Giáo trình Kỹ thuật viễn thám và thông tin địa lý

Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn PHN I: K THUT VIN THM Chng I M U 1.1. Cỏc khỏi nim Vin thỏm ting Anh l remote sensing, ting Phỏp La teledetection cú th xem nh l mt k thut v phng phỏp thu nhn thụng tin v cỏc i tng t mt khong cỏch nht nh m khụng cú nhng tip xỳc trc tip vi i tng. Thut ng vin thỏm (Remote sensing) - iu tra t xa, xut hin t nm 1960 do mt nh a lý ngi M l E.Pruit t ra. Cỏc thụng tin thu nhn l kt qu ca vic gii mó hoc o c nhng bin i m i tng tỏc ng ti cỏc mụi trng chung quanh nh trng in t, trng õm thanh hoc trng hp dn. Ngy nay k thut vin thỏm ó c phỏt trin v ng dng rt nhanh v rt hiu qu trong nhiu lnh vc. Tuy vy k thut vin thỏm thng c hiu t gúc ca k thut in t, nú bao trựm mi gii ph ca súng in t, t súng raio tn s thp ti súng siờu cao tn, hng ngoi xa, hng ngoi gn, súng nhỡn thy, tia cc tớm, tia X v tia gama. K thut vin thỏm vi nhng thnh phn khỏc nhau ca nú cú th xem nh mt s mụ phng, s m rng kh nng ca h thng t nhiờn Mt - Nóo ngha l ta cú mi tng ng nh sau: mt nóo mỏy b x lý Nh vy vin thỏm thụng qua k thut hin i khụng tip cn vi i tng m xỏc nh nú qua thụng tin nh chp t khong cỏch vi chc một ti vi nghỡn km. K thut vin thỏm l mt k thut a ngnh, nú liờn kt nhiu lnh vc khoa hc v k thut khỏc nhau trong cỏc cụng on khỏc nhau nh: - Thu nhn thụng tin; - Tin x lý thụng tin; - Phõn tớch v gii oỏn thụng tin; - a ra cỏc sn phm di dng bn chuyờn v tng hp. Vỡ vy cú th nh ngha Vin thỏm l s thu nhn v phõn tớch thụng tin v i tng m khụng cú s tip xỳc trc tip vi i tng nghiờn cu. Bng cỏc cụng c k thut, vin thỏm cú th thu nhn cỏc thụng tin, d kin ca cỏc vt th, cỏc hin tng t nhiờn hoc mt vựng lónh th no ú mt khong cỏch nht nh. Chớnh vỡ mt v trớ cao nh vy cho nờn kh nng thu nhn thụng tin nh trong mt khong ph in t rt ln i vi mụi trng qu t. 1.2. Bc phỏt trin ca k thut vin thỏm v h thụng tin a lý 1.2.1. S phỏt trin ca k thut vin thỏm S phỏt trin ca k thut vin thỏm gn lin vi s phỏt trin ca k thut chp nh. Nm 1858 G.F.Toumachon ngi Phỏp ó s dng khinh khớ cu bay cao 80 một chp nh t trờn khụng, t s vic ny m nm 1858 c coi l nm khai sinh ngnh k thut Vin 1 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Thỏm. Nm 1894 Aine Laussedat ó khi dn mt chng trỡnh s dng nh cho mc ớch thnh lp bn a hỡnh. S phỏt trin ca ngnh hng khụng ó to nờn mt cụng c tuyt vi trong vic chp nh t trờn khụng nhng vựng la chn v cú iu khin. Nhng bc nh u tiờn c chp t mỏy bay do Xibur Wright thc hin nm 1909 trờn vựng Centocalli Italia. Cỏc mỏy nh t ng cú chớnh xỏc cao dn dn c a vo thay th cỏc mỏy nh chp bng tay. Nm 1929 Liờn Xụ c ó thnh lp Vin nghiờn cu nh hng khụng Leningrad, vin ó s dng nh hng khụng nghiờn cu a mo, thc vt, th nhng Vo nhng nn 1930 ngi ta bt u chp nh mu v ng thi bt u thc hin nhiu nghiờn cu nhm to ra cỏc lp ph nhy vi bc x gn hng ngoi cú tỏc dng hu hiu trong vic loi b nh hng tỏn x v mõy mự ca khớ quyn. Trong chin tranh th gii ln th hai nhng cuc th nghim nghiờn cu cỏc tớnh cht phn x ph ca b mt a hỡnh v ch th cỏc lp cn quang cho chp nh mu hng ngoi ó c tin hnh. Da trờn k thut ny mt k thut do thỏm hng khụng ó ra i. Trong vựng súng di ca súng in t, cỏc h thng siờu cao tn tớch cc (RADAR) ó c thit k v s