Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám

Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Contents Chương 1: Tổng quan kỹ thuật viễn thám 1.1 Khái niệm viễn thám 1.2 Tư liệu sử dụng viễn thám 1.2.1 Ảnh tương tự 1.2.2 Ảnh số 1.2.3 Số liệu mặt đất 1.2.4 Số liệu định vị mặt đất 1.2.5 Bản đồ số liệu địa hình 1.3 Phân loại viễn thám - phương pháp viễn thám 1.4 Những cảm viễn thám 10 1.4.1 Định nghĩa 10 1.4.2 Máy chụp ảnh 10 1.4.3 Máy quét 11 Chương 15 Những nguyên lý kỹ thuật viễn thám 15 2.1 Năng lượng điện từ sở vật lý viễn thám 15 2.1.1 Bức xạ điện từ 15 2.1.2 Nguồn chiếu sáng đồ thị phản xạ phổ lượng mặt trời 15 2.2 Đặc tính phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 17 2.2.1 Một số khái niệm đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 17 2.2.2 Đặc tính phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 19 2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 26 2.3.1 Ảnh hưởng yếu tố không gian - thời gian 26 2.3.2 Ảnh hưởng khí 27 2.4 Quỹ đạo vệ tinh vật mang 30 2.4.1 Vệ tinh Landsat 30 2.4.2 Vệ tinh SPOT 32 2.4.3 Vệ tinh COSMOS 33 Chương 34 Cơ sở giải đoán xử lý tư liệu viễn thám 34 3.1 Khái niệm giải đoán ảnh viễn thám 34 3.2 Tách thông tin viễn thám 34 3.3 Lập thể học 35 3.4 Yếu tố giải đoán khoá giải đoán 36 3.4.1 Các yếu tố ảnh: 36 3.4.2 Các yếu tố địa kỹ thuật 38 3.5 Nguyên tắc giải đoán tư liệu ảnh phục vụ thành lập đồ chuyên đề 41 3.6 Xử lý ảnh viễn thám 42 Chương 4: Ảnh hàng khơng cơng tác đốn đọc điều vẽ thành lập chỉnh đồ 43 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng 4.1.Khái niệm 43 4.2 Nguyên lý bay chụp đặc trưng ảnh hàng không 43 4.2.1 Phân loại chụp ảnh hàng không: 43 4.2.2 Những đặc trưng ảnh hàng không 45 4.3 Đánh giá chất lượng ảnh 48 4.3.1 Kiểm tra đánh giá chất lượng chụp ảnh 48 4.3.2 Kiểm tra đánh giá chất lượng ép phẳng 48 4.3.3 Kiểm tra đánh giá chất lượng bay 49 4.4 Ngun tắc đốn đọc điều vẽ ảnh hàng khơng thành lập chỉnh đồ 50 4.4.1 Cơ sở đoán đọc điều vẽ 50 4.4.3 Các phương pháp đoán đọc điều vẽ 54 4.4.4 Các thiết bị dụng cụ sử dụng đoán đọc điều vẽ 60 4.4.5 Một số vấn đề kỹ thuật liên quan đến đốn đọc điều vẽ địa hình 60 Chương 5: Giới thiệu chung viễn thám vệ tinh 65 5.1 Định nghĩa phân loại 65 5.2 Các vệ tinh viễn thám 65 5.2.1 Vệ tinh Landsat 65 5.2.2 Vệ tinh SPOT 67 5.3 Thể hình ảnh tư liệu viễn thám vệ tinh 70 5.3.1 Tổ hợp màu 70 5.3.2 Hiện màu giả 72 Chương 6: Đoán đọc, điều vẽ xử lý tư liệu ảnh vệ tinh 72 6.1 Đoán đọc điều vẽ ảnh mắt 73 6.1.1 Các chuẩn đoán đọc điều vẽ ảnh vệ tinh mẫu đoán đọc điều vẽ 73 6.1.2 Ảnh tổng hợp mầu 74 6.1.3 Đoán đọc điều vẽ ảnh chuyển kết đoán đọc điều vẽ lên đồ 76 6.2 Phân loại ảnh phương pháp xử lý số 78 6.2.4 Khái niệm 78 6.2.5 Các hệ nhập số liệu 79 6.2.6 Hiệu chỉnh ảnh 80 6.2.7 Biến đổi ảnh 82 6.2.8 Phân loại đa phổ 85 6.2.9 Giai đoạn đưa kết 93 Chương 7: Một số ứng dụng thực tiễn viễn thám 94 7.1.1 Phân loại lớp phủ bề mặt 94 7.1.2 Phát biến động lớp phủ bề mặt 95 Đối với tư liệu ảnh Landsat MSS 96 Đối với tư liệu ảnh Landsat TM, SPOT MAPSAT 96 Đối với tư liệu ảnh thu từ máy chụp ảnh vũ trụ quang học 97 Đối với tư liệu ảnh Radar 99 7.4.1 Theo dõi chất lượng nước 102 7.4.2 Tách yếu tố tuyến tính 102 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Bài giảng TRẮC ĐỊA ẢNH VÀ VIỄN THÁM (Photography Geodesy and Remote sensing) Tên chương TT Chương 1: Tổng quan kỹ thuật viễn thám Chương 2: Những nguyên lý kỹ thuật viễn thám Chương 3: Cơ sở giải đoán xử lý tư liệu viễn thám Chương 4: ảnh hàng không ứng dụng quản lý đất đai Số tiết Tổng LT TH 4 4 6 Chương 5: Giới thiệu chung viễn thám vệ tinh 4 Chương 6: Đoán đọc, điều vẽ xử lý tư liệu ảnh vệ tinh 10 Chương 7: Một số ứng dụng thực tiễn tư liệu viễn thám Tổng 45 30 15 Chương 1: Tổng quan kỹ thuật viễn thám 1.1 Khái niệm viễn thám Phương pháp đo đạc chụp ảnh (gọi tắt phương pháp đo ảnh) phương pháp đo gián tiếp thơng qua hình ảnh nguồn thơng tin thu đối tượng đo Nhiệm vụ phương pháp đo ảnh xác định trạng thái hình học đối tượng đo bao gồm: vị trí, hình dáng, kích thước mối quan hệ tương hỗ đối tượng đo Phương pháp đo ảnh coi phương pháp viễn thám đại lĩnh vực khoa học trái đất Theo nghĩa rộng, viễn thám môn khoa học nghiên cứu việc đo đạc, thu thập thông tin đối tượng, vật cách sử dụng thiết bị đo qua tác động cách gián tiếp, ví dụ qua bước sóng ánh sáng với đối tượng nghiên cứu Viễn thám không tìm hiểu bề mặt Trái Đất hay hành tinh mà cịn thăm dị lớp sâu bên hành tinh Trên Trái Đất, người ta sử dụng máy bay dân dụng, chuyên dụng hay vệ tinh nhân tạo để thu phát ảnh Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng viễn thám Tuỳ thuộc vào việc thu phát loại sóng khác mà thu loại ảnh khác nhau: Ảnh quang học: loại ảnh tạo việc thu nhận bước sóng ánh sáng nhìn thấy (bước sóng 0.4-0.76 micromet) Ảnh hồng ngoại: loại ảnh tạo việc thu nhận bước sóng hồng ngoại phát từ vật thể (bước sóng 8-14 micromet) Ảnh radar: loại ảnh tạo việc thu nhận bước sóng dải sóng siêu cao tần (bước sóng lớn cm) Ảnh thu sóng địa chấn loại ảnh viễn thám Ảnh viễn thám lưu theo kênh ảnh