کاربرد ماهواره: یا قمر مصنوعی (Artificial Satellite)، به دستگاه‌های ساخت بشر گفته می‌شود که در مدارهایی در فضا به گرد زمین یا سیارات دیگر می‌چرخند، (ماه، زمین و سایر سیارات ، ماهواره‌های طبیعی (Natural Satellite) نام دارند).
پس از ساخت ماهواره، آنها را توسط یک ماهواره بر، موشک یا شاتل فضایی به فضا پرتاب می‌کنند تا در مدار معین خود بر حول محور زمین قرار گیرند. ماهواره‌هایی که حول محور مدار زمین در گردشند تنها زمانی می‌توانند در مدار خود باقی بمانند که شتاب آنها با نیروی گرانش جرمی(به طور مثال زمین) که به دور آن می چرخند، تناسب و تعادل داشته و تحت تاثیر آن باشند.
ویدئو پییشنهادی : مهندسی هوافضا
در صورتی که شتاب ماهواره بیشتر از گرانش زمین باشد، ماهواره در مسیری مستقیم از زمین دور می‌شود و بالعکس اگر شتاب ماهواره کمتر باشد به سمت زمین کشیده خواهد شد.
اتمام ماموریت
پس از اتمام عمر ماموریت ماهواره، آنها معمولاً در نقاط خاصی از جمله اقیانوس ها سقوط می‌کنند. البته پیش از سقوط هنگام برخورد با مولکول‌های خارجی‌ترین لایه اتمسفر سرعت ماهواره کم شده و در این زمان نیروی گرانش، ماهواره را به سمت لایه‌های داخلی اتمسفر می‌کشاند و این امر باعث می‌شود در اثر حرارت بسیار زیاد بخش اعظم ماهواره سوخته و باقی مانده احتمالی آن در نقاط از پیش تعیین شده‌ای که اکثراً در اقیانوس‌ها و دریاهای آزاد است، سقوط می‌کند.
امروزه ماهواره‌ها تنها برای کسب اطلاعات از زمین کاربرد ندارند، بعنوان مثال هم اکنون چندین ماهواره پیشرفته علمی تحقیقاتی بر گرد خورشید و اجرام منظومه خورشیدی در حال حرکتند و اطلاعات خود را از آن اجرام به مراکز مدیریت ماهواره خود در زمین ارسال می‌کنند.
تاریخچه
در چهارم اکتبر ۱۹۵۷ اولین ماهواره مصنوعی با نام اسپوتنیک ۱ به فضا پرتاب شد. اسپوتنیک ۱ حاصل تحقیقاتی بود که دانشمندان علوم فضایی شوروی از سال ۱۹۵۵ آغاز کرده بودند. اسپوتنیک ۱ در هر ۹۶ دقیقه یک دور کامل به دور زمین می چرخید و اطلاعات به دست آمده را به صورت سیگنال‌های رادیویی به زمین ارسال می‌کرد. وزن این ماهواره در حدود ۸۳ کیلوگرم بود و چهارم ژانویه ۱۹۵۸ یعنی سه ماه پس از پرتاب، به زمین سقوط کرد.
دو سال بعد اتحاد جماهیر شوروی توانست دومین ماهواره مصنوعی را با نام اسپوتنیک ۲ به فضا پرتاب کند، که این ماهواره بیش از پنج ماه در مدار زمین می‌چرخید.
انواع ماهواره‌ها
ماهواره‌های مصنوعی بر اساس ماموریت هایشان طبقه بندی می‌شوند. شش نوع اصلی ماهواره عبارتند از:
تحقیقات علمی
ماهواره‌های تحقیقات علمی اطلاعات را به منظور بررسی‌های کارشناسی جمع آوری می‌کنند.
هواشناسی
ماهواره‌های هواشناسی به دانشمندان برای مطالعه بر روی نقشه های هواشناسی و پیش بینی وضعیت آب و هوا کمک می‌کنند.
ارتباطی
ماهواره‌های ارتباطی در واقع ایستگاه‌های تقویت کننده سیگنال‌ها هستند، که از نقطه ای امواج را دریافت و به نقطه ای دیگر ارسال می‌کنند. یک ماهواره ارتباطی می‌تواند در آن واحد هزاران تماس تلفنی و چندین برنامه شبکه تلویزیونی را تحت پوشش قرار دهد. این ماهواره‌ها اغلب در ارتفاع های بلند و بر فراز یک ایستگاه در زمین قرار داده می‌شوند.
یک ایستگاه در زمین مجهز به آنتنی بسیار بزرگ برای دریافت و ارسال سیگنال‌ها می‌باشد. گاهی چندین ماهواره که دریک شبکه و درمدارهای کوتاهتر قرار گرفته اند، امواج را دریافت و با انتقال دادن سیگنال‌ها به یکدیگر آنها را به کاربران روی زمین در اقصی نقاط آن می‌رسانند.
