BÀI GIẢNG VIỄN THÁM ( NGUYỄN đức THUẬN ) CHƯƠNG 1

u a ed ng uy en d uc t hu an @ hu BÀI GIẢNG VIỄN THÁM Monday, January 09, 2012 NGUYỄN ĐỨC THUẬN Bộ môn Trắc địa – Bản đồ & HTTTĐL Email : nguyenducthuan@hua.edu.vn nguyenducthuan_mdc@yahoo.com Blog : nguyenducthuan.wordpress.com nguyenducthuan@hua.edu.vn CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u I.1 Định nghĩa phân loại viễn thám I.2 Bộ cảm phân loại cảm I.3 Một số vệ tinh viễn thám I.4 Tư liệu sử dụng viễn thám I.5 Truyền thu số liệu vệ tinh Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Định nghĩa 1.1 Định nghĩa Viễn thám khoa học công nghệ mà nhờ tính chất vật thể xác định, phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Định nghĩa 1.2 Nhiệm vụ Phát triển sở kỹ thuật thiết bị thu nhận thông tin viễn thám Nghiên cứu khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên tác động qua lại môi trường đến khả phản xạ phổ nhằm thu nhận ảnh viễn thám tốt Hoàn thiện phương pháp xử lý thông tin mặt đất Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Sự phân biệt loại viễn thám vào yếu tố sau: - Hình dạng quỹ đạo vệ tinh - Độ cao bay vệ tinh, thời gian lại quỹ đạo - Dải phổ thiết bị thu - Loại nguồn phát tín hiệu thu nhận Có phương thức phân loại viễn thám là: - Phân loại theo nguồn tín hiệu - Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - Phân loại theo dải sóng thu nhận Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Phân loại theo nguồn tín hiệu - Viễn thám chủ động (active): nguồn tia tới tia sáng phát từ thiết bị nhân tạo, thường máy phát đặt thiết bị bay - Viễn thám bị động (passive): nguồn phát xạ mặt trời từ vật chất tự nhiên Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - Vệ tinh địa tĩnh vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay trái đất, nghĩa vị trí tương đối vệ tinh so với trái đất đứng yên Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - Vệ tinh quỹ đạo cực vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo Trái Đất Tốc độ quay vệ tinh khác với tốc độ quay trái đất thiết kế riêng cho thời gian thu ảnh vùng lãnh thổ mặt đất địa phương thời gian thu lặp lại cố định vệ tinh Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận - Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại Nguồn lượng chủ yếu Nguồn Bộ cảm lượng mặt trời Tư liệu phụ thuộc vào phản xạ từ bề mặt vật thể bề mặt trái đất → Thông tin vật thể xác Nguồn xạ: Mặt trời định từ phản xạ phổ Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn Đối tượng: Hệ số phản xạ I.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận - Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại Ảnh ASTER ngày 4-6-2001 độ phân giải mặt đất 15m Tokyo-Nhật Bản Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 10 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Giới thiệu số vệ tinh viễn thám 3.6 Vệ tinh WorldWiew-2 - Diện tích thu nhận/1 ảnh: 16,4km x 16,4km - Chu kỳ: 1,1 ngày (ở 1m GSD) 3,7 ngày 200 (0,52m GSD) - Các kênh phổ: Toàn sắc kênh đa phổ (4 kênh màu chuẩn: đỏ, lục, chàm, cận hồng ngoại-1 kênh màu mới: đỏ đậm, chàm tím, vàng, cận hồng ngoại-2) Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 77 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Giới thiệu số vệ tinh viễn thám 3.6 Vệ tinh WorldWiew-2 Ảnh vệ tinh WorldWiew-2 Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 78 MODIS Medium Spatial Resolution High Spatial Resolution 20 MERIS ASTER Meteosat-8 10 (LT) Landsat (MMS) Multispectral Scanner (TM) Thematic Mapper (TIR) Thermal IR (PAN) Panchromatic u SeaWiFS-Local ATSR-2 IRS- LISS •JAXA – ALOS PRISM LT-MMS an hu •JAXA – ALOS PRISM PAN MODIS DMSP SPOT-HRG ng uy en d uc t IRS-WIFS GOES @ Orbview-3 MODIS hu SPOT-HRS a ed LT-TM Column Spectral Resolution (# bands) LT-Pan 0.9 0.8 Low Spatial Resolution 0.7 0.6 0.5 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200 300 400 500 700 1000 2000 3000 4000 6000 10000 Spatial Resolution (meters) Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 79 u a ed hu @ an hu uc t en d ng uy Earth Observation Satellite Sensors 1957 - Present - A Photo