đơn (trắng đen) dạng số máy tính kênh ảnh tổ hợp (ảnh màu) in giấy, tùy theo mục đích người sử dụng 1.2 Tư liệu sử dụng viễn thám Kết việc thu nhận ảnh từ vệ tinh hay máy bay ta có ảnh dạng tương tự hay dạng số, lưu trữ phim ảnh băng từ 1.2.1 Ảnh tương tự Ảnh tương tự ảnh chụp sở lớp cảm quang halogen bạc, ảnh tương tự thu từ cảm tương tự dùng phim không sử dụng hệ thống quang điện tử Những tư liệu có độ phân giải khơng gian cao độ phân giải phổ Nói chung loại ảnh thường có độ méo hình lớn ảnh hưởng độ cong bề mặt trái đất Vệ tinh Cosmos Nga thường sử dụng loại cảm 1.2.2 Ảnh số ảnh số dạng tư liệu ảnh khơng lưu giấy ảnh phim Nó chia thành nhiều phân tử nhỏ thường gọi pixel Mỗi pixel tương ứng với đơn vị khơng gian Q trình chia ảnh tương tự thành pixel gọi chia mẫu (Sampling) trình chia độ xám liên tục thành số nguyên hữu hạn gọi lượng tử hóa Các pixel thường có dạng hình vng Mỗi pixel xác định tọa độ hàng cột Hệ tọa độ ảnh thường có điểm góc bên trái tăng dần từ trái sang phải số cột từ xuống số hàng Trong trường hợp chia mẫu ảnh tương tự thành ảnh số độ lớn pixel hay tần số chia mẫu phải chọn tối Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng ưu Độ lớn pixel lớn chất lượng ảnh tồi, cịn trường hợp ngược lại dung lượng thơng tin lại q lớn Hình sơ đồ nguyên lý chia mẫu lượng tử hóa Số pixel Số dịng Sự phân bố liên tục cấp độ xám hay mầu pixel Chia mẫu ảnh số Tốc độ chia mẫu a Khái niệm chia mẫu fd f: Độ tương tự fd: Độ lượng tử hoá V: Đơn vị cường độ n: Số nguyên (n-0,5)V  f < (n+0,5)V → fd =n Sai số lượng tử hố: f-fd (Phần bóng) V f b Khái niệm lượng tử hố Hình1.3 Sơ đồ ngun lý chia mẫu lượng tử hóa Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng ảnh số đặc trưng số thơng số hình học xạ bao gồm: - Trường nhìn khơng đổi góc khơng gian tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Lượng thông tin ghi trường hình khơng đổi tương ứng với giá trị pixel - Góc nhìn tối đa mà cảm thu sóng điện từ gọi trường nhìn Khoảng khơng gian mặt đất trường nhìn tạo nên bề rộng tuyến bay - Vùng bé mặt đất mà cảm nhận gọi độ phân giải mặt đất Đơi hình chiếu pixel lên mặt đất gọi độ phân giải Bởi ảnh số ghi lại theo dải phổ khác nên người ta gọi tư liệu đa phổ (hình 4) Năng lượng sóng điện từ sau tới dò chuyển thành tín hiệu điện sau lượng tử hóa trở thành ảnh số Trong tồn dải sóng tương tự thu có phần biến đổi tuyến tính lượng tử hóa Hai phần biên tín hiệu khơng xét đến chúng chứa nhiều nhiễu khơng giữ quan hệ tuyến tính thơng tin tín hiệu Xác định ngưỡng nhiễu việc cẩn thận Chất lượng tư liệu đánh giá qua tỷ số tín hiệu/nhiễu Tỷ số tín hiệu/nhiễu định nghĩa thông qua biểu thức sau: S = 20*lg (S/N)[dB] Nratio Thông tin ghi theo đơn vị bit Trong xử lý số, đơn vị xử lý thường byte Do tư liệu có số bit nhỏ lưu dạng byte (vì byte bit) tư liệu số có số bit lớn lưu dạng byte hay từ Trong byte lưu 256 cấp độ xám, cịn từ lưu 65536 cấp độ xám Ngồi thơng tin ảnh, lần lưu trữ người ta phải lưu thêm nhiều thông tin bổ trợ khác : số hiệu ảnh, ngày, tháng, năm, tiêu chất lượng Trường nhìn khơng đổi Trường nhìn Độ phân giải mặt ddđất Chiều rộng chuyến bay Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Hình 1.4 Sơ đồ mơ tả mối tương quan khái niệm 1.2.3 Số liệu mặt đất Số liệu mặt đất tập hợp quan sát mô tả, đo đạc điều kiện thực tế mặt đất vật thể cần nghiên cứu nhằm xác định mối tương quan tín hiệu thu thân đối tượng Nói chung số liệu mặt đất cần phải thu thập đồng thời thời điểm với số liệu vệ tinh khoảng thời gian cho thay đổi đối tượng nghiên cứu thời gian khơng ảnh hưởng tới việc xác định mối quan hệ cần tìm Số liệu mặt đất sử dụng cho mục đích sau: - Thiết kế cảm - Kiểm định thông số kỹ thuật cảm - Thu thập thơng tin bổ trợ cho q trình phân tích hiệu chỉnh số liệu Khi khảo sát thực địa ta cần thu thập số liệu : a Các thông tin tổng quan thông tin chi tiết đối tượng nghiên cứu chủng loại, trạng thái, tính chất phản xạ hấp thụ phổ, hình dáng bề mặt, nhiệt độ b Các thông tin môi trường xung quanh, góc chiếu độ cao mặt trời, cường độ chiếu sáng, trạng thái khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, hướng tốc độ gió Do việc thu thập số liệu mặt đất công việc tốn thời gian kinh phí người ta thường thành lập khu vực thử nghiệm có đầy đủ đối tượng cần theo dõi đo đạc 1.2.4 Số liệu định vị mặt đất Để đạt độ xác q trình hiệu chỉnh hình học cần phải có điểm định vị mặt đất có tọa độ địa lý biết Những điểm thường bố trí nơi mà vị trí thấy dễ dàng ảnh đồ Hiện người ta sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS vào mục đích 1.2.5 Bản đồ số liệu địa hình Để phục vụ cho cơng tác nghiên cứu viễn thám cần phải có tài liệu địa hình chuyên đề sau : - Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 1/50.000 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Trên đồ địa hình lấy toạ độ kiểm tra phục vụ việc hiệu chỉnh hình học thơng số độ cao nhằm khơi phục lại mơ hình thực địa - Bản đồ chuyên đề Các đồ chuyên đề sử dụng đất, rừng, địa chất tỷ lệ khoảng 1/5.000 đến 1/25.000 cần cho việc nghiên cứu chuyên đề, chọn vùng mẫu