Which atmospheric window is used to record the Earth’s own thermal emission, and why?

8–14 µm, because the Earth’s emission peaks near 10 µm and the air is largely transparent there

0.4–0.7 µm, because the Earth’s own emission peaks in the visible part of the spectrum

1.3–3.0 µm, because the Earth emits most strongly in the shortwave infrared at ordinary temperatures

8–14 µm, because the Earth’s emission peaks near 10 µm and the air is largely transparent there

1 mm to 1 m, because the Earth’s emission peaks in the microwave region at ordinary temperatures

In a standard false colour composite (NIR shown in red, red in green, green in blue), how do a healthy crop field and a clear deep lake appear?

Bright red for the crop field and dark blue to black for the lake

Bright green for the crop field and bright red for the open lake water

Dark blue for the crop field and bright red for the deep lake water

White for the crop field and bright cyan for the clear deep lake water

A SWIR image of a hydrothermally altered zone shows a strong absorption feature near 2.2 µm. Which assemblage does this most directly indicate?

Al–OH-bearing minerals such as kaolinite and sericite, typical of argillic and phyllic zones

Ferric iron oxides such as hematite and goethite, whose diagnostic absorptions lie near 2.2 µm

Al–OH-bearing minerals such as kaolinite and sericite, typical of argillic and phyllic zones

Calcite-rich carbonate, because the carbonate absorption lies at the same position near 2.2 µm

Quartz-rich silicified rock, because quartz has a strong diagnostic absorption near 2.2 µm in the SWIR

Which statement correctly compares pushbroom and whiskbroom scanners?

A pushbroom scanner images a full line at once with a detector array, so it has the longer dwell time

A whiskbroom scanner uses a long linear detector array and no moving parts, so it has the longer dwell time

A pushbroom scanner builds each line with an oscillating mirror, so its dwell time per pixel is the shorter

Pushbroom and whiskbroom scanners have the same dwell time, because both are limited by orbital speed alone

A pushbroom scanner images a full line at once with a detector array, so it has the longer dwell time

Which statement correctly describes radar layover?

It occurs when the top of a slope facing the sensor is nearer in slant range than its base, so they swap

It is the complete lack of any radar signal in the zone behind steep slopes that face away from the sensor

It is the compression of a slope facing the sensor, with top and base still imaged in their true order

It occurs when the top of a slope facing the sensor is nearer in slant range than its base, so they swap

It is the very bright return from corner reflectors such as buildings and bridges, caused by double bounce

Two C-band SAR passes (wavelength 5.6 cm) show an interferogram with one complete fringe (a phase change of 2π) across a landslide. The line-of-sight displacement across that fringe is

2.8 cm, equal to half the wavelength

5.6 cm, equal to the wavelength

1.4 cm, equal to a quarter of the wavelength

11.2 cm, equal to twice the wavelength

2.8 cm, equal to half the wavelength

Which resampling method keeps the original digital numbers unchanged and is therefore preferred when the output will be classified?

Nearest neighbour, which copies the value of the closest input pixel

Bilinear interpolation, which averages the four nearest pixels

Cubic convolution, which fits a surface through sixteen neighbouring pixels

All three, since resampling never alters the values recorded by the sensor

Why is a band ratio such as TM 5/7 preferred to a single band for mapping clay-rich alteration in rugged terrain?

Slope and illumination scale both bands almost equally, so the ratio cancels shading but keeps clay contrast

The ratio raises the radiometric resolution of the sensor by adding together the bits of the two bands used

Slope and illumination scale both bands almost equally, so the ratio cancels shading but keeps clay contrast

The ratio cancels the atmospheric scattering that is the same in both bands, leaving only the clay signal

The ratio converts digital numbers directly to surface reflectance, thereby removing all atmospheric effects from the image

A single-band raster covers 12 km × 9 km with a 30 m cell size and stores 16 bits per cell. Its uncompressed size is closest to

240 kB, which counts 400 × 300 = 120 000 cells at two bytes each

120 kB, which counts only one byte per cell, as for an 8-bit raster

240 kB, which counts 400 × 300 = 120 000 cells at two bytes each

480 kB, which counts four bytes per cell, as for a 32-bit raster

1920 kB, which wrongly counts the 16 bits of each cell as if they were 16 bytes

A geologist wants the total area of the parts of a lithological polygon layer that lie within 500 m of the mapped fault lines. Which workflow is correct?

Buffer the faults by 500 m, intersect with the lithology polygons and measure areas in a projected coordinate system

Buffer the lithology polygons by 500 m, dissolve them into one feature and measure its area in latitude and longitude degrees

Intersect the fault lines directly with the lithology polygons and then add up the areas of all the resulting line features

Union the fault and lithology layers, then add up every polygon whose attributes include the word fault

Which of the following statements about hyperspectral and multispectral sensing are correct?

A hyperspectral sensor records hundreds of narrow contiguous bands, so each pixel yields a nearly continuous spectrum

The data volume of a hyperspectral image grows in proportion to the number of bands, so the cube is much larger than a multispectral image of the same size

A hyperspectral sensor records hundreds of narrow contiguous bands, so each pixel yields a nearly continuous spectrum

A multispectral sensor with a few broad bands resolves absorption features about 20 nm wide as well as a hyperspectral sensor

The data volume of a hyperspectral image grows in proportion to the number of bands, so the cube is much larger than a multispectral image of the same size

Hyperspectral imaging operates only in the thermal infrared window between 8 and 14 µm

Which of the following statements about GIS data and operations are correct?

A vector layer represents discrete features as points, lines and polygons and can store topology such as adjacency and connectivity

Cell-by-cell overlay of two rasters needs a common coordinate system, cell size and alignment, or prior resampling

Area measured on a layer stored in geographic coordinates in degrees is directly in square metres

A vector layer represents discrete features as points, lines and polygons and can store topology such as adjacency and connectivity

A focal raster operation assigns each output cell a value computed from that single input cell alone

Cell-by-cell overlay of two rasters needs a common coordinate system, cell size and alignment, or prior resampling

Which of the following statements about geological applications of remote sensing are correct?

Optical and thermal sensing sees only a surface skin, so the subsurface geology is inferred and must be checked in the field

Lineaments mapped on imagery or a DEM often mark fractures and faults, and their intersections are favoured targets for groundwater

Optical images taken at a high sun elevation give the best relief enhancement for mapping subtle structures

Optical and thermal sensing sees only a surface skin, so the subsurface geology is inferred and must be checked in the field

Lineaments mapped on imagery or a DEM often mark fractures and faults, and their intersections are favoured targets for groundwater

L-band radar cannot penetrate any dry soil, so it is useless for detecting buried features

सुदूर संवेदन व GIS: विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम, बहुस्पेक्ट्रमी व अतिस्पेक्ट्रमी संवेदन, प्रतिबिंब प्रसंस्करण, GIS तथा भूवैज्ञानिक अनुप्रयोग

यह अध्याय भाग B1 के शीर्षक “सुदूर संवेदन” का उत्तर देता है: “विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम, दृश्य, अवरक्त, तापीय अवरक्त व सूक्ष्मतरंग क्षेत्रों में बहुस्पेक्ट्रमी सुदूर संवेदन, अतिस्पेक्ट्रमी सहित; उपग्रह प्रतिबिंबों का अंकीय प्रसंस्करण। GIS – मूल अवधारणाएँ, रैस्टर व वेक्टर विधि के प्रचालन; भूविज्ञान में सुदूर संवेदन उपकरणों व तकनीकों के अनुप्रयोग।” यह भूविज्ञान एवं भूभौतिकी (GG) पेपर के भाग B1 का तीसरा विषय है। इसमें विकिरण-नियम व वायुमंडलीय झरोखे, संवेदक व विभेदन, प्रकाशीय, तापीय, सूक्ष्मतरंग व अतिस्पेक्ट्रमी संवेदन, प्रतिबिंब प्रसंस्करण व यथार्थता, GIS के आँकड़ा-मॉडल व प्रचालन तथा भूवैज्ञानिक उपयोग पढ़ाए गए हैं। संख्यात्मक प्रश्न भू-विभेदन व स्वाथ, विकिरण-तापमान, रडार परास-विभेदन, NDVI, कप्पा, रैस्टर आकार व भारित अध्यारोपण हैं।

1. विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम, विकिरण सिद्धांत, वायुमंडल व सतह से अन्योन्यक्रिया

विद्युतचुंबकीय विकिरण c = fλ व E = hf का पालन करता है। प्रयुक्त बैंड हैं: दृश्य 0.4–0.7 µm, निकट-अवरक्त (NIR) 0.7–1.3 µm, लघुतरंग अवरक्त (SWIR) 1.3–3 µm, मध्य-अवरक्त 3–8 µm, तापीय अवरक्त (TIR) 8–14 µm तथा सूक्ष्मतरंग 1 mm–1 m। 0 K से ऊपर प्रत्येक पिंड उत्सर्जन करता है: कृष्णिका M = σT⁴ उत्सर्जित करती है (σ = 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴), जिसका शिखर λ_max = 2898/T µm (T केल्विन में, वीन का विस्थापन नियम) पर है। सूर्य (लगभग 5800 K) का शिखर लगभग 0.5 µm और पृथ्वी (लगभग 300 K) का लगभग 9.7 µm पर है, इसीलिए दृश्य से SWIR तक परावर्तित सूर्य-प्रकाश और TIR में पृथ्वी का अपना उत्सर्जन हावी रहता है। वास्तविक सतह कृष्णिका-मान का अंश ε (उत्सर्जकता) उत्सर्जित करती है, और साम्य पर अवशोषकता उत्सर्जकता के बराबर होती है।

वायुमंडल प्रकीर्णन (रैले, λ से बहुत छोटे कणों द्वारा, ∝ λ⁻⁴, अतः नीली धुंध; मी, λ के तुल्य कणों जैसे धूल व धुएँ द्वारा; अचयनात्मक, λ से बहुत बड़ी जल-बूँदों द्वारा, अतः बादल श्वेत दिखते हैं) तथा जलवाष्प, CO₂ व ओज़ोन द्वारा अवशोषण से कार्य करता है। जो बचता है वे वायुमंडलीय झरोखे हैं: दृश्य, NIR व SWIR के भाग, 3–5 µm, 8–14 µm तथा सूक्ष्मतरंग क्षेत्र, जहाँ कुछ सेंटीमीटर व उससे लंबी तरंगदैर्घ्य बादल व धुंध के पार जाती हैं। संवेदक संवेदक-स्तर पर दीप्ति दर्ज करते हैं, जिसे वायुमंडलीय संशोधन सतह-परावर्तकता में बदलता है।

सतह पर आपतित ऊर्जा परावर्तित, अवशोषित या पारगमित होती है, अतः प्रत्येक तरंगदैर्घ्य पर ρ + α + τ = 1। तरंगदैर्घ्य पर यह निर्भरता वर्णक्रमीय हस्ताक्षर है। स्वस्थ वनस्पति नीले व लाल में कम (क्लोरोफ़िल अवशोषण), हरे में अधिक परावर्तित करती है, और 0.7 µm (रेड एज) के निकट पत्ती की कोशिका-संरचना से उच्च NIR पठार तक तेज़ी से उठती है, 1.4 व 1.9 µm के निकट जल-गर्तों सहित। जल NIR व SWIR में गहरा, लगभग काला होता है। शुष्क मृदा तरंगदैर्घ्य के साथ समतल रूप से चमकती है; नमी व कार्बनिक पदार्थ उसे गहरा करते हैं। खनिज नैदानिक अवशोषण दिखाते हैं: फेरिक आयरन ऑक्साइड दृश्य में व 0.9 µm के निकट; मृत्तिकाओं व अभ्रकों में Al–OH 2.2 µm के निकट; Mg–OH (क्लोराइट, एपिडोट) व कार्बोनेट 2.3–2.35 µm के निकट; और सिलिकेट, जिनमें क्वार्ट्ज़ सबसे स्पष्ट है, TIR के 8–10 µm भाग में उत्सर्जकता-न्यूनतम दिखाते हैं।

⚠️ कौन-सा झरोखा किस स्रोत हेतु

परावर्तित रंग देखने हेतु तापीय झरोखा या पृथ्वी की अपनी ऊष्मा देखने हेतु दृश्य झरोखा न लें। परावर्तित सूर्य-प्रकाश दृश्य से SWIR तक का हस्ताक्षर रखता है; 8–14 µm झरोखा उत्सर्जन रखता है, जो तापमान व उत्सर्जकता दोनों पर निर्भर है।

2. संवेदक, मंच व विभेदन

उपग्रह सुदूर-संवेदन प्रणाली में चार प्रकार के विभेदन होते हैं। स्थानिक पिक्सेल का भू-आकार है, भू-प्रतिदर्श दूरी GSD = H × IFOV (H ऊँचाई, IFOV तात्क्षणिक दृश्य-क्षेत्र रेडियन में)। वर्णक्रमीय बैंडों की संख्या व संकीर्णता है। विकिरणमितीय स्तरों की संख्या है, n बिट हेतु 2ⁿ। कालिक पुनरावृत्ति-अंतराल है। स्वाथ 2H tan(FOV/2) है। उदाहरण: H = 800 km व IFOV = 0.03 mrad से GSD = 800 × 10³ × 0.03 × 10⁻³ = 24 m; कुल FOV 10° से स्वाथ 2 × 800 × tan 5° = 140 km, यानी आर-पार लगभग 5830 पिक्सेल।

स्कैनर। विस्कब्रूम (अनुप्रस्थ-पथ) स्कैनर कुछ संसूचकों पर घूमता दर्पण फेरता है (लैंडसैट TM व ETM+)। पुशब्रूम (अनुदैर्ध्य-पथ) स्कैनर में रैखिक संसूचक-सरणी पूरी रेखा एक साथ प्रतिबिंबित करती है, बिना गतिशील दर्पण और प्रति पिक्सेल अधिक ठहराव-काल के, अतः बेहतर संकेत-शोर अनुपात व ज्यामिति (IRS LISS, सेंटिनल-2, लैंडसैट OLI)।
कक्षाएँ। पृथ्वी-प्रेक्षण उपग्रह प्रायः सूर्य-तुल्यकालिक, 600–900 km की निकट-ध्रुवीय कक्षाओं में होते हैं जो निश्चित स्थानीय समय पर विषुवत रेखा पार करती हैं, जिससे तुलना हेतु अचर प्रदीप्ति मिलती है; मौसम उपग्रह भूस्थिर (लगभग 35 800 km) होते हैं।
प्रारूपिक संवेदक। लैंडसैट बहुस्पेक्ट्रमी 30 m पर (TM, ETM+, OLI; लैंडसैट 8 पर TIR 100 m); सेंटिनल-2 के 13 बैंड 10, 20 व 60 m पर; IRS LISS-IV (लगभग 5.8 m), LISS-III (लगभग 23.5 m) व AWiFS (लगभग 56 m); ASTER के 14 बैंड (VNIR 15 m, SWIR 30 m, TIR 90 m), जो भूविज्ञान में मूल्यवान हैं।

⚠️ विभेदन के समझौते

समान संसूचक से सूक्ष्म GSD का अर्थ संकीर्ण स्वाथ व लंबा पुनरावृत्ति-काल है। प्रति पिक्सेल अधिक बिट विकिरणमितीय विभेदन सुधारते हैं, स्थानिक विवरण नहीं। उच्च वर्णक्रमीय विभेदन का अर्थ संकीर्ण बैंड है, अतः प्रत्येक बैंड कम ऊर्जा पाता है और संकेत-शोर अनुपात गिरता है।

