Câu 1. Khái niệm viễn thám. Trình bày các thành phần cơ bản và quá trình của viễn thám. Câu 2. Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng. Câu 3. Trình bày độ phân giải của ảnh số trong viễn thám. Câu 4. Trình bày phổ phản xạ của 1 số đối tượng tự nhiên. Câu 5. Khái niệm bộ cảm và phân loại chúng Câu 6. Khái niệm hệ thống thu ảnh viễn thám và phân loại chúng. Câu 7. Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar chủ động. Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, bóng, độ nhám bề mặt và khả năng tạo ảnh lập thể của Radar (lấy ví dụ minh họa). Câu 8. Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar bị động. Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, độ méo hình học, hiệu ứng phản xạ góc và hệ số phản xạ thể tích của Radar (lấy ví dụ minh họa). Câu 9. Trình bày đặc điểm về ảnh của viễn thám hồng ngoại nhiệt. Câu 10. Trình bày các nguyên nhân phải tiến hành hiệu chỉnh bức xạ ảnh và các hiệu ứng của các nguyên nhân đó gây ra trên ảnh. Câu 11. Trình bày và vẽ sơ đồ các bước tiến hành hiệu chỉnh bức xạ để đưa về phổ phản xạ đối tượng tại bề mặt đất. Câu 12. Tại sao phải hiệu chỉnh hình học? Trình bày các phương pháp hiệu chỉnh hình học và nguyên tắc chọn điểm khống chế mặt đất. Câu 13. Trình bày quy trình và nguyên tắc về yếu tố ảnh trong giải đoán ảnh bằng mắt thường. Câu 14. Khái niệm phân loại ảnh có kiểm định? Vẽ sơ đồ và trình bày quá trình phân loại ảnh có kiểm định. Câu 15. Khái niệm phân loại ảnh không kiểm định? Vẽ sơ đồ và trình bày quá trình phân loại ảnh không kiểm định Câu 16. Trình bày thuật toán phân loại ảnh có kiểm định Maximum Likelihood Classifiacation (MLC) (có vẽ hình minh hoạ). Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại MLC. Câu 17. Trình bày thuật toán phân loại ảnh không kiểm định Isodata (có vẽ hình minh hoạ). Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại Isodata. Câu 18. Ưu nhược điểm của phân loại ảnh không kiểm định, có kiểm định.
Trang 1XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁMCâu 1 Khái niệm viễn thám Trình bày các thành phần cơ bản và quá trình của viễn
thám.
Câu 2 Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng
Câu 3 Trình bày độ phân giải của ảnh số trong viễn thám
Câu 4 Trình bày phổ phản xạ của 1 số đối tượng tự nhiên.
Câu 5 Khái niệm bộ cảm và phân loại chúng
Câu 6 Khái niệm hệ thống thu ảnh viễn thám và phân loại chúng.
Câu 7 Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar chủ động Trình bày đặc điểm về
độ phân giải không gian, bóng, độ nhám bề mặt và khả năng tạo ảnh lập thể của Radar (lấy ví dụ minh họa)
Câu 8 Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar bị động Trình bày đặc điểm về
độ phân giải không gian, độ méo hình học, hiệu ứng phản xạ góc và hệ số phản xạ thể tích của Radar (lấy ví dụ minh họa)
Câu 9 Trình bày đặc điểm về ảnh của viễn thám hồng ngoại nhiệt.
Câu 10 Trình bày các nguyên nhân phải tiến hành hiệu chỉnh bức xạ ảnh và các hiệu
ứng của các nguyên nhân đó gây ra trên ảnh.
Câu 11 Trình bày và vẽ sơ đồ các bước tiến hành hiệu chỉnh bức xạ để đưa về phổ
phản xạ đối tượng tại bề mặt đất
Câu 12 Tại sao phải hiệu chỉnh hình học? Trình bày các phương pháp hiệu chỉnh
Câu 15 Khái niệm phân loại ảnh không kiểm định? Vẽ sơ đồ và trình bày quá trình
phân loại ảnh không kiểm định
Câu 16 Trình bày thuật toán phân loại ảnh có kiểm định Maximum Likelihood
Classifiacation (MLC) (có vẽ hình minh hoạ) Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại MLC.
Câu 17 Trình bày thuật toán phân loại ảnh không kiểm định Isodata (có vẽ hình minh
hoạ) Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại Isodata.
Câu 18 Ưu nhược điểm của phân loại ảnh không kiểm định, có kiểm định.