ردیاب
به کمک ماهواره‌های ردیاب، کلیه هواپیماها، کشتی‌ها و خودروها بر روی زمین قادر به مکان یابی با دقت بسیار زیاد خواهند بود. علاوه بر خودروها و وسایل نقلیه اشخاص عادی نیز می‌توانند از شبکه ماهواره‌های ردیاب بهره مند شوند. در واقع سیگنال‌های این شبکه ها در هر نقطه ای از زمین قابل دریافت می‌باشند. دستگاه های دریافت کننده، سیگنال‌ها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دریافت و پس از محاسبه کلیه سیگنال‌ها، مکان دقیق را نشان می‌دهند.
مشاهده زمین
ماهواره‌های مخصوص مشاهده زمین به منظور تهیه نقشه و بررسی کلیه منابع سیاره زمین و تغییرات ماهیتی چرخه‌های حیاتی در آن، طراحی و ساخته می‌شوند. این ماهواره‌ها دائما در شرایط تحت تابش نور خورشید مشغول عکس برداری از زمین با نور مرئی و پرتوهای نامرئی هستند. محققان به کمک این ماهواره‌ها، معادن و مراکز منابع در زمین را مکان یابی و ظرفیت آنها را مشخص می‌کنند. همچنین این ماهواره‌ها می‌توانند به مطالعه بر روی منابع آبهای آزاد و یا مراکز ایجاد آلودگی و تاثیرات آنها و یا آسیب‌های جنگل‌ها و مراتع بپردازند.
تاسیسات نظامی
ماهواره‌های تاسیسات نظامی مشتمل از ماهواره‌های هواشناسی ، ارتباطی ، ردیاب و مشاهده زمین می‌باشند که برای مقاصد نظامی به کار می‌روند. برخی از این ماهواره‌ها که به ماهواره‌های جاسوسی نیز شهرت دارند قادر به تشخیص دقیق پرتاب موشک‌ها ، حرکت کشتی ها در مسیر های دریایی و جابجایی تجهیزات نظامی در روی زمین می‌باشند.
مدار ماهواره‌ها
ماهواره در یک مسیر بسته که آن را مدار ماهواره مینامند، به دور زمین در گردش است. این مسیر ممکن است دایره‌ای یا بیضی شکل بوده و مرکز زمین در مرکز این مسیر یا در یکی از کانون‌های بیضی آن قرار داشته باشد. ماهواره درصورتی که تحت تاثیر نیروهای گرانشی دیگری قرار نگیرد، همواره درصفحه‌ای به نام صفحه مداری به گردش خود به دور زمین ادامه می‌دهد. حرکت این صفحه مداری به پریود مدار و زاویه صفحه با صفحه استوا بستگی دارد. اگر این زاویه صفر باشد، صفحه مداری منطبق بر صفحه استوایی زمین می‌شود.
عموما ماهواره‌ها بروی چهار نوع مدار ذیل که بستگی به نوع کاربرد ماهواره دارد، قرار می‌گیرند:
مدار پائین (Low Earth Orbit)
پائین ترین مداری که ماهواره‌ها می‌توانند در آن قرار بگیرند، مدار پائین یا (LEO) می‌باشد. ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین ۳۲۰ تا ۸۰۰ کیلومتر است. مسیر حرکت این ماهواره‌ها از غرب به شرق و همجهت با دوران زمین بدور خود است.
بدلیل نزدیکی فاصله این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین، سرعت حرکت این ماهواره‌ها خیلی بیشتر از سرعت دوران زمین بدور خود است. با این سرعت، این نوع از ماهواره‌ها می‌توانند در هر ۹۰ دقیقه، یک دور کامل بدور زمین بگردند. برخی از ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های سنجش از دور و ماهواره‌های جاسوسی از این نوع‌اند.
مدار قطبی
ماهواره‌های مدار قطبی به نوعی از ماهواره‌هایی گفته می‌شود که مسیر مدار حرکت آنها عمود بر خط استوا و مسیر دوران از قطبهای شمال و جنوب می‌گذرد.
بعضی از ماهواره‌های هواشناسی و ماهواره‌های سنجش از دور از این نوع‌اند.
مدار هم گردش (Geosynchronous Equatorial Orbit)
یک ماهواره در مدار هم گردش و یا مدار سنکرون استوایی دقیقا در بالای خط استوا به گردش در می‌آید. زمان چرخش کامل یک ماهواره در این مدار برابر با ۲۴ ساعت می‌باشد، که دقیقا برابر چرخش یک دور کامل زمین به دور خود است.
از آنجا که زمین و ماهواره در یک جهت در حال گردش بوده مکان یک ماهواره در این مدار از دید ناظران زمینی همواره ثابت بنظر می‌رسد. بدلیل فاصل زیادی که ماهواره‌های هم گردش از زمین دارند محدوده پوشش این ماهوارها در روی زمین بسیار وسیع و گسترده خواهد بود. کلیه ماهواره‌های مخابراتی و تلویزیونی در این مدار قرار دارند.