3. दृश्य, अवरक्त व तापीय-अवरक्त सुदूर संवेदन

दृश्य से SWIR में संवेदक परावर्तित सूर्य-प्रकाश दर्ज करता है। मानक मिथ्या-रंग संयोजन में NIR लाल में, लाल हरे में और हरा नीले में दिखाया जाता है, अतः स्वस्थ वनस्पति चटक लाल, स्वच्छ गहरा जल गहरा नीला से काला, और नंगी मृदा धूसर से भूरी दिखती है। नैदानिक लक्षणों पर बैंड चुनने से पदार्थ पृथक होते हैं: मृत्तिकाओं व कार्बोनेटों हेतु 2.2 व 2.3 µm के निकट SWIR बैंड, आयरन ऑक्साइडों हेतु दृश्य व NIR बैंड, तथा वनस्पति हेतु NIR व लाल।

तापीय IR (8–14 µm झरोखा) में संवेदक उत्सर्जित विकिरण दर्ज करता है, दिन या रात। जब ε < 1 हो तो विकिरण-तापमान वास्तविक गतिज तापमान से कम होता है: चूँकि εσT_kin⁴ = σT_rad⁴, T_rad = ε^(1/4) T_kin। ε = 0.95 व T_kin = 300 K हेतु T_rad = 296.2 K। सतह का तापमान तापीय जड़ता P = √(kρc) पर भी निर्भर है: उच्च-जड़ता पदार्थ (शैल, जल, गीली मृदा) का दिन-रात परास छोटा और निम्न-जड़ता पदार्थों (शुष्क रेत, ढीली मृदा) का बड़ा होता है, अतः दिन-रात के युग्म पदार्थ पृथक करते हैं। उपयोगों में शैल-प्रकार (सिलिकेट उत्सर्जकता से), भूतापीय विसंगतियाँ, कोयला-आग व ज्वालामुखी निगरानी, तथा मृदा-नमी हैं।

🎯 TIR में उत्सर्जकता का महत्त्व

समान वास्तविक तापमान की दो सतहें, उत्सर्जकताएँ भिन्न हों तो, TIR में भिन्न दिख सकती हैं, और एक सतह अपने वास्तविक तापमान से ठंडी दिख सकती है। ASTER जैसे बहु-बैंड TIR संवेदक तापमान को उत्सर्जकता से पृथक करते हैं, और उत्सर्जकता-वर्णक्रम तब सिलिकेट-अंश पहचानता है।

4. सूक्ष्मतरंग व अतिस्पेक्ट्रमी सुदूर संवेदन

निष्क्रिय सूक्ष्मतरंग विकिरणमापी स्थूल विभेदन पर प्राकृतिक उत्सर्जन मापते हैं। सक्रिय प्रतिबिंबन रडार अपने स्पंदों से भूमि को बगल से प्रदीप्त करता है, अतः वह दिन-रात व बादलों के पार कार्य करता है। प्रचलित बैंड X (लगभग 3 cm), C (लगभग 5.6 cm), L (लगभग 23 cm) व P (लगभग 70 cm) हैं; शुष्क मृदा व वनस्पति-वितान में भेदन तरंगदैर्घ्य के साथ बढ़ता है। स्पंद-लंबाई τ के साथ तिर्यक-परास विभेदन R_s = cτ/2 और भू-परास विभेदन R_g = cτ/(2 sin θ) है, θ ऊर्ध्वाधर से आपतन कोण, अतः दूर के परास पर वह सूक्ष्म होता है। उदाहरण: τ = 0.1 µs से R_s = 15 m, और θ = 30° पर भूमि पर 30 m। वास्तविक-द्वारक रडार का अनुदैर्ध्य (दिगंश) विभेदन λR/L है (एंटीना-लंबाई L, परास R) और परास के साथ बिगड़ता है; संश्लेषित-द्वारक रडार (SAR) लगभग L/2 पाता है, परास से स्वतंत्र।

रडार प्रतिबिंब प्रत्यावर्ती प्रकीर्णन दर्ज करते हैं, जो खुरदरेपन (सतह चिकनी है यदि उसका उच्चावच h < λ/(8 cos θ), अतः शांत जल दूर परावर्तित करता है और गहरा दिखता है), परावैद्युतांक (गीली मृदा व धातु अधिक लौटाते हैं), आपतन कोण व ध्रुवण (HH, VV, HV) तथा स्थानीय ढाल पर निर्भर है। ज्यामिति बगल-देखी होने से संवेदक की ओर के ढाल संकुचित (foreshortened) होते हैं; यदि ढाल आपतन कोण से तीव्र हो तो शीर्ष तिर्यक-परास में आधार से निकट होता है और क्रम उलट जाता है (लेओवर); विपरीत ढालों पर स्पंद नहीं पहुँच सकता (छाया)। InSAR दो पारों की कला की तुलना करता है: Δφ = 4πd/λ, अतः एक फ्रिंज (2π) दृष्टि-रेखा के अनुदिश λ/2 विस्थापन है, C-बैंड हेतु 2.8 cm, जो भूकंप, भूस्खलन, अवतलन व ज्वालामुखी विरूपण मानचित्रित करता है।

अतिस्पेक्ट्रमी (प्रतिबिंबन वर्णक्रममिति) 0.4–2.5 µm में सैकड़ों संकीर्ण, सतत बैंड (लगभग 10 nm चौड़े) दर्ज करता है, जैसे 224 बैंड वाला AVIRIS और 30 m पर 220 बैंड वाला Hyperion। प्रत्येक पिक्सेल लगभग सतत वर्णक्रम देता है, अतः संकीर्ण नैदानिक अवशोषण (स्थिति, गहराई, आकृति) वर्णक्रम-मिलान जैसे स्पेक्ट्रल एंगल मैपर, सातत्य-निष्कासन व अमिश्रण से खनिज सीधे पहचानते हैं। कुछ चौड़े बैंड वाला बहुस्पेक्ट्रमी संवेदक (लैंडसैट बैंड लगभग 60–270 nm चौड़े हैं) ऐसे लक्षणों को औसत में खो देता है। मूल्य है आँकड़ा-आयतन (पंक्तियाँ × स्तंभ × बैंड × बाइट), प्रति बैंड कम संकेत और बैंडों के बीच प्रबल पुनरावृत्ति, जिसे विमा-न्यूनीकरण (PCA, MNF) से सँभाला जाता है।

⚠️ लेओवर छाया नहीं है

संकुचन संवेदक की ओर के ढाल को दबाता है, लेओवर तब शीर्ष व आधार का क्रम उलटता है जब वह ढाल आपतन कोण से तीव्र हो, और छाया विपरीत तीव्र ढालों के पीछे बनती है। रडार का तिर्यक-परास भी भू-दूरी नहीं है: उसे आपतन कोण से परिवर्तित करना होता है।

5. उपग्रह प्रतिबिंबों का अंकीय प्रसंस्करण

अंकीय प्रतिबिंब प्रति बैंड अंकीय संख्याओं (DN) का आव्यूह है। पूर्व-प्रसंस्करण के दो भाग हैं। विकिरणमितीय: संवेदक अंशांकन, धारीदारी व छूटे पिक्सेलों की मरम्मत, धुंध-निष्कासन (जैसे श्याम-वस्तु व्यवकलन) तथा वायुमंडलीय संशोधन। ज्यामितीय: भू-नियंत्रण बिंदु चुनकर विकृति हटाना, बहुपद बैठाना, फिर पुनःप्रतिचयन: निकटतम-पड़ोसी मूल DN मान रखता है (वर्गीकरण से पहले वरीय), द्विरैखिक व घन-संवलन अंतर्वेशन कर चिकना करते हैं। DEM से ऑर्थोरेक्टिफ़िकेशन उच्चावच-विस्थापन हटाता है। बैठाव का मूल्यांकन नियंत्रण-बिंदुओं के RMSE से होता है, आदर्श रूप से एक पिक्सेल से नीचे।