Trang 2- Các thành phần cơ bản của viễn thám là: + Đối tượng
+ Công cụ,thiết bị
+ Phương tiện
+ Ánh sáng = năng lượng
- Quá trình của viễn thám:
Quá trình 1: truyền năng lượng và thu nhận ảnh
1 Nguồn phát năng lượng (A) - nguồn năng lượng phát xạ để cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm
2 Sóng điện từ và khí quyển (B) - khi năng lượng truyền từ nguồn phát đến đối tượng, nó sẽ đi vào và tương tác với khí quyển Sự tương tác này có thể xảy ra lần thứ 2 khi năng lượng truyền từ đối tượng tới bộ cảm biến
3 Sự tương tác với đối tượng (C) – sau khi xuyên qua khí quyển, nó tương tác với đối tượng Phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và sóng điện từ mà năng lượng phản xạ hay bức xạ của đối tượng có sự khác nhau
4 Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D) - sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc phát xạ từ đối tượng, bộ cảm biến thu nhận và ghi lại sóng điện từ
5 Sự truyền tải, nhận và xử lý (E) - năng lượng được ghi nhận bởi bộ cảm biếnphải được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý Năng lượng được truyền
đi thường ở dạng điện Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dạng bản cứng hoặc là số
Trang 3Quá trình 2: Giải đoán, phân tích và sử dụng
6 Sự giải đoán và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng
7 Ứng dụng (G) - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của công nghệ viễn thám Thông tin sau khi được tách ra từ ảnh có thể được ứng dụng
để hiểu tốt hơn về đối tượng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một vấn đề cụ thể
Câu 2 Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng
-Ảnh hưởng của khí quyển đến ánh sáng khi truyền qua nó phụ thuộc vào:
- Sự lan truyền của ánh sáng không định hướng
- Gây bởi các phần tử nhỏ bé
+ Đặc điểm:
- Độ dài bước sóng không đổi
- Theo mọi hướng
- Không đồng nhất về cường độ
+ Tuỳ thuộc mật độ, bề dày,
độ dài bướcsóng
- Tán xạ Rayleigh: dhạt<<λ
do các hạt bụi, phân tử Nitơ hoặc Ôxy
xảy ra ở phần trên cùng của khí quyển
phân tán gần như đồng đều
hiệu ứng: bầu trời xanh ,mặt trời đỏ
- Tán xạ Mie dhạt = λ
do hạt bụi lớn, hơi nước, khói
xảy ra tầng dưới của khí quyển
phân tán không đồng đều
hiệu ứng: mây trắng, sương mù trắng
-Tán xạ không chọn lọc dhạt>λ
do các giọt nước, các hạt bụi
bước sóng của tia sáng phân tán đồng đều
blue + green + red = white light
Trang 4Câu 3 Trình bày độ phân giải của ảnh số trong viễn thám
*ĐỘ PHÂN GIẢI KHÔNG GIAN
- Độ phân giải không gian là kích thước nhỏ nhất của một vật mà bộ cảm ghiphổ(sensor) có thể nhận biết được về một đối tượng không gian phân cách đượcvới đối tượng không gian khác nằm kề đối tượng này
- Độ lớn của pixel ảnh sẽ là đơn vị xá định độ phân giải không gian của hệthống
- Độ phân giải không gian của cá ảnh số có thể là từ 0,6m (Vệ tinh Quickbird) ,1m (SPIN2 và IKONOS), đến 6,4m( ảnh radar),10m (SPOT) và 1km(NOAA)
- Độ phân giải càng cao thì kích thước pixel càng nhỏ
- Tư liệu thu được có thể là dạng phim ảnh sử dụng trong giải đoán bằngmắt,hoặc ảnh số sử dụng trong xử lý số
*ĐỘ PHÂN GIẢI PHỔ
- Độ phân giải phổ là số lượng kênh ảnh của 1 ảnh số về một khu vực nào đó.Sốlượng kênh ảnh phụ thuộc vào khả năng ghi phổ của thiết bị ghi hay bộ cảm
- Độ phân giải phổ cao nhất đạt đến hơn 200 kênh gọi là hệ siêu phổ
- Vệ tinh Landsat TM gồm 7 kênh phổ,Landsat ETM+ có 8 kênh…
*ĐỘ PHÂN GIẢI THỜI GIAN
- Độ phân giải thời gian không liên quan đến thiết bị ghi ảnh mà chỉ liên quanđến khả năng chụp lặp lại của vệ tinh (nghĩa là liên quan đến quỹ đạo của vệtinh)
- Một vùng chụp vào các thời điểm khác nhau sẽ cho ra các thông tin về vùng
đó chính xác hơn và nhận biết được sự biến động của một khu vực
- Mỗi loại vệ tinh có độ phân giải thời gian khác nhau: Landsat là 18 ngày,
Trang 5- Độ phân giải thời gian cao nhất là ảnh khí tượng với phân giải thời gian là 30phút (GMS) và 6 giờ với (NOAA)
*ĐỘ PHÂN GIẢI BỨC XẠ
- Độ phân giải bức xạ là khả năng nhạy cảm của các thiết bị thu để phát hiệnnhững sự khác nhau rất nhỏ trong năng lượng sống điện từ( ảnh: 2 bit ,7bit, 8bit,11bit)
Câu 4 Trình bày phổ phản xa của 1 số đối tượng tự nhiên.
