concepts in quantitatively understanding Radiation

let us start it from where we have left.as in earlier section we figured out that the bodies/objects tend to reflect energy or spectrums of energy which are unique to them selves,having that in mind let us know about the terms such as kinetic temperature,black body,emissivity and so on..

what do we mean by "temperature" ? , well many would come up with different ideas and definitions but let us say it in this way, simply temperature is a measure of the concentration of heat, more the heat is concentrated more the temperature.

we can measure the temperature of a body made out of material by simply putting the thermometer in contact with the body,the reading we get from this is called the kinetic temperature of the particular body ( i.e. The concentration of kinetic heat of a body of material)

in a previous article we skipped the topic of blackbody radiation, so what is exactly a black body ??
     if there exists a body which is made out of a material that absorbs all the radiant energy that strikes it.then such a body/material is called a black body, not only that but also it can radiate the maximum amount of energy and this energy is dependent on the kinetic temperature.
the radiant flux of a black body is proportional to the 4th power of its kinetic temperature, and that is mathematically expressed as

here Fb is the radiant flux of the black body Tkin is the kinetic temperature and the constant s which equates the two sides is called as the Stefan-Boltzman constant, and this equation is the mathematical representation of the Stefan-Boltzman law.

we have already stated that " if there exists a body...." and so on but does there exist such a body which can be called as a black body, NO... its just an abstract physical quantity, the real objects dont behave in that manner.so we take this hypothetical black body as an indicator to express a property called emissivity of a real existing body.
the emissivity(e) is the proportion of real radiant flux to the radiant flux of the blackbody

here Fr is the radiant flux from a real material

(for more about this image and the thermal emissivity goto thermal-imaging-blog )

as you can see the value e=1 for a black body and e<1 for all real material.as we already know the objects tend to reflect certain type of radiant enery more than the others so the emissivity of a material is different when is measured at different wavelengths of radiant energy.

Radiation- Object interaction

 i have shifted my language to english as i have thought it would be convenient to relate the story in the language it was created.Ok what did i mean by the certain topic above...?

an interaction of the radiation and the object that is being observed occurs when the radiation hits the particular object (lets say "target"),thus there are three forms of interaction taking place when energy,of the radiation, strikes the object,they are;

1. absorption
2. transmission
3. reflection

by '1' we say that the incident energy (පතන ශක්තිය ) is absorbed into the target,(we cannot trace the rays after that incident)

by '2' we say that the incident ray of energy passes through the target 

by '3' we say that the radiation has been bounced back off the target in a direction opposite to the way of its initial propagation    

in remote sensing we are always interested in the number 3 category because that is what we usually measure.so let us get an understanding about the reflection phenomena.

Reflection can be divided into two different categories as,

• specular reflection-where the reflection occurs due to the incident of radiation with a smooth surface,in this particular occasion almost all the energy gets reflected in single direction 
• diffuse reflection-here the smoothness of the surface is pretty low and hence the energy is reflected almost uniformly in all possible directions      

as mentioned above the type of reflection depends on the surface roughness of the object in comparison to the wavelength of the incoming radiation.we can get it like this,

"if the incoming radiation has got shorter wavelengths than the surface variations the type of reflection would be Diffuse and Specular if it's otherwise "

ok, with that in mind lets move into the more interesting topics, we already know that the reflection occurs in almost every object(let us not be so advanced to talk about the black body radiation at this moment)

and the fact about this reflection is that it is unique to each object.thus we can identify the object using its reflection.

for an example;

tree leaves,absorbs radiation in the wavelength region in red and blue but reflects green,so we see most of the leaves as green in colour.trees would appear extremely bright
to us at these wavelengths. In fact, measuring and monitoring the near-IR reflectance is one
way that scientists can determine how healthy (or unhealthy) vegetation may be.

similarly water absorbs longer wavelengths in visible and near Infrared region but reflects more shorter wavelengths making it "blue" or "blue-green" to our naked eyes.

remote sensing හෙවත් දුරස්ථ සංවේදනය( II )

අපි නැවතත් දුරස්ථ සංවේදනය ගැන කතා කරමු.

