एमपीएससी - (मुख्य परीक्षा) दूरसंवेदन

एम.पी.एस.सी.मुख्य परीक्षेच्या पेपर -१ च्या दृष्टीने हा अत्यंत महत्त्वाचा घटक आहे.
दूरसंवेदन (Remote Sensing) - कोणत्याही घटकाच्या किंवा वस्तूच्या प्रत्यक्षात संपर्कात न येता, त्यासंबंधी माहिती मिळवणे म्हणजे दूरसंवेदन. आपण जेव्हा एखाद्या कॅमेऱ्याने फोटो घेतो, तेव्हा तोदेखील दूरसंवेदनाचाच एक प्रकार आहे. अशा प्रकारे पृथ्वीवरील माहिती संकलित करण्यासाठी दूरसंवेदनाच्या माध्यमातून ज्या उपग्रहांची मदत घेतली जाते त्यांना सुदूर संवेदी उपग्रह (Remote Sensing Satellites) असे म्हणतात. दूरसंवेदन तंत्रामुळे भौगोलिक, भूगर्भविषयक, सागरविषयक, हवामान व पर्यावरणविषयक माहिती प्राप्त करणे शक्य झाले आहे.
दूरसंवेदन तंत्राची वैशिष्टय़े / उपयोग :
* पृथ्वीवरील वस्तूंनी परावर्तीत केलेल्या, पसरविलेल्या किंवा पुनर्परावर्तीत केलेल्या सूर्याच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक किरणांच्या मोजमापावरून असे आकलन केले जाते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक पट्टय़ातील दृश्य प्रकाश, इन्फ्रारेड किरण आणि मायक्रोवेव्ह किरणांचा त्यासाठी वापर केला जातो.* दूरसंवेदनासाठी विमान व कृत्रिम उपग्रहांचा वापर केला जातो.
* १९९० नंतर मानवरहित दूरसंवेदनाची सुरुवात झाली.
* दूरसंवेदनामार्फत मिळवलेल्या माहितीचा वापर लगेच केला जात नाही. ती माहिती सर्वप्रथम बेस स्टेशनकडे पाठविली जाते, तेथे त्याचे विश्लेषण होते व नंतर माहिती वापरली जाते.
* हवाई छायाचित्रणापेक्षा उपग्रहाद्वारे केले जाणारे भूसर्वेक्षण आíथकदृष्टय़ा स्वस्त असल्यामुळे अलीकडच्या काळात त्याचा वापर मोठय़ा प्रमाणात होत आहे.
* या संवेदनामार्फत मिळणारी माहिती मानवी हस्तक्षेपाशिवाय असल्याने, पूर्वग्रहरहित व पूर्ण विश्वासार्ह असल्याने तिचे महत्त्व अधिक आहे.
* टोपोशिट तयार करण्यासाठी (नकाशा) दूरसंवेदन तंत्रज्ञानाचा वापर होतो.
* भूपृष्ठावरील व भूपृष्ठांतर्गत खनिजे, पाण्याचा साठा, धरणातील पाणीसाठा, धरणाची उंची, खोली व पाणी साठवण क्षमता सदर संवेदनाचा वापर करून सांगता येते.
* वन्यप्राण्यांचे सर्वेक्षण, जीवाश्म अवशेषांचा अभ्यास याबाबतही सुदूर संवेदनाचा वापर केला जातो.
* सुदूर संवेदनामुळे व्यापक व दुर्गम भागाची व्यवस्थित माहिती मिळविता येते. वलीकरण व प्रस्तरभंगामुळे निर्माण झालेल्या भूवैशिष्टांचा अभ्यास करता येतो, शिवाय भूकंप ज्वालामुखी, वणवा, महापूर, वादळे इ. नसíगक आपत्तींचा अभ्यास करता येतो.