Đồ thị phổ phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị phổphản xạ và bước sóng được coi là đường cong phổ phản xạ
-Thực vật:thực vật khỏe mạnh chứa nhiều diệp lục tố phản xạ rất mạnh cóbướng sóng 0,45-0,76 micromet vì vậy ta nhìn thấy chúng có màu xanh lục.Khidiệp lục tố giảm đi thực vật chuyển sang có khả năng phản xạ ánh sang màu đỏtrội hơn kết quả là lá cây có màu vàng hoặc màu đỏ
-Nước :nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng cuả tia xanh lơ và yếu dần khisang xanh lục,triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ.Khi nước bị đục khả năng phản xạtăng lên do ảnh hượng sự tán xạ của các vật chất lơ lửng
-Đất khô:đường cong phổ phản xạ đất khô tương đối đơn giản,ít có những cựcđại và cực tiểu rõ rang
+ Đất cát: phản xạ mạnh nhưng nếu độ ẩm tăng thì sự phản xạ giảm
+Đất sét: phản xạ mạnh nhưng khi độ ẩm cao thì đất có màu tối đi
+ Hàm lượng chất hữu cơ: đất có chất hữu cơ cao thì khả năng phản xạ thấp-Đá :đá cấu tạo khối,khô có đường cong phổ phản xạ tương tự như đất nhưngcao hơn
Câu 5 Khái niệm bộ cảm và phân loai chúng.
Bộ cảm biến viễn thám: là thiết bị thu nhận các năng lượng điện từ do vật thểbức xạ hoặc phản xạ từ nguồn cung cấp tự nhiên hoặc nhân tạo và chuyển nóthành tín hiệu
Theo nguồn năng lượng:
• Bộ cảm bị động: Ghi nhận sóng phản xạ của vật thể khi có nguồnnăng lượng tự nhiên (=thu tín hiệu điện từ trường ở vùng cửa sổnhìn thấy (0,4 - 0,7 μm) và vùng đỏ - hồng ngoại (0,7 - 14 μ m))
-Lệ thuộc vào nguồn năng lượng tự nhiên
Trang 6-Hoạt động kém tạinhững vùng ở gần vĩ độ cực.
- Ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết
- Các vệ tinh mang các bộ cảm thụ động:Landsat, SPOT…
Tác động của khí quyển đến quá trình phản xạ có thể được hiệu chỉnh để giảm thiểu ảnh hưởng Hiệu quả của việc hiệu chỉnh phụ thuộc vào mô hình toán, dữ liệu hỗ trợ phân tích, và cả trang thiết
bị để xử lý thông tin
• Bộ cảm chủ động:
- Vật mang bộ cảm phát ra nguồn nănglượng điện từ đến các vật thể quan tâm.Khi chùm tia năng lượng này tới các vật thể thì nó phản xạ về thiết bị ghi nhận
- Ưu,nhược điểm :
o Ghi nhận cả ngày lẫn đêm, haytất cả các mùa trong năm, ngaycả điều kiện thời tiết xấu
o Có thể bổ sung nguồn thông tin đối tượng quan tâm trong
o thời điểm bộ cảm thụ độngkhông cung cấp được
o Cần có nguồn năng lượng lớn đủ sức thay thếnguồn năng lượng tự nhiên
- SLR (Side Looking Radar)
- SLAR (Side Looking Airborne Radar)
Bước sóng phổ điện từ:
• Bộ cảm quang học: cận cực tím,nhìn thấy, gần hồng ngoại
+ Các vật thể khi tiếp xúc với năng lượng sóng điện từ sẽ phát ra nguồnnăng lượng phản xạ ở vùng phổ cận cực tím,nhìn thấy và gần hồng ngọai-> bộ cảm viễn thám quang học ghi nhận
+ Các sóng phản xạ của vật thể hầu như chỉ diễn ra trong vùng cận cực tím, nhìn thấy và gần hồng ngoại (0,25 – 3μm)
+Bộ cảm quang học:ghi nhận sóng phản xạ từ các đối tượng
+Là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng ánh sáng nhìn thấy (bước sóng 0.4-0.76 micromet)