• spectral resolution

සරලව කියනවනම් spectral resolution කියන්නේ පරාවර්තිත විකිරණයෙන් sensor එකකට ග්‍රහණය කරගන්න පුළුවන් spectral bands සංඛ්‍යාව,නමුත් spectral bands සංඛ්‍යාව වැඩි උන පමණින්ම එහි spectral resolution එක ඉහලයි කියන්න අපට බැහැ.ඒ spectral bands වර්ණාවලියේ කුමන කලාප වලට අයත් ඒවාද යන කරුණත් ඒවගේම වැදගත්. 

ඉහතින් දැක්වුවේ spectral resolutions වලට අදාළ දත්ත කීපයක්.

කිසියම් remote sensing පද්ධතියක spectral resolution එක ඉහලයි කියන එකේ අදහස තමයි වස්තු වෙන් කර ගැනීමේ හැකියාව ඉහලයි කියන එක මොකද බොහෝ band width වලට අදාලව (ඒවගේම කුඩා හෝ ඉතා කුඩා පරාසයන්ට අදාළ spectral data)ග්‍රහණය කර ගැනීමේ හැකියාව එවිට ඉහලයි.

• temporal resolution

මෙය ඉතාමත් සරල ගුණයක්,ඒ තමයි satellite එකක් පෘතුවියේ යම් සාධාරණ පිහිටීමකට ඉහලින් ගමන් කිරීමේ ආවර්ත කාලය.උදාහරණයක් විදියට හිතුවොත් X කියන satellite එක A කියන පිහිටුමට ඉහලින් වසරකට දෙවතාවක් ගමන් කරන බවත් Y කියන satellite එක A පිහිටුමට ඉහලින් වසරකට 4 වතාවක් ගමන් කරන බවත් හිතමු.එතකොට Y ගේ ආවර්ත කාලය X ගේ ආවර්ත කාලයට වඩා අඩු බව ඔබට පෙනේවි,ඒ කියන්නේ Y මගින් දත්ත ලබා ගැනීමේ හැකියාව (අදාළ A පිහිටුම ගැන) X ට වඩා පැහැදිලිවම වැඩි එනම් Y ගේ temporal resolution එක X ට වඩා වැඩි.

    

• radiometric resolution 

කිසියම් වස්තුවක් පිලිබඳ දත්ත ලබාගන්නා අවස්ථාවක දී පරාවර්තිත විද්‍යුත් චුම්භක විකිරණ ශක්ති ප්‍රමාණයට sensor එක දක්වන සංවේදීතාවය මෙනමින් හදුන්වයි.මෙය ඉහල අගයක පැවතීමෙන් එම පද්ධතියට ඉතා කුඩා ශක්ති වෙනසකින් යුතු පරාවර්තිත කිරණ වෙන් කර හදුනා ගෙන අදාළ වස්තු වෙන් කර හඳුනාගන්න පුළුවන් හැකියාවක් ඇති බව තහවුරු කරනවා. 

remote sensing හෙවත් දුරස්ථ සංවේදනය

අද ටිකක් වෙනස් දෙයක් අලුත් විදියකට කතා කරන්න ඕනි කියල මට හිතුන නිසාම ගොඩක් දෙනෙක් දන්නා නමුත් බොහෝ දෙනා තවත් දැන ගන්න ආස කරන subject එකක් ගැන කතා කරන්න මම තීරණය කලා.

වැඩි කතා බහක් නැතිවම අපි බලමු remote sensing නැත්නම් දුරස්ථ සංවේදනය කියන්නේ මොකක්ද කියල.

"කිසියම් වස්තුවක් හෝ ප්‍රස්තුතයක්  පිළිබඳව මිනුමක් හෝ තොරතුරු ලබා ගැනීමක් ඒ වස්තුව හෝ ප්‍රස්තුතය හා කිසිදු ආකාරයක භෞතික ස්පර්ශයක් නො කොට කිසියම් උපකරණයක් ආධාරයෙන් සිදුකරන්නේ නම් එය දුරස්ථ සංවේදනයක් වේ ." ලෙස සරලව අපිට remote sensing යන්නට අර්ථ විවරණයක් ලබා දෙන්න පුළුවන්.

උදා: පෘථිවි විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍රය පිළිබඳ magnetometer එකක් ආධාරයෙන් තොරතුරු ලබා ගැනීම.

