Bài giảng viễn thám đại cương chương 3 TS lê thị kim thoa

11/1/2013 I- Các loại cảm viễn thám Chương III: 1- Xét nguồn lượng lượng:: CÁC LOẠI BỘ CẢM BiẾN ĐiỆN TỪ VÀ HỆ THỐNG TẠO ẢNH VIỄN THÁM Bộ cảm có loại loại:: - bị động (passive) - chủ động (active) GVGD: TS Lê Thị Kim Thoa Khoa Địa Lý Trường ĐH Khoa học Xã Hội Nhân văn TP HCM Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 1.1 Bộ cảm thụ động (passive sensor): 1.1 Bộ cảm thụ động (passive sensor): - Ghi nhận sóng phản xạ vật thể có nguồn lượng tự nhiên Hoặc => Khi nguồn lượng tự nhiên khơng cịn cịn,, cảm ghi nhận đối tượng bề mặt trái đất ntn ntn? ? - Mỗi vật thể thường có nguồn xạ nhiệt riêng riêng,, tồn thành phần cấu tạo chúng chúng => Vào ban đêm đêm,, thiết bị ghi nhận khơng ghi nhận hình ảnh ảnh? ? => Bộ cảm thụ động ghi nhận xạ nhiệt vật thể ban ngày lẫn đêm đêm? ? Viễn thám đại cương - Ghi nhận sóng xạ phát từ vật thể đó GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 1.1 Bộ cảm thụ động (passive sensor): 1.2 Bộ cảm chủ động (Active sensor): - Ưu khuyết điểm? - Bộ cảm phát nguồn + Lệ thuộc vào nguồn lượng tự nhiên lượng điện từ đến vật thể + Bộ cảm hoạt động vùng gần vĩ độ cực - Khi chùm tia lượng + Ảnh hưởng điều kiện thời tiết thiết bị ghi nhận - Các vệ tinh mang cảm thụ động: Landsat, SPOT, IRS… => Ưu khuyết điểm cảm Viễn thám đại cương quan tâm tâm tới vật thể phản xạ chủ động động? ? GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 I- Các loại cảm viễn thám I- Các loại cảm viễn thám 1.2 Bộ cảm chủ động (Active sensor): 1.2 Bộ cảm chủ động (Active sensor): - SLR (Side Looking Radar) - SLAR (Side Looking Airborne Radar) - Ứng dụng cảm radar + Thám sát bề mặt đại dương dương:: xác định sóng sóng,, gió gió,, điều kiện băng tuyết tuyết,, đáy đại dương + Ưu khuyết điểm điểm:: - Ghi nhận ngày lẫn đêm đêm,, hay tất mùa năm năm,, điều kiện thời tiết xấu xấu - Có thể bổ sung nguồn thông tin đối tượng quan tâm thời điểm cảm thụ động không cung cấp được + + + + - Cần có nguồn lượng lớn đủ sức thay nguồn lượng tự nhiên Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám Lập đồ địa chất Thăm dò quặng mỏ Lập đồ ngập lũ Bản đồ mưa mưa,, độ ẩm ẩm Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 2- Xét bước sóng phổ điện từ từ:: Bão Juan trước đổ vào đất liền vùng Harifax, Canada ngày 29/9/2003 Bộ cảm chia thành loại loại:: - Bộ cảm quang học :cận cực tím,nhìn thấy thấy,, gần hồng ngọai - Bộ cảm nhiệt nhiệt:: phổ sóng hồng ngọai - Bộ cảm radar : phổ sóng microwave Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 2.1 Bộ cảm quang học I- Các loại cảm viễn thám - Các sóng phản xạ vật thể diễn vùng cận cực tím, nhìn thấy gần hồng ngoại (0,25 – 3µ µm) Bộ cảm quang học Spectrum of light Bộ cảm quang học Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 2.1 Bộ cảm quang học - Các vật thể tiếp xúc với lượng sóng điện từ phát nguồn lượng phản xạ vùng phổ cực cực tím, nhìn thấy gần hồng ngọai Nguồn lượng cảm viễn thám quang học ghi nhận UV Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 I- Các loại cảm viễn thám - Vùng tia cực tím – Ultraviolet (UV) I- Các loại cảm viễn thám - Vùng nhìn thấy (thị phổ phổ) ) - Vùng phổ có bước sóng ngắn nằm sau vùng nhìn thấy - Một vài đối tượng trái đất đất:: đá hay khoáng vật thiết bị viễn thám ghi nhận vùng