+ Vùng tia cực tím – Ultraviolet (UV)
- Vùng phổ có bước sóng ngắn nhất nằm ngay sau vùng nhìn thấy
- Một vài đối tượng trên trái đất: đá haycác khoáng vật được các thiết bị viễn thám ghi nhận trong vùng cận cực tím
- UV-A (315 - 400 nm): hấp thụ ít khi qua tầng ozone
- UV-B (280 - 315 nm): hấp thụ mạnh khi qua tầng ozone => Có hại cho
da và mắt
- UV-C (100 - 280 nm): hấp thụ hoàntoàn khi qua tầng ozone => không tới được trái đất
Trang 7+ Cận hồng ngoại –IR - Trong vùng hồng ngoại, bộ cảm quang học chỉ ghi nhận được phản xạ của vật thể ở vùng hồng ngoại phản xạ (0,7 – 3μm)
• Bộ cảm nhiệt học:Bộ cảm ghi nhận tín hiệu các vật thể bằng nguồn
nănglượng bứcxạ do chính vật thể phát ra trong vùng hồng ngọai giữa và xa
• Bộ cảm radar:phát ra xung điện từ ở bước sóng ,ghi nhận xung phản hổi từ các đối tượng.Vùng hoạt động1mm-1m, là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng trong dãi sóng siêu cao tần (bước sóng lớn hơn 2 cm)
- Phụ thuộc nhiều vào bề mặt địa hình: bề mặt ghồ ghề: năng lượng trở về nhiều và ngược lại
-Xung phát ra có thể xuyên qua mây,mưa nhẹ,sương mù, tuyết,khói và vỏthạch tuyến
- Hoạt động cả ngày lẫn đêm
Câu 6 Khái niệm hệ thống thu ảnh viễn thám và phân loai chúng.
-Khái niệm:
- Phân loại : có 2 loại là
aHệ thống chụp ảnh khung- Framing system
• Thu nhận tức thời hình ảnh của 1 vùng hay tạo thành 1 “khung” lên địa hình
Trang 8- Các camera chụp phim có bước sóng từ vùng cận cựctím,nhìn thấyđến cận hồng ngoại
a2 Hệ thống khung trên băng từ (RBV Sensor)
- Bộ cảm Return Bean Vidicon (vô tuyến truyền hình tia ngược): sử dụng
camera ghi nhận tức thời hình ảnh của 1 vùng Sau đóghi chúng vào băng từ dạng raster
- Các camera chụp phim hay ghi băng từ có bước sóng từ
-Số lượng các kênh phổ trên hệ thống quét đa phổ có thể từ hàng chục đến hàng trăm
- Dựa vào số lượng kênh phổ: 3 loại
+Ảnh quét đa phổ: số lượng kênh phổ <10 (Landat:7kênh)
+Ảnh quét siêu phổ “ lượng kênh phổ >10 (TERRA:36 kênh)
+ Ảnh quét siêu siêu phổ: có số lượng kênh phổ >200(vệ tinh EO-1:220 kênh)
- Dựa vào cách thức quét, có 3 hệ thống tạo ảnh quét đa phổ
+ Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét ngang (across track scanning- whisk broom scanning)
+ Hệ thống tạo ảnh theo quét dọc (Along track scanning – Push broom
scanning)
+ Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét bên sườn : Radar
Trang 9-Dựa vào bước sóng
Câu 7 Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar chủ động Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, bóng, độ nhám bề mặt và khả năng tao ảnh lập thể của Radar (lấy ví dụ minh họa)
-Viễn thám Radar: là viễn thám sử dụngbức xạ siêu cao tần từ 1 cho đến vài chụccm cho phép quan sát vật thể trong mọi thờiđiểm trong ngày và không bị ảnh hưởng bởicác điều kiện thời tiết
- Hệ viễn thám rada chủ động là hệ viễn thám sử dụng nguồn năng lượng sóng radar chủ động do nguồn năng lượng từ ăngten tạo ra và thu sóng phản hồi+Radar chủ động:nguồn phát ra từ viễn thám
a) Độ phân giải không gian.
