیتری را برای زمینشناسان و کارشناسان اکتشاف مواد معدنی فراهم آورد. در پایان پیشنهاد میشود وبینار رایگانی که در بهمن ماه 1400 با همکاری سازمان فضایی ایران برگزار نمودهام را مشاهده فرمایید.