रिमोट सेन्सिंग (अच्युत गोडबोले)

अच्युत गोडबोले achyut.godbole@gmail.com
रविवार, 19 मे 2019

रिमोट सेन्सिंग हे तंत्रज्ञान आपण उपग्रहांवरून (सॅटेलाईट्‌सवरून) पृथ्वीविषयी, त्यातल्या पृष्ठभागाविषयी, जमिनीविषयी, समुद्र किंवा नद्यांविषयी, जंगलांविषयी, डोंगरांविषयी, त्यावरच्या साठलेल्या किंवा वितळत चालेल्या बर्फाविषयी किंवा अगदी माणसांविषयी आणि इतर वस्तूंविषयी माहिती मिळवण्यासाठी वापरतो. यासाठी आपल्या उपग्रहांवर सेन्सर्स, स्कॅनर्स किंवा कॅमेरे अशा तऱ्हेची उपकरणं बसवलेली असतात. हे सेन्सर्स पृथ्वीसंबंधी काही मोजमापं करून किंवा त्यावरचे स्कॅनर्स पृथ्वीचे सतत फोटो काढून ते पुन्हा पृथ्वीवर ऍनेलाईज करण्याकरता पाठवत असतात.

रिमोट सेन्सिंग हे तंत्रज्ञान आपण उपग्रहांवरून (सॅटेलाईट्‌सवरून) पृथ्वीविषयी, त्यातल्या पृष्ठभागाविषयी, जमिनीविषयी, समुद्र किंवा नद्यांविषयी, जंगलांविषयी, डोंगरांविषयी, त्यावरच्या साठलेल्या किंवा वितळत चालेल्या बर्फाविषयी किंवा अगदी माणसांविषयी आणि इतर वस्तूंविषयी माहिती मिळवण्यासाठी वापरतो. यासाठी आपल्या उपग्रहांवर सेन्सर्स, स्कॅनर्स किंवा कॅमेरे अशा तऱ्हेची उपकरणं बसवलेली असतात. हे सेन्सर्स पृथ्वीसंबंधी काही मोजमापं करून किंवा त्यावरचे स्कॅनर्स पृथ्वीचे सतत फोटो काढून ते पुन्हा पृथ्वीवर ऍनेलाईज करण्याकरता पाठवत असतात.

अलीकडे "रिमोट सेन्सिंग' हा शब्द बरेचदा वापरला जातो. याचा अर्थ त्यातल्या शब्दांप्रमाणेच आहे. रिमोट म्हणजे दुरून आणि सेन्सिंग म्हणजे जाणणं, ओळखणं किंवा माहिती मिळवणं. "एखाद्या गोष्टीच्या थेट संपर्कात न येताच त्याविषयीची माहिती आणि मोजमापं मिळवण्याचं विज्ञान आणि कला' अशी 1950च्या दशकात एव्हिलिन प्रुइट या अमेरिकन नौदलाच्या संशोधन संस्थेतल्या स्त्रीनं रिमोट सेन्सिंगची प्रथमच व्याख्या केली होती. ही माहिती अनेक प्रकारची असू शकते. उदाहरणार्थ, ती तापमान, दाब, आर्द्रता, हालचाल, वेग, प्रवेग, प्रतिमा (इमेज) अशा कुठल्याही स्वरूपात असू शकते. आपण जेव्हा कॅमेऱ्यानं एखाद्याचा फोटो किंवा व्हिडिओ काढतो, तेव्हा त्याच्याविषयीची माहिती आपण दुरूनच मिळवत असतो. डॉक्‍टर जेव्हा आपला एक्‍स-रे, सोनोग्राफी किंवा एमआरआय काढतो तेव्हा तो दुरूनच आपल्याविषयी माहिती मिळवत असतो. प्रत्यक्ष अवयवांना तो डॉक्‍टर स्पर्श करतच नसतो. म्हणजे हेही एका तऱ्हेनं रिमोट सेन्सिंगच असतं.

मात्र, या सगळ्यापेक्षा रिमोट सेन्सिंग हे तंत्रज्ञान आपण उपग्रहांवरून (सॅटेलाईट्‌सवरून) पृथ्वीविषयी, त्यातल्या पृष्ठभागाविषयी, जमिनीविषयी, समुद्र किंवा नद्यांविषयी, जंगलांविषयी, डोंगरांविषयी, त्यावरच्या साठलेल्या किंवा वितळत चालेल्या बर्फाविषयी किंवा अगदी माणसांविषयी आणि इतर वस्तूंविषयी माहिती मिळवण्यासाठी वापरतो. यासाठी आपल्या उपग्रहांवर सेन्सर्स, स्कॅनर्स किंवा कॅमेरे अशा तऱ्हेची उपकरणं बसवलेली असतात. हे सेन्सर्स पृथ्वीसंबंधी काही मोजमापं करून किंवा त्यावरचे स्कॅनर्स पृथ्वीचे सतत फोटो काढून ते पुन्हा पृथ्वीवर ऍनेलाईज करण्याकरता पाठवत असतात.