- Độ phân giải của 1 ảnh radar phụ thuộc vào độ dài của xung và độ rộng của
chùm anten
- Gồm: độ phân giải theo hướng bắn và độ phân giải theo phương vị
Phân giải theo hướng bắn: là khả năng phân cách 2 đối tượng không gian nằm
gần nhau theo hướng bắn tia radar
Độ phân giải phương vị: Được xác định bằng độ rộng của dải quét tia radar và
Trang 10- Có 2 yếu tố chi phối độ dài bóng trong ảnh radar:
- +) Đối tượng có sự chênh cao tương đối với đáy thì bóng càng
dài
- +) Càng xa hướng bay (góc ép càng nhỏ) thì bóng càng dài
e)Khả năng tao ảnh lập thể của ảnh radar:
- Hai ảnh radar chụp ở 2 góc ép khác nhau cùng hướng bay hoặc từ 2 hướngngược nhau hoặc từ 2 độ cao khác nhau sẽ cho khả năng tạo ảnh lập thể
- Tạo ảnh radar lập thể theo nguyên tắc giao thoa sóng phản hồi, với năng lượng
là hàm của bước sóng radar và thời gian truyền => cho độ chính xác rất cao
Câu 8 Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar bị động Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, độ méo hình học, hiệu ứng phản xa góc và
hệ số phản xa thể tích của Radar (lấy ví dụ minh họa)
-Viễn thám Radar là viễn thám sử dụng bức xạ siêu cao tần từ 1cm đến 1m cho phép quan sát vật thể trong mọi thời điểm trong ngày và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết
Viễn thám radar bị động:
- Dựa trên nguyên tắc kỹ thuật của lĩnh vực bức xạ điện từ
- Do nguồn bức xạ tia radar là nguồn tự nhiên phản hồi lại ánh sáng mặt trờinên rất yếu
- Để thu được tín hiêu radar này cần sử dụng nguyên tắc biểu thị nhiệt độ anten: là hệ thống hiệu chỉnh tín hiệu nhiệt của anten
- Chỉ chụp ảnh vào ban ngày
Méo hình học của ảnh Radar:
ϖ Sự méo hệ thống của ảnh:
- Phụ thuộc vào hướng bắn của tia radar
- Trên hình ảnh thu theo hướng bắn, kích thước của các đối tượng theo xu hướng càng xa hướng bắn càng bị méo, hình ảnh của đối tượng càng bị kéo dài hơn
ϖ Độ lệch của địa hình: phụ thuộc vào hướng bay và hướng bắn của tia và góc ép của tia
Trang 11- Các đối tượng có chiều cao lớn hơn thì đỉnh có xu hướng tiến gần tới
hướng đường bay hơn phần đáy của đối tượng còn phần thấp của địa hình có
xu hướng nằm ở xa đường bay hơn
Hiệu ứng phản xa góc
- Là hiện tượng tia radar chiếu tới các vật có độ nhám lớn
- Tia radar tới được phản xạ tại vị trí góc của đối tượng và năng lượng radar phản hồi trở về là cực đại
- Hiện tượng phản xạ góc xảy ra phụ thuộc vào độ nhám của đối tượng: gồm chiều cao đối tượng và bước sóng của tia radar
Hệ số phản xa thể tích của ảnh radar
• Nguyên nhân : vật chất không đồng nhất về hình dạng, thành phần, độ ẩmkhiến năng lượng tới bị tán xạ gọi là phản xạ thể tích
• Hậu quả: dẫn đến tăng cường độ tín hiệu trên ảnh phân cực chéo
• Tác dụng: phân biệt các loại thực vật và mật độ thực vật
Câu 9 Trình bày đặc điểm về ảnh của viễn thám hồng ngoai nhiệt.
- Phương pháp viễn thám hồng ngoại nhiệt là phương pháp ghi nhận bức xạnhiệt ở dải sóng hồng ngoại nhiệt ( từ 3 đến 14 µm) Vì bức xạ nhiệt cócường độ yếu, lại bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển, nên để thu được các tínhiệu nhiệt phải có thiết bị quét nhiệt với độ nhạy cảm cao
• Trên ảnh hồng ngoại độ sáng của ảnh sẽ thể hiện nhiệt độ của đối tượng
o vùng nóng nhiệt độ sẽ cao, ảnh sẽ có màu từ sáng đến trắng Vùnglạnh sẽ có màu đen, xám Mức độ xám sẽ thể hiện thang nhiệt độcủa ảnh của khu vực
Câu 10 Trình bày các nguyên nhân phải tiến hành hiệu chỉnh bức xa ảnh
và các hiệu ứng của các nguyên nhân đó gây ra trên ảnh.
1 Các nguồn nhiễu do biến đổi độnhậy của bộcảm
Trong trường hợp các bộcảm thuần tuý quang học bao giờcũng xảy ra trườnghợp
cường độ bức xạ tại tâm ảnh lớn hơn tại các góc Hiện tượng này gọi là hiệntượng làm mờ ảnh