مدار GEO به افتخار پروفسور ارتور کلارک با نام کلارک اربیت Clark Orbitنامگذاری شده است.
ماهواره‌های مدار بیضوی
این ماهواره‌ها دارای مداری بیضوی هستند. دو نقطه مهم از مدار این ماهواره‌ها نقطه اوج و نقطه حضیض آنها است: قسمتی که به سطح زمین نزدیک می‌شوند به نام نقطه حضیض نامیده می‌شود. قسمتی که از سطح زمین دور می‌شود به نام نقطه اوج نامیده می‌شود.
مسیر حرکت و دوران این نوع ماهواره مانند ماهواره‌های قطبی از سمت شمال به جنوب است. چون اکثر ماهواره‌های مخابراتی در مدار زمین‌ایست قرار گرفته‌اند، این ماهواره‌ها هیچ پوششی بروی قطبهای شمال و جنوب ندارند. به همین دلیل و جهت پوشش قطب‌ها از ماهواره‌های مدار قطبی استفاده می‌شود. در واقع این نوع از ماهواره‌ها شمالی‌ترین و جنوبی‌ترین قسمت نیمکره‌ها را پوشش می‌دهند.
سنجش از راه دور
تعریف
سنجش از راه دور تکنولوژی کسب اطلاعات و تصویربرداری از زمین با استفاده از تجهیزات هوانوردی مثل هواپیما ، بالن یا تجهیزات فضایی مثل ماهواره است. به عبارتی دیگر سنجش از راه دور عبارتست از علم و هنر کسب اطلاعات فیزیکی و شیمیایی از پدیده های زمینی و جوی از طریق ویژگی های امواج الکترومغناطیسی بازتابی یا منتشر شده از آن ها و بدون تماس مستقیم با پدیده های مذکور.
کاربردها
طیف وسیعی از کاربردهای سنجش از دور در زمینه های مختلف شناسائی شده است، که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌شود.
- انرژی
- اکتشافات معدن
- نفت و گاز (اکتشافات هیدروکربوری)
- منابع طبیعی
- کشاورزی
- مدیریت و پایش سواحل
- آلودگی‌های زیست محیطی
- پایش محیطی
- جنگلداری و مرتع
- پوشش و کاربری زمین
- زمین شناسی
- خاکشناسی و فرسایش خاک
- اقیانوس شناسی و مطالعات آب
- برف سنجی
- حیات وحش
- بلایای طبیعی
- سیل
- زلزله
- آتش سوزی
- خشکسالی
- زمین لغزش
- طوفان شن
- مطالعات توسعه شهری
- کاداستر و ثبت املاک
- مهندسی عمران و نقشه برداری
- توسعه و برنامه ریزی شهری
- مطالعات هواشناسی و جوی
- بررسی لایه های مختلف جوی
- بررسی خصوصیات ابرها
- سایر موارد
- آشکار سازی تغییرات
- باستانشناسی
- سیستمهای اطلاعات جغرافیایی
- رادار
کاربرد ماهواره در صنعت نفت
پایش از راه دور ایستگاه‌های حفاظت کاتدی
در سیستمهای حفاظت کاتدی جمع آوری، ثبت و ذخیره اطلاعات بسیار مهم می‌باشد. با در اختیار داشتن اطلاعات مناسب از چگونگی تغییرات پتانسیل خطوط لوله انتقال نفت، می‌توان اقدام مناسب را برای رفع نواقص حفاظت کاتدی انجام داد. پایش سیستمهای حفاظت کاتدی می‌تواند بصورت دستی و یا به کمک سیستمهای مخابراتی انجام گیرد. امروزه بدلیل محدودیت‌های روشهای پایش دستی، روشهای پایش از راه دور و به کمک سیستمهای مخابراتی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. سیستمهای پایش از راه دور قادرند اطلاعات مرتبط با حفاظت کاتدی خطوط لوله را در فواصل مشخص زمانی و یا بصورت Online اندازه گیری و گزارش نمایند.
این اطلاعات بر روی Data Logger نصب شده در Test Pointها و ایستگاه‌های حفاظت کاتدی ذخیره شده و از راه دور قابل دسترس برای اپراتور سیستم حفاظت کاتدی می‌باشد. انواع روشهای تبادل اطلاعات در پایش از راه دور حفاظت کاتدی خطوط لوله عبارتند از : امواج رادیویی، شبکه با سیم، شبکه موبایل یا تلفن همراه و سیستم ماهواره ای.
