Google Earth là một chương trình một phần mềm mô phỏng quả địa cầu có tên gọi gốc là Earth Viewer. Nó vẽ bản đồ trái đất là một quả địa cầu ảo 3D, trên đó là những hình ảnh địa lý được lấy từ ảnh vệ tinh, các ảnh chụp trên không và từ hệ thống thông tin địa lý GIS.Google thể hiện một cách tổng quan về các khu vực trên Trái đất, mô phỏng địa hình theo hình ảnh không gian đa chiều bằng cách kết hợp tổng thể các ảnh viễn thám( phản xạ ánh sáng đa sắc (ánh mặt trời)).Có thể lưu dấu vị trí, hình dạng và toàn bộ thư mục và nội dung của thư mục vào ổ cứng máy tính . Tệp hoặc thư mục dấu vị trí được lưu dưới dạng tệp đơn lẻ trong định dạng KML hay KMZ mà chúng ta có thể mở bất kỳ lúc nào trong Google Earth. Nhằm đa dạng hoá loại hình thông tin tìm kiếm, năm 2004 Google đã mua lại phần mềm địa cầu ảo nổi tiếng là Keyhole để kết hợp nó với những tính năng của Google Maps. Đến năm 2005, sản phẩm này được đổi tên thành Google Earth và chạy được trên các hệ điều hành Linux, MAC OS và MS Windows.
Trang 1TÌM HIỂU VỀ GOOGLE EARTH VÀ ỨNG DỤNG CỦA GOOGLE EARTH
Mục lục
1.1 Yêu cầu đề tài
Đối tượng : Phần mềm Google Earth
Nội dung báo cáo :
- Tìm hiểu chung về phần mềm Google Earth
- Ứng dụng Google Earth với Trái đất nói chung và với Địa chất nói riêng
- Đưa ra ví dụ cho ứng dụng của Google Earth trong địa chất
Kết quả đạt được:
Trang 2• Sử dụng được phần mềm Google Earth.
• Nêu một số tính năng sẵn có trong Google Earth
• Áp dụng Google Earth trong bài toán địa chất
• Làm báo cáo, nghiệm thu
Chương II Tổng quan 2.1 Phần mềm Google Earth.
2.1.1 Giới thiệu
Google Earth là một chương trình một phần mềm mô phỏng quả địa cầu có tên gọi gốc là Earth Viewer Nó vẽ bản đồ trái đất là một quả địa cầu ảo 3D, trên đó là những hình ảnh địa lý được lấy từ ảnh vệ tinh, các ảnh chụp trên không và từ hệ thống thông tin địa lý GIS
Google thể hiện một cách tổng quan về các khu vực trên Trái đất, mô phỏng địa hình theo hình ảnh không gian đa chiều bằng cách kết hợp tổng thể các ảnh viễn thám( phản xạ ánh sáng đa sắc (ánh mặt trời)).Có thể lưu dấu vị trí, hình dạng và toàn bộ thư mục và nội dung của thư mục vào ổ cứng máy tính Tệp hoặc thư mục dấu vị trí được lưu dưới dạng tệp đơn lẻ trong định dạng KML hay KMZ mà chúng ta có thể mở bất kỳ lúc nào trong Google Earth
Nhằm đa dạng hoá loại hình thông tin tìm kiếm, năm 2004 Google đã mua lại phần mềm địa cầu ảo nổi tiếng là Keyhole để kết hợp nó với những tính năng của Google Maps Đến năm 2005, sản phẩm này được đổi tên thành Google Earth và chạy được trên các hệ điều hành Linux, MAC OS và MS Windows
- Google Earth có ba phiên bản :
Trang 3+ Phiên bản miễn phí : đây là phiên bản dành cho gia đình và cá nhân sử dụng, phiên bản này có nhiều tính năng, bao gồm hiển thị vệ tinh và ảnh máy bay, một bộ các lớp dữ liệu
có thể hiển thị dạng bản đồ, khả năng hiển thị dữ liệu của bên thứ ba, gồm các công cụ cho việc tạo dữ liệu mới, và khả năng nhập vào dữ liệu GPS Tại các trường học có thể sử dụng phiên bản miễn phí của Google Earth và Google đã tạo ra một trang web Geo Giáo dục để cung cấp thông tin hữu ích về cách sử dụng Google Earth, Maps, Sky, và SketchUp trong các lớp học tại trường Các tổ chức giáo dục đại học cũng có thể cài đặt các phiên bản miễn phí cho sử dụng phi thương mại
