Báo cáo tìm hiểu vệ tinh viễn thám đồ án tìm hiểu ảnh vệ tinh viễn thám

BÀI TẬP TÌM HIỂU VỆ TINH VIỄN THÁM 1) Ảnh bị động a) Ảnh Landsat Quỹ đạo gần cực,nghiêng 98 2’, chụp ảnh được bất kỳ vị trí nào trên trái đất Quỹ đạo đồng bộ mặt trời, độ cao( vệ tinh 1 3) 915km, độ c.

BÀI TẬP:TÌM HIỂU VỆ TINH VIỄN THÁM 1) Ảnh bị động a) Ảnh Landsat:  Quỹ đạo gần cực,nghiêng 98.2’, chụp ảnh vị trí trái đất  Quỹ đạo đồng mặt trời, độ cao( vệ tinh 1-3) 915km, độ cao (v ệ tinh 4,5,7,8) 705km  Chu kỳ quỹ đạo: Với Landsat 1-3 = 106 phút, Landsat 4,5,7,8 = 98,9 phút  Chu kỳ lặp: Landsat 1-3 18 ngày, landsat 4,5,7,8 16 ngày  Giải quét giới hạn khoảng 185km  Vệ tinh Landsat phóng ngày 23/6/1972, vệ tinh bay qua xích đạo lúc 9h39 phút sáng Cho đến NASA(Tổ chức hàng không vệ tinh quốc gia) phóng vệ tinh hệ thống Landsat Bảng 1-1 Các hệ vệ tinh Landsat Vệ tinh Ngày phóng Bộ cảm 23/6/1972 Ngày ngừng hoạt động 6/1/1978 Landsat Landsat 22/1/1975 25/2/1982 MSS Landsat 05/3/1978 31/3/1983 MSS Landsat 16/7/1982 15/6/2001 TM, MSS Landsat 01/3/1984 Đang hoạt động TM, MSS Landsat 05/3/1993 Bị hỏng phóng ETM MSS Landsat 15/4/1999 Đang hoạt động Landsat 11/02/2013 Đang hoạt động - Landsat MSS ( Landsat Multispectral Scanner) ETM+ OLI,TIRS Bộ cảm đặt vệ tinh Landsat từ đến đ ộ cao so v ới mặt đất 919km Landsat 4,5 độ cao 705 km, chu kỳ lặp 18 ngày Các b ộ cảm MSS hệ thống máy quang học mà yếu tố tách sóng riêng biệt quét qua bề mặt Trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay MSS có lọc tách sóng TM có b ộ Landsat MSS có độ phân giải 79m x79m, gồm kênh 1,2,3 4, kênh kênh nằm vùng nhìn thấy cịn kênh kênh nằm vùng cận hồng ngoại - Landsat TM, ETM (Landsat Thematic Mapper) Từ năm 1982 vệ tinh Landsat phóng mang thêm cảm chuyên dùng để thành lập đồ chuyên đề gọi cảm TM (Thematic Mapper) Vệ tinh Landsat phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với cảm TM cải tiến gọi ETM (Enhanced Thematic Mapper) Hệ thống cảm quang học ghi lại lượng vùng nhìn thấy: hồng ngoại phản xạ, trung hồng ngoại hồng ngoại nhiệt quang phổ Nó thu thập ảnh đa phổ mà có độ phân giải không gian, phân giải phổ, chu kỳ phản xạ cao Landsat MSS Landsat TM, ETM có độ phân giải khơng gian 30x30 m cho kênh (1, 2, 3, 4, 5, 7) kênh hồng ngoại nhiệt có độ phân giải khơng gian 120x120 m Trên vệ tinh Landsat cảm có ý nghĩa quan tr ọng sử dụng nhiều TM Bộ cảm TM có thơng số nêu bảng 1-2 Vệ tinh Landsat TM, ETM bay độ cao 705 km, m ỗi cảnh TM có đ ộ ph ủ 185x170 (km), chu kỳ lặp 16 ngày Có thể nói TM, ETM b ộ c ảm quan tr ọng việc nghiên cứu tài nguyên môi trường - Landsat OLI,TIRS Landsat mang theo cảm: thu nhận ảnh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS - Thermal Infrared Sensor) Những cảm thiết kế để cải thiện hiệu su ất đ ộ tin c ậy cao so với cảm Landsat trước So với Landsat 7, Landsat có độ r ộng d ải ch ụp, đ ộ phân gi ải ảnh chu kỳ lặp lại (16 ngày) Tuy