phân loại Nếu đồ số hóa lưu máy tính sử dụng để xây dựng sở liệu hệ thông tin địa lý - Bản đồ kinh tế xã hội Các ranh giới hành chính, hệ thống giao thông, số thống kê công nông nghiệp thơng tin quan trọng khai thác viễn thám - Mơ hình số địa hình Bên cạnh dạng đồ truyền thống, viễn thám sử dụng dạng số liệu khác mơ hình số địa hình hay mơ hình số độ cao tạo từ đường bình độ, lưới số liệu độ cao phân bố đều, lưới số liệu độ cao phân bố ngẫu nhiên hay hàm mô tả bề mặt 1.3 Phân loại viễn thám - phương pháp viễn thám Viễn thám phân thành loại theo bước sóng sử dụng (hình 1.1) a Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại b Viễn thám hồng ngoại nhiệt c Viễn thám siêu cao tần Nguồn lượng sử dụng nhóm a xạ mặt trời Mặt trời cung cấp xạ có bước sóng ưu 500 m Tư liệu viễn thám thu dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào phản xạ từ bề mặt vật thể bề mặt trái đất Vì thơng tin vật thể xác định từ phổ phản xạ Tuy nhiên, radar sử dụng tia laze trường hợp ngoại lệ không sử dụng lượng mặt trời Nguồn lượng sử dụng nhóm b xạ nhiệt vật thể sản sinh Mỗi vật thể nhiệt độ bình thường tự phát xạ có đỉnh bước sóng 10.000m Trong viễn thám siêu cao tần người ta thường sử dụng hai loại kỹ thuật chủ động bị động Trong viễn thám siêu cao tần bị động xạ siêu cao tần vật thể phát ghi lại, viễn thám siêu cao tần chủ động lại thu xạ tán xạ phản xạ từ vật thể Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại Viễn thám hồng ngoại nhiệt Viễn thám siêu cao tần Mặt trời Bộ cảm Đối tượng Nguồn xạ Bộ cảm Đối tượng phản xạ Đối tượng Bức xạ nhiệt Bức xạ phản xạ Bộ cảm Bộ cảm Đối tượng Rada Bức xạ siêu caoHệ số phân tán tần lại Bức xạ phát xạ Bức xạ phổ 0,5  Phổ điện từ UV 0,4  Máy ảnh Hồng ngoại 10  Chiều dài sóng Hồng ngoại nhiệt 0,7  Siêu cao tần mm 0,3  0,9  • • 14  Photo detector • Bộ cảm siêu cao tần Nhìn thấy 3 • mm • Hình1.1 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 30 cm • Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng 1.4 Những cảm viễn thám 1.4.1 Định nghĩa Bộ cảm (Sensor) phận thu nhận sóng điện từ xạ, phản xạ từ vật thể Việc phân loại cảm thực theo dải sóng thu nhận, phân loại theo kết cấu Các cảm bị động thu nhận xạ vật thể phản xạ phát xạ, cảm chủ động lại thu lượng vật thể phản xạ từ nguồn cung cấp nhân tạo Mỗi loại cảm thuộc nhóm cịn chia thành hệ thống qt khơng qt Sau chúng lại tiếp tục chia thành loại tạo ảnh không tạo ảnh Loại cảm sử dụng nhiều viễn thám loại máy chụp ảnh, máy quét đa phổ quang cơ, máy quét điện tử Các cảm quang học đặc trưng tính chất phổ, cảm hình học Tính chất phổ thể thơng qua kênh phổ bề rộng chúng Các thiết bị dùng phim đặc trưng độ nhậy phim, khả lọc kính lọc phổ tính chất quang học hệ thống thấu kính Các đặc trưng xạ xác định dựa theo thay đổi xạ điện từ trước sau qua hệ thống quang học Các đặc trưng hình học thể qua thơng số trường nhìn, trường nhìn khơng đổi, độ trùng khớp kênh, biến dạng hình học Lực phân giải hệ số cho phép xác định giới hạn mặt quan trắc không gian thiết bị quang học Giới hạn phân giải khoảng cách nhỏ phát hai điểm ảnh giá trị nghịch đảo lực phân giải Vùng ánh sáng bố trí theo thứ tự bước sóng gọi phổ Chùm tia ánh sáng trắng tách thành phổ thông qua thiết bị quang học lăng kính, kính lọc phổ 1.4.2 Máy chụp ảnh a Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh thường sử dụng viễn thám bao gồm : máy chụp ảnh hàng khơng, máy chụp đa phổ, máy chụp tồn cảnh Các máy chụp ảnh hàng không thường lắp máy bay tàu vũ trụ dùng vào mục đích chụp ảnh đo đạc địa hình Những máy chụp ảnh tiêu biểu máy RMK hãng CARLZEISS hay máy RC hãng LEICA Thuỵ Sĩ chế tạo Những máy chụp ảnh sử dụng viễn thám vệ tinh gồm có : METRIC CAMERA, máy chụp LFC đặt 10 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng thuật vừa có tính chất khoa học Nó đòi hỏi liệu tham khảo đáng kể tri thức sâu sắc toàn diện khu vực mà liệu áp dụng Chất lượng q trình lấy mẫu định thành cơng giai đoạn phân loại Mục đích chung q trình lấy mẫu thu thập tập hợp thống kê mô tả mẫu phổ cho loại lớp phủ mặt đất cần phân loại ảnh Để có kết phân loại đúng, liệu mẫu cần phải vừa đặc trưng vừa đầy đủ Có nghĩa là, người giải đoán ảnh cần phải nghiên cứu xây dựng số liệu thống kê mẫu cho loại phổ tạo thành lớp thông tin cần phân biệt phương pháp phân loại Chẳng hạn, kết phân loại cuối cùng, người ta muốn loại thông tin "nước", hình ảnh phân tích chứa có vùng nước có đặc trưng phổ thu nhận tồn diện tích nó, cần vùng lấy mẫu đủ để biểu thị nước Tuy nhiên, vùng diện tích nước lại chứa khu vực khác nhau: nơi nước trong, nơi nước đục, tối thiểu phải cần loại phổ để làm mẫu thích hợp cho nét đặc trưng Nếu có nhiều vùng nước xuất ảnh, thống kê vùng mẫu cần thiết loại phổ khác có mặt vùng phủ nước Theo đó, riêng loại thơng tin "nước", đại diện loại phổ Khi loại phổ sử dụng để phân loại tất vùng nước xuất ảnh Bây ta thấy rõ lấy mẫu trình hồn tồn khơng thể thiếu Chẳng hạn, loại thơng tin "đất nơng nghiệp" chứa nhiều loại trồng loại trồng đại diện số loại phổ Những loại phổ bắt nguồn từ ngày (tháng) trồng khác nhau, điều kiện độ ẩm đất đai, cách canh tác, chủng loại giống, điều kiện địa hình, điều kiện khí tổ hợp yếu tố Điểm cần nhấn mạnh tất loại phổ tạo thành loại thông tin cần phải đại diện thích hợp thống kê tập hợp vùng mẫu sử dụng để phân loại hình ảnh Quá trình lựa chọn mẫu người giải đốn ảnh chưa có kinh nghiệm thường nhiệm vụ khó khăn Người giải đốn xây dựng, nghiên cứu số liệu thống kê loại phổ khơng "chồng phủ" lên có mặt cảnh tượng khó khăn Nếu có vấn đề, thường bắt nguồn từ loại phổ ranh giới "các loại độ" loại "chồng phủ" Trong trường hợp đó, tác động việc xóa bỏ tập hợp thể loại mẫu kiểm tra cách thử - tìm sai sót 89 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng (thử, tìm sai sót lại tiến hành thử, tìm rà sốt tiếp tục) Trong q trình kích thước mẫu, phương sai phổ, tính chuẩn đặc tính nhận dạng mẫu cần phải kiểm tra lại Các chủng loại xuất ảnh bị loại bỏ khỏi mẫu chúng không bị nhầm lẫn với loại xuất phổ biến diện rộng Có nghĩa là, người giải đốn ảnh chấp nhận phân loại sai loại xuất ảnh để đảm bảo độ xác phân loại loại tương tự phổ thường xuất diện tích rộng Ngồi ra, phương pháp phân loại nghiên cứu xây dựng cách chấp nhận tập hợp loại có thơng tin chi tiết Sau nghiên cứu kết phân loại thực tế, người giải đốn ảnh tổng hợp số loại chi tiết thành loại có tính khái qt (ví dụ loại "cây xoan" "cây bàng" tổng hợp lại thành loại "rụng mùa đông" đất trồng "ngô" "cỏ chăn nuôi" thành đất canh tác) Lưu ý, việc chọn lọc mẫu biện pháp để nâng cao độ xác phân loại Tuy nhiên, loạì lớp phủ xuất ảnh có mẫu phản xạ phổ tương tự, khơng thể dùng vùng mẫu chọn lọc để làm cho chúng tách biệt phổ Khi để phân biệt loại lớp phủ phải đoán đọc mắt kiểm tra ngoại nghiệp Các quy trình đốn đọc mẫu đa thời gian khơng gian áp dụng trường hợp b Giai đoạn phân loại Bản chất trình so sánh pixel chưa biết với mẫu phổ đối tượng xây dựng giai đoạn lấy mẫu, sau quy pixel loại đối tượng mà chúng gần giống Việc phân loại đa phổ phương pháp phân loại có kiểm định thường dùng thuật toán sau: - Thuật toán phân loại theo xác suất cực đại - Thuật toán phân loại theo khoảng cách ngắn - Thuật tốn phân loại hình hộp 6.2.8.3 Phân loại không kiểm định Cách phân loại không kiểm định không sử dụng liệu mẫu làm sở để phân loại, mà dùng thuật toán để xem xét pixel chưa biết ảnh kết hợp chúng thành số loại dựa nhóm tự nhiên loại tự nhiên có ảnh Nguyên lý phương pháp giá trị phổ loại lớp phủ phải gần 90 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng giống không gian đo, lúc liệu loại khác phải phân biệt rõ với phương diện phổ Các loại thu việc phân loại không kiểm định gọi lớp phổ Do chỗ chúng dựa nhóm tự nhiên có ảnh, đặc điểm nhận dạng loại phổ lúc ban đầu chưa biết nên người giải đoán phải so sánh liệu phân loại với dạng liệu tham khảo (chẳng hạn ảnh tỉ lệ lớn đồ) để xác định đặc điểm nhận dạng giá trị thông tin loại phổ Như vậy, phương pháp phân loại có kiểm định, xác định loại thông tin hữu ích sau xem xét khả phân tích phổ chúng cịn phương pháp phân loại không kiểm định xác định loại tách phổ sau xác định thơng tin hữu ích chúng Trong phương pháp phân loại có kiểm định không xem xét đến việc lấy mẫu cho loại đối tượng bị phân loại sai Điều cho thấy ưu điểm phương pháp phân loại không kiểm định xác định rõ loại khác có mặt liệu hình ảnh Nhiều số loại chưa xuất người giải đoán dùng phương pháp phân loại có kiểm định Các loại phổ cảnh tượng có nhiều làm cho ta gặp khó khăn lấy mẫu cho tất loại chúng, cịn phương pháp phân loại khơng kiểm định loại tự động tìm thấy Có nhiều thuật tốn để nhóm chúng lại nhằm xác định nhóm phổ tự nhiên có tập liệu Một dạng thuật toán phổ biến người giải đoán chấp nhận số lượng nhóm có liệu gọi phương pháp giá trị trung bình K Khi thuật tốn lựa chọn phát vị trí trung tâm nhóm khơng gian đo nhiều chiều Lúc pixel ảnh gán cho nhóm mà véc tơ trung bình tùy chọn ngắn Sau tất pixel phân loại theo cách đó, véc tơ trung bình nhóm tính tốn lại Sau giá trị trung bình tính tốn lại sử dụng làm sở để phân loại lại liệu hình ảnh Quy trình tiếp tục lúc khơng cịn thay đổi việc định vị véc tơ trung bình loại lần lặp thuật tốn Khi đó, người giải đoán xác định đặc điểm nhận dạng lớp phủ loại phổ Do thuật toán giá trị trung bình K có tính lặp phải tính tốn nhiều vậy, thường sử dụng cho vùng diện tích nhỏ ảnh Các vùng diện tích nhỏ thường gọi vùng mẫu không kiểm định không nên nhầm lẫn với vùng mẫu sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định vùng mẫu có 91 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng kiểm định nằm miền có chủng loại lớp phủ đồng vùng mẫu không kiểm định lại chọn địa điểm khác tồn cảnh có chứa nhiều loại lớp phủ Điều đảm bảo cho loại phổ cảnh tượng đại diện cách độc lập loại phổ vùng khác phân tích để xác định đặc điểm nhận dạng chúng Các nhóm tương tự giống biểu thị loại lớp phủ giống kết hợp lại với thích hợp Các số liệu thống kê nghiên cứu cho nhóm kết hợp sử dụng để phân loại tồn cảnh tượng (ví dụ thuật toán khoảng cách tối thiểu xác suất cực đại) Do phương pháp phân loại đòi hỏi yếu tố phân tích có kiểm định khơng kiểm định