+ Phiên bản Pro - Phiên bản này được phát triển để sử dụng với mục đích thương mại, cho phép nhập vào shapefile ESRI MapInfo và file tab, có thể đo lường khu vực vòng tròn và đa giác, và có thể in và lưu hình ảnh có độ phân giải cao
+ Phiên bản doanh nghiệp - Sản phẩm này xử lí hình ảnh và dữ liệu không gian địa lý khác nhau cho nhân viên trong các tổ chức công ty
Ngoài ra có một phiên bản của Google Earth cho iPhone Sản phẩm này có thể hiển thị các hình ảnh tương tự mà có sẵn trên các phiên bản máy tính để bàn, thực hiện tìm kiếm, và liên kết đến các bài viết trên Wikipedia, nhưng nó không có tất cả các tính năng của các phiên bản máy tính để bàn của Google Earth
Mỗi một phiên bản của Google Earth có thể được sử dụng để đọc và dữ liệu được lưu với định dạng KML (Keyhole Markup Language), trong đó cho phép các trường đào tạo, sinh viên và những người dùng khác để chia sẻ dữ liệu
Google Earth cung cấp khả năng tìm kiếm và khả năng để định vị, zoom, xoay, nghiêng xem Trái đất Nó cũng cung cấp các công cụ cho việc tạo dữ liệu mới và một bộ các lớp dữ liệu, như núi lửa và địa hình mà có sẵn trong Google Earth và hiển thị thông tin dữ liệu ra giao diện màn hình của Google Earth
Google Earth sử dụng dữ liệu độ cao chủ yếu từ Mission Shuttle Radar địa hình của NASA (SRTM) để cung cấp một lớp địa hình, có thể hình dung ra cảnh quan trong 3D Đối với một số địa điểm, như hầu hết các phần phía tây của Hoa Kỳ, các dữ liệu địa hình được cung cấp với độ phân giải cao
Trang 4- Google Earth có thể chạy trên nhiều hệ điều hành, như:
+ Microsoft Windows 2000
+ Microsoft Windows XP
+ Microsoft Windows Vista
+ Mac OS X phiên bản 10.3.9 hoặc cao hơn
+ Linux Free BSD
Sản phẩm của Google Earth mà chúng ta thu được có thể là: Định vị địa hình như một máy GPS ngay tại văn phòng, Hệ tọa độ địa lý được quy chuẩn về hệ quốc tế WGS84 với độ chính xác tới Centimet, Đo chiều dài và diện tích, Hình ảnh chụp chi tiết, Video clip thao tác, Giải trí bằng các tour du lịch tham quan sinh động các danh lam trên toàn thế gới, Chia sẻ thông tin địa điểm qua mạng Internet…
- Một số tính năng với Google Earth:
+Xem lịch sử hình ảnh của Google Earth
+Đo khoảng cách giữa 2 vị trí được chọn
+Xem thời tiết các vùng
+Tạo bản đồ cho riêng mình
+Du lịch ảo trên Google Earth
+Mô phỏng chuyến bay trên Google Earth
- Ngoài ra Google Earth có thể thực hiện các công việc như:
+ Hiển thị ảnh màu chụp từ vệ tinh
+ Hiển thị các thông tin khác: kinh độ, vĩ độ, độ cao địa hình, tầm cao quan sát, góc quan sát
+ Chồng xếp các lớp bản đồ khác: biên giới lãnh thổ, đường giao thông, các điểm giải trí, v.v
+ Đo đạc (chiều dài, diện tích) trên hình
Trang 5Đường phố qua Google Earth
Trang 6Giao diện màn hình chính Google Earth
- Trong khung menu một số chức năng của Google Earth có thể được thực hiện thông qua thanh menu ở phía trên cùng của giao diện Các tập tin trình đơn cung cấp tùy chọn nhằm
mở và lưu các tập tin.Các tùy chọn trong mục công cụ trình đơn mở ra một hộp thoại cho phép kiểm soát nhiều thiết lập cho Google Earth
Trang 7Thanh Menu
-Trong khung Search Pane, có thể sử dụng các tab, tương ứng:
• Hiển thị một danh sách các tìm kiếm gần đây
• Sao chép kết quả tìm kiếm vào thư mục Google Earth Địa điểm của tôi