उपग्रह पृथ्वीपासून ज्या उंचीवर स्थिर केले जातात, त्यांना कक्षा असे म्हणतात. कक्षा दोन प्रकारच्या असतात-
सूर्यस्थिर कक्षा आणि भूस्थिर कक्षा
सूर्यस्थिर कक्षा / उपग्रह - (Sun- Synchronous Orbit) - या कक्षेत मुख्यत (IRS) उपग्रह सोडले जातात. वर्तुळाकार अशी धुवीय कक्षा असते. या कक्षेतील उपग्रह उत्तर ते दक्षिण असे भ्रमण करतात. हे उपग्रह पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून ९०० ते १२०० कि.मी. एवढय़ा निश्चित उंचीवर सोडले जातात.
भारतीय सुदूर, संवेदन उपग्रह Remote Sensing Satellite) वर्तुळाकार अशा ध्रुवीय सूर्य स्थिर कक्षेत पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून ९०० ते १२०० किमी अंतरावर सोडले जातात. ते उत्तर ते दक्षिण या दिशेत पृथ्वीभोवती परिभ्रमण करतात.
भू- स्थिर कक्षा / उपग्रह (Geo - Synchronous Orbit) -
ही कक्षा वर्तुळाकार अशी विषवृत्तीय कक्षा असते. या कक्षेतील उपग्रह पश्चिम ते पूर्व असे भ्रमण करतात. हे उपग्रह पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून ३५,७८६ किमी अंतरावर सोडले जातात. या उपग्रहास पृथ्वीभोवती एक फेरी पूर्ण करण्यास २४ तास लागतात.
सूर्यस्थिर कक्षा, भूस्थिर कक्षा (Sun- Synchronous Orbit, Geo - Synchronous Orbit)
दूरसंवेदनाचे प्रकार (Remote sensing)
अ) साधनांवर अवलंबून असलेले प्रकार पुढीलप्रमाणे आहेत-
* हवाई वाहक जनित दूरसंवेदन (Air Borne) - यात प्रामुख्याने दूरसंवेदनासाठी विमानांचा व हेलिकॉप्टरचा वापर केला जातो. पूर्वी यासाठी बलूनचा वापर केला जात असे.
* उपग्रह जनित दूरसंवेदन (Space Borne) - यात प्रामुख्याने उपग्रहांचा विशेषत: दूरसंवेदन उपग्रहांचा वापर केला जातो. यातून डिजिटल प्रकारच्या प्रतिमा प्राप्त केल्या जाऊ शकतात.
ब) पद्धतींवर अवलंबून असलेले प्रकार
* क्रियाशील दूरसंवेदन - या क्रियाशील दूरसंवेदनात जी साधने वापरली जातात. ती स्वत: ऊर्जानिर्मिती करतात व त्याचा मारा करून परत आलेल्या ऊर्जेच्या साहाय्याने प्रतिमा निर्माण करू शकतात. रडार हे त्याचे एकमेव उदाहरण मानता येईल.
* निष्क्रिय दूरसंवेदन - यांत पदार्थापासून उत्सर्जति झालेल्या ऊर्जेचा वापर करून प्रतिमा निर्माण केल्या जातात.
क) संवेदकावर आधारित प्रकार
* छायाचित्रण दूरसंवेदन - यात दृक् प्रकाशाचा वापर करून छायाचित्रे काढली जातात, त्याला प्रकाशीय (Optical) किंवा छायाचित्रण (Photographic) दूरसंवेदन असेही म्हटले जाते.
* अवरक्त तरंग दूरसंवेदन :- या प्रकारात साध्या प्रकाशाऐवजी अवरक्त तरंगाचा (Infrared) वापर केला जातो व चित्रण केले जाते.
हवाई छायाचित्रण (Aerial Photography)
जेव्हा पृथ्वीच्या कोणत्याही भागाचे सर्वेक्षण कॅमेऱ्याच्या साहाय्याने फोटो घेऊन केले जाते, तेव्हा त्यास छायामिती (Photogrammetry) असे म्हणतात. याचे दोन प्रकार होतात-
* भूछायाचित्रण - जेव्हा कॅमेऱ्याच्या साहाय्याने पृथ्वीच्या एखाद्या ठिकाणाहून छायाचित्र घेतले जातात, तेव्हा त्यास 'भूछायाचित्रण' असे म्हणतात.
