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Explain the principles of Remote Sensing.

202011M
Model Answer

Introduction: Remote Sensing (सुदूर संवेदन) is the science and technology of acquiring qualitative and quantitative data about targets or phenomena on the Earth's surface from a distance without direct physical contact, founded upon rigorous physical and electromagnetic wave principles.

1. Core Fundamental Principles of Remote Sensing:

  • 1. Energy Source and Illumination:
    • Requires an energy source radiating Electromagnetic Radiation (EMR)—either the Sun (Passive Remote Sensing) or artificial sensor-emitted beams like Radar/LiDAR (Active Remote Sensing).
  • 2. Propagation of EMR through Atmosphere:
    • EMR travels in harmonic sinusoidal waves at the speed of light (capprox3imes108extm/sc approx 3 imes 10^8 ext{ m/s}capprox3imes108extm/s). Passing through the atmosphere, radiation undergoes Scattering (Rayleigh, Mie, Non-selective) and Absorption (O3,H2O,CO2O_3, H_2O, CO_2O3​,H2​O,CO2​).
    • Remote sensing operates exclusively through Atmospheric Windows (wavelength bands where atmosphere is transparent: Visible, NIR, SWIR, TIR, Microwave).
  • 3. Interaction with Earth Surface Targets & Spectral Signature:
    • When EMR strikes a target, the incident energy (EIE_IEI​) obeys conservation of energy: EI=ER(extReflected)+EA(extAbsorbed)+ET(extTransmitted)E_I = E_R ( ext{Reflected}) + E_A ( ext{Absorbed}) + E_T ( ext{Transmitted})EI​=ER​(extReflected)+EA​(extAbsorbed)+ET​(extTransmitted).
    • Every object exhibits a unique wavelength-dependent reflectance profile known as its Spectral Signature (वर्णक्रमीय हस्ताक्षर) (e.g., healthy green chlorophyll strongly reflects Near-Infrared at 0.7ext–1.1,muextm0.7 ext{–}1.1,mu ext{m}0.7ext–1.1,muextm while absorbing Red light).
  • 4. Sensor Recording, Transmission & Radiometric Resolution:
    • Sensors capture reflected photons and convert them into digital electrical signals (DN Values).
  • 5. Digital Image Processing & Thematic Interpretation:
    • Raw data transmitted to ground receiving stations (e.g., NRSC Shadnagar, Hyderabad) is radiometrically and geometrically corrected and classified into thematic land-use maps.

Conclusion: The interaction between EMR and physical matter governed by Planck's, Stefan-Boltzmann's, and Wien's laws forms the bedrock of modern Earth Observation science.

हिंदी में प्रश्न एवं आदर्श उत्तर

सुदूर संवेदन सिद्धांत को समझाइए।

प्रस्तावना: सुदूर संवेदन (Remote Sensing) किसी वस्तु अथवा धरातलीय क्षेत्र के प्रत्यक्ष भौतिक संपर्क में आए बिना, दूर स्थित संवेदकों (Sensors) द्वारा विद्युत-चुंबकीय विकिरण को मापकर आंकड़े प्राप्त करने का विज्ञान है। यह भौतिकी एवं प्रकाशिकी के मूलभूत सिद्धांतों पर कार्य करता है।

1. सुदूर संवेदन के प्रमुख आधारभूत सिद्धांत:

  • 1. ऊर्जा का स्रोत (Energy Source):
    • सुदूर संवेदन हेतु ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत सूर्य होता है (निष्क्रिय / Passive सुदूर संवेदन) अथवा स्वयं उपग्रह द्वारा रडार/लिडार तरंगें उत्सर्जित की जाती हैं (सक्रिय / Active सुदूर संवेदन)।
  • 2. वायुमंडल से विद्युत-चुंबकीय विकिरण (EMR) का संचरण:
    • विकिरण प्रकाश की गति (3imes108extमी./से.3 imes 10^8 ext{ मी./से.}3imes108extमी./से.) से तरंगों के रूप में गति करता है। वायुमंडल से गुजरते समय इसका प्रकीर्णन (Scattering - रेले, माइ) तथा अवशोषण होता है।
    • सुदूर संवेदन केवल 'वायुमंडलीय खिड़कियों' (Atmospheric Windows) के माध्यम से ही संभव होता है (दृश्य प्रकाश, निकट-अवरक्त व माइक्रोवेव)।
  • 3. धरातलीय वस्तुओं से अन्योन्यक्रिया एवं 'वर्णक्रमीय हस्ताक्षर' (Spectral Signature):
    • धरातल पर आपतित कुल ऊर्जा (EIE_IEI​) तीन भागों में बंटती है: EI=extपरावर्तन(ER)+extअवशोषण(EA)+extपारगमन(ET)E_I = ext{परावर्तन } (E_R) + ext{अवशोषण } (E_A) + ext{पारगमन } (E_T)EI​=extपरावर्तन(ER​)+extअवशोषण(EA​)+extपारगमन(ET​)।
    • प्रत्येक वस्तु (जल, वनस्पति, मिट्टी) विभिन्न तरंगदैर्घ्य पर ऊर्जा का विशिष्ट परावर्तन करती है, जिसे उसका 'वर्णक्रमीय हस्ताक्षर' कहते हैं (उदा. स्वस्थ वनस्पति निकट-अवरक्त किरणों को सर्वाधिक परावर्तित करती है)।
  • 4. संवेदक द्वारा ऊर्जा का अभिलेखन (Recording):
    • उपग्रह में लगे सेंसर परावर्तित ऊर्जा को मापकर उसे अंकीय मानों (Digital Numbers - DN Values) में बदलते हैं।
  • 5. भू-केंद्र पर डेटा प्रसंस्करण एवं मानचित्र निर्माण:
    • अंतरिक्ष से भेजे गए सिग्नल्स को ग्राउंड स्टेशन (इसरो के NRSC शादनगर) द्वारा प्रोसेस कर डिजिटल मानचित्रों में बदला जाता है।

निष्कर्ष: विद्युत-चुंबकीय स्पेक्ट्रम और वस्तुओं के परावर्तन गुणों का यह वैज्ञानिक सिद्धांत पृथ्वी के प्राकृतिक संसाधनों की सटीक पहचान का आधार है।

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