• Sao chép kết quả tìm kiếm vào clipboard như KML
• Kết quả tìm kiếm In
-Trong khung Places Pane: là nơi lưu các tập tin, dữ liệu về các địa điểm
- Trong Layer Pane là khung chứa các tùy chỉnh hiển thị trên bản đồ.Các lớp này bao gồm đường giao thông, núi lửa, các tòa nhà 3D, địa hình, biên giới và các nhãn, thời tiết, hình ảnh, động đất, tin tức, video YouTube, và nhiều hơn nữa.Các lớp này được sắp xếp theo thứ bậc, với một số các lớp có chứa nhiều cấp độ của lớp con Để mở rộng một lớp được liệt kê trong Layers panel, do đó có thể thấy một danh sách các nội dung của nó, bạn click vào dấu + bên trái của nó.Bạn có thể đóng nó bằng cách nhấn vào - xuất hiện
-Thanh công cụ của Google Earth
Trang 811 Các chức năng chia sẻ trên Email, máy in hoặc trình duyệt.
- Sử dụng con chuột để xem bản đồ
Trang 9
Bạn chỉ cần sử dụng con chuột có nút cuộn ở giữa là có thể điều chỉnh và xem bản đồ
ở mọi góc độ Bạn nhấn giữ phím trái chuột (hình bàn tay mở chuyển sang nắm) và di chuyển con chuột để xem theo mọi hướng mà bạn muốn Bạn có thể nhấn phím trái + di chuyển + thả nhanh chuột để hình ảnh trôi tự động hoặc xoay quả địa cầu tự động
Để phóng to / thu nhỏ bạn có thể dùng nút cuộn
Để xoay hình, bạn nhấn nút cuộn và kéo chuột sang trái hoặc sang phải
Để thay đổi độ nghiêng, bạn nhấn nút cuộn và kéo chuột đến góc nhìn mong muốn
• Một số sử dụng cơ bản:
Fly To: xem tổng quát địa hình của vùng từ trên cao
Lưu vào Places: lưu lại những vị trí đã tìm thấy
Local Search: tìm một vị trí theo tên địa danh
Directions: tìm đường đi trong các thành phố
Tính khoảng cách, diện tích
2.1.4 Ứng dụng Google Earth.
Đây là sản phẩm công nghệ cao, phổ thông, nguồn mở, kỹ thuật sử dụng đơn giản, được cung cấp miễn phí bởi Google Earth Sản phẩm đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước tiên tiến trên thế giới Có thể chia sẻ thông tin giữa các cơ quan, cá nhân được thuận lợi và nhanh chóng Ứng dụng trong việc khảo sát, xác định chính xác toạ độ, xác định sơ bộ cao độ, đo chiều dài, đo diện tích, tham quan du lịch
- Một số ứng dụng như :
* Ứng dụng trong quản lí
Dùng chức năng định vị, đặt tên và đính kèm ảnh để quản lý lưới trạm KTTV trong khu vực; một cách trực quan, khoa học, tiện ích
Trang 10* Ứng dụng trong khảo sát thực địa
Dùng chức năng dò tìm các vị trí trên thực tế có địa hình phức tạp như: Núi cao, đèo sâu…từ đó xác định được kinh độ, vĩ độ
* Ứng dụng xác định tiêu điểm
Dùng chức năng tia ngắm ngang, thước đo và biến trình cao độ để xác định cũng như quản lý các tiêu điểm của trạm khí tượng
Trang 11* Ứng dụng thuyết minh lưới dẫn kinh, vĩ, cao độ
Dùng chức mạng lưới thước đo và diễn toán độ cao để thuyết minh lưới dẫn truyền kinh độ, vĩ độ, cao độ
Trang 12
* Ngoài ra Google Earth còn là phương tiện để truyền tải những nội dung thông qua việc thống kê bản đồ như :
+ Google đã lập một bản đồ về dịch cúm gia cầm , dựa trên Google Earth Với Google Earth, người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm và hiển thị những khu vực có dịch cúm gà hoành hành trên thế giới một cách đơn giản nhất…
+ Thống kê các vùng mỏ, các mỏ khoáng sản nhất định, khu vực thành tạo, phạm vi phân bố, giúp cho ngành khai khoáng phát triển tốt hơn
+ Ứng dụng của GE trong quản lý dân số, y tế, bảo trợ xã hội, dễ dàng quản lý các khu vực ảnh hưởng
