Bài giảng viễn thám đại cương chương 2 TS lê thị kim thoa

9/28/2013 I Một số khái niệm Chương II: Viễn thám gì? ? MỘT SỐ KHÁI NiỆM CƠ BẢN VÀ NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH CỦA ViỄN THÁM GVGD: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn : xa Thám:: thám sát Thám sát,, quan sát sát Viễn thám thám:: quan sát từ xa  Một ví dụ đơn giản giản:: mắt người  Các dụng cụ hỗ trợ tầm nhìn quan sát  Các dụng cụ ghi nhận đối tượng quan sát  Khoa Địa Lý Trường ĐH Khoa học Xã Hội Nhân văn TP HCM Các ‘photographs’ viễn thám? thám ?  Viễn thám đại cương I Một số khái niệm GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm Thế ảnh viễn thám thám? ?    VT môn khoa học thu thập thông tin đối tượng bề mặt trái đất thông qua thiết bị quan sát từ xa xa VT môn khoa học thu thập thông tin đối tượng từ khoảng cách mà khơng có tiếp xúc trực tiếp đến vật thể Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương I Một số khái niệm  Năng lượng sóng điện từ Nguồn lượng mà lan truyền dựa dao động trường điện từ khơng gian lịng vật chất  Sóng điện từ truyền mơi trường đồng theo kiểu hình sin với tốc độ gần với tốc độ ánh sáng sáng Sóng điện từ mơ tả qua khái niệm niệm:: bước sóng sóng,, tần số tốc độ lan truyền truyền C = . : tần số dao động ánh sáng (frequency (frequency Hz)  : bước sóng sóng điện từ (m) C: tốc độ lan truyền = tốc độ ánh sáng (Velocity of lightlight-m/s) C=299.793 km/s (trong (trong môi trường chân khơng khơng)) Đối với mục đích ứng dụng C= 3.108 m/s = tốc độ ánh sáng Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm Năng lượng sóng điện từ  Là ảnh đối tượng bề mặt trái đất ghi nhận từ vệ tinh hay thiết bị bay chụp khác khác GV: TS Lê Thị Kim Thoa C = Viễn thám đại cương . GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 I Một số khái niệm I Một số khái niệm Năng lượng sóng điện từ  Low Frequency Low Energy Unit Hertz (Hz) Kilohertz (KHz) Megahertz (MHz) Gigahertz (GHz) Terahertz Cycles per second 103 106 109 1012 High Frequency High Energy Unit Distance Kilometer (Km) 1000 m Milimeter (mm) 0.001 m = 10 –3 m 10 –6 m Micrometer (m) Nanometer (nm) 10 –9 m Angstrom (Ao) 10–10 m Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm Phổ điện từ - Electro Electro Magnatic Spectrum (EMS)  Đây bảng phân loại biến thiên lượng điện từ dãi bước sóng từ mét đến nanomet (nm) truyền tới với tốc độ ánh sáng qua chân khơng khơng • X-Rays and Gamma Rays • Ultraviolet: to 400 nm • Visible Light: Red: 610 - 700 nm Orange: 590 - 610 nm Yellow: 570 - 590 nm Green: 500 - 570 nm Blue: 450 - 500 nm Indigo: 430 - 450 nm Violet: 400 - 430 nm Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm   Tất sóng điện từ truyền với tốc độ Khi tương tác với vật chất khác nhau, sóng điện từ biến đổi tính chất thể qua nguồn xạ tới (incident radiation) Phương pháp viễn thám đo đạc ghi nhận thay đổi dạng ảnh (photographs images) => Nhà phân tích rút trích thơng tin Ba loại lượng sóng điện từ bản: (1) lượng tự nhiên, (2) lượng từ vệ tinh, (3) xạ nhiệt vật thể Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm Phổ điện từ - Electro Electro Magnatic Spectrum (EMS) ã Infrared: 0.7 to 1000 àm - Near Infrared (NIR): 0.7 to 1.5 µm - Short Wavelength Infrared (SWIR): 1.5 to µm - Mid Wavelength Infrared (MWIR): to µm - Long Wanelength Infrared (LWIR): to 15 µm - Far Infrared (FIR): longer than 15 µm Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Phổ điện từ - Electro-Magnatic Spectrum (EMS) Phổ điện từ - Electro Electro Magnatic Spectrum (EMS) • Microwaves: mm to m - P band: 0.3 - GHz (30 - 100 cm) - L band: - GHz (15 - 30 cm) - S band: - GHz (7.5 - 15 cm) - C band: - GHz (3.8 - 7.5 cm) -X band: - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm) - Ku band: 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm) - K band: 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm) -Ka band: 26.5 - 40 GHz (0.75 - 1.1 cm) • Radio: 10 cm to 10 km Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 I Một số khái niệm 5- Con mắt điện tử - Detector I Một số khái niệm - Có loại cảm biến điện từ (bộ cảm cảm)) - Thiết bị dùng để ghi nhận sóng phản xạ hay xạ vật thể lên kênh phổ định định 6- Bộ cảm biến điện từ từ sensor Passive (thụ (thụ động động) ) Sensors ghi nhận hình ảnh đối tượng dựa vào nguồn lượng bên - Thiết bị chứa mắt điện tử tử,, dùng để ghi nhận sóng phản xạ hay xạ vật thể lên kênh phổ định định Active (Chủ (Chủ động động) ) Vd: MSS, TM, HRV… Sensor ghi nhận hình ảnh đối tượng dựa vào nguồn lượng thiết bị phát - Một sensor chứa từ đến hàng ngàn mắt điện tử tử Viễn thám đại cương Vd: Radar GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm 7- Vật mang mang Flatform Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm 8- Ảnh viễn thám thám imageries/ photographs - Phương tiện dùng để chuyên chở cảm biến điện từ từ - Ảnh ghi nhận từ sensors Analogue: ảnh lưu giấy phim - Camera Spaceborne - Satellite - Shuttle Airborne - Aeroplane Helicopter Hot air balloon Air ship Tethered balloon Digital - Ground based Ground - Hand Hand held - Raised platform Sensor Camera Video Radar LiDAR  Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I Một số khái niệm 10 Trường nhìn -FOV 10 9- Trường nhìn tức thời - IFOV - FOV FOV Field of view: Góc khơng gian bao gồm tồn góc nhìn IFOV nằm đường qt ảnh viễn thám IFOV Instantaneous Field of view: IFOV - Góc khơng gian tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất (pixel) - Giá trị pixel tương ứng với lượng thông tin ghi góc nhìn Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 I Một số khái niệm III Nguyên tắc vận hành viễn thám III  Viewed numerically as Digital Numbers (DNs) Satellite path 59 88 132 128 134 135 12 14 56 124 118 128 15 25 78 112 7 12 18 45 Image data set Trong nguyên tắc vận hành viễn thám thám,, để có ảnh viễn thám thám,, cần quan tâm vấn đề sau:: sau 1- Đối tượng quan sát Picture element or ‘pixel’ ‘Raster’ grid Field of view (objects) 2- Thiết bị ghi nhận (sensors) 3- Vật truyền tải thông tin (information carrier) Ground track (imaged area) Viewed graphically as image Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III User Sensor Sun Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Trình tự nguyên tắc vận hành viễn thám sau: 1- Sự diện nguồn lượng điện từ Incoming solar radiation Atmospheric distortion Received radiation Data supply Data download Scattered radiation Reflected radiation Ground receiving station 2- Sự lan truyền nguồn lượng điện từ đến bầu khí 3- Sự tương tác sóng điện từ với bề mặt trái đất 4- Sự lan truyền lượng phản xạ từ bề mặt trái đất đến sensor 5- Các sensors ghi nhận liệu 6- Dữ liệu truyền trạm mặt đất ghi vào băng từ 7- Phân tích, xử lý liệu 8- Ứng dụng Absorbed/transmi tted radiation Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III 1- Sự tương tác sóng điện từ với bầu khí quyển: Tán xạ (Scattering) Bầu khí -Phần tử khí: Nitơ, oxy, carbon, Argon, nước… - Các vật thể khác: bụi, sương mù, đất, mãnh vỡ… Sóng điện từ Phần tử khí -Vật thể kích thước lớn Trong suốt Atmospheric windows