cận cực tím tím - UV UV A (315 - 400 nm): hấp thụ qua tầng ozone - UV UV B (280 - 315 nm): hấp thụ mạnh qua tầng ozone => Có hại cho da mắt mắt - UV UV C (100 - 280 nm): hấp thụ hoàn toàn qua tầng ozone => không tới trái đất đất Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám - Một số cảm quang học - Vùng hồng ngoại - Trong vùng hồng ngoại ngoại,, cảm quang học ghi nhận phản xạ vật thể vùng hồng ngoại phản xạ (0,7 – 3µm) Sattlite TM – Thematic Mapper (30m) ETM –Enhanced Thematic Mapper (15m) 2700x2700km Res: 1km 0,7 um Reflected IR Viễn thám đại cương 1000 um Thermal IR GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám (10/20m) HRVIR- High Resolution Visible Infrared IKONOS 11x11 km (Sep 1999) Viễn thám đại cương HRG - High Resolution Geometric (5/10m -> 2,5m) Pan: 1m Mul: m VHRR -Very High Resolution Radiometer AVHRR- Advanced Very High Resolution Radiometer SARSAT -Search and Rescue Satellite-Aid Tracking Viễn thám đại cương Bands 1: 0.45 – 0.52 μm(TM) 2: 0.52 – 0.60 μm 3: 0.63 – 0.69 μm 4: 0.76 – 0.90 μm 5: 1.55 – 1.75 μm 6: 10.40 – 12.50 μm 7: 2.08 – 2.35 μm (AVHRR) 1: 0.58 – 0.68 μm 2: 0.72 – 1.10 μm 3: 3.55 – 3.93 μm 4: 10.50 – 11.50 μm 5: 11.50– 12.50 μm GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám - Một số cảm quang học - Một số cảm quang học Sensors HRV- High resolution visible Sensors RBV – Return Bean Vidicon (80m) Landsat 185x185 km MSS – Multi-Spectral Scanner (79) NOAA Sattlite SPOT 60x 60km GV: TS Lê Thị Kim Thoa Bands Pan:0,51 – 0,73µm Mul Spectral: 0,5-0,59µm 0,61 – 0,68m 0,79 – 0,89µm Pan: 0,45 – 0,9µm Mul: 0,45 – 0,52µm 0,51 – 0,60 µm 0,63 – 0,7 µm 0,76 – 0,85 µm GV: TS Lê Thị Kim Thoa Sattlite Sensors Quickbird (Oct/2001) 18 x 18 km Pan: 0,61 m Mul: 2,44 m OrbView (Apr 1995) (8x8km) Pan: 1m Mul: m Viễn thám đại cương Bands Pan : 450 - 900 nm Mul : 450 - 520 nm 520 - 600 nm 630 - 690 nm 760 -900 nm Pan: 0,45 – 0,9µm Mul: 0.45-0.52 (blue) 0.52-0.60 (green) 0.625-0.695 (red) 0.76-0.90 (NIR) GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 I- Các loại cảm viễn thám 2.2 Bộ cảm nhiệt nhiệt:: 2.2 Bộ cảm nhiệt nhiệt:: - Bộ cảm ghi nhận tín hiệu vật thể nguồn lượng xạ vật thể phát vùng hồng ngọai xa xa µm Viễn thám đại cương 1000 µm GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 2.2 Bộ cảm nhiệt: Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám 2.2 Bộ cảm nhiệt nhiệt:: GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám - Một số sensor tạo ảnh nhiệt 2.2 Bộ cảm nhiệt: Images TERRA Landsat RESURS-01-4 Soviet Union CBERS-1 (China-Brazil) NOAA (National Oceanic & Atmospheric Addministration) Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương Sensor Resolution ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) TIR (thermal infrared) 90 m 10- 8.125 - 8.475 m 11- 8.475 - 8.825 m 12- 8.925 - 9.275 m 13- 10.25 - 10.95 m 14- 10.95 - 11.65 m TM - 10.40 -12.50 m ETM+ MSU-SK 10.40 - 12.60 IR-MSS 10.40 -12.50 AVHRR- Advanced Very High Resolution Radiometer 120m 60m 520m(AlT) 680m (AcT) 160m 1100m 10.30-11.30 11.50 – 12.50 GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 I- Các loại cảm viễn thám 2.3 Bộ cảm radar - Bộ cảm radar phát xung điện từ bước sóng microwave theo hướng quan tâm ghi nhận cường độ xung phản hồi từ đối tượng tượng - Vùng họat động cảm