මෙහිදී magnetometer එක සංවේදන උපකරණයට උදාහරණයක්, ඒවගේම තමයි,camera,radio frequency receivers,seismographs, gravimeters.. වගේ දේවලුත් අපිට මේ උපකරණ විදියට සලකන්න පුළුවන්.

geophysics/facilities/gravimeters.png

a camera

අපි එදිනෙදා ජිවිතයේ දී නිරන්තරයෙන් දුරස්ථ සංවේදනය සිදු කරන බව අමුතුවෙන් කියන්න උවමනා නෑ නේ,ඇත්තටම අපි අපේ වටපිටාව ගැන දැන ගන්නේ අපේ ඇස් වලින් දැකලා.අපේ මනසින් ඒ දකින දර්ශනය සංස්කරණය කරලා.

නමුත් අපි දකින ලෝකය ඇත්තටම අපි වටේ තියෙන ලෝකයෙන් ඉතාම කුඩා කොටසක්.

1. අපේ ඇස සංවේදී වෙන්නේ විද්‍යුත් චුම්භක වර්ණාවලියේ (go to වර්ණාවලිය ) දෘශ්‍ය කලාපයට පමණක් වීම 
2. සිරුරේ පිහිටිම අනුව දර්ශන පථය සිමා වීම 
3. දකින දර්ශන දිගුකාලීන මතක ගබඩාවක(මෙහිදී මතකය හැසිරවීමට ඇති හැකියාව ද සළකනු ලැබේ) තැන්පත් කිරීමේ නො හැකියාව  

වැනි කරුණු නිසා අපි දකින්නේ ඉතාම සුළු කොටසක්.මේ කරුණු නිසාම වඩා හොඳින් ලෝකය දකින්න scientists ලට වගේම වෙනත් පුද්ගලයන්ටත් ඇතිවුන වුවමනාවෙ ප්‍රතිපලයක් විදියට තමයි,මේ විෂය මේ තරම් දුරට දියුණු වුනේ.

අද ලෝකයට remote sensing නැතිවම බැරි තරම් සමීප වෙලා තියෙන්නෙත් මිනිස්සුන්ගේ තියෙන මේ ආශාවම නිසා වෙන්න ඇති.

හොඳයි ඒ idea එක හිතේ තියාගෙන අපි බලමු කිසියම් දුරස්ථ සංවේදනයක් මුලිකවම අපි චන්ද්‍රිකා මාර්ගයෙන් සිදු කරන ක්‍රියාවලිය කොයි වගේද  කියල.

• අරමුණ පැහැදිලි කරගැනීම සහ සංවේදක ඒ අනුව තෝරා ගැනීම. 

මේ කියන්නේ යම්කිසි සංවේදන කටයුත්තක් සිදු කිරීම ආරම්භ කිරීමට ප්‍රථම ඒ සංවේදනය සිදුකරන්නේ(නැතිනම් ඒ දත්ත ලබාගන්නේ කුමක් සඳහාද ) කුමක් සඳහා ද යන්න තේරුම් ගත යුතුයි කියන එකයි.හිතන්න අපි satellite එකක් ආධාර කරගෙන වී වගාවක් ගැන තොරතුරු එකතු කරනව කියල එතකොට අපට අදාළ වගාවට උඩින් satellite එක ගමන් කරන frequency ගැන අවබෝධයක් තියෙන්න ඕන නැතිනම් දත්ත රැස් කිරීමේදී අපිට උවමනා අවස්ථාවේදී satellite එක එම ස්ථානයට උඩින් නොපිහිටන්න පුළුවන්.ඒවගේමයි සංවේදක තෝරාගන්න එකත්,අපි දැනගෙන තියෙන්න ඕන අපිට ඕනකරන්නේ මොන ආකාරයක දත්ත ද කියන එක සමහර විට අපි තෝරගත්ත සන්වෙදකයෙන් අපිට ඕනකරන දත්ත ග්‍රහණය කරගන්න බැරි වෙන්න පුළුවන් මේ නිසා මුලින්ම ඒ ගැන අවධානය යොමු කරන එක වැදගත්.

•  දත්ත ග්‍රහණය කරගැනීම,ගබඩා කිරීම සහ සැකසීම 

මෙහිදී සිදුවන්නේත් ඉතා සරල ක්‍රියාවක් satellite එකෙන් ග්‍රහණය කරගත් දත්ත තොරතුරු බවට පත් කරගන්න තුරු සිදුවන ක්‍රියාව තමයි ඒ.