संवर्धन में विषमता-विस्तारण (रैखिक या हिस्टोग्राम समकरण) व स्थानिक फ़िल्टरन शामिल हैं: चिकना करने हेतु निम्न-पास, किनारों हेतु उच्च-पास तथा रेखीयताओं हेतु दिशात्मक फ़िल्टर। वर्णक्रमीय रूपांतरण नए बैंड बनाते हैं। बैंड-अनुपात एक बैंड को दूसरे से भाग देता है; क्योंकि ढाल व प्रदीप्ति की छायांकन दोनों बैंडों को लगभग समान प्रभावित करती है, यह स्थलाकृति दबाता और वर्णक्रमीय ढाल को अलग करता है। लैंडसैट TM हेतु 5/7 मृत्तिकाओं के लिए ऊँचा है (बैंड 7 में अवशोषण, 2.2 µm) और 3/1 आयरन ऑक्साइडों के लिए; लैंडसैट 8 OLI में तुल्य 6/7 व 4/2 हैं। NDVI = (NIR − Red)/(NIR + Red) का परास −1 से +1 है: जल ऋणात्मक, नंगी मृदा 0.1 से 0.2 के निकट और सघन स्वस्थ वनस्पति लगभग 0.6 से 0.9। उदाहरण: NIR = 0.50 व लाल = 0.08 से 0.42/0.58 = 0.72। PCA सहसंबद्ध बैंडों को असहसंबद्ध घटकों में घुमाता है, PC1 सबसे बड़ा प्रसरण रखता है, मुख्यतः एल्बीडो व स्थलाकृति।

वर्गीकरण प्रत्येक पिक्सेल को एक वर्ग देता है। अनिरीक्षित विधियाँ (K-माध्य, ISODATA) पिक्सेलों को वर्णक्रमीय गुच्छन से समूहित करती हैं और विश्लेषक गुच्छों को नाम देता है; निरीक्षित विधियाँ (न्यूनतम दूरी, समांतर चतुष्फलक, अधिकतम संभाविता) ज्ञात आवरण के प्रशिक्षण-क्षेत्र लेती हैं। परिणाम की जाँच संदर्भ-प्रतिदर्शों से त्रुटि-आव्यूह (पंक्तियों में मानचित्र-वर्ग, स्तंभों में संदर्भ) में होती है। समग्र यथार्थता = विकर्ण योग ÷ N; उपयोगकर्ता की यथार्थता = सही ÷ पंक्ति-योग (मानचित्र-वर्ग की विश्वसनीयता); उत्पादक की यथार्थता = सही ÷ स्तंभ-योग (संदर्भ का कितना पाया गया)। कप्पा κ = (p_o − p_e)/(1 − p_e), जहाँ p_o समग्र यथार्थता और p_e = Σ(row_i × col_i)/N², संयोगवश सहमति का संशोधन करता है।

उदाहरण त्रुटि-आव्यूह, N = 100 (पंक्तियाँ: मानचित्र, स्तंभ: संदर्भ)
मानचित्र-वर्ग	संदर्भ A	संदर्भ B	संदर्भ C	पंक्ति-योग
A	30	6	4	40
B	3	20	2	25
C	2	4	29	35
स्तंभ-योग	35	30	35	100

आव्यूह पढ़ना: समग्र यथार्थता = (30 + 20 + 29)/100 = 79 प्रतिशत। A की उपयोगकर्ता-यथार्थता 30/40 = 75 प्रतिशत है, जबकि B की उत्पादक-यथार्थता 20/30 = 66.7 प्रतिशत। p_e = (40 × 35 + 25 × 30 + 35 × 35)/100² = 0.3375 से κ = (0.79 − 0.3375)/(1 − 0.3375) = 0.68।

6. GIS: मूल अवधारणाएँ, रैस्टर व वेक्टर प्रचालन

भौगोलिक सूचना प्रणाली पृथ्वी से बँधे स्थानिक आँकड़े पकड़ती, संग्रहित, विश्लेषित व प्रदर्शित करती है। इसके भाग आँकड़े, सॉफ़्टवेयर, हार्डवेयर, लोग व विधियाँ हैं। प्रत्येक लक्षण की एक ज्यामिति (कहाँ) व गुण (क्या) होते हैं। वेक्टर आँकड़े विविक्त लक्षणों को बिंदु (कूप, नमूने), रेखा (भ्रंश, धाराएँ) व बहुभुज (शैल-इकाइयाँ) के रूप में रखते हैं, सटीक सीमाओं व वैकल्पिक सांस्थितिकी (topology) (संयोजकता, सन्निकटता, समावेश) सहित। रैस्टर आँकड़े कोष्ठों का ग्रिड रखते हैं, प्रत्येक में एक मान, जो सतत सतहों (DEM, उपग्रह-प्रतिबिंब, वर्षा) हेतु उपयुक्त है; सूक्ष्म कोष्ठ-आकार अधिक विवरण व बड़ी फ़ाइल देता है, और सीमाएँ सीढ़ीनुमा हो जाती हैं। रैस्टर आकार = पंक्तियाँ × स्तंभ × प्रति कोष्ठ बाइट।

वेक्टर प्रचालन। बफ़र (निश्चित दूरी का क्षेत्र), अध्यारोपण (इंटरसेक्ट उभयनिष्ठ भाग रखता है, यूनियन सब, क्लिप सीमा पर काटता है, इरेज़ हटाता है), डिज़ॉल्व (गुण के अनुसार विलय), स्थानिक जोड़ व निकटता या नेटवर्क विश्लेषण। रेखा व बिंदु का क्षेत्रफल नहीं होता, अतः केवल बहुभुज इंटरसेक्ट कर क्षेत्रफल दे सकते हैं।
रैस्टर प्रचालन (मानचित्र-बीजगणित)। स्थानीय (कोष्ठ-दर-कोष्ठ: पुनर्वर्गीकरण, अंकगणित, भारित अध्यारोपण), फ़ोकल (पड़ोस: ढाल, चिकना करने के फ़िल्टर), ज़ोनल (प्रति क्षेत्र सांख्यिकी) तथा वैश्विक (दूरी, लागत-सतह, दृश्य-क्षेत्र, प्रवाह-संचयन)। संयोजित परतों का निर्देशांक-तंत्र, कोष्ठ-आकार व संरेखण समान होना चाहिए, या पुनःप्रतिचयन करना होगा।
निर्देशांक-तंत्र। भौगोलिक तंत्र WGS84 जैसे डेटम पर अंश में अक्षांश-देशांतर लेता है। प्रक्षेपित तंत्र (जैसे UTM, 6° के क्षेत्रों में) मीटर लेता है। दूरी व क्षेत्रफल उपयुक्त प्रक्षेपित तंत्र में निकालें, अंशों में कभी नहीं।

उदाहरण। 30 m कोष्ठों पर 12 km × 9 km क्षेत्र में 400 × 300 = 1,20,000 कोष्ठ हैं, अतः 16 बिट पर 2,40,000 बाइट; विभेदन आधा कर 60 m करने पर चौथाई रह जाता है। DEM से ढाल = arctan(उदय/क्षैतिज दूरी): 30 m दूर दो पड़ोसी कोष्ठों की उच्चताएँ 15 m भिन्न हों तो arctan(0.5) = 26.6°। भारित अध्यारोपण अंक × भार जोड़ता है: शैल-प्रकार (भार 0.4, अंक 8), रेखीयता-घनत्व (0.3, अंक 6) व ढाल (0.3, अंक 4) से 3.2 + 1.8 + 1.2 = 6.2।

⚠️ अंश मीटर नहीं हैं

अक्षांश-देशांतर में संचित परत में मापा क्षेत्रफल या बफ़र-दूरी अर्थहीन है (देशांतर का एक अंश ध्रुवों की ओर घटता है)। पहले पुनःप्रक्षेपण करें। इसी प्रकार असमान कोष्ठ-आकार वाले रैस्टर अध्यारोपण में कोष्ठ असंरेखित रहते हैं जब तक एक परत का पुनःप्रतिचयन न हो।