Gallery Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 80 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh Kết việc thu nhận ảnh từ vệ tinh cho ta ảnh dạng: - Ảnh tương tự - Ảnh số - Ngoài ảnh thu nhận số liệu mặt đất Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 81 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.1 Ảnh tương tự Là ảnh chụp sở lớp cảm quang halozen bạc tráng mặt phim ảnh tương tự thu từ cảm tương tự máy chụp ảnh quang học mà không sử dụng hệ thống quang điện từ Ảnh có độ phân giải cao độ phân giải phổ có độ méo hình lớn Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 82 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.2 Ảnh số Là dạng tư liệu ảnh không ghi giấy phim chia thành nhiều phân tử nhỏ gọi pixel, pixel ứng với đơn vị không gian Quá trình chia ảnh tương tự thành pixel gọi chia mẫu Quá trình chia độ xám liên tục thành số nguyên hữu hạn gọi lượng tử hóa Pixel có dạng hình vuông xác định tọa độ hàng cột Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 83 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.2 Ảnh số Trong trình chia mẫu số lớn pixel phải chọn tối ưu Kích thước pixel lớn chất lượng ảnh tốt ngược lại Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 84 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.2 Ảnh số Đặc trưng ảnh số: - Trường nhìn không đổi góc không gian tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Lượng thông tin ghi trường nhìn không đổi ứng với giá trị pixel - Trường nhìn góc nhìn tối đa mà cảm thu sóng điện từ Khoảng không gian mặt đất trường nhìn tạo nên bề rộng tuyến bay Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 85 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.2 Ảnh số Đặc trưng ảnh số: - Độ phân giải mặt đất vùng bé mặt đất mà cảm thu nhận - Tư liệu đa phổ ảnh số ghi lại theo giải phổ khác Thông tin ghi theo đơn vị bit Ngoài thông tin ảnh lưu trữ ta cần lưu trữ thêm nhiều thông tin hỗ trợ khác Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 86 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.3 Số liệu mặt đất Là tập hợp quan sát mô tả điều kiện thực tế mặt đất thu đồng thời thời điểm cho thay đổi Mục đích số liệu mặt đất: - Thiết kế cảm - Kiểm định thông số kỹ thuật cảm - Thu thập thông thông tin bổ trợ cho trình phân tích hiệu chỉnh số liệu Khi khảo sát thực địa cần: - Thông tin tổng quan chi tiết đối tượng - Thông tin góc chiếu, độ cao mặt trời… Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 87 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.4 Số liệu định vị mặt đất Để đạt độ xác 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 Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 88 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Tư liệu sử dụng viễn thám vệ tinh 4.5 Bản đồ số số liệu địa hình Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 1/50.000 Bản đồ chuyên đề Bản đồ kinh tế xã hội Mô hình số địa hình Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 89 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Truyền thu số liệu vệ tinh Các số liệu truyền từ vệ tinh không chứa tư liệu viễn thám mà chứa nhiều thông tin bổ trợ khác Tất số liệu truyền dạng số PCM (Pulse code modulation) Tư liệu cần truyền lớn nên cần sử dụng dải sóng có tần số cao từ vài GHZ đến vài chục GHZ làm sóng tải thông tin Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 90 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u Truyền thu số liệu vệ tinh Hiện có hai hệ thống truyền thu tư liệu viễn thám chính: - MDR (mision data recorder) - TDRS (Tracking and data relay satellite) Hai hệ thống cho phép thu nhận thông tin vùng trạm thu Các vệ tinh Spot, NOAA sử dụng hệ thống MDR, vệ tinh Landsat sử dụng hệ thống TDRS Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 91 [...]