Hay một số ứng dụng như :
Google Earth cho thấy hậu quả môi trường của lượng khí thải carbon dioxide cao Google Earth cũng có thể được sử dụng để xem các nguồn năng lượng thay thế, tuy nhiên, các lớp hiện có sẵn để làm như vậy phải được cải thiện nếu chúng được coi là một phần của giải pháp cho cuộc khủng hoảng năng lượng
Các giảng viên đã tìm thấy Google Earth là một công cụ hữu ích trong việc trình bày những bài học lịch sử
Google Earth cung cấp cho các thông tin công khai về những nguyên nhân và, do
đó, sức mạnh để hành động cho một số thay đổi tích cực Nó cũng hỗ trợ các nỗ lực tiếp cận cộng đồng không nhất thiết nhằm hướng tới con người, mà còn là môi trường và các
cư dân khác trên thế giới
Trang 13Chương III Ứng dụng Google Earth trong địa chất
Tìm hiểu sâu về ứng dụng của Google Eart trong địa chất trong đó có nghiên cứu tìm hiểu đến ảnh đa phổ để lấy được phản xạ của các tần lớp đất đá.Hiện nay trên Thế giới đã lấy được ảnh Siêu phổ, với mỗi loại đất đá sẽ có mức phản xạ tốt ở những tần số khác nhau, nó cũng có thể bóc và bỏ qua phản xạ từ lớp phủ Do đó họ có thể giải đoán được nền địa chất phía dưới thông qua phân bố địa hình cao thấp; các yếu tố thung lũng thẳng có thể đoán được kiến tạo khu vực( đứt gãy, hoạt động phun trào, phong hóa, ) từ
đó áp dụng các tiền đề tìm kiếm để tiến hành tìm kiếm khoáng sản và lên tuyến lộ trình, xác định chính xác vị trí lấy mẫu
Áp dụng lớn nhất của Google Earth là đánh giá kiến tạo của khu vực, từ đó tùy và từng yếu tố mà người ta áp dụng, một số ứng dụng nữa trong địa chất như :
- Google Earth tìm kiếm khoáng sản (đứt gãy, nếp uốn, hoạt động phun trào, xâm nhập của magma, )
- Tìm kiếm tài nguyên nước ( các khu vực bị cà nát tạo lỗ rỗng không gian cho nước ngưng tụ, )
- Áp dụng cho quản lý nông - lâm nghiệp
- Quản lý bảo tồn các khu sinh thái
- Địa chất công trình ( những công trình lớn như thủy điện, đập thủy lợi, sẽ liên quan đến kiến tạo, đứt gãy, chúng ta không thể xây một cây cầu, một nhà máy thủy điện, hay một cái đập lớn cắt ngang qua đứt gãy, nhất là những đứt gãy trẻ, )
3.1 Ứng dụng Google Earth trong tìm kiếm thăm dò khai thác mỏ
Dẫn chứng cho việc dùng Google Earth để tìm mỏ vàng khủng là Jeff Harris và Brendan Elliott-hai nhà thám hiểm người Australia, sử dụng Google Earth và nhật ký của một người tìm vàng, để tìm kiếm một vỉa vàng lớn bị chôn vùi trong sa mạc
Mọi chuyện bắt nguồn từ năm 1929 khi một người đàn ông Australia có tên Harold Bell Lasseter tuyên bố mình đã phát hiện một vỉa vàng lớn bị chôn vùi trong sa mạc Gibson xa xôi ở Tây Úc Khu vực được cho là có vàng nằm cách thị trấn Warburton, bang Victoria, Úc khoảng 4 giờ bay
Ngay lập tức, các nhà tài phiệt ở Sydney đã ủng hộ hết mình về mặt tài chính để ông Lasseter trở lại tìm lại mỏ vàng này Tuy nhiên, sau đó người đàn ông kể trên đã bị chính những bạn đồng hành của mình bỏ rơi trên sa mạc rồi chết vì kiệt sức
Trước khi chết, ông đã kịp ghi lại tất cả thông tin về mỏ vàng, các bản vẽ, hành trình tìm kiếm, đường đến với kho báu trong một cuốn nhật ký
Trang 14“Chúng tôi đã đi theo mọi dấu hiệu Lasseter để lại trong nhật ký kết hợp với sử dụng Google Earth để tìm kiếm và đạt được những kết quả rất khả quan”, Harris cho biết.