7. भूविज्ञान में सुदूर संवेदन के अनुप्रयोग

शैल-प्रकार मानचित्रण: वर्णक्रमीय विषमता व बनावट, कार्बोनेटों व मृत्तिकाओं हेतु SWIR बैंड तथा सिलिका-समृद्ध व सिलिका-निर्धन शैलों हेतु TIR बैंड के साथ।
संरचनात्मक मानचित्रण: रेखीयताएँ (प्रायः विभंग व भ्रंश), उद्भेदन-पैटर्न से वलन, अपवाह-विसंगतियाँ, विस्थापन। निम्न सूर्य-कोण उच्चावच उभारता है; DEM व रडार भूभाग की जानकारी जोड़ते हैं।
खनिज अन्वेषण: जलतापीय परिवर्तन-क्षेत्र जैसे आर्गिलिक व फ़िलिक (2.2 µm के निकट Al–OH), प्रोपिलिटिक (2.3 µm के निकट Mg–OH) तथा आयरन-ऑक्साइड गॉसन, बैंड-अनुपात, PCA और विस्तार में अतिस्पेक्ट्रमी मिलान से मानचित्रित।
भूजल: शैल-प्रकार, रेखीयता-घनत्व, भू-आकृति, अपवाह-घनत्व, ढाल व भूमि-उपयोग के भारित अध्यारोपण से संभावित क्षेत्र।
संकट व ऊर्जा: भूस्खलन-सूची व सुग्राह्यता, InSAR विरूपण, ज्वालामुखी व कोयला-आग की तापीय निगरानी, तथा पेट्रोलियम हेतु तेल-परत व सतही संरचना की SAR से पहचान।

⚠️ प्रतिबिंब सतह दिखाता है

प्रकाशीय व तापीय संवेदन केवल सतही परत देखता है, जो प्रायः मृदा, अपक्षय, वनस्पति व बादलों से ढकी होती है; L-बैंड रडार अत्यंत शुष्क रेत में कुछ मीटर भेदता है पर गीली या वनस्पति-आच्छादित भूमि में नहीं। सुदूर संवेदन भूविज्ञान की परिकल्पना देता है, जिसे भू-सत्यापन से और गहराई हेतु भूभौतिकी व ड्रिलिंग से जाँचना होता है।

मुख्य बिंदु

c = fλ; कृष्णिका M = σT⁴ व λ_max = 2898/T µm, अतः सूर्य का शिखर लगभग 0.5 µm और पृथ्वी का लगभग 9.7 µm पर। झरोखे: दृश्य, NIR व SWIR के भाग, 3–5 µm, 8–14 µm, सूक्ष्मतरंग। ρ + α + τ = 1।
GSD = H × IFOV, स्वाथ = 2H tan(FOV/2)। पुशब्रूम सरणियों का ठहराव-काल विस्कब्रूम दर्पणों से लंबा होता है। सूर्य-तुल्यकालिक कक्षाएँ अचर प्रदीप्ति देती हैं; सूक्ष्म पिक्सेल का अर्थ संकीर्ण स्वाथ।
वनस्पति में रेड एज 0.7 µm के निकट है; Al–OH मृत्तिकाएँ 2.2 µm के निकट, कार्बोनेट व Mg–OH 2.3 µm के निकट अवशोषित करते हैं। TIR में T_rad = ε^(1/4) T_kin और तापीय जड़ता दिन-रात परास से पदार्थ पृथक करती है।
रडार: R_s = cτ/2, R_g = cτ/(2 sin θ); SAR दिगंश विभेदन लगभग L/2; लेओवर, संकुचन व छाया बगल-देखी ज्यामिति से आते हैं; InSAR फ्रिंज = दृष्टि-रेखा गति का λ/2। अतिस्पेक्ट्रमी सैकड़ों संकीर्ण बैंड व सतत वर्णक्रम देता है।
प्रसंस्करण: संशोधन, पुनःप्रतिचयन (निकटतम-पड़ोसी DN रखता है), संवर्धन, रूपांतरण (NDVI = (NIR − Red)/(NIR + Red); अनुपात छायांकन दबाते हैं; PCA), वर्गीकरण, फिर त्रुटि-आव्यूह से जाँच: समग्र, उपयोगकर्ता व उत्पादक यथार्थता तथा κ = (p_o − p_e)/(1 − p_e)।
GIS: वेक्टर (बिंदु, रेखा, बहुभुज, सांस्थितिकी) बनाम रैस्टर (कोष्ठ; आकार = पंक्तियाँ × स्तंभ × बाइट)। बफ़र, अध्यारोपण व डिज़ॉल्व वेक्टर प्रचालन हैं; स्थानीय, फ़ोकल, ज़ोनल व वैश्विक रैस्टर के। क्षेत्रफल प्रक्षेपित तंत्र में मापें, और भूविज्ञान में सुदूर संवेदन को भूमि पर जाँची जाने वाली परिकल्पना मानें।