Hấp thụ (absorption) Lan truyền (transmission) Viễn thám đại cương Bề mặt trái đất GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 III Nguyên tắc vận hành viễn thám III III Nguyên tắc vận hành viễn thám III 2- Sự tương tác sóng điện tới bề mặt trái đất: (lan truyền) (phản chiếu) Phản xạ (Reflectance) Tán xạ (Scattering) Bức xạ (Emission) (hấp thu) (tán xạ/ khuếch tán) Hấp thụ (absorption) Lan truyền (transmission) Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III 3- Sự lan truyền lượng phản xạ từ trái đất đến sensor - Thông tin viễn thám vật thể bề mặt trái đất hệ thống sensor ghi nhận dựa vào sóng phản xạ hay xạ phát từ vật thể Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III 3- Sự lan truyền lượng phản xạ từ trái đất đến sensor - Cường độ sóng điện từ phản xạ từ vật thể đến sensor phụ thuộc vào nhiều yếu tố: + Tính vật lý vật thể + Địa hình ghồ ghề hay phẳng + Góc tới sóng điện từ + Độ dài bước sóng - Do khác biệt trên, phổ phản xạ đối tượng khác Dựa vào khác biệt này, ta nhận diện chúng Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Viễn thám đại cương III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Ảnh vệ tinh có nhiều kênh phổ Concrete ‘High’ reflectance ‘Light’ appearance GV: TS Lê Thị Kim Thoa Near infrared - Bức xạ đối tượng khác kênh phổ - Mỗi kênh phổ xem lớp liệu Green Red Water ‘Low’ reflectance ‘Dark’ appearance Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 III Nguyên tắc vận hành viễn thám III III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Ảnh chụp vùng nhìn thấy (màu thật) Ảnh chụp vùng cận hồng ngoại (màu giả) Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Sơ đồ phản xạ phổ số đối tượng Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Sơ đồ phản xạ phổ số đối tượng - Nước sạch: max 4% - Nước dơ: max 4,5 % - Đất trống: – 20% - Thực vật: 1- 4% - 50% 2- 1% - 90% Phản xạ phổ loại thực phủ Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Sơ đồ phản xạ phổ số đối tượng tự nhiên Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Phản xạ phổ ứng với loại lớp phủ mặt đất Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9/28/2013 III Nguyên tắc vận hành viễn thám III III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Sự đồ phản xạ phổ tùng bách rụng Bê tông Đá cuội Đất khô Sỏi Viễn thám đại cương Nhựa đường GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III nh chụp vùng nhìn thấy: 0.4 - 0.7 um Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III nh chụp vùng cận hồng ngọai: i: 0.7 - 0.9 um Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Thực tế, sơ đồ phản xạ phổ đối tượng ảnh hưởng bầu khí quyển, cịn chịu ảnh hưởng yếu tố sau: + Ảnh hưởng không gian (spatial effect): • Cùng đối tượng thời điểm vị trí khác có phổ phản xạ khác • Nguyên nhân? + Ảnh hưởng thời gian (temporal effect): • Sự thay đổi đặc tính đối tượng theo thời gian • VD: theo mùa, chu kỳ tăng trưởng … nh chụp vùng cận hồng ngọai: 0.7 - 0.9 um Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa ... Viễn thám đại cương Bề mặt trái đất GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 9 /28 /20 13 III Nguyên tắc vận hành viễn thám III III Nguyên tắc vận hành viễn thám III 2- ... Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III Phaûn xạ phổ ứng với loại lớp phủ mặt đất Viễn thám đại cương GV: TS Lê. .. giả) Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám III - Sơ đồ phản xạ phổ số đối tượng Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa III Nguyên tắc vận hành viễn thám