روش بی سیم
روش بی سیم شامل روش ماهواره‌ای و روش امواج رادیویی می‌باشد. در این روش RTU ها، در محل رکتیفایرها و در وسط IP (Injection Point) یا نقطه تزریق جریان حفاظت کاتدی به لوله نصب می‌شود. وظیفه RTU ها اندازه گیری اطلاعات سیستم حفاظت کاتدی، ذخیره سازی و تبادل اطلاعات می‌باشد. در روش رادیویی اطلاعات بین RTU ها تا رسیدن به آنتن اصلی از طریق امواج رادیویی و به روش Forward & Store انجام می‌پذیرد. به عبارت دیگر اطلاعات از یک RTU به RTU دیگر انتقال یافته تا در نهایت به واحد جمع آوری کل داده ها (Data Concentrator Unit) برسد و از آنجا اطلاعات از طریق ماهواره، فیبرنوری، موبایل، تلفن یا مایکروویو به اتاق کنترل نهایی (Master Control Center) ارسال می‌شود،
مشکلات
در برخی از موارد بدلیل مشکلات طبیعی و موقعیت جغرافیایی محل خط لوله، امکان بکارگیری روش با سیم و یا امواج رادیویی وجود ندارد. در چنین شرایطی استفاده از تبادل اطلاعات از طریق ماهواره پیشنهاد می‌گردد. سپس اطلاعات در محل دیگری توسط سایت زمینی دریافت و به شبکه اینترنت منتقل می‌گردد. با انتقال اطلاعات به شبکه اینترنت، کاربران ذی ربط می‌توانند در هر محلی از اطلاعات حفاظت کاتدی خطوط لوله مطلع شوند. همچنین با توجه به پیشرفت‌های اخیر بعمل آمده کاربران می‌توانند فرمان‌های کنترلی لازم را برای ترانس رکتیفایرهای موجود در مسیر خطوط لوله ارسال نمایند.
رانش (زمین لغزش)
حرکت توده ای از مواد تشکیل دهنده زمین، از یک شیب به سمت پایین را رانش یا ناپایداری شیب مینامند. این پدیده که گاهی منجر به صدمات مالی و جانی جبران ناپذیری می‌شود در مناطق عمدتاً کوهستانی با وضعیت خاص اقلیمی رخ می‌دهد. رانش در ایران به عنوان یکی از بلایای طبیعی، سالیانه خسارات جانی و مالی فراوانی به کشور وارد می سازد. سنجش از راه دور شامل فتوگرافی هوایی و تصاویر اخذ شده توسط ماهواره‌ها یا هر تکنیک دورسنجی دیگر برای مطالعه رانش، سودمند است.
کاربرد تصاویر سنجش از دور در مطالعات ناپایداری شیب‌ها، از نظر هزینه و زمان مقرون به صرفه می‌باشد. همچنین، شرایط کلی سرزمین ها، تعیین کننده قابلیت (استعداد) یک مکان برای رانش است، که این امر می‌تواند از داده های سنجش از راه دور تفسیر می‌شود.
رانش در بخش انتقال مواد نفتی
مساله رانش در بخش انتقال مواد نفتی، با توجه به وسعت و پراکندگی خطوط لوله زیرزمینی و عدم امکان پایش مستقیم و مستمر آنها از جمله مشکلاتی است که می‌تواند خسارات جبران ناپذیری به خطوط لوله وارد آورد که حساسیت عملیات انتقال نفت و گاز اهمیت این امر را مضاعف نموده است. از آنجاییکه بخش زیادی از خطوط لوله در مناطق صعب العبور قرار داشته و اندازه گیری تنش خط لوله و ثبت اطلاعات مربوط به آنها بصورت مستمر از طریق نیروی انسانی براحتی میسر نبوده، لذا پایش مداوم وضعیت خطوط لوله می‌تواند با بکارگیری شبکه‌ای از سنسورها بمنظور پایش عومل موثر در رانش صورت پذیرد.
اطلاعات جمع آوری شده در این سامانه می بایستی جهت تحلیل و مدیریت حفاظت خطوط لوله به پایگاه داده مرکزی انتقال یابد. با توجه به این موضوع که در برخی نواحی، موانعی جهت برقراری ارتباط زمینی وجود دارد، لذا می‌توان از طریق ارتباط ماهواره‌ای اطلاعات جمع آوری شده را به پایگاه داده مرکزی منتقل نمود و حتی در صورت نیاز آلارم احتمال بروز رانش را به نزدیکترین مرکز کنترل ارسال نمود.
اکتشافات هیدروکربوری
در یک نگاه کلی، داده های ماهواره‌ای نقش کلیدی در اکتشافات نفت و گاز بازی می‌کند. مطالعات تحت الارضی مربوط به اکتشافات نفت و گاز و مدلسازی مخازن هیدروکربنی شکافدار، همواره نیازمند یک سری نقشه های سطحی سنگ‌شناسی و ساختمانی از منطقه است، که امروزه برای تهیه این نقشه‌ها، از تصاویر ماهواره‌ای با توان های تفکیک مکانی و طیفی مختلف استفاده می‌شود.