radar có bước sóng từ 1mm - m I- Các loại cảm viễn thám - Radar hệ thống viễn thám chủ động - Hệ thống phát xung lượng tới địa hình ghi nhận xung trở từ địa hình hình - Các đối tượng nhận diện ảnh radar vào cấu trúc chúng chúng Radar + Bề mặt ghồ ghề ghề:: lượng trở nhiều Some return Emitted microwaves + Bề mặt nhẵn nhẵn:: lượng trở Scattered microwaves Little/ no return Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám - Một số sensor tạo ảnh radar Satellite Almaz (Soviet Union) Seasat-1 SIR (Shuttle Imaging Radar) Radarsat Mission Almaz - Almaz – 1B SIR-A SIR-B SIR-C Radarsat-1 Radarsat - Viễn thám đại cương - Họat động ngày lẫn đêm Forest ‘rough’ surface II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II Có hệ thống tạo ảnh viễn thám Spatial resolution 10-15 m ( S band) 5-7m ( X band) 15-40m (S band) 20-40m (P band) 25m 40m 25m/15-45m 25m/ 15-45m 8-100 m 3-100 m GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II 1- Hệ thống chụp ảnh khung khung Framing system - Thu nhận tức thời hình ảnh vùng hay tạo thành “khung khung”” lên địa hình hình - Có dạng hệ thống khung 1.1 Hệ thống chụp khung phim (Framing system films) 1- Hệ thống chụp ảnh khung 1.1 Hệ thống chụp ảnh phim (ảnh tương tự - giấy giấy)) 1.2 Hê thống chụp ảnh băng từ (ảnh raster - ảnh số số)) 2- Hệ thống quét ảnh đa phổ 2.1 Hệ thống quét ảnh quang học 2.2 Hệ thống quét ảnh nhiệt 2.3 Hệ thống quét ảnh siêu cao tần tần/radar /radar Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II 1.2 Hệ thống khung băng từ (RBV Sensor) - Bộ cảm Return Bean Vidicon (vơ tuyến truyền hình tia ngược) sử dụng camera ghi nhận tức thời hình ảnh vùng Sau ghi chúng vào băng từ dạng raster - Bộ cảm có camera thiết kế cho vệ tinh Landsat 1,2,3 VD: Các camera chụp phim - Các camera chụp phim có bước sóng từ vùng cận cực tím,, nhìn thấy đến cận hồng tím ngoại Viễn thám đại cương Water ‘smooth’ surface - Xung phát xuyên qua mây mây,, mưa nhẹ nhẹ,, sương mù mù,, tuyết,, khói vỏ thạch tuyết - Các camera chụp phim hay ghi băng từ có bước sóng từ vùng cận cực tím tím,, nhìn thấy đến cận hồng ngoại GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Ảnh chụp hệ thống dạng khung có dạng dạng:: + Ảnh Panchromatic (trắng (trắng đen đen): ): có sensor ghi nhận ảnh vùng nhìn thấy thấy + Ảnh đa phổ (Multispectral): có nhiều sensors có đặc tính giống ghi nhận ảnh vùng nhìn thấy cận hồng ngọai ngọai - VD: Ảnh IKONOS Pan: có sensor với độ phân giải m ghi vùng bước sóng: 0.45 0.90µm II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - VD ảnh khung đa phổ + Ảnh Landsat RBV: có sensors với độ phân giải 80m ghi nhận vùng bước sóng: RBV Sensitivity (m) Resolusion (m) 0.475 - 0.575 m 0.580 - 0.680 m 0.690 - 0.830 m 80 80 80 - Ảnh SPOT HRV Pan: có sensor với độ phân giải 10 m ghi vùng bước sóng: 0.50 - 0.73 µm 0.48 0.71 µm cho 2,5 5m Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II 2- Hệ thống quét ảnh đa phổ - scanning system - Các sensor chứa detectors (con mắt điện tử tử// tế bào quang điện)) với trường nhìn hẹp quét lên điện địa hình hình - Mỗi sensor ghi nhận hình ảnh vùng bước sóng hẹp hẹp Kết quả,, thời điểm điểm,, vùng ghi nhận nhiều hình ảnh với kênh phổ khác nhau - Số lượng kênh phổ hệ thống quét đa phổ có từ hàng chục đến hàng trăm trăm Viễn thám đại cương Viễn thám đại