... do chính vật thể sản sinh ra Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 11 I .1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 2 Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận - Viễn thám hồng ngoại nhiệt Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 12 I .1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM 2 Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận Bộ cảm Nguồn... Xạ sóng cực ngắn 13 I .1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM 2 Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn - Viễn thám siêu cao tần Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 14 I .1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Nguyên lý cơ bản của viễn thám Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 15 Sự phản xạ của...I .1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI VIỄN THÁM Bộ cảm Nguồn bức xạ: Vật thể Đối tượng: Bức xạ nhiệt ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 2 Phân loại viễn thám Phân loại theo dải sóng thu nhận - Viễn thám hồng ngoại nhiệt Các vật thể trên bề mặt trái đất đều hấp thụ năng lượng mặt trời và sản sinh ra các bức xạ nhiệt khác nhau Viễn thám hồng ngoại nhiệt là việc thu nhận bức... bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh toàn cảnh Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 30 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh toàn cảnh Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 31 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN... chụp Tuỳ thuộc vào vệ tinh, bộ cảm sẽ được đặt ở độ cao và chuyển động theo một quỹ đạo nhất định Bộ cảm TM (Thematic Mapper), HRV(High Resolution Visible), HRVIR(High Resolution Visible and Middle Infrared) đang được vệ tinh Landsat, SPOT sử dụng Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 17 a ed hu @ ng uy en d uc t hu an 2 Phân loại a Theo dải sóng thu nhận - Bộ cảm chủ động - Bộ cảm bị động... a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh hàng không - Máy chụp ảnh đa phổ - Máy chụp ảnh toàn cảnh Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 25 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh hàng không... bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh đa phổ Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 28 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh đa phổ Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 29 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI... uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn - Viễn thám siêu cao tần Viễn thám siêu cao tần chủ động: không sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, mà bộ cảm phát ra sóng điện từ, đập vào vật thể và phản xạ ngược trở lại Viễn thám siêu cao tần bị động: bức xạ siêu cao tần do chính vật thể phát ra và được ghi lại nên phụ thuộc vào nguồn năng lượng mặt trời Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn Nguồn bức... Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 26 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các máy chụp ảnh trong viễn thám bao gồm: - Máy chụp ảnh hàng không Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 27 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Các... hưởng của chuyển động tương đối giữa vật mang và trái đất Monday, January 09, 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 32 I.2 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM ng uy en d uc t hu an @ hu a ed u vn 3 Các loại bộ cảm hiện nay 3 .1 Máy chụp ảnh Đặc trưng của hệ thống ghi ảnh bằng vật liệu ảnh: - Phim ảnh chứa được lượng thông tin lớn (1 08bit) - Độ phân giải cao, khả năng khái quát lớn - Khả năng biểu thị quan sát rõ ràng ... ngày (Landsat -1- 3) 16 ngày (Landsat -4,5, 7) Khoảng 10 3 phút (Landsat -1- 3) Khoảng 99 phút (Landsat -4,5, 7) 19 72 (Landsat - 1) 19 75 (Landsat - 2) 19 78 ( Landsat - 3) 19 82 (Landsat - 4) 19 84 ( Landsat... TINH VIỄN THÁM u Giới thiệu số vệ tinh viễn thám 3 .1 Vệ tinh Lansat 22 /1/ 1975 Landsat 05/3 /19 78 Landsat 16 /7 /19 82 Landsat 01/ 3 /19 84 Landsat Landsat a ed Landsat Ngày ngừng hoạt động 6 /1/ 1978... 2 012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 50 I.3 MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM u Giới thiệu số vệ tinh viễn thám 3 .1 Vệ tinh Lansat a ed Độ cao bay 915 km (Landsat -1- 3) 705km (Landsat -4,5, 7) Đồng mặt trời 18