• අවසාන වශයෙන් ලබාගත් දත්ත විශ්ලේෂණය  කිරීම.

A- විකිරණ(ආලෝක) ප්‍රභවය   B- තරංග වල ගමන් මාර්ගය  C- object එක සමග සිදුකරන අන්තර් ක්‍රියාව 

D- සංවේදකය මගින් පරවතිත ශක්තිය ග්‍රහණ කරගැනීම 

E- දත්ත විකාශනය ග්‍රහණය කිරීම සහ සැකසීම 

F- විශ්ලේෂණය 

G- ප්‍රයෝගික යෙදවීම 

මේ කරුණු 3 තමයි ඕනෑම දුරස්ථ සන්වේදනයකදී සිද්ද වෙන්නෙ.

දැන් අපි බලමු මේ පද්ධතියක් ගත්තම එහි  ගුණ අගුණ මොන වගේද කියල 

remote sensing පද්ධතියක resolution එකෙන් අපිට ඒ පද්ධතියේ ගුණාත්මක බව නිර්ණය කරන්න පුළුවන් ඇත්තටම මේ system resolution එක කොටස් 4ක resolutions වල එකතුවක් විදියට අපිට දකින්න පුළුවන්.

1.  spatial resolution
2. spectral resolution
3. temporal resolution
4. radiometric resolution

කියන්නේ ඒ 4 ආකාරයක resolutions වලටයි 

• spatial resolution 

 සංවේදක උපකරණවල sensors ග්‍රහණය කරගන්නා වර්ග ප්‍රමාණය මෙනමින් හදුන්වන්න පුළුවන්,මේක අපිට සරලව මේවගේ තේරුම් ගන්න පුළුවන් shuttle එකක් තුල සිටින අභ්‍යවකාශ ගාමියෙක් පෘථිවියේ එක ප්‍රදේශයක් දකින අවස්ථාවක් සළකමු.ඔහුට ඒ අවස්ථාවේදී මහද්වීපයක් අපුරුවට දැකගන්න පුළුවන් වෙයි නමුත් ඔහුට ඒ මහද්වීපයේ නැතිනම් අදාළ භුමි කලාපයේ ගෙවල්,වාහන වගේ කුඩා වස්තුන් පැහැදිලිව දැක ගන්න බැහැ.satellite එකක sensor එකක් කියන්නෙත් ම්නිසාගේ ඇස වගේම දෙයක් එයට පැහැදිළිව ග්‍රහණය කරගන්න පුළුවන් අවම වර්ග ප්‍රමාණය කුඩා වෙන තරමටම එහි spatial resolution එක ඉහලයි කියල සලකන්න පුළුවන්. 

 මා මෙහිදී ඉතා වැදගත් දෙයක් කියන්න කැමති බොහෝ දෙනෙක් pixel resolution සහ spatial resolution කියන දෙක සමානයි කියල හිතනවා නමුත් එක වැරදි අදහසක් pixel එකක් කියන්නේ image එකක් හැදිලා තියෙන කුඩාම කොටසට නමුත් spatial resolution එක කියන්නේ sensor එකකට ග්‍රහණය වෙන කුඩාම වර්ග ප්‍රමාණය නැත්නම් භුමි ප්‍රමාණය.

හිතන්න sensor එකක spatial resolution එක 20 m කියල,අපි දැන් මේ sensor එකෙන් ගත්ත image එකක් එයාගේ full resolution එකෙන් display කරනවා කියල.එහෙම උනොත් හැම pixel එකකින්ම නිරුපනය වෙන්නේ වර්ග ප්‍රමාණය 20 m X 20 m උන භුමි කලාපයක්.මේ වෙලාවේදී pixel size එකයි spatial resolution 

එකයි දෙකම එකක්.නමුත් spatial resolution එකට වෙනස් pixel size එකකින් උනත් images පෙන්නන්න පුළුවන් බව අපි මතක තියාගන්න ඕන.නමුත් සමස්ථයක් විදියට satellite image එකක pixel size එක කියන එකෙනුත් අපිට spatial resolution එක හඳුන්වන්න පුළුවන්,pixel size of the image = spatial resolution of the sensor කියල උපකල්පනය කරලා.