gọi phương pháp phân loại hỗn hợp Cách phân loại hỗn hợp đặc biệt có giá trị phân tích mà có biến thiên phức tạp mẫu phản xạ phổ loại lớp phủ Những điều kiện hồn tồn có tính phổ biến thực tế làm đồ thực vật vùng núi Trong điều kiện đó, khả biến thiên phổ phạm vi loại lớp phủ thường bắt nguồn từ thay đổi loại lớp phủ theo giống loài từ điều kiện địa lý khác (thổ nhưỡng, độ dốc) Cách phân loại hỗn hợp giúp người giải đoán ảnh xử lý khả thay đổi Một cách tiếp cận chung khác phân loại không kiểm định sử dụng thuật toán đưa vào độ nhậy cảm "cấu tạo bề mặt" "độ thơ" hình ảnh làm sở để xác lập tâm nhóm Cấu tạo bề mặt xác định phương sai nhiều chiều quan trắc ô "cửa sổ" chuyển động qua ảnh (chẳng hạn ô x 3) Người giải đoán đặt ngưỡng phương sai mà ngưỡng xem đồng ngưỡng xem khơng đồng Số trung bình cửa sổ trơn gặp ảnh trở thành tâm nhóm Số trung bình cửa sổ trơn thứ hai gặp ảnh trở thành tâm nhóm thứ hai tiếp tục Khi đạt tới số lượng tối đa (chẳng hạn 50), người giải đốn xem khoảng cách tâm nhóm trước khơng gian trị đo nhập hai nhóm gần đồng thời kết hợp số liệu thống kê chúng Người giải đoán tiếp tục kết hợp hai nhóm gần sau tồn ảnh phân tích xong Sau phân tích tâm nhóm để xác định khả phân loại chúng sở khoảng cách thống kê người giải đốn qui định Những nhóm tách nhỏ khoảng cách kết hợp lại số liệu thống kê chúng nhập lại với Các nhóm cuối thu từ kết phân tích sử dụng để phân loại hình 92 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng ảnh (chẳng hạn, với phương pháp phân loại dùng khoảng cách tối thiểu xác suất cực đại) Dữ liệu từ vùng mẫu có kiểm định đơi sử dụng để tăng thêm kết phương pháp nhóm lại nói số loại lớp phủ chưa đặc trưng phân tích t khơng kiểm định Đường xá đặc trưng hình tuyến khác khơng hiển thị thống kê tạo nhóm lúc ban đầu đặc trưng khơng có để đáp ứng tiêu chuẩn độ trơn ô cửa sổ chuyển động Cần lưu ý kết việc làm nhận dạng loại khác phương diện phổ liệu hình ảnh Người giải đốn cịn phải sử dụng liệu tham khảo để liên kết loại phổ với thể loại lớp phủ cần quan tâm Quá trình này, giống bước chọn lọc mẫu phân loại có kiểm định 6.2.9 Giai đoạn đưa kết Công dụng phương pháp phân loại hình ảnh cuối phụ thuộc vào sản phẩm kết đưa mà chuyển tải cách hữu hiệu thơng tin giải đốn cho người sử dụng đây, ranh giới viễn thám, đồ máy tính, làm đồ số hệ thống thơng tin địa lý bị xóa nhịa Có thể lựa chọn cách không hạn chế sản phẩm đầu Ba dạng tổng quát thường sử dụng, bao gồm sản phẩm "bản đồ" đồ họa, bảng số liệu thống kê khu vực file liệu số Các sản phẩm đồ họa Bởi liệu phân loại nằm dạng mảng liệu hai chiều, kết đồ họa dễ dàng đưa máy vi tính cách hiển thị màu tông chữ cho ô mảng theo loại lớp phủ đối tượng gán cho Có thể sử dụng loạt thiết bị cho mục đích hình thể mầu, máy in, máy ghi phim máy qt cỡ lớn Những cách hiển thị trình bày kết phân loại cách hữu hiệu người phân tích chọn cách hiển thị cách tương tác tập (tập hợp con) file ban đầu dễ dàng thay đổi cách gán mầu sắc, tạo nhóm lồi Khi muốn có sản phẩm đầu copy giấy liệu sử dụng máy in tĩnh điện in laze Các in trắng đen in mầu Ta sử dụng máy chụp phim mầu scanner laze để sản xuất in cứng có độ xác cao mầu hình học Các liệu đưa bảng Một hình thức chung kết đầu dùng bảng liệt kê tóm tắt số 93 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng liệu thống kê diện tích loại lớp phủ có mặt cảnh tượng diện tích nhỏ cảnh tượng mà người sử dụng xác định Ta rút số liệu thống kê diện tích từ file liệu giải đốn dựa theo lưới Trước hết ranh giới vùng quan tâm (như lưu vực, thung lũng tỉnh) số hóa tọa độ ma trận ảnh Trong ranh giới đó, số lượng loại lớp phủ lập bảng nhân với diện tích mặt đất tương ứng Q trình đơn giản việc đo thủ công vùng đồ ưu điểm chủ yếu xử lý liệu lớp phủ mặt đất dạng số Các file thông tin số Một thể loại cuối để đưa kết file liệu giải đoán chứa kết phân loại ghi lại số phương tiện lưu trữ máy tính (chẳng hạn CCT đĩa) Dữ liệu giải đốn dạng này, dễ dàng nhập vào hệ thống GIS để hòa nhập với file liệu địa lý khác Chương 7: Một số ứng dụng thực tiễn viễn thám 7.1 Viễn thám nghiên cứu sử dụng đất theo dõi biến động lớp phủ: 7.1.1 Phân loại lớp phủ bề mặt Lập đồ trạng lớp phủ bề mặt (land cover) ứng dụng quan trọng tiêu biểu viễn thám Lớp phủ bề mặt phản ánh điều kiện trạng thái tự nhiên bề mặt trái đất, ví dụ đất rừng, trảng cỏ, xa mạc Trong sử dụng đất (land use) phản ảnh hoạt động người việc sử dụng đất vùng công nghiệp, đất thổ cư loại hoa màu canh tác Nói chung lớp phủ bề mặt khơng phải trùng khớp hoàn toàn với sử dụng đất Một đối tượng giải trạng sử dụng đất bao gồm nhiều đối tượng giải đồ lớp phủ Trước tiên hệ thống phân loại lớp phủ phải thành lập Hệ thống phản ảnh thông qua giải mô tả chi tiết mục đích sử dụng, độ phân 94 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng giải phổ không gian tư liệu viễn thám cần thiết phải tính đến Trình tự xử lý áp dụng phân loại lớp phủ bề mặt bao gồm bước sau: - Hiệu chỉnh hình học - Thu thập số liệu vùng mẫu - Phân loại theo phương pháp xác suất cực đại 7.1.2 Phát biến động lớp phủ bề mặt Phát biến động lớp