* हवाई छायाचित्रण- जेव्हा विमानातून कॅमेऱ्याद्वारे छायाचित्र घेतली जातात, तेव्हा त्यास 'हवाई छायाचित्रण' असे म्हणतात.
हवाई छायाचित्रणासाठी वापरले जाणारे कॅमेरे व फिल्म्स- हवाई छायाचित्रणासाठी विमानात विशिष्ट प्रकारचे कॅमेरे बसविलेले असतात. विमानाचा वेग जास्त असल्यामुळे कॅमेरे वेगवेगळ्या प्रकारचे असतात. या कॅमेऱ्यात अतिजलदतेने उघडझाप करणारी झडप असते, वेगाने छायाचित्र घेणारी िभगे असतात. जलदपणे परिणाम होणारी अतिसंवेदक फिल्म असते. तसेच कॅमेऱ्यात जास्तीत जास्त छायाचित्रे सामावून घेणारे कप्पे असतात.
छायाचित्रांची स्पष्टता कॅमेऱ्यांवर अवलंबून असते. ज्यावेळी कॅमेऱ्यातील नाभी अंतर कमी असते, अशा प्रकारच्या कॅमेऱ्याला, 'वाइड अँगल कॅमेरा' असे म्हणतात. या कॅमेऱ्यातून छायाचित्रणासाठी अधिक प्रमाणात क्षेत्र व्याप्त केले जाते, त्यामुळे त्या क्षेत्रातील भूवैशिष्टय़े स्पष्टपणे छायांकित होत नाहीत. ज्यावेळी कॅमेऱ्यातील नाभी अंतर जास्त असते, अशा कॅमेऱ्याला 'नॅरो अँगल कॅमेरा' असे म्हणतात. अशा प्रकारच्या कॅमेऱ्याकडून छायाचित्रणासाठी कमी प्रमाणात क्षेत्र व्यापले जाते. यामध्ये प्राप्त झालेल्या छायाचित्रांची स्पष्टता अधिक असून लहान भूवैशिष्टय़ेसुद्धा स्पष्टपणे छायांकित होतात.
कॅमेऱ्याचे प्रकार
* फ्रेमिग कॅमेरा - हवाई छायाचित्रणासाठी सामान्यपणे याच प्रकारचा कॅमेरा वापरला जातो. फ्रेमद्वारे छायाचित्र घेतले जात असल्याने यास 'फ्रेिमग कॅमेरा' म्हणतात.
* पॅनोरॅमिक कॅमेरा - या कॅमेऱ्यातील िभग स्थिर नसते. त्यामुळे हवाई चित्रणासाठी या प्रकारच्या कॅमेऱ्याचा फारसा उपयोग करत नाहीत.
* स्टील कॅमेरा - या प्रकारच्या कॅमेऱ्यात िभग स्थिर स्वरूपाचे असते, परंतु फिल्म मात्र सतत फिरती असते. त्यामुळे सलगपणे छायाचित्रे घेता येतात. यात कोणत्याही प्रकारचा अडथळा येत नसल्याने चांगल्या प्रतीची छायाचित्रे मिळतात.फिल्म्सचे प्रकार
अ) ब्लॅक अ‍ॅण्ड व्हाइट फिल्म - हवाई छायाचित्रणासाठी हीच फिल्म प्रामुख्याने वापरतात. रंगीत फिल्मची किंमत जास्त असल्याने आíथकदृष्टय़ाही फिल्म वापरणे परवडते.
ब्लॅक अ‍ॅण्ड व्हाइट फिल्मचे मुख्य प्रकार पुढीलप्रमाणे -
* आर्थोक्रोमॅटिक - ०.४ ते ०.६ मायक्रोमीटर लांबीचे परावíतत प्रकाश किरणांसाठी या फिल्मचा वापर केला जातो. सामान्यत: मानवनिर्मिती घटक व वनस्पती आच्छादन या घटकांच्या छायाचित्रणासाठी या फिल्मचा वापर केला जातो.