अभ्यास प्रश्न (18)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

पृथ्वी के अपने तापीय उत्सर्जन को दर्ज करने हेतु कौन-सा वायुमंडलीय झरोखा प्रयुक्त होता है, और क्यों?
1. 0.4–0.7 µm, क्योंकि पृथ्वी का अपना उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में शिखर पर होता है
2. 1.3–3.0 µm, क्योंकि साधारण तापमान पर पृथ्वी लघुतरंग अवरक्त में सर्वाधिक उत्सर्जन करती है
3. 8–14 µm, क्योंकि पृथ्वी का उत्सर्जन 10 µm के निकट शिखर पर होता है और वहाँ वायु काफ़ी हद तक पारदर्शी है
4. 1 mm से 1 m, क्योंकि साधारण तापमान पर पृथ्वी का उत्सर्जन सूक्ष्मतरंग क्षेत्र में शिखर पर होता है
उत्तर देखें
उत्तर: C — 8–14 µm, क्योंकि पृथ्वी का उत्सर्जन 10 µm के निकट शिखर पर होता है और वहाँ वायु काफ़ी हद तक पारदर्शी है
वीन नियम से लगभग 300 K का पिंड 2898/300 ≈ 9.7 µm पर शिखर बनाता है, जो 8–14 µm झरोखे के भीतर है जहाँ वायुमंडल अच्छा पारगमन देता है। दृश्य व SWIR में परावर्तित सूर्य-प्रकाश है, पृथ्वी का अपना उत्सर्जन वहाँ नगण्य है, और पृथ्वी का सूक्ष्मतरंग उत्सर्जन दुर्बल है तथा केवल स्थूल निष्क्रिय विकिरणमापी उसका उपयोग करते हैं।
मानक मिथ्या-रंग संयोजन (NIR लाल में, लाल हरे में, हरा नीले में) में एक स्वस्थ फ़सल-खेत और स्वच्छ गहरी झील कैसे दिखते हैं?
1. फ़सल-खेत चटक लाल और झील गहरी नीली से काली
2. फ़सल-खेत चटक हरा और झील का खुला जल चटक लाल
3. फ़सल-खेत गहरा नीला और झील का गहरा जल चटक लाल
4. फ़सल-खेत श्वेत और झील का स्वच्छ गहरा जल चटक सियान
उत्तर देखें
उत्तर: A — फ़सल-खेत चटक लाल और झील गहरी नीली से काली
स्वस्थ वनस्पति की NIR परावर्तकता बहुत उच्च होती है, जो लाल गन चलाती है, और लाल व नीले के मान कम होते हैं, अतः वह चटक लाल दिखती है। स्वच्छ गहरा जल लगभग सारा NIR व SWIR अवशोषित करता है और दृश्य में कम परावर्तित करता है, अतः वह गहरा नीला से काला है। अन्य युग्म इन गुणों को उलटते हैं या इसे अनदेखा करते हैं कि NIR में जल लगभग काला होता है।
एक जलतापीय परिवर्तित क्षेत्र की SWIR छवि 2.2 µm के निकट प्रबल अवशोषण-लक्षण दिखाती है। यह सबसे सीधे किस समुच्चय का सूचक है?
1. हेमेटाइट व गोएथाइट जैसे फेरिक आयरन ऑक्साइड, जिनके नैदानिक अवशोषण 2.2 µm के निकट होते हैं
2. कैओलिनाइट व सेरिसाइट जैसे Al–OH-युक्त खनिज, जो आर्गिलिक व फ़िलिक क्षेत्रों के प्रारूपिक हैं
3. कैल्साइट-समृद्ध कार्बोनेट, क्योंकि कार्बोनेट अवशोषण 2.2 µm के निकट उसी स्थिति पर होता है
4. क्वार्ट्ज़-समृद्ध सिलिकीकृत शैल, क्योंकि SWIR में क्वार्ट्ज़ का 2.2 µm के निकट प्रबल नैदानिक अवशोषण होता है
उत्तर देखें
उत्तर: B — कैओलिनाइट व सेरिसाइट जैसे Al–OH-युक्त खनिज, जो आर्गिलिक व फ़िलिक क्षेत्रों के प्रारूपिक हैं
मृत्तिकाओं व अभ्रकों का Al–OH कंपन-अवशोषण 2.2 µm के निकट होता है, इसीलिए आर्गिलिक व फ़िलिक क्षेत्रों हेतु 2.2 µm का SWIR बैंड प्रयुक्त होता है। कार्बोनेट व Mg–OH खनिज 2.3–2.35 µm के निकट अवशोषित करते हैं, जो समीप पर भिन्न स्थिति है। फेरिक ऑक्साइड दृश्य व 0.9 µm के निकट अवशोषित करते हैं, और क्वार्ट्ज़ का SWIR में कोई नैदानिक लक्षण नहीं, केवल TIR में है।
पुशब्रूम व विस्कब्रूम स्कैनरों की सही तुलना कौन-सा कथन करता है?
1. विस्कब्रूम स्कैनर लंबी रैखिक संसूचक-सरणी व बिना गतिशील भाग का उपयोग करता है, अतः उसका ठहराव-काल अधिक है
2. पुशब्रूम स्कैनर प्रत्येक रेखा दोलनशील दर्पण से बनाता है, अतः प्रति पिक्सेल उसका ठहराव-काल कम है
3. पुशब्रूम व विस्कब्रूम स्कैनरों का ठहराव-काल समान है, क्योंकि दोनों केवल कक्षीय चाल से सीमित हैं
4. पुशब्रूम स्कैनर संसूचक-सरणी से पूरी रेखा एक साथ प्रतिबिंबित करता है, अतः उसका ठहराव-काल अधिक है
उत्तर देखें
उत्तर: D — पुशब्रूम स्कैनर संसूचक-सरणी से पूरी रेखा एक साथ प्रतिबिंबित करता है, अतः उसका ठहराव-काल अधिक है
पुशब्रूम संवेदक में रैखिक सरणी पूरी अनुप्रस्थ-पथ रेखा एक साथ दर्ज करती है, अतः प्रत्येक संसूचक पूरे रेखा-समय तक पिक्सेल पर ठहरता है, जिससे संकेत-शोर अनुपात व ज्यामितीय स्थिरता सुधरती है और गतिशील दर्पण नहीं रहता (IRS LISS, सेंटिनल-2, लैंडसैट OLI)। विस्कब्रूम स्कैनर कुछ संसूचकों पर दर्पण पथ के आर-पार फेरता है, अतः उसका ठहराव-काल कम होता है, और दोनों का ठहराव-काल बराबर नहीं होता।
रडार लेओवर का सही वर्णन कौन-सा कथन करता है?
1. यह संवेदक से विपरीत मुख वाले तीव्र ढालों के पीछे के क्षेत्र में रडार-संकेत का पूर्ण अभाव है
2. यह संवेदक की ओर के ढाल का संकुचन है, जिसमें शीर्ष व आधार अब भी अपने वास्तविक क्रम में प्रतिबिंबित होते हैं
3. यह तब होता है जब संवेदक की ओर के ढाल का शीर्ष तिर्यक-परास में आधार से निकट हो, अतः वे अदल-बदल जाते हैं
4. यह भवनों व पुलों जैसे कोण-परावर्तकों से द्वि-परावर्तन से आने वाली अत्यंत चमकीली वापसी है
उत्तर देखें
उत्तर: C — यह तब होता है जब संवेदक की ओर के ढाल का शीर्ष तिर्यक-परास में आधार से निकट हो, अतः वे अदल-बदल जाते हैं
रडार लक्ष्यों को तिर्यक-परास से क्रमित करता है, अतः जब संवेदक की ओर का ढाल आपतन कोण से तीव्र हो तो शिखर एंटीना से आधार की तुलना में निकट होता है और पहले प्रतिबिंबित होता है: क्रम उलट जाता है (लेओवर)। विपरीत मुख ढालों के पीछे संकेत का अभाव छाया है, वास्तविक क्रम रखते हुए संकुचन फ़ोरशॉर्टनिंग है, और कोण-परावर्तकों की द्वि-परावर्तन चमक अलग प्रभाव है।
दो C-बैंड SAR पारों (तरंगदैर्घ्य 5.6 cm) का इंटरफ़ेरोग्राम किसी भूस्खलन पर एक पूर्ण फ्रिंज (2π कला-परिवर्तन) दिखाता है। उस फ्रिंज के आर-पार दृष्टि-रेखा के अनुदिश विस्थापन है
1. 5.6 cm, तरंगदैर्घ्य के बराबर
2. 1.4 cm, तरंगदैर्घ्य का एक-चौथाई
3. 11.2 cm, तरंगदैर्घ्य का दोगुना
4. 2.8 cm, तरंगदैर्घ्य का आधा
उत्तर देखें
उत्तर: D — 2.8 cm, तरंगदैर्घ्य का आधा