همچنین، شناسایی و استخراج خطواره‌ها که به کمک فناوری فضایی انجام می‌گیرد، یکی از اساسی‌ترین رهیافت‌ها در پی جویی، اکتشاف و استخراج منابع طبیعی مثل نفت و گاز به شمار می‌رود. مدل رقومی ارتفاع (DEM) و مشتقات آن نیز در مطالعه مورفولوژی، ساختاری و آنالیز های مورفومتری از تاقدیس های مشکوک به ذخایر نفت و گاز سودمند است.
فایده
- سودمندترین نشانه‌های قابل تشخیص در داده های فضایی برای مطالعات نفت و گاز، عبارتند از:
- سیستم های شکستگی (عمدتا خطواره ها) و ساختارهای تاقدیسی و چین – گسلی که می‌توانند در مهاجرت نفت و گاز به سطح موثر باشند و آن را کنترل کنند.
- آلتراسیون‌های ژئوشیمیایی سنگ‌های سطحی توسط هیدروکربن‌ها که به سبب ایجاد تغییرات رنگی و ترکیب، راهنمای خوبی هستند.
کاربرد ماهواره در پایش انواع آلودگی‌های ناشی از صنایع نفتی
پایش آلودگی نفتی منابع آب
تصاویر ماهواره‌ای بدلیل ویژگی‌های خود و بخصوص تکراری بودن، زمینه‌ای مناسبی را برای مطالعه آب بعنوان یکی از منابع زمینی فراهم نموده است. بطور کلی بیشترین میزان اشعه خورشید در لایه های فوقانی آب (حدود دو متری) جذب می‌شود و این خاصیت، بستگی فراوانی به نوع طول موج دارد. اشعه مادون قرمز انعکاسی در چند سانتیمتری از سطح آب جذب شده و موجب ظهور زمینه سیاه بر روی تصاویر ماهوره ای می‌شود. با استفاده از طول موج‌های مختلف مورد استفاده در سنجش از راه دور می‌توان اختلاف سطوح مختلف آب را از نظر زمینه به وضوح مشاهده نمود.
تشخیص میزان آلودگی
تشخیص میزان آلودگی آب با استفاده از تصاویر ماهواره ای مشکل است، لیکن با بررسی و مطالعه دقیق تصاویر تکراری و تغییراتی که در زمینه سطوح آبی ظاهر می‌شود، می‌توان منابع آلودگی را شناسائی کرد. بطور مثال زمینه نسبتًا روشنی که در نواحی نزدیک به ساحل، بر روی تصاویر دیده می‌شود، از ورود پساب‌های صنایع نفتی و یا فعالیت‌های استخراجی منابع نفت و گاز در مناطق نزدیک به دریا و بالا رفتن میزان انعکاس از لایه‌های آلوده در نواحی نزدیک به ساحل ناشی می‌شود.
در صورتیکه در نواحی دور از ساحل که عمق بیشتری هم دارند، معمولاً میزان آلودگی کمتر بوده وعدم انعکاس امواج این گونه آب‌ها، زمینه تیره ای را بر روی تصاویر موجب می‌شود و براحتی از مناطق آلوده قابل تشخیص می‌باشند.
مطالعه آبهای سطحی منطقه و تهیه نقشه آبراه های آلوده شده، بررسی تغییر مسیر حرکت لکه‌های نفتی بر اثر عوامل طبیعی یا مصنوعی، تخمین میزان لکه‌های نفتی آبهای سطحی نیز از جمله کاربردهای داده‌های ماهواره ای می‌باشد.
پایش آلودگی خاک
یکی از مهمترین مشکلات محیط زیستی، آلودگی خاک با فلزات سنگین است. با کاربرد فناوری سنجش از دور و استفاده از داده های چند طیفی و با یاری گرفتن از مطالعات میدانی، می‌توان ارتباط میان ساختار پوشش گیاهی، خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی سیستم پوشش گیاهی خاک و درجه آلودگی آن به فلزات سنگین را مورد بررسی قرار داد.
پایش و بررسی آلودگی‌های نفتی ناشی از بحران های جنگی
معمولاً هنگام جنگ کشورها بدلیل تاکتیک‌های دفاعی یا هجومی اقدام به آتش زدن منابع نفتی می‌کنند که از آشکارترین مثال‌ها می‌توان به جنگ تحمیلی هشت ساله و جنگ خلیج فارس و آتش زدن چاه‌های نفتی کویت توسط ارتش عراق اشاره نمود، که منجر به رسیدن مواد نفتی به نزدیکی سواحل ایران گردید. بالا آمدن آب دریا و پیشروی آب در نواحی ساحلی پس از جاری شدن مواد نفتی باعث می‌شود سطوح کوچک و بزرگی از نواحی مجاور دریا و رودخانه ها زیر آب رفته که با بررسی تصاویر تکراری ماهواره‌ای، می‌توان مناطق مورد طغیان را به سهولت تشخیص داده و نقشه های اراضی خسارت دیده را ترسیم نمود.