Sau một năm tìm kiếm, Harris và Elliott đã phát hiện một vỉa thạch anh rất lớn Được biết, thạch anh thường xuất hiện ở những mỏ vàng lớn Harris đã khảo sát cẩn thận khu vực này 5 lần nữa để thực sự chắc chắn nơi đó có vàng
"Chúng tôi chưa tìm thấy vàng nhưng chắc chắn nó nằm ở đó Dù không được nhiều người ủng hộ nhưng tôi không hề quan tâm Tôi tin rằng nỗ lực của mình sẽ được đền đáp", Harris phấn khởi nói
Tháng tới, Harris sẽ quay lại khu vực ông cho là chứa mỏ vàng lớn kể trên cũng với những trang thiết bị dò tìm vàng hiện đại để tìm ra kho báu trong mơ của mình
Dẫn chứng trên cho thấy Google Earth đã có ích trong việc tìm kiếm mỏ vàng, ngoài ra Google Earth còn dựa vào ảnh đa phổ để tìm kiếm khoáng sản
3.2 Google Earth nghiên cứu đánh giá ảnh viễn thám siêu phổ
Trong ba thập kỷ qua, công nghệ viễn thám đã có những thành tựu hết sức to lớn trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất và trở thành một công cụ quan trọng cho việc đánh giá
và quản lý tài nguyên thiên nhiên Ngành viễn thám đã mở ra khả năng cho những nghiên cứu về môi trường ở mức toàn cầu, cung cấp các dữ liệu chính xác và kịp thời cho các nhà quản lý
Tại Việt nam, các loại ảnh viễn thám truyền thống như LandSat, SPOT và ảnh máy bay đã được sử dụng khá rộng rãi trong việc xây dựng bản đồ địa hình, địa chất, hiện trạng rừng Tuy nhiên những loại ảnh này có nhược điểm là số băng tần ít (LandSat 7 băng, SPOT 5 băng) nên lượng thông tin mang lại còn bị hạn chế Hiện đã có một loại ảnh mới, ảnh viễn thám siêu phổ (hyperspectral), có hơn 100 băng tần Do số băng tần nhiều hơn, ảnh viễn thám siêu phổ (VTSP) cho phép giải đoán những yếu tố hết sức chi tiết mà trên ảnh viễn thám truyền thống không thể nhận biết được, ví dụ các loại đất, các khoáng bật, các loại thực vật khác nhau
Cơ sở viễn thám siêu phổ và các ứng dụng của nó trong quản lý môi trường.Ảnh viễn thám băng tần rộng truyền thống (ví dụ: ảnh LandSat 7 băng, ảnh SPOT 5 băng) từ lâu đã được ứng dụng thành công cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng, và theo dõi các biến đổi môi trường Tuy nhiên các kỹ thuật mới đã chỉ ra rằng, bên cạnh những ưu điểm như dễ sử dụng, được nắn chỉnh tốt, được nhiều phần mềm xử lý ảnh hỗ trợ, ảnh viễn thám băng tần rộng cũng có những hạn chế nhất định Do số băng tần ít và độ rộng của mỗi băng tần là rất lớn, nên trên ảnh viễn thám truyền thống, nhiều thông tin quan trọng
bị trộn lẫn với nhau
Trên ảnh viễn thám, giá trị quang phổ phát xạ R (radiation value) do sensor nhận được là một hàm số (f) giữa vị trí (x), thời gian (t), độ dài bước sóng (λ), và góc chụp (θ)
R=f(x,t, λ, θ)