dng t u th k ny. u tiờn ngi ta s dng theo dừi v phỏt hin nhng vt th chuyn ng, nghiờn cu tng ion. Trong chin tranh th gii th hai, k thut RADAR phỏt trin mnh m. Ngy nay s ng dng ca nú trong lnh vc thm dũ ti nguyờn ó tr nờn a dng v phong phỳ. Nhiu h thng RADAR ó c s dng tin hnh nghiờn cu khớ quyn tng cao, thp, cỏc cu trỳc b mt v gn b mt v trỏi t, cỏc lp ph trờn b mt trỏi t, cỏc tớnh cht ca b mt i dng Cỏc h thng RADAR c thit k v ch to vi nhiu hỡnh thc khỏc nhau t nhng mỏy o cao (altimeter) nhm o c a hỡnh, mỏy o tỏn x (Scatterometerdo) s g gh ca b mt a hỡnh cho n cỏc h thng RADAR to nh. Vo gia nhng nm 50 ny ngi ta tp trung nghiờn cu nhiu vo vic phỏt trin cỏc h thng RADAR nh ca m thc. Cựng thi gian ú cụng vic nghiờn cu ch to cỏc h thng RADAR cú ca m tng hp (Syntheric aparture radar - SAR) cng c xỳc tin nghiờn cu. Cỏc h thng ny cú kớch thuc nh hn nhiu so vi h thng cú ca m thc v cho phộp thu c nh cú phõn gii cao, nhng cụng vic nhm hon thin SAR ang c tin hnh v nhiu mỏy thu SAR ó c phúng lờn qu o nh SEASAT SAR (1978), Shurtle Imaging Radar SIR-A (1981) v SIR-B (1984). Vo nm 1956, ngi ta ó tin hnh th nghim kh nng nh mỏy bay trong vic phõn loi v phỏt hin kiu thc vt. Vo nhng nm 1960 nhiu cuc th nghim v ng dng nh hng ngoi mu v nh a ph ó c tin hnh di s bo tr ca c quan hng khụng v tr quc gia Hoa K. T nhng thnh cụng trong nghiờn cu trờn vo ngy 23-7-1972 M ó phúng v tinh nhõn to Landsat u tiờn mang n kh nng thu nhn thụng tin cú tớnh ton cu v cỏc hnh tinh ( k c Trỏi t ) v mụi trng chung quanh. Nhng mỏy t trờn v tinh nhõn to Trỏi t cung cp thụng tin cú tớnh ton cc v ng thỏi ca mõy, lp ph thc vt, cu trỳc a mo, nhit v giú trờn b mt i dng. 2 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Do tc di chuyn nhanh, ph ca nh v tinh rt ln nờn vic theo dừi ng thỏi ca nhiu hin tng, c bit l cỏc hin tng xy ra trong khớ quyn din ra vụ cựng thun li. S tn ti tng i lõu ca v tinh trờn qu o cng nh kh nng lp li ng bay ca nú cho phộp theo dừi nhng bin i theo mựa, theo hng nm v trong khong thi gian tng i di ca cỏc i tng trờn mt t nh s bin i lp bng trờn vựng cc, s phỏt trin ca sa mc, nn phỏ rng, trng rng, s bin i lũng sụng vv Hin nay trong vin thỏm cụng ngh s chim u th, cỏc thụng tin Vin thỏm c s dng kt hp cht ch vi h thụng tin a lý (GIS) v h nh v bng v tinh (GPS) ó em li hiu qu cao v lm cho cụng ngh vin thỏm ngy cng thc s úng gúp vai trũ quan trng trong phỏt trin kinh t - xó hi v m bo an ninh quc phũng. phỏt trin cụng ngh vin thỏm núi riờng v cụng ngh v tr núi chung nhiu nc ó thnh lp c quan hng khụng v tr quc gia NASA ca M, IKI ca Nga, NASDA ca Nht Bn, CNES ca Phỏp, CSA ca Canaa cng nh trung tõm vin thỏm quc gia nh Trung Quc, Canaa. Nhiu nc trờn th gii ó thnh lp cỏc cụng ty vin thỏm nh cụng ty SPOT ca Phỏp, RADARSAT ca Canaa EOSAT ca M. Cỏc c quan Hng khụng v tr liờn quc gia cng ó c thnh lp nh C quan Hng khụng v tr Chõu õu (ESA), Cụng ty hng khụng quõn s v v tr Chõu õu (EADS) Trong khu vc Chõu ỏ, cỏc nc Nht Bn, n , Trung Quc v Hn Quc ó t c nhng thnh tu to ln trong phỏt trin cụng ngh vin thỏm. Trong khi ASEAN cỏc nc nh nh Thỏi Lan, Indonesia v Singapore ó cú cỏc trm thu nh v tinh, cỏc t liu vin thỏm ang c s dng ph bin v ó xõy dng c nhng c s nghiờn cu v ng