nhiên, dải phổ tương tự Landsat 7, b ộ cảm OLI thu nhận thêm liệu dải phổ nhằm ph ục vụ quan sát mây ti quan sát chất lượng nước hồ đại dương nước nông ven bi ển sol khí Bộ cảm TIRs thu nhận liệu dải phổ hồng ngoại nhi ệt, ph ục vụ theo dõi tiêu thụ nước, đặc biệt vùng khô cằn thu ộc mi ền tây n ước Mỹ Bảng 1-2 Đặc trưng cảm độ phân giải không gian Loại cảm Kênh Bước sóng (µm) Loại Độ phân giải khơng gian Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh 0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,08 ÷ 2,35 Chàm Lục đỏ Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 120 m 30 m MSS Multi Spectral Scanner (Landsat-1-5) Kênh Kênh Kênh Kênh 0,5 ÷ 0,6 0,6 ÷ 0,7 0,7 ÷ 0,8 0,8 ÷ 1,1 Lục Đỏ Cận hồng ngoại Cận hồng ngoại 80 m 80 m 80 m 80 m TM Thematic Mapper (Landsat-1-5) Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh 8(Pan) 0,45 ÷ 0,52 0,53 ÷ 0,61 0,63 ÷ 0,69 0,75 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,09 ÷ 2,35 0,52 ÷ 0,9 Chàm Lục đỏ Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung Lục đến cận hồng ngoại 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 60 m 30 m 15 TM Thematic Mapper (Landsat-1-5) b) Vệ tinh Spot  Quỹ đạo gần cực, nghiêng 98.8’, chụp ảnh vị trí trái đất  Quỹ đạo đồng mặt trời, độ cao 832km  Chu kỳ quỹ đạo :101 phút  Chu kỳ lặp: 23 ngày  Giải quét giới hạn:60km*60km  Ảnh Spot trang bị hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao HRV  Vệ tinh SPOT Bảng 1-3 Các thông số ảnh vệ tinh Spot Bộ cảm Phổ điện từ Độ phân giải Bước sóng SPOT Panchromatic (Toàn sắc) B1 : green (Xanh lục) B2 : red (Đỏ) B3 : near infrared (Cận HNgoại) B4 : mid infrared (MIR) (Giữa HN) 2.5 m or m 10 m 10 m 10 m 20 m 0.48 - 0.71 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm 1.58 - 1.75 µm SPOT Monospectral B1 : green B2 : red B3 : near infrared B4 : mid infrared (MIR) 10 m 20 m 20 m 20 m 20 m 0.61 - 0.68 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm 1.58 - 1.75 µm Panchromatic B1 : green B2 : red B3 : near infrared 10 m 20 m 20 m 20 m 0.50 - 0.73 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm SPOT SPOT SPOT  Đặc điểm ảnh Spot Vệ tinh Spot có nhiều ưu điểm so với vệ tinh Landsat V ới hai thi ết b ị thu chụp có độ phân giải nhìn thấy cao, hoạt động đồng th ời v ới góc quan sát thẳng đứng nghiêng cho phép thu chụp dải rộng 117km mặt đất Sản phẩm vệ tinh có hai loại kích thước pixel: 10m x 10m ( ảnh toàn sắc P) 20 x20m ( ảnh đa phổ XS) Ảnh đa phổ XS gồm hai kênh kho ảng sóng nhìn thấy (XS1, tương ứng với màu xanh lục : từ 0.5 đ ến 0.59mm; XS tương ứng với màu đỏ, bước sóng từ 0.61 đến 0.68mm kênh h ồng ngo ại gần (XS 3, từ 0.79 đến 0.79mm) Một kênh ảnh toàn sắc tương ứng với khoảng sáng nhìn thấy ( từ 0.51mm đến 0.75mm), có nghĩa từ dải xanh lơ Một ưu hẳn so với từ liệu khác Spot có th ể thu chụp ảnh có độ phủ chờm, tạo nên đôi ảnh lập thể Những ảnh l