Radar geo-warping
ریڈار جیو وارپنگ جغرافیائی پروجیکشن کے مطابق ہونے کے لیے جیو حوالہ ریڈار امیجز اور ویڈیو ڈیٹا کی ایڈجسٹمنٹ ہے۔ یہ امیج وارپنگ متعدد ریڈار ذرائع سے ویڈیو کے ساتھ یا اسکین شدہ نقشوں اور سیٹلائٹ امیجز سمیت دیگر جغرافیائی ڈیٹا کے ساتھ مل کر دکھاتے وقت کسی بھی پابندی سے بچتی ہے جو کسی خاص پروجیکشن میں فراہم کی جا سکتی ہے۔ ایسے بہت سے علاقے ہیں جہاں جیو وارپنگ کے منفرد فوائد ہیں: سنگل ریڈار ویڈیو سگنل مختلف جغرافیائی تخمینوں کے نقشوں کے ساتھ مل کر دکھائے جاتے ہیں۔ ای۔ جی۔ مرکیٹر یو ٹی ایم سٹیریوگرافک ایک سے زیادہ ریڈار ویڈیو سگنلز بیک وقت دکھائے جاتے ہیں: ایک کمپیوٹر پر ایسا کرنے کی کمپیوٹنگ طاقت ہونا۔ تمام ریڈار سگنلز کے پروجیکشن کو اپنانا جغرافیائی طور پر درست ڈسپلے اور ان ویڈیوز کی درست سپر امپوزیشن کی اجازت دیتا ہے۔ سلینٹ رینج کریکشن: ایک جدید تھری ڈی ریڈار سسٹم ہدف کی اونچائی کی پیمائش کر سکتا ہے اور اس لیے ہدف کی حقیقی درست رینج کے ذریعے ریڈار ویڈیو کو درست کرنا ممکن ہے۔ سلینٹ رینج کریکشن ریڈار ٹاور کی اونچائی کی تلافی کرنے کی بھی اجازت دیتا ہے۔ سمندری نگرانی ریڈارز کے لیے۔ تعارف ریڈار ویڈیو برقی مقناطیسی لہروں کی بازگشت پیش کرتا ہے جو ریڈار سسٹم نے خارج کی ہے اور بعد میں عکاسی کے طور پر موصول ہوئی ہے۔ یہ بازگشت عام طور پر کمپیوٹر اسکرین پر رنگین کوڈنگ اسکیم کے ساتھ پیش کی جاتی ہیں جو عکاسی کی طاقت کو ظاہر کرتی ہے۔ اس طرح کے تصور کے عمل کے دوران دو مسائل کو حل کرنا پڑتا ہے۔ پہلا مسئلہ اس حقیقت سے پیدا ہوتا ہے کہ عام طور پر ریڈار اینٹینا اپنی پوزیشن کے گرد گھومتا ہے اور ایک سمت میں اپنی پوزیشن سے عکاسی گونج کے فاصلے کی پیمائش کرتا ہے۔ اس کا مؤثر مطلب یہ ہے کہ ریڈار ویڈیو ڈیٹا قطبی نقاط میں موجود ہے۔ پرانے نظاموں میں پولر اورینٹڈ تصویر کو نام نہاد پلان پوزیشن انڈیکیٹرز (پی پی آئی) میں دکھایا گیا ہے۔ پی پی آئی کا دائرہ پریزنٹیشن کے مرکز کے ارد گرد ریڈیل سویپ پیوٹنگ کا استعمال کرتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ریڈار بیم سے ڈھکے علاقے کی نقشے جیسی تصویر سامنے آتی ہے۔ ایک لمبی مستقل اسکرین کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ڈسپلے اس وقت تک نظر رہے جب تک کہ سویپ دوبارہ نہ گزر جائے۔ ہدف کو برداشت کرنے کا اشارہ ہدف کی کونیی پوزیشن سے ہوتا ہے جو ایک خیالی لکیر کے سلسلے میں ہوتی ہے جو سویپ اوریجن سے دائرہ کار کے اوپری حصے تک عمودی طور پر پھیلی ہوتی ہے۔ دائرہ کار کا اوپری حصہ یا تو سچے شمال میں ہوتا ہے (جب اشارے کو سچے اثر کے موڈ میں چلایا جاتا ہے) یا جہاز کا سرخی (جب اشارے کو رشتہ دار اثر کے موڈ میں چلایا جاتا ہے)۔ جدید کمپیوٹر اسکرین پر تصور کے لیے قطبی نقاط کو کارٹیشین نقاط میں تبدیل کرنا پڑتا ہے۔ ریڈار اسکین کنورژن نامی اس عمل کو اگلے حصے میں مزید تفصیل کے ساتھ پیش کیا گیا ہے۔ حل کرنے کے لیے دوسرا مسئلہ اس حقیقت سے پیدا ہوتا ہے کہ ریڈار کا نظام حقیقی دنیا میں رکھا جاتا ہے اور حقیقی دنیا کی بازگشت کی پوزیشنوں کی پیمائش کرتا ہے۔ ان بازگشتیوں کو دیگر حقیقی دنیا کے اعداد و شمار جیسے آبجیکٹ پوزیشنز، ویکٹر میپس اور سیٹلائٹ امیجز کے ساتھ مل کر مستقل انداز میں ظاہر کرنا پڑتا ہے۔ یہ تمام معلومات مڑے ہوئے زمین کی سطح سے مراد ہے لیکن ایک فلیٹ کمپیوٹر ڈسپلے پر ظاہر ہوتی ہے۔ حقیقی دنیا کی زمین کی پوزیشنوں سے پکسلز کو ڈسپلے کرنے کے لیے لنک بنانا عام طور پر جغرافیائی حوالہ جات یا مختصر طور پر جیو حوالہ جات کہلاتا ہے۔ جیو ریفرنسنگ کے عمل کا ایک حصہ 2 ڈی ڈسپلے پر 3 ڈی زمین کی سطح کا نقشہ بنانا ہے۔ جغرافیائی پروجیکشن کا یہ عمل کئی طریقوں سے انجام دیا جا سکتا ہے، لیکن مختلف ڈیٹا ذرائع کا اپنا 'قدرتی' پروجیکشن ہوتا ہے۔ ای۔ جی۔ زمین کی سطح پر ریڈار کے ماخذ سے کارٹیشین ریڈار ویڈیو ڈیٹا کو نام نہاد ریڈار پروجیکشن کے ذریعے جیو حوالہ دیا جاتا ہے۔ اس ریڈار پروجیکشن کا استعمال کرتے وقت کارٹیشین ریڈار ویڈیو پکسلز کو براہ راست کمپیوٹر اسکرین پر دکھایا جا سکتا ہے (صرف اسکرین پر موجودہ پوزیشن کے مطابق لکیری طور پر تبدیل کیا جا رہا ہے اور جیسے۔ موجودہ زوم کی سطح)۔ اب ایک مسئلہ پیدا ہوتا ہے اگر مثلا ریڈار ویڈیو ڈیٹا کے ساتھ ایک سیٹلائٹ کا نقشہ بھی دکھایا جائے گا۔ سیٹلائٹ کی تصویر کا 'قدرتی' جغرافیائی پروجیکشن ایک سیٹلائٹ پروجیکشن ہوگا جو سیٹلائٹ کے مدار، پوزیشن اور مزید پیرامیٹرز پر منحصر ہے۔ اب یا تو سیٹلائٹ کی تصویر کو ریڈار پروجیکشن پر دوبارہ پیش کرنا پڑتا ہے یا ریڈار ویڈیو کو سیٹلائٹ پروجیکشن کا استعمال کرنا پڑتا ہے۔ اس جغرافیائی ری پروجیکشن کو جغرافیائی وارپنگ یا جیو وارپنگ بھی کہا جاتا ہے جہاں ہر تصویر کے پکسل کو ایک پروجیکشن سے دوسرے میں تبدیل کرنا پڑتا ہے۔ یہ مضمون حقیقی وقت میں ریڈار ویڈیو امیجز کی جیو وارپنگ کو مزید تفصیل سے بیان کرتا ہے۔ یہ یہ بھی دکھائے گا کہ ریڈار ویڈیو جیو وارپنگ سب سے زیادہ مؤثر طریقے سے کیا جاتا ہے جب اسے ریڈار اسکین کے تبادلے کے عمل کے ساتھ مربوط کیا جاتا ہے۔ ریڈار-اسکین تبدیلی یہ سیکشن ریڈار-اسکین تبدیلی (آر ایس سی) کے عمل کے اصولوں کو بیان کرتا ہے۔ ریڈار اپنے ماپا ہوا ڈیٹا قطبی نقاط (ρ، θ) میں براہ راست گھومنے والے اینٹینا سے فراہم کرتا ہے۔ ρ قطبی دنیا کے نقاط میں ہدف/بازگشت کے فاصلے اور θ ہدف کے زاویے کی وضاحت کرتا ہے۔ ان اعداد و شمار کو ماپا جاتا ہے، ڈیجیٹائز کیا جاتا ہے اور پولر کوآرڈینیٹ پولر اسٹور یا پولر پکسمپ میں محفوظ کیا جاتا ہے۔ آر ایس سی کا بنیادی کام ان ڈیٹا کو کارٹیشین (x، y) ڈسپلے کوآرڈینیٹس میں تبدیل کرنا ہے، جس سے ضروری ڈسپلے پکسلز بنتے ہیں۔ آر ایس سی کا عمل موجودہ زوم، شفٹ اور گردش کی ترتیبات سے متاثر ہوتا ہے جو اس بات کی وضاحت کرتا ہے کہ ڈسپلے امیج میں 'دنیا' کا کون سا حصہ نظر آئے گا۔ جیسا کہ بعد میں تفصیل سے بتایا گیا ہے کہ آر ایس سی کا عمل اس وقت استعمال ہونے والے جغرافیائی پروجیکشن کو بھی مدنظر رکھتا ہے جب ریڈار ویڈیو کی تصاویر جیو وارپڈ ہوتی ہیں۔ اوپن جی ایل آر ایس سی کو ریورس اسکین کنورژن اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے نافذ کیا جاتا ہے جو ہر امیج پکسل کے لیے پولر اسٹور میں سب سے موزوں ریڈار ایمپلیٹیوڈ ویلیو کا حساب لگاتا ہے۔ یہ نقطہ نظر فارورڈ اسپاک فل الگورتھم سے معلوم کسی بھی نمونے کے بغیر ایک بہترین تصویر تیار کرتا ہے۔ تبادلوں کے عمل کے دوران قطبی اسٹور میں ملحقہ پکسلز کے درمیان دو لکیری فلٹرنگ کا اطلاق کرکے اوپن جی ایل آر ایس سی آخر کار ہر زوم کی سطح کے لیے ایک بہت ہی اعلی بصری معیار کی ریڈار ڈسپلے امیج حاصل کرتا ہے، جس سے ریڈار کی گونج کی ہموار تصاویر بنتی ہیں۔ ریڈار پروجیکشن یہ سیکشن اس بات کی وضاحت کرتا ہے کہ ریڈار ویڈیو ڈیٹا کو کس طرح جیو حوالہ دیا جاتا ہے اور کمپیوٹر اسکرین پر دکھایا جاتا ہے۔ ریڈار سینسر زمین کی سطح پر زمین سے اونچائی ایچ کے ساتھ تعینات ہے۔ یہ ہدف کے لیے براہ راست فاصلے d کی پیمائش کرتا ہے (اور مثال کے طور پر نہیں۔ اگر کوئی زمین کی سطح پر حرکت کرے تو ہدف ریڈار سے کتنا دور ہے)۔ اس کے بعد یہ فاصلہ ریڈار اسکین کنورٹر (آر ایس سی) کے ذریعے موجودہ ڈسپلے زوم لیول میں ایڈجسٹمنٹ کے بعد ڈسپلے پلین میں استعمال کیا جاتا ہے۔ اب یہ واضح کرنا ہوگا کہ ریڈار ویڈیو ڈیٹا کو جیو حوالہ کیسے دیا جاتا ہے۔ اس کا بنیادی طور پر مطلب یہ ہے کہ اگر ہم کسی جغرافیائی حقیقی دنیا کی شے کو ظاہر کرنا چاہتے ہیں (جیسے۔ ایک لائٹ ہاؤس) جو ریڈار کے ہدف کے طور پر ایک ہی حقیقی دنیا کی پوزیشن پر ہے، کہ یہ بھی ڈسپلے طیارے میں اسی پوزیشن پر ظاہر ہوگا۔ اس کا احساس ریڈار سینسر سے متعلقہ حقیقی دنیا کے آبجیکٹ تک کے فاصلے کا حساب لگا کر کیا جاتا ہے اور اس فاصلے کو ڈسپلے پلین میں استعمال کیا جاتا ہے۔ حقیقی دنیا کی شے کی پوزیشن عام طور پر جغرافیائی نقاط (عرض البلد، طول البلد اور زمین کی سطح سے اوپر کی اونچائی) میں دی جاتی ہے۔ دوسرے لفظوں میں، جغرافیائی اعداد و شمار کے ساتھ ریڈار پروجیکشن کا استعمال حقیقی دنیا کی اشیاء کے ساتھ ریڈار کی پیمائش کے عمل کی تقلید کرکے کیا جاتا ہے اور ڈسپلے پلین میں نتیجے میں آنے والی رینج اور ایزموتھ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ دائیں طرف کی دوسری تصویر عرض البلد 50° اور طول البلد 0.0° پر مرکز پروجیکشن (سی او پی) کے ساتھ ریڈار پروجیکشن کی ایک مثال دکھاتی ہے جو ریڈار کی پوزیشن بھی ہے۔ ڈیشڈ لائنیں پس منظر کے نقشے کے اوپر مساوی عرض البلد اور مساوی طول البلد کی لائنیں ہیں۔ ٹھوس لکیریں ریڈار پوزیشن کے حوالے سے مساوی رینج اور مساوی ازیموتھ دکھاتی ہیں۔ یہ ریڈار پروجیکشن کی ایک خصوصیت ہے کہ مساوی رینج کی لائنیں دائرے ہیں اور مساوی ازمتھ لائنیں سیدھی لائنیں ہیں۔ ریڈار پروجیکشن کا استعمال کرتے وقت ریڈار ویڈیو کو دوسرے نقشے کے اعداد و شمار کے ساتھ مستقل طور پر ظاہر کرنے کے لیے یہ ضروری ہے جہاں پروجیکشن سینٹر کو ریڈار پوزیشن ہونا چاہیے۔ جیو وارپنگ کا عمل یہ سیکشن حقیقی وقت میں ریڈار ویڈیو پر لاگو ہونے پر اصل جیو وارپنگ یا ری پروجیکشن کے عمل کی وضاحت کرتا ہے۔ فرض کریں کہ ہم سیٹلائٹ امیج کے اوپر ریڈار ویڈیو دکھانا چاہتے ہیں۔ مثال کے طور پر ہم سی آئی بی پروجیکشن کا استعمال کرتے ہیں جو سیٹلائٹ ڈیٹا کو سی آئی بی (کنٹرولڈ امیج بیس) فارمیٹ میں ظاہر کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ فگر جیو وارپنگ ریڈار سے سی آئی بی پروجیکشن ریڈار پروجیکشن کا استعمال کرتے ہوئے 111 کلومیٹر یا 60 میل کی حد تک زیادہ سے زیادہ رینج کے دائرے کو دکھاتا ہے۔ اس طرح کی رینج لمبی رینج والے ساحلی نگرانی ریڈارز کے لیے مخصوص ہے۔ جیسا کہ آخری حصے میں بتایا گیا ہے کہ یہ کمپیوٹر اسکرین پر بھی ایک کامل دائرہ ہے۔ ٹھوس لکیر الپس سی آئی بی پروجیکشن کے لیے ایک ہی رینج کا دائرہ دکھاتا ہے۔ عام طور پر جیو وارپنگ کے بغیر ہونے والی غلطیاں ریڈار پوزیشن کے قریب سب سے چھوٹی ہوتی ہیں اگر کم از کم پروجیکشن سینٹر (سی او پی) ریڈار پوزیشن کے ساتھ موافق ہو، جیسا کہ ہماری مثال میں محسوس ہوا ہے۔ بصورت دیگر غلطی کی تقسیم کا انحصار استعمال شدہ پروجیکشن اور پروجیکشن پیرامیٹرز دونوں پر ہوتا ہے۔ اس طرح، ہمارے معاملے میں غلطیاں زیادہ سے زیادہ ریڈار رینج کے قریب سب سے زیادہ اہم ہیں۔ سی آئی بی پروجیکشن کی غلطی کو مشرق-مغرب کی سمت میں ریڈار کی نصف رینج پر درست کیا گیا ہے جو 2.6 کلومیٹر ہے اور 111 کلومیٹر کی مکمل ریڈار رینج پر 5.3 کلومیٹر ہے۔ 5. 3 کلومیٹر کی غلطی 15 میٹر کے عام ریڈیل ریڈار پیمائش ریزولوشن کے مقابلے میں کافی اہم ہے۔ فگر کوآرڈینیٹ ری پروجیکشن میں بتایا گیا ہے کہ سی آئی بی پروجیکشن کوآرڈینیٹس سے ملنے کے لیے ریڈار کوآرڈینیٹس کو کس طرح تبدیل کرنا پڑتا ہے۔ ریڈار ورلڈ کوآرڈینیٹس ریڈار سینسر کے ذریعہ ماپا جانے والے ڈیٹا کے کارٹیشین ورژن سے مطابقت رکھتے ہیں۔ الٹا ریڈار پروجیکشن کا استعمال کرتے ہوئے ان نقاط کو جغرافیائی نقاط میں تبدیل کیا جاتا ہے جو زمین کی سطح پر ریڈار ڈیٹا پوزیشن کی نمائندگی کرتے ہیں۔ اس کے بعد ان نقاط کو آخر کار کمپیوٹر اسکرین پر ظاہر کرنے کے لیے سی آئی بی (یا کسی دوسرے) پروجیکشن کے ذریعے پیش کیا جاتا ہے۔ ایک مسئلہ جو پیدا ہوتا ہے وہ یہ ہے کہ تمام ماپا ہوا ریڈار ویڈیو پکسلز جیو وارپنگ بہت زیادہ کمپیوٹنگ وسائل استعمال کرتا ہے جو حقیقی وقت میں انجام دیا جاتا ہے۔ ایک ممکنہ حل یہ ہے کہ اسکرین پر موجود تمام نکات کے لیے لک اپ ٹیبلز کا استعمال کیا جائے، لیکن مثال کے طور پر اس کے بعد لک اپ ٹیبل دوبارہ کمپیوٹیشن کی جائے۔ ڈسپلے زوم آپریشن اب بھی ریڈار ویڈیو ویژوئلائزیشن کے لیے نمایاں تاخیر کا سبب بنتا ہے۔ فگر جیو وارپنگ گرڈ مسئلے کے حل کو ظاہر کرتا ہے۔ سرکلر ریڈار کوریج ایریا کو سرکلر گرڈ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ گرڈ کے صرف کونے کے نکات جیو وارپڈ ہوتے ہیں جو گنتی کے وقت کو کافی حد تک کم کر دیتے ہیں۔ گرڈ ٹائل کے اندر کوآرڈینیٹس کا حساب گرڈ کارنر پوائنٹس کے وزن والے دو لکیری انٹرپولیشن کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ چونکہ جغرافیائی تخمینے عام طور پر غیر لکیری افعال ہوتے ہیں اس لیے یہ ریڈار ویڈیو ڈسپلے پوزیشن کے لیے ایک خاص غلطی متعارف کراتا ہے۔ اس غلطی کو ریڈار کی پیمائش کے حل سے کافی نیچے رکھنے سے یہ یقینی بنتا ہے کہ یہ ریڈار ویڈیو ڈسپلے کے معیار کے لیے کوئی پابندی نہیں ہے۔ ریڈار پوزیشن اور دیئے گئے پروجیکشن کے لیے گرڈ ٹائل کے سائز کا ایک بار حساب لگانا پڑتا ہے۔ اس طرح، گرڈ کا حساب عام طور پر ایک بار جامد ریڈار کے لیے کیا جاتا ہے اور صرف زیادہ تر منتقل ہونے والے ریڈار جیسے جہازوں کے لیے۔ اوپن جی ایل ریڈار-اسکین کنورٹر اعلی کارکردگی اور بصری معیار کو حاصل کرنے کے لیے گرافکس پروسیسنگ یونٹ پر اپنے اسکین کے تبادلے کے حسابات کرتا ہے۔ اوپر بیان کردہ دو لکیری کوآرڈینیٹ انٹرپولیشن جی پی یو پر مخصوص ہارڈ ویئر میں کیا جاتا ہے اور اس وجہ سے اسکین کنورٹر کے لیے کوئی اوور ہیڈ نہیں ہوتا ہے۔ مثال یہ مثال ظاہر کرتی ہے کہ جیو وارپنگ کس طرح متعدد ریڈار ویڈیوز کو مستقل طور پر ظاہر کرنے میں مدد کرتی ہے۔ یہ اعداد و شمار جیو وارپنگ کے بغیر دائیں طرف کے بصری اثرات کو ظاہر کرتے ہیں کہ دو ریڈارز کے ذریعے دیکھے گئے اہداف کو صحیح طریقے سے ظاہر نہیں کیا جا سکتا اور یہ واضح نہیں ہے کہ ہدف اصل میں کہاں واقع ہے۔ سرخ اور پیلے رنگ کے ہدف کی بازگشت ریڈار کے طور پر نظر آتی ہے جو تقریبا 50 کلومیٹر دور ہیں۔ ریڈار بھی ایک دوسرے سے تقریبا 50 کلومیٹر کے فاصلے پر ہیں۔ نیم شفاف گلابی رنگ ٹریک کی تاریخ کو ظاہر کرتا ہے۔ اس منظر نامے میں ریڈار پروجیکشن بھی استعمال کیا جاتا ہے لیکن یقینا ریڈار پروجیکشن سینٹر (سی او پی) صرف ایک ریڈار کی پوزیشن پر ہو سکتا ہے۔ اگر ریڈار پروجیکشن سے مختلف پروجیکشن استعمال کیا جائے تو اس سے بھی بڑی تضادات پیدا ہو سکتی ہیں۔ بائیں طرف جیو وارپڈ ویو مستقل طور پر دکھائے جانے والے ریڈار کی بازگشت کو ظاہر کرتا ہے جہاں دونوں ریڈار کی بازگشت بالکل حقیقی ہدف کی پوزیشن پر ہوتی ہے۔ حوالہ جات امیج پروسیسنگ ریڈار جیوگرافک ڈیٹا اور معلومات