phủ bề mặt việc làm cần thiết việc chỉnh đồ lớp phủ bề mặt trợ giúp cho việc theo dõi, quản lý tài nguyên Sự biến động thông thường phát sở so sánh tư liệu viễn thám đa thời gian đồ cũ đồ chỉnh theo tư liệu viễn thám Có hai phương pháp phát biến động, là: - So sánh hai đồ lớp phủ bề mặt thành lập độc lập với - Nhấn mạnh biến động sở áp dụng dụng phương pháp tổ hợp màu phương pháp phân tích thành phần Các biến động chia thành hai loại sau: - Biến động theo mùa - Biến động hàng năm Thông thường biến động theo mùa biến động năm pha trộn với phức tạp khuôn khổ ảnh, người giải đoán cần sử dụng tự liệu thời gian, mùa năm để phát biến động thực 7.2 Sử dụng kỹ thuật viễn thám để điều tra thành lập đồ chuyên đề Khi người phóng vệ tinh tàu vũ trụ vào không gian, nhà khảo sát đồ học mong tới ngày sử dụng ảnh chụp từ vũ trụ vào mục đích đo vẽ đồ hy vọng họ ngày trở thành thực Các tàu vũ trụ Mercury, Gemini Apollo cho toàn cảnh bề mặt trái đất Các kết thực nghiệm ban đầu từ tư liệu ảnh thu nhận tàu rằng: sử dụng tư liệu ảnh thu nhận bề mặt trái đất từ tàu vũ trụ để thành lập đồ tỷ lệ 1:250.000 nhỏ Tuy nhiên độ phân giải chúng không thoả mãn số yêu cầu nội dung đồ cần thiết thể xác đường, tuyến đường sắt, khu đô thị vẽ cấu trúc nhân tạo 95 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Sau đó, vệ tinh Landsat phóng lên quỹ đạo khơng nhằm mục đích cho đo vẽ đồ địa hình mà nhằm để phân loại đất, điều tra địa chất dự tính sản phẩm thu hoạch nông nghiệp Từ năm 1980, hệ thống Sensors nghiên cứu cải tiến với tốc độ nhanh, với tốc độ phân giải tăng từ 80m/pixel ảnh Landsat tới 6m cho loại Sensors hệ Điều có tác động lớn đến khả sử dụng ảnh chụp từ vũ trụ cho công tác thành lạp đồ Trong chương này, thông báo số khả sử dụng loại tư liệu ảnh vệ tinh phổ biến công tác đo vẽ chỉnh đồ mà nhà đo ảnh giới Việt Nam nghiên cứu áp dụng Đối với tư liệu ảnh Landsat MSS Sau hàng chục năm thử nghiệm, điều tra thực tế vẽ đồ ảnh vệ tinh từ vệ tinh tài nguyên trái đất Mỹ phóng lên (sau đổi tên vệ tinh Landsat), ảnh Landsat MSS sử dụng để tạo sản phẩm đồ ảnh, số loại đồ chuyên đề, cập nhật chỉnh loại đồ cảnh quan, đồ bay, đồ địa hình đồng thời biên vẽ lược đồ nơng sâu biển, vệ tinh Landsat cung cấp lượng thông tin vô phong phú bao phủ diện tích lớn thời gian ngắn Tư liệu ảnh MSS trở thành nguồn liệu cho mục đích thành lập đồ, nhiều thể loại đồ lập từ thơng tin khai thác ảnh MSS Kích thước, độ phủ ảnh Landsat biến đổi theo vĩ độ, lấy chủ yếu vùng vĩ độ thấp Vì vậy, tổng thể đo vẽ lập thể cặp ảnh Landsat Độ xác độ cao đạt qua thực tế khoảng 100m Về mặt bằng, sau nắn chỉnh hình học theo điểm khống chế đồ, sai số mặt nằm khoảng 200-450m Do thoả mãn độ xác thành lập đồ 1:1000.000 Cịn xử lý hình học tốt hơn, sai số mặt giảm xuống khoảng 100150m Đối với tư liệu ảnh Landsat TM, SPOT MAPSAT ảnh Landsat TM có độ phân giải cao Các thực nghiệm độ xác mặt hình ảnh chúng sau xử lý đáp ứng cơng tác thành lập hiệu chỉnh đồ tỷ lệ 1:25.000 đến 1:50.000 Mô hình số độ cao tạo lập từ cặp ảnh sau xử lý tự động theo công nghệ số đạt sai số độ cao khoảng 40m Vệ tinh SPOT với hệ thống quét CCD, độ cao bay 822 km bao phủ mặt đất 96 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng 6060km ảnh Các kết thực nghiệm giáo sư Konecnyet.al sử dụng ảnh toàn sắc với tỷ số cạnh đáy B độ cao bay H B/H = 1, độ xác mặt thu khoảng 12,3m, độ xác độ cao  6,5m Nếu sử dụng ảnh đa phổ với tỷ số B/H = 0,3 độ xác mặt  9,6m độ xác độ cao  50,2m Vì vậy, thấy rằng, việc lựa chọn loại ảnh tỷ số B/H có ảnh hưởng lớn đến độ xác nhiều nước khác, người ta tiến hành nhiều thực nghiệm công tác tăng dày đo vẽ đồ ảnh SPOT, công bố nhiều kết khác độ xác, kết luận kinh nghiệm sử dụng ảnh SPOT Nhìn chung có kết luận ảnh SPOT sử dụng vẽ loại đồ tỷ lệ đến 1:25.000 với khoảng cao 20 25m, để nội suy chi tiết địa vật dường chưa đáp ứng Trong hội nghị "Các ứng dụng số liệu SPOT cho địa hình" Quebel (Canada) năm 1988 tổng kết B/H = 1, độ xác mặt đạt từ 7m, độ xác độ cao đạt khoảng 4m Ảnh đa phổ MAPSAT Mỹ dùng để vẽ đồ tỷ lệ 1:50.000 với khoảng cao 20m Độ phân giải mặt đất 10m ảnh toàn sắc 30m ảnh đa phổ Theo kết điều tra, ảnh MAPSAT đáp ứng yêu cầu đo vẽ đồ tỷ lệ 1:50.000 không cần sử dụng điểm khống chế mặt đất, độ cao đáp ứng với khoảng cao 50m trở lên Đối với tư liệu ảnh thu từ máy chụp ảnh vũ trụ quang học Khi sử dụng ảnh vũ trụ chụp từ máy chụp ảnh quang học đo vẽ đồ tỷ lệ trung bình nhỏ Năm 1973 nhà đo ảnh Mỹ tiến hành nhiều thử nghiệm với tư liệu ảnh SKYLAB có tỷ số B/H SKYLAB hạn chế (từ 1/7-1/9), số liệu độ cao tốt Với sai số khoảng 0,3% đến 0,4% độ cao bay chụp tức khoảng 150180m Các kết sử dụng vẽ đồ với khoảng cao 250m Hệ thống chụp ảnh địa hình MKF-6 hệ nâng cao lắp đặt tàu vũ trụ SOYUZ 22-30 Nga có kênh chụp với hệ thống chỉnh dịch chuyển ảnh hãng Jena Zeiss (Đức) Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Liên Xô (nay Nga) hợp tác chế tạo Các kết thực nghiệm sử dụng phim đặc biệt chế tạo Nga độ phân giải ảnh đạt tới 160 cặp dòng/mm Âm gốc 97 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng phóng đại