ập th ể có th ể cịn tạo nên ảnh chụp vào thời gian khác nhau, v ậy chúng có độ thị sai (parallax) Tỷ số độ cao (H) khoảng cách đáy (B) b ằng thu góc nhìn 240 phía Đơng 240 phía Tây Đ ối v ới cặp ảnh có độ phủ 50% Các ảnh lập thể sử dụng để đo vẽ đồ địa hình lập trực tiếp mơ hình từ li ệu s ố mà không c ần tới t liệu đồ khác c) Vệ tinh Quick Bird Được cung cấp Công ty Digital Globe, ảnh QuickBird loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân gi ải cao M ột ảnh QuickBird chuẩn có kích thước 16,5km x 16,5km Với ảnh viễn thám QuickBird, làm nhiều việc mà trước có th ể thực v ới ảnh chụp từ máy bay Các ứng dụng ảnh QuickBird tập trung chủ yếu vào nhiệm vụ quan sát theo dõi chi tiết đảo khu vực dải ven bi ển, bến cảng, lập đồ vùng bờ, Vệ tinh QuickBird vệ tinh có độ phân giải không gian cao nh ất hi ện cho kênh tồn sắc có độ phân giải 0,61m có đ ộ phân gi ải kênh đa phổ 2,44m Quickbird cho ảnh độ phân giải 0,7m giải kênh toàn sắc tổ hợp với kênh hồng ngoại Quickbird phóng lên vũ trụ vào ngày 18/10/2001 cho ảnh có độ phân giải cao so với ảnh chụp photo Nó cho khả cao v ề đ ộ phân giải (0,6m), khả lưu trữ vệ tinh độ rộng đường quét lớn Khoảng hẹp 64km độ rộng 10000km 2(khoảng 6x7 cảnh) d) Vệ tinh CMOS Ảnh Liên Xơ có hai loại:  Ảnh có độ phân giải cao + Độ cao bay chụp 270km + Tiêu cự máy chụp ảnh f = 1000mm + Kích thước ảnh 30 x 30cm + Độ phân giải mặt đất -7m + Độ phủ dọc > 60% b  Ảnh có độ phân giải trung bình + Độ cao bay chụp 250km + Tiêu cự máy chụp ảnh f = 200mm + Kích thước ảnh 18 x18cm + Độ phân giải mặt đất: 30m + Chụp kênh phổ: 510 - 600μm; 600 - 700μm; 700 - 850μm + Độ phủ dọc > 60% e) Viễn thám Radar RADAR (Radio Detection And Ranging - tạm dịch là: dị tìm sóng radio tập hợp sóng), hệ thống viễn thám chủ động s dụng ngu ồn lượng riêng Hệ thống phóng nguồn lượng tới địa hình ghi l ại lượng trở từ địa hình (gọi rada trở về) chuy ển chúng thành hình ảnh Ảnh Rada có đặc điểm khác biệt so với ảnh quang h ọc, lượng sóng điện từ vệ tinh chủ động phát đến v ật th ể b ề mặt trái đất, bước sóng thường sử dụng nằm dải tần sóng vơ ến cao tần (1 cm đến 1m) Hình ảnh vật thể thể ảnh rada r ất khác so với cảm nhận mắt người quan sát Độ xám ảnh ph ụ thu ộc r ất nhiều vào lượng tán xạ ngược sóng siêu cao tần bóng th ể hi ện ảnh liên quan đến góc tới của sóng vệ tinh phát Ảnh rada có ưu điểm chịu ảnh hưởng khí quyển, khơng lệ thuộc vào x m ặt tr ời nên thu ảnh ngày lẫn đêm bước sóng s d ụng thu ảnh rada thường xác định trước kiểm soát dễ dàng Viễn thám RADAR có số đặc điểm: - Hoạt động dải sóng rộng từ band radio đến band cực ngắn (v ới bước sóng từ micromet đến vài milimét); - Có thể thu phát tần số radio phân cực theo chiều ngang l ẫn thẳng đứng; - Đo độ mạnh backscatter (một phần lượng mà ăngten radar nhận thời gian kéo dài q trình nhận truyền tín hiệu); - Do bước sóng radio thường dài bước sóng ánh sáng nhìn th ánh