dng mnh. Cỏc nc thnh viờn mi nh Lo, Mianma cng ó bt u tip cn vi cụng ngh vin thỏm. ỏng chỳ ý l nhiu quc gia ang trin phỏt khp cỏc chõu lc u ó hỡnh thnh nhng trung tõm vin thỏm quc gia, úng vai trũ nh cỏc c quan chuyn giao k thut vo cỏc mc ớch iu tra ti nguyờn thiờn nhiờn, iu kin t nhiờn v bo v qun lý mụi trng. Trong vũng hn thp k gn õy k thut vin thỏm c hon thin dn dn khụng nhng vi nhng thit b thu c bit m nhiu nc d kin k hoch s phúng v tinh iu tra ti nguyờn nh Nht, n , cỏc nc Chõu u, ó ch to nhiu thit b thu (sensor) cú phõn gii cao nh TM (Thematic mapper ), raa, hng ngoi nhit, mỏy ph k to nh cho phộp nõng s kờnh ph lờn hng trm kờnh khỏc nhau. T chc EOS d nh phúng v tinh mang mỏy thu MODIS (100 kờnh) v HIRIS (200 kờnh) lờn qu o. Nhiu phn mn x lý nh s ó ra i lm cho nú thnh mt k thut quan trng trong vic iu tra iu kin v ỏnh giỏ ti nguyờn thiờn nhiờn qun lý v bo v mụi trng. Ngy nay tia Laze cng bt u c ng dng trong vin thỏm. Hin nay nú c ng dng ch yu cho cỏc mc ớch nghiờn cu trong khớ quyn, lm bn a hỡnh v nghiờn cu lp ph b mt bng hiu ng hunh quang. Vin thỏm ngy nay ó cung cp nhng thụng tin tng hp hoc nhng thụng tin tc thi cú th khc phc mt lot cỏc vn thiờn tai, theo dừi s bin ng ca cỏc ti nguyờn hi phc ( nc, sinh vt ). 3 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn 1.2.2. S phỏt trin ca h thụng tin a lý v nh ngha Hin nay cụng ngh thụng tin phỏt trin rt mnh m khụng nhng cỏc nc phỏt trin m cũn cỏc nc ang phỏt trin trong ú cú Vit Nam, nhiu cụng ngh tiờn tin ang c nghiờn cu ỏp dng trong ú cú cụng ngh thụng tin chuyờn nghip nh H thụng tin a lý. Lch s phỏt trin ca H thụng tin a lý cú th núi bt u t vic xõy dng cỏc bn . Vo th k 18, nhu cu phõn nh , qun lý biờn gii, lónh th tr nờn cp bỏch cỏc quc gia bt u cụng vic v bn cú mt cỏch h thng. Vn d liu lỳc ny ó mang tớnh ton cu, vỡ vy nú cn c xỏc nh mt cỏch chớnh xỏc v khỏch quan. Xut phỏt t yờu cu ú ó ra i phng phỏp lp bn v cỏc phng phỏp tớnh to . Nh vy bn c thnh lp mt cỏch khoa hc v cú h thng. õy cú th phõn bit hai loi bn c bn, ú l bn a hỡnh l loi thụng tin chung cho mi loi bn chuyờn khỏc, loi th hai l bn chuyờn . Thut ng " bn chuyờn " c s dng rt rng rói v khụng ch cho bn v nhng mc tiờu chung nh " t ", " nc " m cũn c dựng biu din rt chi tit cỏc tớnh cht, thuc tớnhca i tng nghiờn cu. Mi bn u cú c im chung, ú l d liu bn c v trờn giy hoc phim. Thụng tin c biu din di dng im, ng v vựng. Cỏc i tng lý c th hin trờn bn bng nhiu k xo, chng hn bng cỏc ký hiu, cỏc mu sc hoc text m cỏc ý ngha ca chỳng c trong phn chỳ gii, ú ngi ta ghi li thụng tin mt cỏch chi tit hn. Nh vy bn giy cựng vi chỳ gii to thnh mt c s d liu cú mt s h qu vụ cựng quan trng cho cụng tỏc thu thp d liu, mó hoỏ cỏc thụng tin c ghi trong chỳ gii. ú l: - D liu nguyờn thy l d liu cú dung lng rt ln, hoc ó c phõn loi mt cỏch rừ rng hiu c v d biu din c. Vỡ vy mt s thụng tin th yu cú th b b qua; - Bn c v mt cỏch chớnh xỏc v nhng th hin ca cỏc i tng phc tp u phi rt rừ rng; - Bn c chia thnh nhiu mnh; - Khi d liu c a lờn bn , nú khụng d dng xoỏ c hoc b sung tng hp thờm d liu khỏc; - Bn giy l cỏc d liu tnh, nú khú khn ỏp dng phộp phõn tớch khụng gian mt cỏch nh lng; T nhng nm 1960 ngi ta ó s dng mỏy tớnh trong lnh vc bn hc, tt nhiờn