Trang 15Qua hàm số này ta thấy: để có thêm thông tin từ ảnh, hay nói cách khác để tăng được giá trị R, ít nhất một trong các biến x,t, λ, θ phải có sự biến đổi Nếu chú ý tới yếu
tố độ dài bước sóng ta sẽ thấy tại mỗi bước sóng các vật thể sẽ có cường độ phản xạ khác nhau Nhiều đối tượng có phản xạ đặc trưng (spectral signature) giúp chúng ta phân biệt được chúng với những đối tượng khác, và phần lớn những điểm đặc trưng này nằm ở những bước sóng rất hẹp Để đoán đọc những điểm đặc trưng này, chúng ta cần những ảnh có bước sóng hẹp Viễn thám siêu phổ ra đời nhằm phục vụ cho mục đích nói trên
VTSP là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thu nhận ảnh ở rất nhiều băng tần hẹp
và liên tiếp nhau từ giải phổ nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại trung, tới hồng ngoại nhiệt Một hệ thống VTSP điển hình thường thu nhận trên 200 band dữ liệu, qua đó cho phép xây dựng một quang phổ phản xạ [HVA1]liên tiếp (countinous reflectance spectrum) cho từng điểm ảnh (pixel) VTSP cho phép phân biệt [HVA2]được các yếu tố mặt đất có quang phổ chuẩn đoán nằm trong những bước sóng hẹp, mà hệ thống ảnh đa phổ truyền thống ko phát hiện được Hình 1 biểu thị quang phổ phản xạ của 1 số khoáng vật trong khoảng 200 tới 250-nm Trên ảnh siêu phổ HyMap ta có thể thấy mỗi khoáng chất có một đường quang phổ khác biệt với các đỉnh hấp thụ và phản xạ tại những bước sóng nhất định Trong khi đó band 7 ảnh Landsat TM ở khoảng sóng này chỉ cho ta 1 điểm dữ liệu duy nhất do đó không thể phân biệt được các khoáng vật này
Thiết bị VTSP đầu tiên là Fluorescence Line Image (FLI), và Airborne Imaging Spectrometer (AIS) do NASA chế tạo năm 1981 và 1983 Thiết bị này thu thập 128 band
dữ liệu trong khoảng 1200 đến 2400 nm, độ rộng của mỗi băng là 9.3 nm Năm 1987 NASA đã cải tiến hệ thống AIS thành hệ thống Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) AVIRIS được thiết kế với các chức năng nắn chỉnh tiên tiến để phục vụ cho các nghiên cứu đa ngành Hiện nay VTSP được ứng dụng trong một số nghiên cứu về: khoáng vật bề mặt, chất lượng nước, đo độ sâu, xác định xói mòn đất, xác định loại thực vật, hàm lượng nước trong lá vv Nhiều tổ chức viễn thám và các công ty
tư nhân đã sản xuất nhiều loại thiết bị VTSP khác nhau, danh sách và đặc tính kỹ thuật chi tiết của các hệ thống VTSP hiện hành có thể tham khảo Van de Meer, 1999
Ứng dụng VTSP vào việc theo dõi quá trình sa mạc hoá
Tây Ban Nha là quốc gia duy nhất ở châu Âu chịu ảnh hưởng của sa mạc hoá tới hơn một nửa diện tích đất nông nghiệp Điều kiện môi trường khắc nghiệt với 10 tháng mùa khô, mùa mưa ngắn với lũ lớn, địa hình chia cắt mạnh, và tầng đất mỏng làm cho quá trình xói mòn xẩy ra hết sức mạnh mẽ Vùng Tebernas thuộc tỉnh Almeria là vùng bị