با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در حین جنگ، با نظارت بر چگونگی پیشروی آلودگی ها می‌توان اقدامات اساسی را در راستای مقابله با بحران زیست محیطی آماده نمود تا پس از پایان جنگ، با مطالعه تصاویر تکراری، مدت زمان نفوذ مواد نفتی در زمین، زه کشی طبیعی و تبخیر مواد نفتی، تا حدود زیادی در مورد جنس خاک و نفوذ پذیری آن قضاوت نموده و تصمیمات لازم درخصوص نحوه پاکسازی مناطق آلوده اتخاذ نمود.
پایش جاری شدن مواد نفتی ناشی از حوادث دریایی
یکی از مهمترین منابع آلودگی دریا بوسیله مواد نفتی و سمی در اثر تصادم کشتی های حامل این مواد می‌باشد. خلیج فارس بعنوان شاهرگ نفتی دنیا، محل تردد بیش از ۴۰ درصد نفتکش‌های دنیا می‌باشد و همواره دچار آلودگی نفتی بوده و اکوسیستم دریایی آن در معرض خط جدی قرار دارد. توده های آب در خلیج فارس دارای حرکت ضعیفی بوده که جهت حرکت آنها برخلاف عقربه‌های ساعت می‌باشد و نتیجتاً زمان نسبتا زیادی طول می‌کشد تا آبهای خلیج فارس از طریق تنگه هرمز تعویض شوند (در حدود ۳ الی ۵ سال).
وجود ذخایر عظیم نفت و گاز
وجود ذخایر عظیم نفت و گاز در این منطقه موجب گردیده تا فعالیت‌های حفاری، استخراج، پالایش، حمل نفت خام گسترش یافته و باعث آلودگی رو به افزایش آبهای آن گردد بطوریکه بر اساس آمارهای موجود نشت ۱۵۰۰۰ تن در مقیاس متریک مواد نفتی در اثر تراکم رفت و آمد نفتکش‌ها، این محل را بصورت یکی از آلوده ترین محیط زیست دریایی در آورده است.
دراین راستا چگونگی تخمین حرکت مواد نفتی بر سطح آب، شبیه سازی پراکنش مواد و شناخت مناطقی که در معرض خطر بوده و یا دچار آلودگی شده اند، از جمله کاربردهای مهم تصاویر ماهواره‌ای جهت مطالعات زیست محیطی در قبل و پس از حادثه می‌باشد. امروزه به کمک سنجش از راه دور و تصاویر ماهواره‌ای می‌توان نشت مواد نفتی در دریاها و اقیانوس‌ها را شناسایی و به کمک ابزار GIS آنرا ردیابی و اقدامات ایمنی برای کاهش اثرات زیست محیطی را اعمال کرد.
پایش آلودگی هوای ناشی از منابع نفتی
یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیط زیست، پایش مستمر آلودگی هواست. صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یکی از مهمترین منابع نشر آلاینده های هوا می‌باشند. در این میان نوع آلاینده‌های منتشر شده در فازهای مختلف از نظر کمی و کیفی متفاوت هستند.
فعالیت‌های اکتشاف و استخراج نفت و گاز شامل مراحل چندگانه‌ای است که هر مرحله آلودگی خاص خود را در پی دارد. با تمرکز بر آلاینده‌های هوا ناشی از این فعالیت‌ها می‌توان مهمترین آنها را بصورت: نشر ذرات معلق، تبخیر هیدروکربن‌ها، گازهای گلخانه‌ای و گازهای اسیدی ذکر کرد.
با استفاده از خصوصیات نظارتی تصاویر ماهواره‌ای بر روی جو منطقه و با اندازه گیری انرژی طیفی سنجنده‌های ماهواره‌ای یا انرژی پخش شده از اتمسفر و ابرها یا انرژی منعکس شده از سطح زمین یا تشعشعات دمایی که از اتمسفر و سطح زمین انتشار می‌یابند، میزان آلودگی اتمسفری تعیین شده و می‌توان تجزیه و تحلیل لازم را جهت اقدامات ایمنی زیست محیطی بعمل آورد.
ردیابی تغییرات زمینی تاسیسات نفتی
ردیابی تغییرات زمینی برای جدید کردن نقشه‌های زمینی و مدیریت منابع طبیعی بکار می رود. تغییرات از مقایسه بین دو تصویر یا دو نقشه قدیمی و تصویر دورسنجی ارتقا یافته بدست می‌یابد. روش ردیابی تغییرات به دو صورت مقایسه بین دو نقشه زمین که مستقلا تولید شده اند و یا بررسی تغییرات با الحاق دو تصویر به یکدیگر انجام می‌پذیرد. این الحاق بر اساس ترکیب رنگی یا تصویر اجزای اصلی انجام می‌شود. در این راستا با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ، هرگونه تغییراتی که در ساخت، توسعه و یا جابجایی صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در سطح زمین بوجود می‌آید و ممکن است باعث اثرات زیست محیطی در قبل و بعد از تغییر باشد را می‌توان مورد بررسی و مطالعه قرار داد.