tới 50 lần Các đối tượng hình tuyến với độ rộng 6m đối tượng dạng vùng có đường kính 10m nhận biết rõ ràng Cấp độ xám ảnh phân biệt thành 200 mức nhờ phương pháp đo độ xám hiển vi ảnh đa phổ thu kênh sử dụng đo ảnh Hơn nữa, máy chụp ảnh vũ trụ KATE 140 (độ phân giải 50m/cặp dòng; ảnh phủ diện tích 216216km) sử dụng phổ biến Nga Kích thước ảnh loại máy 1818cm Ngoài hai loại máy chụp ảnh vũ trụ nêu trên, cịn có máy chụp ảnh AFK - 1000 (tiêu cự f = 1.000mm; cỡ ảnh 3030cm; độ phân giải mặt đất 5m / cặp dòng) Loại ảnh sử dụng cho mục đích giải đốn Ngồi ra, cịn sử dụng thành lập đồ địa hình tới 1:25.000 độ xác độ cao đáp ứng khoảng cao 100m Hình ảnh tốt ảnh SPOT, đặc biệt cho ta khả phân biệt vùng đô thị chi tiết Năm 1983 quan vũ trụ Châu Âu thử nghiệm đưa SPACELAB-1 vào sử dụng tàu thoi Mỹ Máy chụp ảnh MC cải tiến từ ZEISS RMK 30/23 với tỷ lệ chụp ảnh 1:820.000, ảnh phủ bề mặt 190190km Mục đích thử nghiệm sử dụng ảnh phục vụ cho công tác thành lập đồ địa hình đồ ảnh trực giao tỷ lệ 1:50.000 Tuy nhiên kết ban đầu thoả mãn thành lập đồ tỷ lệ 1:100.000 Sau nhiều cải tiến kỹ thuật, mục đích thành lập đồ tỷ lệ 1:50.000 thực Việc phóng SPACELAB-1 mang lại hiệu lớn sử dụng ảnh chụp từ vũ trụ cho mục đích thành lập đồ Chỉ tuyến bay, số lượng ảnh thu sử dụng để thành lập 3.500 tờ đồ tỷ lệ 1:100.000 14.000 tờ đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 Máy chụp ảnh khổ rộng LFC quan Hàng không Vũ trụ Mỹ NASA lắp đặt tàu thoi Cỡ ảnh 2346cm, có khả thu nhiều loại ảnh với độ phủ theo độ kinh Vì cho phép ta đo vẽ theo nguyên lý lập thể với tỷ số B/H nằm khoảng 0,3-1,2 Mỗi ảnh phủ diện tích mặt đất 223446km Máy chụp ảnh có thiết bị dịch chuyển khay phim để chống nhoè, cho phép sử dụng phim có độ phân giải cao, độ nhạy thấp để chụp Hơn có hệ thống chụp ảnh để cung cấp số liệu có độ xác khoảng 5'' thu nhận góc định hướng Bảng kết tăng dày ảnh vũ trụ mà giáo sư KONECNY ELIPXOIT AL 98 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng thử nghiệm Loại ảnh Sai số Sai số độ Kích thước khối mặt cao (m) (m) KATE-200 (Nga)  27.0  46.6 Phim thường  54.1  94.9  10.6  29.9 ảnh  6.9  23.7 ảnh  32.9 ảnh  7.7  20.2 ảnh  14.9  32.5 ảnh vùng núi  83.3  52.0 Độ xác đo đường ảnh Phim hồng ngoại KFA-1000 (Nga) Hãng Vũ trụ Châu Âu (MC) đồng mức vùng núi LFC (Hoa Kỳ)  10.0  14.0 Phim lần thứ  8.5  8.5 Phim lần thứ  5.8  8.6 Ba phim có độ tương phản tốt Đối với tư liệu ảnh Radar ảnh radar có khả thể thơng tin địa hình, địa chất, thực vật lớp đất mỏng vùng khơ, xun qua bề mặt trái đất độ sâu Điều quan trọng cho việc nghiên cứu nước ngầm mỏ Trong viễn thám, người ta sử dụng ảnh radar để vẽ đồ từ sớm Năm 1968, ảnh radar sử dụng vẽ đồ tỷ lệ 1:1.000.000 Panama gây ý lớn lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ Vì vùng bị mây che phủ quanh năm nên tất dạng chụp ảnh khác vùng bó tay Tiếp sau đó, ảnh radar sử dụng vẽ đồ vùng Nam Mỹ thu thành tựu lớn Mặc dù vậy, so với số ảnh viễn thám việc nội suy ảnh Radar cịn cịn có khác biệt lớn độ xác lý thuyết độ xác thực tế nhận Vì thời gian ảnh Radar chưa coi nguồn tư liệu để thành lập loại đồ có u cầu độ xác cao Tuy nhiên sản phẩm đồ thành lập từ ảnh Radar với tỷ lệ 99 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng 1:250.000 sử dụng phổ biến thực tế tư liệu ảnh Radar xem tư liệu bổ xung cho việc thành lập đồ tỷ lệ nhỏ trung bình Năm 1978 Cơng ty Hàng khơng Vũ trụ Mỹ NASA phóng vệ tinh Seasat có hệ thống Sensor bước sóng ngắn Đây coi thành công việc sử dụng hệ thống Radar chủ động để chụp ảnh mặt đất Vệ tinh Seasat phóng vào tháng khỏi quỹ đạo vào tháng 10 năm Trong thời gian ba tháng quỹ đạo, người ta nhận số lượng lớn ảnh Radar từ vệ tinh Seasat Các ảnh chứa đựng đặc trưng quang phổ phong phú đối tượng mặt đất thể đầy đủ cấu trúc bề mặt trái đất Hiện phổ biến sử dụng kết hợp tư liệu ảnh Seasat tư liệu ảnh Landsat Năm 1981 hệ thống chụp ảnh Radar vũ trụ SIR-A lắp đặt vào tàu thoi "Columbia" Mỹ chụp ảnh bề mặt trái đất với diện tích 1000km tỷ lệ 1:500.000, độ phân giải mặt đất 50m Chúng ta nhìn thấy ảnh Radar phần phía Bắc Trung quốc với đặc trưng địa chất thông tin đá núi Xinjiang, vết đứt gãy rõ Đồng thời nhìn thấy rõ thông tin cấu trúc vùng hoang mạc rộng lớn Các ảnh sử dụng cho việc chỉnh đồ Mỹ người ta sử dụng ảnh để chỉnh đồ vùng mưa nhiệt đới vùng Nam Mỹ Hệ thống chụp ảnh Radar vũ trụ SIR-B tàu thoi phóng vào năm 1984 sử dụng để điều tra hiệu thơng số Radar, thăm dị khảo sát tài nguyên trái đất môi trường Các kết thực nghiệm khảo sát địa chất Mỹ độ phân giải chúng theo hướng phương vị 25m theo khoảng cách nằm khoảng từ 15m-58m Các kết phân tích sử dụng ảnh để đo đạc sai số vị trí chúng khoảng 12m-30m độ cao từ 15m- 75m tuỳ thuộc vào tỷ số B/H độ phủ ảnh Vì ảnh sử dụng để thành lập đồ tỷ lệ 1:125.000-1:50.000 Mới đây, công nghệ chụp xử lý ảnh Radar , Mỹ xây dựng sở liệu không gian ba chiều bề mặt trái đất Đây thành tựu khoa học lớn nhà khoa học trái đất nói chung nhà trắc địa-bản đồ nói riêng 7.3 Viễn thám nghiên cứu địa chất Để đưa lời giải thoả đáng nghiên cứu yếu tố địa chất sở tư liệu ảnh viễn