mi mc tr giỳp v v in. T nm 1977 cỏc th nghim s dng mỏy tớnh trong cụng tỏc bn cú nhng bc tin rừ rt th hin cỏc im sau: 1. Tng tc lm vic vi bn ; 2. Giỏ thnh sn phm h; 3. Bn gn vi mc ớch s dng ca ngi dựng; 4. Cú th lm bn khi khụng cn k xo hoc vng k thut viờn; 5. Cú kh nng biu din khỏc nhau cho cựng mt d liu 6. D dng cp nht d liu mi; 7. Cú kh nng phõn tớch tng hp cỏc d liu thng kờ v bn ; 4 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn 8. Hn ch s dng bn in, hn ch tỏc hi lm gim d liu; 9. Cú kh nng thnh lp cỏc bn rt khú lm bng tay, vớ d nh bn 3 chiu; 10. Thnh lp bn trong ú cú s la chn v th tc tng quỏt hoỏ chc chn v rừ rng. Vic ng dng mỏy tớnh trong cụng vic bn cho thy nú ó phỏt trin song song t ng hoỏ cụng tỏc thu thp d liu, phõn tớch d liu, biu din nhiu lnh vc rụng ln nh: a chớnh, giao thụng cụng chớnh, a hỡnh, a lý, t, nghiờn cu hoỏ hc, nh, quy hoch thnh ph, nụng thụn, mng, vin thỏm, x lý nh, Do cú nhiu cụng vic trựng nhau v cú nhiu cụng vic phi phi hp t nhiu ngnh c gii quyt bng mt h thng chung, liờn kt nhiu dng x lý s liu khụng gian nh: Bn , CAD, nh, phõn tớch khụng gian, ni suy v ký thut vin thỏm nờn cn phi phỏt trin mt tp cỏc cụng c thu thp, lu tr, tỡm kim, bin i v hin th cỏc d liu khụng gian t th gii thc nhm thc hin mt mc ớch c th. Tp cỏc cụng c k trờn c gii l H thng Thụng tin a lý. ú l h thng th hin cỏc i tng t th gii thc thụng qua: - V trớ a lý ca i tng thụng qua h to ; - Cỏc thuc tớnh ca chỳng m khụng ph thuc vo v trớ; - Cỏc quan h khụng gian gia cỏc i tng (quan h topo). Nh vy ta cú th nh ngha H thng Thụng tin a lý nh sau: nh ngha: H thng Thụng tin a lý l mt h thng bao gm cỏc phn mm, cỏc phn cng v mt c s d liu ln, cú cỏc chc nng thu thp, cp nht, qun lý v phõn tớch, biu din d liua lý phc v gii quyt cỏc bi toỏn ng dng cú liờn quan ti v trớ a lý trờn b mt trỏi t. 1.3 Bc phỏt trin vin thỏm v h thụng tin a lý Vit Nam K thut VT ó c a vo s dng Vit Nam t nm 1976 (vin iu tra quy hoch rng). Nu k n phng phỏp nh mỏy bay thỡ nhiu ngnh ó s dng sm hn nh: lõm nghip, a cht. Mc quan trng ỏnh du s phỏt trin ca k thut VT Vit Nam l s hp tỏc nhiu bờn trong khuụn kh ca chng trỡnh v tr quc t (Inter Kosmos) nhõn chuyn bay v tr kt hp Xụ-Vit thỏng 7-1980. õy l t thớ nghim khoa hc k thut VT u tiờn Vit Nam cú s phi hp 3 tng nghiờn cu - tng v tr (cú tu v tr Coliut-7 t thit b MKF-6)- tng mỏy bay ( mỏy bay AH-30 t thit b MKF-6 ) v tng kho sỏt mt t. Hai tng mt t v mỏy bay u tin hnh o ph. Kt qu nghiờn cu cỏc cụng trỡnh khoa hc ny c trỡnh by trong hi ngh khoa hc v k thut v tr nm 1982 nhõn tng kt cỏc thnh tu khoa hc ca chuyn bay v tr Xụ - Vit nm 1980 trong ú mt phn quan trng l kt qu s dng nh a ph MKF-6 vo mc ớch thnh lp mt lot cỏc bn chuyờn nh: a cht, t, s dng t, ti nguyờn nc, thu vn, rng vv Tip tc phỏt huy cỏc kt qu t c UB nghiờn cu v tr Vit Nam ó hỡnh thnh mt tin b khoa hc trng im S dng cỏc thnh tu v tr Vit Nam mang mó s 48-07 trong ú cú vn Vin thỏm. Thụng qua chng trỡnh khoa hc ny k thut Vin thỏm c 5 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn t ra gii quyt cỏc nhim v thc tin vi t cỏch nh mt cụng c ca phng phỏp iu tra c bn v ti nguyờn thiờn nhiờn. Chng trỡnh trờn tp trung vo cỏc vn : - Thnh lp cỏc bn a cht, a mo, a cht thu vn, hin