کاربرد ماهواره در سایر زمینه ها
در ادامه بصورت مختصر به کاربرد ماهواره‌ها در سایر زمینه ها اشاره می‌شود.
مطالعه تغییرات دوره‌ای
برخی از پدیده ها و عوارض سطح زمین در ط دوره زمانی تغییر می یابد. علت این تغییرات می‌تواند عوامل طبیعی مانند سیل، آتشفشان، زلزله، تغییرات آب و هوایی، یا عوامل مصنوعی مانند دخالت انسان در محیط زیست باشد. برای مثال تغییر سطح آب دریای خزر در طی یک دوره ۱۰ تا ۲۰ ساله، تغییر میزان سطح پوشش و جنگل‌ها درشمال کشور و تغییر پوشش گیاهی نخل در جنوب کشور و میزان آسیب آنها در دوران جنگ را می‌توان با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای با دقت بسیار زیادی مطالعه کرد.
مطالعات زمین شناسی
با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای می‌توان مرزهای بسیاری از سازندهای زمین‌شناسی را از یکدیگر تفکیک و گسل‌ها را مورد مطالعه قرار داد و نقشه‌های گوناگون زمین شناسی تهیه کرد. از جمله نقشه‌های زمین شناسی گوناگون که با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای می‌توان تهیه کرد، نقشه گسل‌ها و شکستگی‌ها، نقشه سازندهای سنگی مختلف، نقشه خاکشناسی و نقشه پتانسیل ذخایر تبخیری سطحی را می‌توان نام برد. افزون براین با توجه به گستره بسیار وسیع زیر پوشش هر تصویر ماهواره‌ای، چنین تصاویری برای مطالعات کلان منطقه ای برای زمین شناسان بسیار مفید است.
مطالعات کشاورزی و جنگلی
تشخیص و تمایز گونه‌های گیاهی مختلف، محاسبه سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، مطالعه مناطق آسیب دیده کشاورزی بر اثرکم آبی یا حمله آفت‌های مختلف به آنها یکی دیگر ازکاربردهای داده‌های ماهواره‌ای است. تهیه تقشه جامع پوشش گیاهی هر منطقه، تهیه نقشه آبراهه‌ها و ارتباط آنها با مناطق مستعدکشت و برآورد میزان محصول زیر کشت از کاربردهای دیگر چنین اطلاعاتی است.
لازم به ذکر است که وزارت بازرگانی و کشاورزی کشور ایالات متحده آمریکا از ابتدای تکوین تکنولوژی سنجش از دور همه ساله محصول کشاورزی کشور آمریکا وتمام کشورهای جهان را با استفاده ازتصاویر ماهواره‌ای برآورد می‌کند تا برای برنامه ریزی بازار و تولید اطلاعات مفید و لازم را بدست آورد. افزون بر این مطالعه میزان انهدام جنگل‌ها و یا میزان پیشرفت جنگل کاری از کاربردهای دیگر این تصاویر است.
مطالعات منابع آب
مطالعه آبهای سطحی منطقه و تهیه نقشه آبراهه‌ها، بررسی تغییر مسیر رودخانه‌ها بر اثر عوامل طبیعی یا مصنوعی، تخمین میزان آب سطحی هر منطقه از جمله جالب‌ترین کاربرد داده های ماهواره‌ای است.کشور ما از جمله کشورهایی است که با وجود داشتن منابع آبهای سطحی در بسیاری مناطق از مشکل کم آبی رنج می‌برد، که استفاده از تکنولوژی نوین و به دست آوردن اطلاعات دقیق می‌تواند راهگشای استفاده بهتر از منابع کشور باشد.
مطالعات دریایی
از تکنولوژی ماهواره در چند زمینه مهم کاربردهای دریایی می‌توان استفاده کرد که ازآن جمله می‌توان به مطالعات دوره های پیشروی و پسروی کرانه دریا، مطالعات عمومی ویژگی‌ها و خصوصیات توده های آبی مثل نقشه دمای سطح و رنگ آب و نقشه تراکم میزان کلروفیل و پلانکتون و مطالعات مربوط به تأثیر سایر پدیده‌ها بر دریا، از جمله وضعیت حرکت و تندی امواج دریا و … اشاره نمود.
مطالعه بلایای طبیعی
امروزه برآورد میزان خسارت ناشی از بلایای طبیعی از قبیل سیل، زلزله، آتشفشان، طوفان وغیره با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای بسیار متداول است. تعیین راهبرد مناسب برای جلوگیری وکاهش خسارت بلایای طبیعی از جمله دیگر کاربردهای داده‌های ماهواره‌ای است.