द्वि-मार्गी पथ से Δφ = 4πd/λ मिलता है, अतः Δφ = 2π से दृष्टि-रेखा के अनुदिश d = λ/2 = 2.8 cm। एक फ्रिंज को पूर्ण तरंगदैर्घ्य के बराबर मानना भूल जाता है कि संकेत भूमि तक जाकर लौटता है, जो विस्थापन की प्रति इकाई पथ-परिवर्तन दोगुना कर देता है।
कौन-सी पुनःप्रतिचयन विधि मूल अंकीय संख्याएँ अपरिवर्तित रखती है और इसलिए तब वरीय है जब परिणाम का वर्गीकरण होना हो?
1. निकटतम पड़ोसी, जो निकटतम निवेश-पिक्सेल का मान प्रतिलिपित करता है
2. द्विरैखिक अंतर्वेशन, जो चार निकटतम पिक्सेलों का औसत लेता है
3. घन-संवलन, जो सोलह पड़ोसी पिक्सेलों से सतह बैठाता है
4. तीनों, क्योंकि पुनःप्रतिचयन संवेदक द्वारा दर्ज मान कभी नहीं बदलता
उत्तर देखें
उत्तर: A — निकटतम पड़ोसी, जो निकटतम निवेश-पिक्सेल का मान प्रतिलिपित करता है
निकटतम पड़ोसी मौजूदा DN प्रतिलिपित करता है, अतः नए वर्णक्रमीय मान नहीं बनते और वर्ग-हस्ताक्षर सुरक्षित रहते हैं, कीमत है खंडित रूप और अधिकतम आधे पिक्सेल का विस्थापन। द्विरैखिक व घन-संवलन भारित औसत निकालते हैं, जो प्रतिबिंब को चिकना करते हैं और ऐसे DN मान बनाते हैं जो कभी दर्ज नहीं हुए थे। सभी विधियों के मान बचाने वाला कथन अंतर्वेशी विधियों हेतु असत्य है।
ऊबड़-खाबड़ भूभाग में मृत्तिका-समृद्ध परिवर्तन के मानचित्रण हेतु TM 5/7 जैसा बैंड-अनुपात किसी एकल बैंड से वरीय क्यों है?
1. अनुपात प्रयुक्त दोनों बैंडों के बिट एक साथ जोड़कर संवेदक का विकिरणमितीय विभेदन बढ़ाता है
2. ढाल व प्रदीप्ति दोनों बैंडों को लगभग समान गुणित करती हैं, अतः अनुपात छायांकन रद्द करता है पर मृत्तिका-विषमता रखता है
3. अनुपात उस वायुमंडलीय प्रकीर्णन को रद्द करता है जो दोनों बैंडों में समान है, केवल मृत्तिका-संकेत शेष रखकर
4. अनुपात अंकीय संख्याओं को सीधे सतह-परावर्तकता में बदलता है, जिससे प्रतिबिंब से सभी वायुमंडलीय प्रभाव हट जाते हैं
उत्तर देखें
उत्तर: B — ढाल व प्रदीप्ति दोनों बैंडों को लगभग समान गुणित करती हैं, अतः अनुपात छायांकन रद्द करता है पर मृत्तिका-विषमता रखता है
स्थलाकृतिक छायांकन दोनों बैंडों की दीप्ति को लगभग समान गुणक से गुणित करता है, अतः अनुपात में रद्द हो जाता है, जबकि मृत्तिकाएँ बैंड 7 (2.2 µm) को बैंड 5 की तुलना में गहरा करती हैं, अतः 5/7 धूप व छाया दोनों ढालों पर मृत्तिकाओं के ऊपर ऊँचा रहता है। अनुपात कोई विकिरणमितीय बिट नहीं जोड़ता और परावर्तकता में अंशांकन नहीं है। वायुमंडलीय पथ-दीप्ति योगात्मक है और बैंडों में भिन्न है, अतः अनुपात उसे नहीं हटाता।
एक एकल-बैंड रैस्टर 12 km × 9 km क्षेत्र को 30 m कोष्ठ-आकार पर ढकता है और प्रति कोष्ठ 16 बिट रखता है। उसका असंपीडित आकार लगभग है
1. 120 kB, जो प्रति कोष्ठ केवल एक बाइट गिनता है, जैसा 8-बिट रैस्टर में
2. 240 kB, जो 400 × 300 = 1,20,000 कोष्ठ दो-दो बाइट पर गिनता है
3. 480 kB, जो प्रति कोष्ठ चार बाइट गिनता है, जैसा 32-बिट रैस्टर में
4. 1920 kB, जो प्रत्येक कोष्ठ के 16 बिट को भूल से 16 बाइट के समान गिनता है
उत्तर देखें
उत्तर: B — 240 kB, जो 400 × 300 = 1,20,000 कोष्ठ दो-दो बाइट पर गिनता है
ग्रिड में 12 000/30 = 400 स्तंभ व 9000/30 = 300 पंक्तियाँ हैं, अतः 1,20,000 कोष्ठ। 16 बिट = 2 बाइट प्रति कोष्ठ पर आकार 2,40,000 बाइट, लगभग 240 kB है (1 kB = 1000 बाइट मानकर)। प्रति कोष्ठ एक बाइट 8-बिट रैस्टर होता, चार बाइट 32-बिट का, और बिट को बाइट मानना आकार आठ गुना बढ़ा देता है।
एक भूवैज्ञानिक शैल-प्रकार बहुभुज परत के उन भागों का कुल क्षेत्रफल चाहता है जो मानचित्रित भ्रंश-रेखाओं के 500 m के भीतर हैं। कौन-सा कार्य-प्रवाह सही है?
1. भ्रंशों को 500 m से बफ़र करें, शैल-प्रकार बहुभुजों से इंटरसेक्ट करें और क्षेत्रफल प्रक्षेपित निर्देशांक-तंत्र में मापें
2. शैल-प्रकार बहुभुजों को 500 m से बफ़र करें, एक लक्षण में डिज़ॉल्व करें और उसका क्षेत्रफल अक्षांश-देशांतर अंशों में मापें
3. भ्रंश-रेखाओं को शैल-प्रकार बहुभुजों से सीधे इंटरसेक्ट करें और फिर परिणामी सभी रेखा-लक्षणों के क्षेत्रफल जोड़ें
4. भ्रंश व शैल-प्रकार परतों का यूनियन लें, फिर उन सभी बहुभुजों के क्षेत्रफल जोड़ें जिनके गुणों में भ्रंश शब्द आता है
उत्तर देखें
उत्तर: A — भ्रंशों को 500 m से बफ़र करें, शैल-प्रकार बहुभुजों से इंटरसेक्ट करें और क्षेत्रफल प्रक्षेपित निर्देशांक-तंत्र में मापें
रेखा का क्षेत्रफल नहीं होता, अतः भ्रंशों को पहले 500 m चौड़े बहुभुजों में बफ़र करना होगा; फिर बफ़र को शैल-प्रकार बहुभुजों से इंटरसेक्ट किया जाता है, और टुकड़ों का क्षेत्रफल मीटर वाले प्रक्षेपित तंत्र में मापा जाता है। रेखाओं को बहुभुजों से इंटरसेक्ट करने पर बिना क्षेत्रफल की रेखाएँ मिलती हैं, शैल-प्रकार को बफ़र करना अलग प्रश्न का उत्तर देता है, और अंशों में क्षेत्रफल अर्थहीन है। पाठ-मानदंड वाला यूनियन 500 m की दूरी लागू नहीं करता।
अतिस्पेक्ट्रमी व बहुस्पेक्ट्रमी संवेदन के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?
1. अतिस्पेक्ट्रमी संवेदक सैकड़ों संकीर्ण सतत बैंड दर्ज करता है, अतः प्रत्येक पिक्सेल लगभग सतत वर्णक्रम देता है
2. कुछ चौड़े बैंड वाला बहुस्पेक्ट्रमी संवेदक लगभग 20 nm चौड़े अवशोषण-लक्षणों को अतिस्पेक्ट्रमी संवेदक जितना ही विभेदित करता है
3. अतिस्पेक्ट्रमी प्रतिबिंब का आँकड़ा-आयतन बैंडों की संख्या के अनुपात में बढ़ता है, अतः समान आकार के बहुस्पेक्ट्रमी प्रतिबिंब से घन बहुत बड़ा होता है
4. अतिस्पेक्ट्रमी प्रतिबिंबन केवल 8 से 14 µm के तापीय अवरक्त झरोखे में कार्य करता है
उत्तर देखें
उत्तर: A — अतिस्पेक्ट्रमी संवेदक सैकड़ों संकीर्ण सतत बैंड दर्ज करता है, अतः प्रत्येक पिक्सेल लगभग सतत वर्णक्रम देता है; C — अतिस्पेक्ट्रमी प्रतिबिंब का आँकड़ा-आयतन बैंडों की संख्या के अनुपात में बढ़ता है, अतः समान आकार के बहुस्पेक्ट्रमी प्रतिबिंब से घन बहुत बड़ा होता है