* पॅनक्रोमॅटिक - ०.४ ते ०.७ मायक्रोमीटर्स लांबीच्या परावíतत प्रकाश किरणांसाठी या फिल्मचा वापर केला जातो.
* अल्ट्राव्हायलेट - ही फिल्म ०.३ ते ०.४ मायक्रोमीटर्स लांबीच्या परावíतत किरणांसाठी संवेदनक्षम असल्यामुळे भूगर्भातील खनिज तेल संशोधनासाठी या फिल्मचा उपयोग केला जातो.
* इन्फ्रारेड - ०.४ ते ०.९ मायक्रोमीटर्स लांबीच्या परावíतत किरणांसाठी या फिल्मचा वापर केला जातो, त्यामुळे धुसर हवेतून छायाचित्रण केले, तरीही छायाचित्रणाची गुणवत्ता चांगली आढळते. यामुळे वनस्पतींच्या जाती-प्रजाती, मृदेची आद्र्रता यासारख्या गोष्टी जाणून घेता येतात.
ब) रंगीत फिल्म - ०.४ ते ०.९ मायक्रोमीटर लांबीच्या परावíतत प्रकाशकिरणांसाठी ही फिल्म वापरतात. रंगीत फिल्ममुळे छायाचित्रणातील गोष्टींची स्पष्टपणे कल्पना येते. परंतु ही फिल्म महाग असल्याने छायाचित्रांचा खर्च जास्त येतो.
हवाई छायाचित्रणाचे महत्त्व
हवाई छायाचित्रण उपग्रह दूरसंवेदनापेक्षा जास्त उपयुक्त आहे. कारण हे चित्रण कमी उंचीवरून केले जात असल्यामुळे पृथ्वीवरील बारीकसारीक गोष्टी यात दिसतात. यामुळे लहान लहान भुरूपांचे अचूक मॅपिंग करता येते.
* हवाई छायाचित्रे स्कॅनरच्या साहाय्याने स्कॅन करून, छायाचित्रातील प्रदेशाच्या उजळपणानुसार अंक स्वरूपात परिवर्तित केली जातात. यास 'डिजिटल फोटोग्राफ' म्हणतात. हाताळणी करणे व संग्रह करणे यासाठी ही चित्रे अधिक सोईस्कर असतात. अलीकडे हवाई छायाचित्रण करणाऱ्या कॅमेऱ्यात फिल्मऐवजी, ऊर्जा संवेदनशील, शोधक वापरून, अंकीय स्वरूपातच प्रतिमा घेतल्या जातात. अशा तऱ्हेच्या अंकीय चित्रांचा वापर अंकीय डिजिटल किंवा सॉफ्टकॉपी फोटोग्रॅमेट्रित केला जातो. यात प्रगत अशा संगणक संहितेचा वापर करून, हवाई छायाचित्रावरून अचूक मोजमापे घेतली जातात. त्यावरून चित्र नकाशे तयार करतात. सध्या भोगौलिक माहिती प्रणालीच्या उपयोजनात अशा प्रतिमांचा मोठय़ा प्रमाणात वापर केला जात आहे.
* अतिशय दुर्गम व निर्जन्य अशा प्रदेशांची माहिती या छायाचित्राद्वारे उपलब्ध होते.
* भुरूप सर्वेक्षण, वनक्षेत्र सर्वेक्षण, प्राणी सर्वेक्षण, नागरी वस्त्यांच्या सर्वेक्षणात हवाई छायाचित्रांचा वापर महत्त्वाचा ठरत आहे.
* हवाई छायाचित्रण उपग्रह दूरसंवेदनापेक्षा जास्त उपयुक्त आहे. कारण हे चित्रण कमी उंचीवरून केले जात असल्यामुळे पृथ्वीवरील बारीकसारीक गोष्टी यात दिसतात. यामुळे लहान लहान भूरूपांचे अचूक मॅिपग करता येते.
* हवाई छायाचित्रणातून कोणताही प्रदेश आपण त्रिमित स्वरूपात वाचू शकतो. त्यासाठी दोन छायाचित्रांची जोडी व त्रिमितदर्शी (स्टिरिओस्कोप) या उपकरणाची आवश्यकता असते.