thám cần phải tiếp cận đối tượng quan điểm tổng hợp 100 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Nghĩa nghiên cứu đối tượng mối tương quan chặt chẽ với thành tạo tự nhiên Mặc dù nhiều trường hợp đối tượng nghiên cứu thành phần thạch học, để giải đốn đối tượng cần thiết phải nghiên cứu lớp phủ thực vật, hệ thống dòng chảy bề mặt, cấu trúc địa hình địa mạo Nghĩa thành phần thạch (lithosphere) Việc nghiên cứu thạch dựa tư liệu viễn thám tập trung vào lớp vỏ tất thông tin liên quan tới địa chất, địa mạo thuỷ văn xử lý Thông thường người ta sử dụng tư liệu có độ phân giải khác từ vật mang khác nhằm cung cấp thơng tin cách tồn diện tỷ lệ khác Mục đích việc áp dụng kỹ thuật viễn thám địa chất phát hiện, xác định lập đồ yếu tố bề mặt gần bề mặt vỏ trái đất dựa ưu điểm tư liêu viễn thám tính tổng quan khu vực, tính đa phổ Các tư liệu viễn thám giải đoán nhằm khai thác thông tin thành phần thạch học, hệ thống cấu trúc, yếu tố địa hình địa mạo, hệ thống thuỷ văn Các phương pháp giải đốn định tính định lượng khai thác triết để Phương pháp giải đoán định tính cung cấp thơng tin xác định mơ tả đặc tính địa hình thơng qua tơng ảnh, hình mẫu, cấu trúc hình dáng địa hình Phương pháp giải đoán định lượng bao gồm phương pháp trắc đạc ảnh áp dụng cho yếu tố đường nét, mảng, đo diện tích, đo thể tích, đo hướng Một cách tiếp cận khác trắc địa ảnh độ đen thiết lập hàm tương quan độ đen yếu tố cần giải đoán Các tư liệu khác ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, ảnh giải sóng nhìn thấy giải siêu cao tần sử dụng để giải đốn Đương nhiên loại tư liệu khác cần phải có phương pháp giải đốn khác ảnh máy bay sử dụng nhiều nghiên cứu thạc học lẽ có độ phân giải cao cho phép quan sát lập thể Cách tiếp cận giải đoán tương tự trường hợp giải đoán khác yếu tố biết yếu tố chưa biết cho phép người giải đốn từ tầm nhìn tổng quan khu vực trước vào đối tượng cụ thể địa hình, dáng đất, hệ thống dịng chảy, lớp phủ thổ nhưỡng, lớp phủ bề mặt Tất yếu tố liên quan tới phải khai thác triệt để Giải đoán thạch học dựa ảnh máy bay vấn đề quan tâm từ lâu Allum (1966) đưa cách tiếp cận dựa phối hợp phân tích địa mạo cấu trúc sở nghiên cứu yếu tố khí hậu xói mịn khu vực Việc nghiên cứu cấu trúc 101 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng ngồi nội dung nghiên cứu Lineament cịn nghiên cứu mối tương quan đứt gẫy, máng, nếp gấp yếu tố địa hình địa mạo khác nhằm dẫn đến việc xác định thành phần thạch học khu vực Các tư liệu hồng ngoại nhiệt sử dụng chủ yếu việc nghiên cứu đới địa nhiệt đối tưọng liên quan Có thể sử dụng tư liệu việc giải đoán trực tiếp ứng dụng chuỗi tư liệu việc mơ mơ hình địa nhiệt lớp đất đá chứa Silic phát dễ dàng dựa đặc tính xạ nhiệt chúng Các tư liệu siêu cao tần ngày trở nên có giá trị nghiên cứu địa chất đặc tính q giá quan sát thời tiết, không bị ảnh hưởng sương mù, nước đậm đặc Nó cịn cho phép khả xuyên sâu xuống lòng đất vượt qua lớp phủ thực vật dày đặc tiêu biểu cho vùng khí hậu nhiệt đới Dựa tư liệu đa nghiên cứu có hiệu yếu tố như: - Các hệ thống đứt gãy - Các hệ thống dòng chảy - Nghiên cứu địa chất địa hình bị thực vật che phủ dày đặc 7.4 Viễn thám nghiên cứu bảo vệ môi trường 7.4.1 Theo dõi chất lượng nước Vấn đề ô nhiễm nước vấn đề thời khu vực thành phố lớn dọc theo miền duyên hải Sử dụng kỹ thuật viễn thám việc theo dõi chất lượng nước số đặc trưng phản xạ, hấp thụ phổ nước đồ thị ta thấy nước sạnh bị hấp thụ bước sóng 0.50µm, nước chứa nhiều trầm tích lơ lửng lại bị hấp thụ bước sóng 0.55µm Nhìn chung xạ giải sóng nhìn thấy tán xạ lịng nước tạo cho nước có màu chàm tiêu biểu, bị trầm tích lơ lửng hấp thụ nước đục thường có màu lục màu vàng ảnh tổ hợp màu chuẩn Màu nước bị ảnh hưởng khơng vật chất lơ lửng mà cịn sinh vật trôi nước Các vùng nước chứa nhiều sinh vật phù du phytoplankton cho màu lục tiêu biểu tạo thành phần clorophyl 7.4.2 Tách yếu tố tuyến tính Một đối tượng thường xuyên quan tâm giải đốn ảnh yếu tố tuyến tính - Lineament Yếu tố tuyến tính giải đốn ảnh phản ảnh nhiều tính chất bề mặt khơng phải lúc trùng với cấu trúc tuyến tính cần tìm 102 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng giải đoán địa chất Do để xác định đắn Lineament cần có kiến thức tổng hợp toàn diện khu vực nghiên cứu Các cấu trúc tuyến tính chương tình máy tính tạo nên bao gồm khơng cấu trúc thực mà chứa đựng cấu trúc nhân tạo Chính vai trị người giải đốn có kiến thức chun mơn quan trọng việc chọn lựa cấu trúc đắn 103 ... 102 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Bài giảng TRẮC ĐỊA ẢNH VÀ VIỄN THÁM (Photography Geodesy and Remote sensing) Tên chương TT Chương 1: Tổng quan kỹ thuật viễn thám. .. 250 km 33 Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Chương CƠ SỞ GIẢI ĐOÁN VÀ XỬ LÝ TƯ LIỆU VIỄN THÁM 3.1 Khái niệm giải đoán ảnh viễn thám Đoán đọc điều vẽ ảnh viễn thám q... xạ tán xạ phản xạ từ vật thể Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám Giảng viên: Nguyễn Thanh Hùng Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại Viễn thám hồng ngoại nhiệt Viễn thám siêu cao tần Mặt trời Bộ