संकीर्ण सतत बैंड प्रति पिक्सेल सतत वर्णक्रम देते हैं, और घन में पंक्तियाँ × स्तंभ × बैंड मान होते हैं, अतः उसका आयतन बैंड-संख्या के साथ बढ़ता है। कुछ चौड़े बैंड 20 nm के लक्षण पर औसत ले लेते हैं और उसे विभेदित नहीं कर पाते, और AVIRIS व Hyperion जैसे प्रतिबिंबन वर्णक्रममापी मुख्यतः 0.4–2.5 µm में कार्य करते हैं, केवल तापीय झरोखे में नहीं।
GIS आँकड़ों व प्रचालनों के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?
1. अंशों में भौगोलिक निर्देशांकों में संचित परत पर मापा क्षेत्रफल सीधे वर्ग मीटर में होता है
2. वेक्टर परत विविक्त लक्षणों को बिंदु, रेखा व बहुभुज के रूप में निरूपित करती है और निकटता व संयोजकता जैसी सांस्थितिकी संचित कर सकती है
3. फ़ोकल रैस्टर प्रचालन प्रत्येक निर्गत कोष्ठ को केवल उसी एक निवेश कोष्ठ से गणित मान देता है
4. दो रैस्टरों के कोष्ठ-दर-कोष्ठ अध्यारोपण हेतु समान निर्देशांक-तंत्र, कोष्ठ-आकार व संरेखण चाहिए, या पूर्व पुनःप्रतिचयन
उत्तर देखें
उत्तर: B — वेक्टर परत विविक्त लक्षणों को बिंदु, रेखा व बहुभुज के रूप में निरूपित करती है और निकटता व संयोजकता जैसी सांस्थितिकी संचित कर सकती है; D — दो रैस्टरों के कोष्ठ-दर-कोष्ठ अध्यारोपण हेतु समान निर्देशांक-तंत्र, कोष्ठ-आकार व संरेखण चाहिए, या पूर्व पुनःप्रतिचयन
वेक्टर परतें बिंदु, रेखा व बहुभुज वैकल्पिक सांस्थितिकी सहित रखती हैं, और रैस्टर अध्यारोपण हेतु मेल खाते ग्रिड या पुनःप्रतिचयन चाहिए। अंश कोणीय इकाई हैं, अतः भौगोलिक तंत्र में क्षेत्रफल वर्ग मीटर में नहीं होते। फ़ोकल प्रचालन प्रत्येक कोष्ठ के चारों ओर का पड़ोस लेता है; केवल कोष्ठ को ही लेना स्थानीय प्रचालन है।
सुदूर संवेदन के भूवैज्ञानिक अनुप्रयोगों के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?
1. उच्च सूर्य-उन्नयन पर ली गई प्रकाशीय छवियाँ सूक्ष्म संरचनाओं के मानचित्रण हेतु सर्वोत्तम उच्चावच-संवर्धन देती हैं
2. प्रकाशीय व तापीय संवेदन केवल सतही परत देखता है, अतः भूमिगत भूविज्ञान अनुमानित है और क्षेत्र में जाँचा जाना चाहिए
3. प्रतिबिंबों या DEM पर मानचित्रित रेखीयताएँ प्रायः विभंगों व भ्रंशों को दर्शाती हैं, और उनके प्रतिच्छेदन भूजल हेतु वरीय लक्ष्य हैं
4. L-बैंड रडार किसी भी शुष्क मृदा को नहीं भेद सकता, अतः दबे लक्षणों की पहचान हेतु वह व्यर्थ है
उत्तर देखें
उत्तर: B — प्रकाशीय व तापीय संवेदन केवल सतही परत देखता है, अतः भूमिगत भूविज्ञान अनुमानित है और क्षेत्र में जाँचा जाना चाहिए; C — प्रतिबिंबों या DEM पर मानचित्रित रेखीयताएँ प्रायः विभंगों व भ्रंशों को दर्शाती हैं, और उनके प्रतिच्छेदन भूजल हेतु वरीय लक्ष्य हैं
सुदूर संवेदन सतही परत दर्ज करता है और ऐसी परिकल्पनाएँ देता है जिन्हें भू-सत्यापन चाहिए, और रेखीयताएँ प्रायः विभंगों का अनुसरण करती हैं, जिनके प्रतिच्छेदन अपक्षय व पुनर्भरण केंद्रित करते हैं। उच्च नहीं, निम्न सूर्य-कोण छायाएँ डालकर उच्चावच उभारता है, और L-बैंड रडार अत्यंत शुष्क महीन रेत में कुछ मीटर भेदता है, अतः किसी भी शुष्क मृदा को न भेद पाने का कथन असत्य है।
एक स्कैनर 800 km ऊँचाई पर उड़ता है, जिसका IFOV 0.03 mrad व कुल दृश्य-क्षेत्र 10° है। भूमि को समतल मानिए, सभी पिक्सेल का आकार नाडिर-मान लीजिए, और स्वाथ = 2H tan(FOV/2) प्रयोग कीजिए। एक स्कैन-रेखा के आर-पार पिक्सेलों की संख्या, निकटतम पूर्ण संख्या में, ____ है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 5833
GSD = H × IFOV = 800 000 m × 0.03 × 10⁻³ = 24 m। स्वाथ = 2 × 800 × tan 5° = 2 × 800 × 0.08749 = 139.98 km। पिक्सेल = 139 982/24 = 5832.6, जो निकटतम पूर्ण संख्या में 5833 है। अर्ध-कोण के स्थान पर पूर्ण कोण 10° लेने पर स्वाथ लगभग दोगुना बड़ा आता।
उत्सर्जकता 0.95 की एक सतह का वास्तविक गतिज तापमान 300 K है। T_rad = ε^(1/4) T_kin से तापीय अवरक्त में संवेदित विकिरण-तापमान, एक दशमलव स्थान तक, ____ K है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 296.2
चूँकि εσT_kin⁴ = σT_rad⁴, T_rad = ε^(1/4) T_kin। 0.95^0.25 = 0.98726, अतः T_rad = 300 × 0.98726 = 296.18 K, यानी 296.2 K। संवेदक वास्तविक तापमान से लगभग 3.8 K कम पढ़ता है, क्योंकि सतह कृष्णिका से कम उत्सर्जन करती है।
एक प्रतिबिंबन रडार 0.2 µs अवधि के स्पंद प्रेषित करता है। प्रकाश की चाल 3 × 10⁸ m/s और समतल भूभाग लें, जहाँ आपतन कोण ऊर्ध्वाधर से 40° है। भू-परास विभेदन R_g = cτ/(2 sin θ), एक दशमलव स्थान तक, ____ m है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 46.7
तिर्यक-परास विभेदन = cτ/2 = 3 × 10⁸ × 0.2 × 10⁻⁶/2 = 30 m। भू-परास विभेदन = 30/sin 40° = 30/0.6428 = 46.7 m। sin 40° के स्थान पर cos 40° लेने पर 39.2 m आता, जो अवनमन कोण हेतु परिणाम है, आपतन कोण हेतु नहीं।
किसी वनस्पति-आच्छादित पिक्सेल की माध्य परावर्तकता निकट-अवरक्त बैंड में 0.46 और लाल बैंड में 0.10 है। उसका NDVI = (NIR − Red)/(NIR + Red), दो दशमलव स्थान तक, ____ है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 0.64
NDVI = (0.46 − 0.10)/(0.46 + 0.10) = 0.36/0.56 = 0.643, यानी 0.64, जो सघन स्वस्थ वनस्पति के परास में है। अनुपात उलट देने (योग ÷ अंतर) पर 1.56 आता, जो −1 से +1 के संभव परास से बाहर है।
एक द्वि-वर्गीय मानचित्र की जाँच 200 संदर्भ-प्रतिदर्शों से होती है। त्रुटि-आव्यूह में मानचित्र-वर्ग पंक्तियों में और संदर्भ-वर्ग स्तंभों में हैं: मानचित्र-वर्ग 1 के 70 प्रतिदर्श संदर्भ 1 के और 10 प्रतिदर्श संदर्भ 2 के हैं; मानचित्र-वर्ग 2 के 20 प्रतिदर्श संदर्भ 1 के और 100 प्रतिदर्श संदर्भ 2 के हैं। कप्पा κ = (p_o − p_e)/(1 − p_e), दो दशमलव स्थान तक, ____ है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 0.69
p_o = (70 + 100)/200 = 0.85। पंक्ति-योग 80 व 120, स्तंभ-योग 90 व 110, अतः p_e = (80 × 90 + 120 × 110)/200² = (7200 + 13 200)/40 000 = 0.51। κ = (0.85 − 0.51)/(1 − 0.51) = 0.34/0.49 = 0.694, यानी 0.69। 85 प्रतिशत की समग्र यथार्थता सहमति को बढ़ाकर दिखाती है क्योंकि 51 प्रतिशत तो संयोग से भी आता।