trng s dng t rng, bin ng ti nguyờn rng, a hỡnh bin ng ca mt s vựng ca sụng vv - Vn nghiờn cu cỏc c trng ph phn x. - Vn nhn dng trong vin thỏm xõy dng cỏc c s cho phn mm x lý nh s. - Thụng qua cỏc d ỏn vin tr quc t ca UNDP v FAO nh VIE 76/011 v VIE 83/004 Vin khoa hc Vit Nam nay l Trung tõm Khoa hc t nhiờn v cụng ngh Quc gia ó c trang b mt s thit b chớnh cho k thut VT. Trong ú ỏng chỳ ý nht l 1. H x lý nh s ROBOTRON 2. Thit b tng hp nh mu 3. Phũng thớ nghim k thut nh Cỏc thit b t H Ni v thnh ph H Chớ Minh T nhng nm 1990 bờn cnh vic m rng cụng tỏc nghiờn cu th nghim nhiu ngnh ó a cụng ngh vin thỏm vo ng dng trong thc tin nh cỏc lnh vc khớ tng, o c bn , a cht khoỏng sn, qun lý ti nguyờn rng v ó thu c nhng kt qu rừ rt v khoa hc cụng ngh v kinh t gúp phn thc hin tt cỏc chc nng nhim v ca ngnh. Cụng ngh vin thỏm kt hp vi h thụng tin a lý ó c ng dng thc hin nhiu ti nghiờn cu khoa hc v nhiu d ỏn cú liờn quan n iu tra kho sỏt iu kin t nhiờn v ti nguyờn thiờn nhiờn, gim sỏt mụi trng, gim thiu ti mc thp nht cỏc thiờn tai mt s vựng. Cng t 1990 vin thỏm nc ta ó chuyn dn tng bc t cụng ngh tng t sang cụng ngh s kt hp h thụng tin a lý vỡ vy hin nay chỳng ta cú th x lý nhiu loi nh t yờu cu cao v chớnh xỏc vi quy mụ sn xut cụng nghip. Nhiu ngnh, nhiu c quan ó trang b cỏc phn mm mnh ph bin trờn th gii nh cỏc phn mm ENVI, ERDAS, PCI, ER MAPPER, OCAPI, cựng vi cỏc ohn mm xõy dng h thụng tin a lý. Tuy nhiờn hin nay vic s dng kt hp cụng ngh vin thỏm vi h thụng tin a lý (GIS) v GPS cũn cha t c hiu qu cao. n nay Vit Nam vn cha cú Trung tõm Vin thỏm Quc gia nhng do yờu cu cp thit ca ngnh nờn ó hỡnh thnh 20 Trung tõm v phũng vin thỏm, ú l cỏc c s nghiờn cu v a tin b k thut vin thỏm vo ng dng vo cụng tỏc chuyờn mụn nh : - Trung tõm vin thỏm Tng cc a chớnh. - Phũng vin thỏm ca Vin iu tra Quy hoch Rng b Lõm nghip (c), nay l b Nụng Nghip v Phỏt trin Nụng thụn. - Cỏc phũng a cht nh ca Liờn on a cht - Bn a cht v intergeo ca Tng cc a cht. - Trung tõm vin thỏm v a cht - Vin a cht, trung tõm KH t nhiờn v CNQG. - Trung tõm liờn ngnh Vin Thỏm & GIS ca TTKHTN v CNQG vi B Nụng nghip v phỏt trin Nụng thụn. - B phn vin thỏm ca Vin Quy hoch v Thit k Nụng nghip b Nụng nghip v phỏt trin Nụng thụn. 6 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn - Cỏc trm thu nh v tinh khớ tng ca Tng cc Khớ tng Thy vn. Nhng c s ny c trang b mt s mỏy múc thit b cn thit cho k thut vin thỏm. Trong nhng nm qua i ng nhng ngi lm cụng tỏc vin thỏm bng hỡnh thc o to ngn hn trong v ngoi nc ó lờn ti con s hng trm ngi. Do tớnh cht a ngnh v t hiu qu cao nờn trong mt thi gian ngn nhiu ngnh ó ch ng v ũi hi cn nhanh chúng a tin b k thut Vin thỏm vo nh mt nhim v ca ngnh. Tuy nhiờn do mt s khú khn v thit b cng nh t liu vin thỏm (phim nh, bng t) nờn vic ng dng k thut ny cũn nhiu hn ch. i hi ng cng sn Vit Nam ln th IX ó ra chin lc phỏt trin kinh t - xó hi 2001 - 2010. Giai on ny Vit Nam cú nhng nhim v to ln v phỏt trin kinh t - xó hi theo hng vn ti s phỏt trin bn vng trờn c s s dng hp lý ti nguyờn thiờn nhiờn, bo v mụi trng v gim thiu thiờn tai. t c mc tiờu ny cỏc ngnh, cỏc c quan qun lý nh nc cng nh cỏc c quan quy hoch, thit k cn c cung cp kp thi cỏc thụng tin liờn quan n ti nguờn thiờn nhiờn, mụi trng, thiờn tai v cỏc mt v kinh t - xó hi trờn phm vi tng vựng, min cng nh trờn c nc. Bờn cnh ú nc ta cú mt gii biờn gii di trờn t lin v vựng thm lc a rng ln bao quanh nờn lnh vc an ninh quc phũng cng cn c cung cp cỏc thụng tin cỏc mt kp thi trỏnh mi bt ng v chin lc cng nh ch o chin thut. Trc tỡnh hỡnh trờn ó t ra nhiu nhim v v ng dng phỏt trin cụng ngh vin thỏm Vit Nam, trong ú cỏc nhu cu cp bỏch trong giai on 2001 - 2010 (theo d tho ca ỏn " K hoch tng th v ng dng v phỏt trin cụng ngh vin thỏm Vit Nam giai on 2001 - 2010 " ca b Khoa hc cụng ngh v mụi trng III-2002) bao gm: - ng dng cụng ngh vin thỏm trong cụng tỏc khớ tng v iu tra kho sỏt ti nguyờn, trc ht l ti nguyờn khoỏng sn, ti nguyờn rng, ti nguyờn t, ti nguyờn nc cng nh trong cụng tỏc bn trờn phm vi ton quc. - ng dng cụng ngh vin thỏm cho mc ớch giỏm sỏt bo v mụi trng v phũng chng thiờn tai. - ng dng cụng ngh vin thỏm phc v cho cõc chng trỡnh phỏt trin kinh t xó hi. - ng dng cụng ngh vin thỏm trong iu tra nghiờn cu bin. - ng dng cụng ngh vin thỏm phc v cỏc nhim v an ninh quc phũng. - y mnh nghiờn cu trin khai cụng ngh vin thỏm Cõu hi chng I. 1. Cỏc khỏi nim v vin thỏm. 2. Nhng bc phỏt trin vin thỏm Vit Nam. 7 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Chng II C S K THUT VIN THM 2.1 Gii thiu chung 2.1.1 c tớnh ca súng in t Vin thỏm l mt khoa hc v mt ngh thut ca s nghiờn cu cỏc thụng tin thu nhn c thụng qua s phõn tớch cỏc d kin nhn c bng cỏc cụng c k thut m khụng tip xỳc vi i tng, mt vựng hoc mt hin tng no y. S thu nhn d kin (data acquisition) cú th di nhiu dng khỏc nhau cú th di dng phõn b cỏc nng lng in t hay cỏc trng vt lý. Trong phn ny chỳng ta ch cp n cỏc thit b thu (sensor) nng lng in t thụng thng c t trờn v tinh hay trờn mỏy bay. Súng in t tng tỏc vi vt cht theo nhiu c ch khỏc nhau ph thuc vo thnh phn vt cht, cu trỳc ca bn thõn i tng. Nhng c ch tng tỏc ny thay i mt cỏch rừ nột mt s c tớnh ca súng in t vớ d nh thnh phn ph, s phõn cc, cng v hng phn x lm cho mi i tng xỏc nh mt cỏch duy nht. Mc phn x hoc hp th ca mt vt th khớ trong vựng súng hng ngoi hoc milimet s cho ta xỏc nh c thnh phn, mt cng nh nhit ca nú. Thnh phn ph phn x ca mt vt th rn trong gii súng nhỡn thy v hng ngoi cho ta thy thụng tin v thnh phn hoỏ hc v trong mt s trng hp c cu trỳc mng tinh th ca nú. Mc phõn cc cng nh thnh phn ph phn x ca chựm tia raa t b mt ca i tng giỳp ta phỏn oỏn c mc g gh, cu trỳc hỡnh hc v mt s hng s in t ca bn thõn b mt v lp gn b mt ca i tng. Cng bc x ca mt vt trong vựng súng nhit v súng micromet cho phộp ta xỏc nh tớnh cht nhit ca i tng. Cng v c tớnh ph ca chựm tia X hoc Gama cung cp thụng tin v cu trỳc ht nhõn ca vt phn x. Nh vy xỏc nh c hon ton y mi thụng tin v mt i tng no ú cn phi kho sỏt nú trong ton b gii ph súng in t. Trong vựng sỏng nhỡn thy v súng hng ngoi mỏy thu (sensor) nhn c tớn hiu gm 3 thnh phn chớnh : - Tỏn x t khớ quyn; - Tỏn x t mt t; - Phn x t mt t. Trong ú, phn ỏnh sỏng tỏn x t khớ quyn khụng mang mt chỳt thụng tin gỡ v b mt Trỏi t. Trong vựng súng nhit v súng micromet tớn hiu thu c ch gm hai phn: - Tỏn x t mt t; - Phn x t mt t. nh hng khớ quyn gn nh khụng cú. 8 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Trong vựng súng radar