توسعه و برنامه ریزی شهری
امروزه افزایش سریع جمعیت و توسعه شهرها و محدودیت منابع طبیعی، باعث گردیده امر برنامه ریزی به عنوان یک ضرورت برای همه کشورها تلقی می‌شود. تصاویر ماهواه ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی از جمله ابزارهای قدرتمندی هستند که جغرافیدانان و برنامه ریزان شهری را در انجام تحقیقاتشان یاری می‌دهند و کاربرد تصاویر ماهواه ای در شناسایی وضع موجود مناطق جغرافیایی و چشم اندازهای ساخته دست انسان و بهره گیری از امکانات لازم بر کسی پوشیده نیست.
ابزارهای مهم و اساسی
طرح‌های توسعه شهری با توجه به قالب کلی که برای روند رشد در نظر گرفته می‌شود، تعریف می‌شوند. ابزارهای مهم و اساسی که در این فرایند وجود دارد: نقشه منطقه‌بندی و استفاده از فضاها برای تعیین قطعات اراضی در نواحی شهرک‌های ساخته شده و نقشه ساختار جاده ها بمنظور راهنمایی در مورد زیرسازی جاده های شهرک ها می‌باشد. اطلاعات ضروری در امر آماده سازی یک برنامه شامل یک نقشه جغرافیایی مرجع دقیق و مطابق آخرین تحولات مناطق، نقشه شبکه‌های جاده‌ای، نقشه فضایی میزان توسعه و اطلاعاتی در مورد چگونگی استفاده از هر قطعه زمین می‌باشد.
کاربرد
این اطلاعات برای یک برنامه ریزی دقیق و منطقی ضروری است. با توجه به پتانسیل بالای تصاویر ماهواره‌ای، این داده‌ها می‌تواند در قالب یک سیستم اطلاعات جعرافیایی نقش مهم و تأثیرگذاری در توسعه شهری داشته باشد.
همچنین تخمین جمعیت می‌تواند از طریق تفسیر تصاویر ماهواره‌ای به طور مستقیم حاصل می‌شود. روش انجام کار به اینصورت است که با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای متوسط تا بزرگ مقیاس، تعداد واحدهای مسکونی در یک منطقه (خانه تک خانواری، چندخانواری) تخمین زده شده و پس از آن تعداد واحدهای مسکونی در میانگین تعداد افراد خانواده ساکن در هر واحد مسکونی نوع خاص، ضرب می‌شود.
تشخیص انواع خانه براساس مشخصه‌هایی نظیر اندازه و شکل ساختمان‌ها، حیاط‌ها، باغ‌ها و راه‌های ماشین‌رو می‌باشد. همچنین تفسیر تصاویر ماهواره‌ای در مطالعات کیفیت خانه سازی موثر است. بسیاری از عوامل زیست محیطی مؤثر در کیفیت خانه سازی می‌تواند به راحتی از تصاویر ماهواره‌ای تفسیر گردد.
پایش محیطی
اقلیم و تغییرات آن اثرات مثبت و منفی بر زندگی و زیست بوم انسان‌ها دارد. هر یک از اجزای اتمسفری مانند بخار آب، دی اکسید کربن، متان، ازن و سایر گازها دارای خصوصیات خاصی از نظر جذب و انتشار است.
با اندازه گیری انرژی طیفی (که از خورشید در اتمسفر انتشار پیدا می‌کند)، انرژی منتشره از اتمسفر یا ابرها، انرژی منعکس شده از سطح زمین و یا تشعشعات دمایی که از اتمسفر وسطح زمین انتشارمی‌یابند، دانسیته مولکول‌های اتمسفری قابل اندازه گیری می‌باشد. این اندازه گیری‌ها با روشهای خاصی با استفاده از اطلاعات ماهواره‌ای و راداری انجام می‌شود. با آگاهی یافتن از میزان آلودگی‌های منتشرشده بخصوص در مناطق شهری و صنعتی می‌توان هشدارهای لازم را برای رفع آن انجام داد.
سایر کاربرد ماهواره
سایر فاکتورهای اقلیمی از جمله دما، تبخیر، میزان بارندگی و باد نیز از طریق ماهواره‌های سنجش از دور قابل بررسی هستند. بارندگی یکی از مهمترین عناصر تعیین کننده اقلیم هر منطقه است در روشهای سنتی از اطلاعات حاصل از ایستگاه‌های باران سنجی و یا سینوپتیکی استفاده می‌شود ولی این روش‌ها مشکلاتی مانند عدم امکان استقرار دستگاه‌های ثبت اطلاعات در مناطق صعب العبور و یا پرهزینه بودن دستگاه‌ها را بدنبال دارند.
اما در سال‌های اخیر با استفاده از ابزارها و ماهواره‌های سنجش از دور امکان بررسی همزمان سطوح وسیع، میزان و چگونگی تغییرات اقلیمی و چگونگی تاثیرات آن بر زندگی انسان‌ها فراهم شده است. از آن جمله می‌توان به پیش بینی طوفان‌های حاره‌ای (سیکلون و هاریکن)، بررسی توده‌ها و جبهه‌های هوای پرفشار و کم فشار، بادهای محلی وموسمی، طوفان‌های شن و ماسه اشاره نمود.