हे उपग्रह पृथ्वीपासून 650 ते 750 किलोमीटर उंचीवरून पोलर ऑर्बिटमध्ये फिरत असतात. म्हणजे ते उत्तर ध्रुवापासून दक्षिण ध्रुव आणि तिथून पुन्हा उत्तर ध्रुव असे फिरतात. या उलट पृथ्वी त्याच्या काटकोनात फिरते. त्यामुळे एक उपग्रह एक एक तुकडा करून पूर्ण पृथ्वी स्कॅन करू शकतो. तोच उपग्रह पुन्हा पृथ्वीच्या त्याच भागावर यायला बारा तास लागतात. या सततच्या स्कॅनिंगमुळेच पृथ्वीवर जे बदल घडतात ते मोजणं शक्‍य होतं. जंगलं नष्ट होणं, पर्वतांवरचं बर्फ वितळणं अशा अनेक गोष्टी नाहीतर आपल्याला कळल्याच नसत्या.

या फिरत असलेल्या उपग्रहांमुळे पृथ्वीचे फोटो घेऊन ते सॉफ्टवेअरचा वापर करून "शिवून' आपल्याला सलग आणि एकसंध नकाशेही बनवता येतात; आणि त्यातले बदलही नोंदवता येतात. पूर्वी असे नकाशे बनवायला अनेक वर्षं लागायची; पण आता आपल्याला तो चटकन्‌ मिळू शकतो. नकाशे काढण्याचा तंत्राला "कार्टोग्राफी' म्हणतात.

रिमोट सेन्सिंगसाठी बरेचदा इलेक्‍ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनचा वापर केला जातो. आपण जो प्रकाश बघतो तो दृश्‍य प्रकाश हा इलेक्‍ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्‍ट्रमचा एक भाग असतो. हा दृश्‍य प्रकाश हा तांबडा, नारिंगी, पिवळा, हिरवा, निळा, पारवा आणि जांभळा म्हणजेच "तानापिहिनिपाजा' अशा वेगवेगळ्या रंगांनी बनलेला असतो. प्रत्येक रंगासाठी एक ठराविक फ्रिक्वेन्सीची (वारंवारिता) लहर असते. यामध्ये तांबड्या रंगासाठी सगळ्यात कमी फ्रिक्वेन्सी, तर जांभळ्यासाठी सगळ्यात जास्त फ्रिक्वेन्सी असते. मात्र, इलेक्‍ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्‍ट्रम या दृश्‍य प्रकाशापेक्षा मोठा असतो. तांबड्या (रेड) फ्रिक्वेन्सीपेक्षाही कमी फ्रिक्वेन्सीच्या लहरींमध्ये इन्फ्रारेड, मायक्रोवेव्ह आणि रेडिओ लहरी मोडतात. आपण रिमोट दाबल्यावर इन्फ्रारेड लहरींच्या मार्फतच संदेश टीव्हीसेटपर्यंत पोचतो. या फ्रिक्वेन्सीज दृश्‍य प्रकाशात मोडत नसल्यामुळेच त्या लहरी आपल्याला दिसत नाहीत. तसंच जांभळ्याच्या (व्हायोलेट) पेक्षा जास्त फ्रिक्वेन्सी असलेल्या लहरींमध्ये अल्ट्राव्हायोलेट, एक्‍स रेज आणि गॅमा रेज अशा लहरी मोडतात. याही लहरी आपल्याला दिसत नाहीत. रिमोट सेन्सिंगमध्ये दृश्‍य प्रकाश, इन्फ्रारेड, अल्ट्राव्हायोलेट आणि मायक्रोवेव्ह यांचा उपयोग केला जातो.