do kh nng phõn bit ca tn s thp gõy nờn bi cỏc lp phn x khỏc nhau, tớn hiu thu c bao gm tỏn x t b mt, trong lũng i tng v ca lp cn b mt. Bi vy mt h thng radar bao gm cỏc bc súng khỏc nhau s cho phộp nghiờn cu cu trỳc bờn trong cng nh s phõn b cỏc lp ca vt th trờn b mt Trỏi t. Hỡnh 2.1. H thng thụng tin vin thỏm Hỡnh 2.2. Cỏc bng ph s dng trong Vin thỏm 9 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn S tn ti ca khớ quyn lm gim i kh nng lan truyn ca súng in t v tng phn nhiu ca tớn hiu thu c. S cú mt ca mõy mự, bi v nhng thnh phn khỏc lm tng thờm nh hng tiờu cc ny. Ngi ta ó tỡm ra c nhng khong súng m trong ú nh hng ca khớ quyn l nh nht. Nhng khong súng ny gi l ca s khớ quyn. Tt c cỏc mỏy thu vin thỏm u c thit k nhng gii ph nm trong cỏc ca s khớ quyn ny. 2.1.2 Cỏc quỏ trỡnh ca k thut Vin thỏm Cú th núi trong k thut vin thỏm cú 2 quỏ trỡnh chớnh ú l thu nhn d kin (data acquisition) v phõn tớch d kin (data analysis). i vi quỏ trỡnh th nht : Ta cú ngun nng lng (a), s truyn nng lng qua khớ quyn (b), nng lng tỏc ng qua li vi cỏc yu t mt t (c), Cỏc sensors t trờn mỏy bay hoc v tinh (tu v tr) (d). Cỏc sn phm thu nhn c t cỏc sensors cú th dng hỡnh nh hoc dng s (e). Túm li quỏ trỡnh th nht chỳng ta dựng cỏc sensors nhn cỏc nng lng in t phn x t b mt trỏi t. Quỏ trỡnh th hai - phõn tớch d kin, s tin hnh gii oỏn bng mt cỏc thụng tin nh hoc bng mỏy tớnh x lý cỏc thụng tin thu c di dng s (f). Tt c cỏc thụng tin x lý c sau ny s c th hin di dng bn , biu bng hoc cỏc bỏo cỏo (g) v cui cựng cỏc sn phm ny c chuyn giao cho nhng ngi s dng phc v cho cỏc yờu cu hay nhim v c th. Hỡnh 2.3. Cỏc quỏ trỡnh k thut vin thỏm 2.2 Cỏc ngun nng lng v nguyờn tc bc x Nng lng súng in t c cp bi hai lý thuyt: lý thuyt súng v lý thuyt ht. ỏnh sỏng nhỡn thy c ch l mt trong nhiu dng ca nng lng in t. Súng raio, nhit nng tia cc tớm v tia X cng l nhng dng nng lng ca nng lng in t. Tt c cỏc 10 [...]... phỏt hin cỏc thõn qung chớnh xỏc v d oỏn c tr lng Cỏc thụng tin v trng vt lý 20 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Cỏc thụng tin ny l cỏc trng vt lý ca qu t nh t trng, trng lc, phúng x Cỏc trng vt lý ny s phn ỏnh c bn cht vt lý ca cỏc i tng nm trờn hoc nm di sõu trong thch quyn Kt hp thụng tin ny vi thụng tin vin thỏm nh trờn v cỏc ti liu mt t khỏc s giỳp ta cú nhng... ca tinh SPOT ban ngy v ban ờm 28 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn 2.6.3 V tinh quan sỏt bin MOS-1 V tinh quan sỏt bin MOS - 1 (marine observation satellite) l v tinh quan sỏt bin u tiờn ca Nht Bn Trờn v tinh ngoi nhng mỏy thu khỏc nú cũn trang b mỏy thu MESSR (multispectral electronic self scanning radiometer) thu cỏc thụng tin phc v nghiờn cu b mt trỏi t V tinh... Microwave Radiometer) chp c nh 4 kờnh ph, v tinh ny cung cp nhng kh nng quan trc b bin rt tt 30 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn IRS P5 (CARTOSAT 1) vi sensor ci tin cú phõn gii 2.5m cú th cho nh lp th V tinh ny ó ỏp ng c yờu cu ca nhiu ng dng v mụ hỡnh b mt DTM (Digital Terrain Model) V tinh ny cú th cung cp thụng tin rt tt xõy dng bn t l 1:5000 vi ng ng... mt t l 40 m cho c 3 bng 25 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn V tinh Landsat 4, 5, v 7 cú ci bin hn