हवाई छायाचित्रणाच्या मर्यादा
* हवाई छायाचित्रांच्या अभ्यासकात भूशास्त्र, वनशास्त्र, प्राणिशास्त्र, जलशास्त्र अभियांत्रिकीचे ज्ञान असणे गरजेचे असते.
* हवाई छायाचित्रण जास्त खíचक आहे.
* हवाई छायाचित्रे सहजपणे उपलब्ध होऊ शकत नाहीत. कारण त्यावर शासकीय बंधने असतात.
हवाई छायाचित्रण हे अर्थातच उपग्रह दूरसंवेदनापेक्षा (सॅटेलाइट रिमोट सेिन्सग) जास्त उपयुक्त आहे. हे चित्रण कमी उंचीवरून केले जात असल्यामुळे त्यात लहान भूप्रदेशांचीही सखोल माहिती मिळत असल्याने अचूक नकाशे तयार करता येतात. त्यामुळे भूगोलाच्या अभ्यासात हवाई छायाचित्रणास आजही महत्त्वपूर्ण स्थान आहे.
महत्त्वाचे -
हवाई छायाचित्रात, सूर्याकडून प्राप्त झालेल्या ऊर्जेचे परावर्तन करण्याची भूपृष्ठावरील घटकात जी कुवत असते, त्यानुसार वर्णछटा ठरतात. एखादे खोल जलाशय, सूर्याकडून मिळालेली ऊर्जा अगदी कमी प्रमाणात परावíतत करीत असेल, तर ते जलाशय, हवाई छायाचित्रात गडद काळ्या वर्णछटेकडे झुकणारे दिसेल. याउलट वाळवंटी प्रदेशांकडून सर्वच्या सर्व ऊर्जा परावíतत झाल्यामुळे ते पांढऱ्या वर्णछटेकडे झुकणारे दिसेल.
* बहुवर्णपटल पट्टे (MSS Band) - उपग्रहावर बसविलेल्या संवेदकामार्फत वर्णपटलाच्या दृष्ट व समीप अवरक्त विभागातील ऊर्जेचा वापर करून पृथ्वी पृष्ठाच्या प्रतिमा घेतल्या जातात. बहुवर्णपटल पट्टय़ात (MSS Band) निळा, हिरवा, तांबडा व नियर इन्फ्रारेड यांचा वापर केला जातो.
* मिथ्यावर्ण प्रतिमा (False colour Composite - FCC) - एखाद्या विषयाचे संपूर्ण रंगीत छायाचित्र जसे दिसते, त्यापेक्षा मिथ्या रंग संमिश्र प्रतिमा भिन्न प्रकारे रेखाटन केलेल्या असतात. कृष्णधवल अवरक्त प्रतिमेपेक्षा मिथ्या रंग संमिश्र प्रतिमा अधिक उपयुक्त असतात.
व्याख्या - संवेदन रंगीत फिल्मवर अवरक्त ऊर्जेचे (Infrared Energy)) विविध फिल्टर्स उपयोग करून जे चित्र / प्रतिमा प्राप्त होते, याला 'मिथ्या रंग संमिश्र प्रतिमा' असे म्हणतात.
उपग्रह प्रतिमा किंवा हवाई छायाचित्र हे मिथ्यावर्ण स्वरूप (False Colour Composite) असल्यास त्याच्या वाचनासाठी पुढे दिलेली रंगसूची उपयुक्त ठरते.
* सामान्य, निरोगी वनस्पती - लाल रंग
* रोगट वनस्पती - गुलाबी - ते निळा
* स्वच्छ पाणी - गडद निळा ते काळा
* गढुळ पाणी - हलका निळा रंग
* आर्द भूमी - स्पष्ट गडद छटा
* पड जमीन - निळा रंग
* वाळू - पांढरा ते पिवळा रंग
* वस्त्या - निळा रंग
* ढग / बर्फ - पांढरा रंग
* सावल्या - काळा रंग