सूर्यापासून हे इलेक्‍ट्रॉमॅग्नेटिक रेडिएशन ज्या गोष्टीविषयी आपल्याला माहिती हवी आहे अशा पृथ्वीवरच्या गोष्टीवर जेव्हा पडतं तेव्हा ती वस्तू काही वेळा त्यातलं काही रेडिएशन परावर्तित करते. जेव्हा दगड, वाळू, जमीन, पाणी, बर्फ, चिखल, झाडं, इमारती अशा पृथ्वीवरच्या वेगवेगळ्या गोष्टींवर हे रेडिएशन पडतं, तेव्हा त्या जी ऊर्जा परावर्तित करतात, ती वेगवेगळी असते. त्यांची फ्रिक्वेन्सी आणि इतर गुणधर्म सॅटेलाईटवरचे सेन्सर्स मोजतात आणि रेकॉर्ड करतात. यानंतर ही माहिती पृथ्वीवरच्या अर्थ स्टेशनकडे पाठवली जाते. अर्थ स्टेशनमध्ये ती प्रोसेस आणि ऍनेलाईज केली जाते आणि मग साठवली जाते. या परावर्तित एनर्जीवरून पृथ्वीवरची ती गोष्ट काय होती (दगड, वाळू, जमीन, पाणी, चिखल, झाडं, जंगलं, इमारती...) हे ओळखता येतं. इतकंच नव्हे, तर वेगवेगळ्या वनस्पती वेगवेगळ्या तऱ्हेनं ऊर्जा परावर्तित करतात. त्यामुळे तिथे झाडी आहे का, ती किती आहे आणि कशाची आहे याचा पत्ता लागतो. तसंच डोंगरांचं, नद्यांचं, समुद्राचं, बर्फाचं...
भारतामध्ये हैदराबाद इथं नॅशनल रिमोट सेन्सिंग सेंटर (एनआरएससी) आहे. बालानगरमध्ये अर्थस्टेशन आहे. बालानगरमध्ये भारताच्या आयआरएस मालिकेतल्या उपग्रहाकडून, लॅंडसॅट मालिकेतल्या अमेरिकन उपग्रहांकडून, तसंच फ्रेंच उपग्रहांकडून माहिती मिळवली जाते.

वैज्ञानिक आणि सैन्य रिमोट सेन्सिंगसाठी काही तंत्रज्ञानं वापरतात. उदाहरणार्थ, इन्फ्रारेड फोटोग्राफी, थर्मल इमेजरी आणि रडार स्कॅनिंग. एखाद्या भागात फक्त निर्जीव वस्तू आहेत, की काही सजीव किंवा माणसंही आहेत हे दुरूनच ठरवण्यासाठी वैज्ञानिक आणि सैन्य इन्फ्रारेड किरणांचा वापर करतात. याचं कारण वनस्पती आणि इतर सजीव त्यांच्यावर इन्फ्रारेड रेडिएशन पडलं तर परावर्तित करतात, तर निर्जीव गोष्टी इन्फ्रारेड रेडिएशन शोषून घेतात. मग एखाद्या गोष्टीवर इन्फ्रारेड रेडिएशन टाकलं आणि काही परावर्तित होतंय का हे मोजलं, की तिथं कुठलाही सजीव आहे का ते ओळखता येतं. अगदी अंधारातही!

इन्फ्रारेड फोटोग्राफीमध्ये इन्फ्रारेड एनर्जी किती परावर्तित होते हे मोजलं जातं, तर थर्मल इमेजरीमध्ये एखाद्या गोष्टीपासून उत्सर्जन होणाऱ्या इन्फ्रारेड एनर्जीचं मोजमाप केलं जातं. सजीव इन्फ्रारेड रेडिएशनचं उत्सर्जन करत असल्यामुळे कुठल्याही आपत्तीमध्ये कुठं माणसं अडकली आहेत का हे कळू शकतं. तसंच रात्रीही कुठं शत्रुपक्षातल्या सैन्यावर कुठं बॉंब टाकायचा असेल, तर दिसत नसलं तरीही शत्रूचं सैन्य कुठं दडलंय हे शोधता येतं.

रडार स्कॅनिंग तंत्रामध्ये रेडिओ लहरी एखाद्या गोष्टीकडे पाठवून त्या परावर्तित होऊन परत यायला किती वेळ लागतो ते मोजता येतं आणि त्यावरून त्या वस्तूविषयी-तिचं स्थान, वेग वगैरेंविषयी-माहिती मिळवता येते. मध्ये ढग आले, वीज चमकली तरी यात काही फरक पडत नाही. याचा उपयोग वैमानिकांना दुसरं विमान किती अंतरावर आहे आणि किती वेगानं चाललंय हे ओळखायला होतो. युद्धामध्ये शत्रुपक्षाची विमानं, जहाजं, रणगाडे यांचा वेध घेण्यासाठी तसंच आपल्या नेहमीच्या विमानवाहतुकीसाठी रडारचा उपयोग होतो. एवढंच कशाला, हायवेवर जेव्हा एखादी गाडी वेगमर्यादा ओलांडून जोरात जात असेल, तेव्हा पोलिसांना तिचा वेग कसा कळतो? किंवा क्रिकेट मॅचमध्ये एखाद्या बॉलरनं किती वेगानं चेंडू टाकला हे कसं मोजता येतं? तेही रडारमुळेच! हवामानशास्त्रज्ञसुद्धा रडारचा उपयोग करून वाऱ्याचा आणि ढगांचा वेग काढतात.