cương II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Dựa vào số lượng kênh phổ phổ,, hệ thống tạo ảnh quét đa phổ có dạng dạng:: + Ảnh quét đa phổ (Multiple spectral): số lượng kênh phổ < 10 + Ảnh quét siêu phổ (supperspectral supperspectral): ): số lượng kênh phổ 10 10 + Ảnh quét siêu siêu phổ (hyperspectral imageries): có số lượng kênh phổ từ 200 hơn A: Rotating Mirror B: Detectors C: Instantaneous Field of View D: Ground Resolution Cell E: Angular Field of View F: Swath GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Dựa vào cách thức quét, có hệ thống tạo ảnh quét đa phổ + Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét ngang (across track scanningscanningwhisk broom scanning) VD: - Landsat đa phổ phổ:: kênh - sensor MODIS vệ tinh TERRA: 36 kênh - sensor Hyperion ( vệ tinh EO EO 1): 220 kênh Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Dựa vào cách thức quét quét:: hệ thống tạo ảnh quét đa phổ + Hệ thống quét ngang (across track scanner) - Từng detector dãi detectors quét ngang với đường bay + Hệ thống tạo ảnh theo quét dọc (Along track scanning – Push broom scanning) ETM+ GOES MODIS MSS TM + Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét bên sườn : Radar Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Whiskbroom scanner-Across track scanner GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/2013 II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Dựa vào cách thức quét quét:: hệ thống tạo ảnh quét đa phổ + Hệ thống quét dọc - along track scanner: + Hệ thống quét dọc - along track scanner:  • Hệ thống quét dọc trang bị dãi detectors quét dọc theo đường bay   Các detectors không di chuyển Nhiều phản xạ ghi nhận -> Chất lượng hình ảnh cao • Ưu điểm điểm:: • Cho phép detectors quan sát đối tượng bề mặt khoảng thời gian lâu hơn Viễn thám đại cương Along track scanner – Push broom scanner GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II + Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét bên sườn : Radar Akutan Island (October 1994 to June 1997 (L-band radar) Akutan Island (August 1993 to October 1996), (C-band radar) Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám II - Dựa vào bước sóng dãy phổ điện từ, ảnh chụp từ hệ thống quét đa phổ có loại: - Ảnh quang học học:: hệ thống quét đa phổ sử dụng bước sóng vùng cận cực tím tím,, nhìn thấy thấy,, cận hồng ngọai (0,3 – 3m) m) - Ảnh nhiệt nhiệt:: hệ thống quét đa phổ sử dụng bước sóng vùng hồng ngọai ( 3m m – 1000 m) m) - Ảnh radar: hệ thống quét đa phổ sử dụng bước sóng vùng microwave (1mm(1mm-1m) 1m) Lower Manhattan as imaged by Radarsat prior to 11 Sep Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa ... Radar Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Whiskbroom scanner-Across track scanner GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/20 13 II Các hệ thống tạo ảnh viễn thám. .. xa µm Viễn thám đại cương 1000 µm GV: TS Lê Thị Kim Thoa I- Các loại cảm viễn thám 2.2 Bộ cảm nhiệt: Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám Viễn thám đại cương I- Các loại cảm viễn thám. .. ngọai Nguồn lượng cảm viễn thám quang học ghi nhận UV Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa Viễn thám đại cương GV: TS Lê Thị Kim Thoa 11/1/20 13 I- Các loại cảm viễn thám - Vùng tia cực tím