so vi cỏc th h trc. cao trung bỡnh ca v tinh l 705 km, gúc nghiờng 98o Chu kỡ qu o l 99 phỳt hay 14,5 vũng ngy Khong cỏch gia cỏc qu o l 2752 km Chu kỡ lp li 1 im l 16 ngy Thi gian v tinh bay qua H Ni l 9 gi 45 phỳt Thit b thu nhn thụng tin bao gm MSS v TM, din tớch... xung sõu hn Cỏc thụng tin ny c bit cn thit v quan trng trong lnh vc a cht khoỏng sn 2.6 Cỏc h thng thu nhn Mt trong nhng khõu quan trng nht trong KTVT l vn thu nhn thụng tin (data acquisition) Nhng thụng tin vin thỏm ny cú th thu nhn c cỏc khong cỏch khỏc nhau t cao tng v tr n mt t Hỡnh 2.13 Cỏc tng thu nhn thụng tin vin thỏm 21 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ... thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Hỡnh 2.15 Qu o bay v ng quột ca Landsat 4, 5, v 7 Trờn h thng v tinh Landsat ( 1,2,3 ) thng t 2 loi sensor khỏc nhau: a - H thng quột a ph MSS (MSS - multispectral scanner ) Hỡnh 2.16 H thng quột a ph MMS b - H thng vụ tuyn truyn hỡnh RBV (RBV- return beam vidicon) 24 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn i vi cỏc v tinh Landsat... Xụ ó phúng v tinh KOSMOS trờn ú t cỏc loi camera cú phõn gii cao ( ti 6 m ) v cú cỏc thit b quột a ph Cỏc thnh tu k thut ny ó m ra mt hng phỏt trin mi ca k thut vin thỏm Liờn Xụ 2.6.5 V tinh n n bt u phỏt trin chng trỡnh V tinh n IRS (Indian Remote Sensing Satellite) t nm 1981 h tr cho nn kinh t ca n trong cỏc ngnh nh ti nguyờn nc, 29 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính... theo l cỏc v tinh SPOT-2, 3 v SPOT-4 cng da trờn nguyờn tc hot ng ca SPOT-1 cú ci tin hn, cỏc u thu cú th chuyn ng c, cú th chp c phng thng ng v xiờn chớnh nh kh nng ny m ngoi u th v phõn gii cao cỏc nh SPOT cũn cú kh nng nhỡn lp th rt cú nhiu u th quan trng trong vic xõy dng bn a hỡnh 27 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Hỡnh 2.18 u thu chp HVR ca v tinh SPOT... gian va qua Vin a lý - Trung tõm khoa hc t nhiờn v cụng ngh quc gia ó tin hnh chp mt s ni nh ng Thỏp Mi, huyn duyờn hi thnh ph H Chớ Minh v cho kt qu tt Cõu hi chng II 1 Cỏc ngun nng lng v vi cỏc i tng trờn mt t 2 Cỏc yu t nh hng n phn x 3 Cỏc h thng thụng tin vin thỏm gm nhng h thng no? Cỏch thu nhn 4 Cỏc h thng thu nhn thụng in vin thỏm 33 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính... o cỏc v tinh ny nghiờng mt gúc 98o-99o to mt gúc th sai cựng mt hng v cựng mt tc gúc m chuyn ng trung bỡnh ca mt tri quanh trỏi t khong 1o/ ngy Nh vy nhng qu o ny ng b vi mt tri do ú ỏnh sỏng khụng thay i trờn vựng quột 22 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn cho nờn nh thu c mt vựng nht nh bao gi cng vo mt thi im nht nh õy chớnh l im rt quan trng ca v tinh trong . Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn PHN I: K THUT VIN THM Chng I M U 1.1. Cỏc khỏi nim Vin thỏm ting Anh l remote sensing, ting Phỏp La. thụng tin tng hp hoc nhng thụng tin tc thi cú th khc phc mt lot cỏc vn thiờn tai, theo dừi s bin ng ca cỏc ti nguyờn hi phc ( nc, sinh vt ). 3 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý. a mo, nhit v giú trờn b mt i dng. 2 Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Bộ môn tính toán thuỷ văn Do tc di chuyn nhanh, ph ca nh v tinh rt ln nờn vic theo dừi ng thỏi ca