sáng hồng ngoại nên chúng xuyên qua tán l ớp phủ th ực vật nên chất lượng ảnh RADAR không phụ thuộc thời tiết ảnh viễn thám quang học Chưa kể với hệ thống RADAR có bước sóng dài có th ể xuyên qua lớp phủ bề mặt Một số hệ thống RADAR có thiết bị có th ể đo độ ẩm đất; - Cách thức tương tác tín hiệu RADAR phụ thuộc vào kích th ước v ật thể, hình dạng, độ nhẵn bề mặt, góc tiếp xúc với mức lượng s ản sinh từ sóng cực ngắn số điện môi; - So với hệ thống viễn thám khác, vi ễn thám radar ghi t li ệu c s thời gian khoảng cách Radar có th ể ghi l ại hình ảnh b ước sóng dài với độ phân giải cao vùng sóng cực ngắn, hấp th ụ tán x ánh sáng nhỏ Thiết bị “chụp” ảnh RADAR có th ể đặt máy bay hay vệ tinh Hình II.19: Hấp thụ phản xạ sóng radio địa hình RADAR thường dùng để thành lập đồ che phủ đất, xác định cấu trúc thảm thực vật lập mơ hình số độ cao (DEM) Các loại ảnh RADAR hay dùng RADARSAT, ERS, Envisat, Space Shutle f) LIDAR Gần cịn có ảnh LIDAR (Light Detection And Raging, tạm dịch dị tìm ánh sáng tập hợp ánh sáng), thuộc loại cảm chủ động nh ưng s dụng sóng LASER Ảnh LIDAR có số đăc điểm: - Sử dụng bước sóng khoảng xanh biển đến cận h ồng ngo ại (from blue to near- infrared) - Đo khoảng cách cảm đối tượng Hình II.20: Một số ảnh LIDAR chụp bề mặt địa hình - Có thể triển khai hệ thống quét (scan) chụp ảnh - Có khả đo/ghi lại tín hiệu phản hồi rời rạc, h ệ th ống hi ện đ ại đo/ghi lại tồn dạng sóng từ tín hiệu phản hồi - Sử dụng phổ biến thu thập thơng tin mơ hình số độ cao (DEM), sử dụng để đo chiều cao cấu trúc thảm thực vật Xử lý ảnh RADAR LIDAR cần có phần mềm chuyên bi ệt, khác với phần mềm xử lý ảnh viễn thám quang học Về giá ảnh vệ tinh dao động từ miễn phí đến 100 USD/1 km tuỳ theo thời gian cung cấp mục đích sử dụng ảnh Có nhiều công ty kinh doanh phép bán ảnh Người dùng cần tho ả thuận quyền quy định rõ cách thức sử dụng phân ph ối ảnh v ệ tinh để phép sở hữu thông tin tối đa ảnh cho hoạt động Nguồn: http://climatechangegis.blogspot.com/2011/08/ve-tinh-landsat_7932.html http://www.slideshare.net/ttungbmt/4-ve-tinh-vien-tham http://ledaingoc.blogspot.com/2014/10/anh-ve-tinh-landsat-8-phuc-vuhien.html http://www.slideshare.net/daizacodon/cc-v-tinh-vin-thm?qid=67f114d3-e04043f6-a8e4-b6e0cff70af2&v=&b=&from_search=3 ... radio thường dài bước sóng ánh sáng nhìn th ánh sáng hồng ngoại nên chúng xuyên qua tán l ớp phủ th ực vật nên chất lượng ảnh RADAR không phụ thuộc thời tiết ảnh viễn thám quang học Chưa kể với... QuickBird loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân gi ải cao M ột ảnh QuickBird chuẩn có kích thước 16,5km x 16,5km Với ảnh viễn thám QuickBird, làm nhiều việc mà trước có th ể thực v ới ảnh chụp từ... 23 ngày  Giải quét giới hạn:60km*60km  Ảnh Spot trang bị hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao HRV  Vệ tinh SPOT Bảng 1-3 Các thông số ảnh vệ tinh Spot Bộ cảm Phổ điện từ Độ phân giải