हवामानबदलाच्या निरीक्षणांसाठी रिमोट सेन्सिंगचा खूप वापर करण्यात येतो. याचं कारण पर्वतावरचा बर्फ वितळल्यामुळे कमी होतोय की नाही याची मोजमापं एखाद्या माणसाला त्या पर्वतावर जाऊन करणं शक्‍यच नसतं. वरून फोटोज घेतले, सेन्सर्सकडून माहिती मिळवली आणि त्या माहितीचं ऍनेलिसिस केलं तर मात्र हे कळू शकतं. त्सुनामी, भूकंप, वादळं, पूर, जंगलाला लागलेल्या आगी अशा सगळ्या आपत्तींनंतर रिमोट सेन्सिंगमुळे सरकारलाही झालेल्या हानीबद्दल पटकन्‌ माहिती मिळते आणि त्यामुळे योग्य ती पावलं वेळेत उचलता येतात. उदाहरणार्थ, कुठल्याही आपत्तीमुळे किती लोकांना हलवण्याची गरज आहे, किती औषधं लागतील, तसंच किती अन्नपुरवठा करावा लागेल याचं नियोजन करता येतं किंवा जंगलाला आग लागली असेल तर ती कुठं लागली आहे आणि किती मोठी आहे त्यावरून आग विझवण्याच्या किती मोठ्या यंत्रणांचा वापर करावा लागेल हे ठरवता येतं. माणसानं प्रत्यक्ष त्या ठिकाणी जाऊन ही माहिती मिळवण्याचा प्रयत्न केला असता, तर ते अशक्‍य किंवा निदान खूपच अवघड झालं असतं आणि शिवाय यात मौल्यवान वेळ गेला असता.

रिमोट सेन्सिंगचा इतिहास गंमतशीर आहे. याची सुरवात झाली सन 1038 मध्ये, जेव्हा अल हजन या अरबी गणितज्ञानं कॅमेऱ्याचं तत्त्व मांडलं, आणि सूर्यग्रहण बघण्यासाठी एक "कॅमेरा ऑब्स्क्‍युरा' बनवलाही. यानंतर सन 1666 मध्ये न्यूटननं लोलक वापरून प्रकाश हा सात रंगांचा बनला असतो हे सिद्ध केलं. यानंतर सन 1800 मध्ये विल्यम हर्षेल यानं प्रकाशातल्या रंगांचं तापमान मोजलं. त्याकरता त्यानं लोलकापासून बाहेर पडणाऱ्या वेगवेगळ्या रंगांच्या किरणांमध्ये चक्क थर्मोमीटर ठेवले! त्यानंच इन्फ्रारेड इलेक्‍ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनचा शोध लावला.

यानंतर सन 1858 मध्ये टूर्नोचॉन किंवा नाडर या फ्रेंच फुगावीरानं बाराशे फूट उंचीवर एका फुग्यातून उडून पॅरिसचे वरून फोटोज काढले (एरियल फोटोग्राफी). सन 1849 मध्ये एमी लॉसेडाट या फ्रेंच सैन्यातल्या इंजिनिअरनं आयकोनोमेट्रीची कल्पना मांडली. आयकॉन म्हणजे प्रतिमा किंवा इमेज आणि मेट्री म्हणजे मोजणं. हवेतून, उंचीवरून फोटो काढणं हे त्याचं उद्दिष्ट होतं. त्याकाळी त्यासाठी फुगे, कबुतरं आणि पतंग यांच्यावर कॅमेरे लावले जात. यातूनच "फोटोग्रॅमिट्री' या पद्धतीचा विकास झाला. सन 1889मध्ये आर्थर बाटूट यानं फ्रान्समध्ये पतंगाला कॅमेरा जोडून फोटोज काढले, तर सन 1903 मध्ये ज्युलियस न्यूब्रोनर यानं उडत्या कबुतरांना कॅमेरा जोडून दर तीस सेंकदाला एरिअल फोटोग्राफी केली. मात्र, खऱ्या एरिअल फोटोग्राफीची सुरवात पहिल्या महायुद्धाच्यावेळी (1914-18) झाली, आणि शीतयुद्धाच्या काळात तिचा खूपच विकास झाला. पुढे सन 1957 मध्ये रशियानं स्पुटनिक हा उपग्रह सोडला आणि त्यानंतर स्पेस वॉर सुरू झालं. यामुळेच उपग्रहांचा उपयोग रिमोट सेन्सिंगसाठी व्हायला लागला.


स्पष्ट, नेमक्या आणि विश्वासार्ह बातम्या वाचण्यासाठी 'सकाळ'चे मोबाईल अॅप डाऊनलोड करा
Web Title: achyut godbole write remote sensing article in saptarang