Câu 4: a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám. b. Khoá giải đoán là gì? Mục đích, yêu cầu khi thành lập khoá giải đoán phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh. a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám. Nguồn năng lượng (A): thành phần đầu tiên của hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu. Trong viễn thám chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ nguồn phát đặt trên vật mang, còn trong viễn thám bị động, nguồn năng lượng chủ yếu là bức xạ mặt trời. Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua. Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là sự truyền qua, sự hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển. Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được phát ra hoặc bị phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm sẽ mang thông tin của đối tượng. Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần được truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này là dữ liệu thô. Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng trong các mục đích khác nhau. Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cần phải giải đoas chúng. Ảnh được phân loại bằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau (phân loại bằng mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động,...). Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng của hệ thống viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin thu nhận được trong qúa trình xử lý ảnh vào các lĩnh vực, bài toán cụ thể. b. Trình bày về khóa giải đoán: Khóa giải đoán là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu tố và dấu hiệu do người giải đoán thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh và đạt kết quả chính xác thống nhất cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau.. Kết quả giải đoán chủ yếu phụ thuộc vào khóa giải đoán, thông thường khóa giải đoán được thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng. Bằng cách sử dụng khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng và phân tích cho nhiều vùng khác trên cơ sở cùng một loại tư liệu cũng như cùng mùa và thời gian chụp ảnh do đó giúp cho công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo được tính thống nhất trong quá trình giải đoán Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng. Tại các bước sóng khác nhau sẽ nhận được khả năng phản xạ phổ khác nhau.
Trang 1CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN “CƠ SỞ VIỄN THÁM”
Câu 4:
a Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám
b Khoá giải đoán là gì? Mục đích, yêu cầu khi thành lập khoá giải đoán
phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh
a Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.
Nguồn năng lượng (A): thành phần đầu tiên của hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng
để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu Trong viễn thám chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ nguồn phát đặt trên vật mang, còn trong viễn thám bị động, nguồn năng lượng chủ yếu là bức xạ mặt trời
Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên
cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua
Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối tượng, năng lượng
sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đối tượng và sóng điện từ Sự tương tác này có thể là sự truyền qua, sự hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển
Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được phát ra hoặc bị
phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm sẽ mang thông tin của đối tượng
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần được
truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng ảnh Ảnh này là dữ liệu thô
Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng trong các mục
đích khác nhau Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cần phải giải đoas chúng Ảnh được phân loại bằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau (phân loại bằng mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động, )
Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng của hệ thống viễn thám, được thực hiện khi
ứng dụng thông tin thu nhận được trong qúa trình xử lý ảnh vào các lĩnh vực, bài toán cụ thể
b Trình bày về khóa giải đoán:
Khóa giải đoán là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu tố và dấu hiệu do người giải đoán thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh và đạt
Trang 2kết quả chính xác thống nhất cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau
Kết quả giải đoán chủ yếu phụ thuộc vào khóa giải đoán, thông thường khóa giải đoán được thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng Bằng cách sử dụng khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng và phân tích cho nhiều vùng khác trên cơ sở cùng một loại tư liệu cũng như cùng mùa và thời gian chụp ảnh do đó giúp cho công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo được tính thống nhất trong quá trình giải đoán
Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng Tại các bước sóng khác nhau sẽ nhận được khả năng phản xạ phổ khác nhau
Câu 6:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thực vật
- Khả năng phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ
Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là hàm lượng chất diệp lục (clorophyl)
- Trong dải sóng này, thực vật ở trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao trong lá cây
sẽ có khả năng phản xạ phổ cao ở bước sóng xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) và tăng rất mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại (NIR)
- Khả năng phản xạ phổ của lá cây ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ thấp Hai vùng suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục (clorophyl) hấp thụ Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy khả năng phản xạ phổ của lá cây không lớn
- Ở bước sóng xanh lá cây (green), khả năng phản xạ phổ của lá cây rất cao, do đó lá cây ở trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận ở màu lục (green) Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả năng phản xạ phổ cũng thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận
lá cây có màu vàng, đỏ
Trang 3- Ở vùng sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàm lượng nước chứa trong lá
- Thực vật có khả năng hấp thụ năng lượng mạnh nhất ở các bước sóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7m, 1.9 μm, 1.9 μm, 2.7m, 2.7
μm, 1.9 μm, 2.7m Bước sóng 2.7 μm, 1.9 μm, 2.7m hấp thụ năng lượng mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ (sự hấp thụ mạnh diễn ra với dải sóng trong khoảng từ 2.66 μm, 1.9 μm, 2.7m 2.73 μm, 1.9 μm, 2.7m)
- Khi hàm lượng nước chứa trong lá giảm đi, khả năng phản xạ phổ của lá cây cũng tăng lên đáng kể
- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thực vật bao gồm: chất sắc tố, cấu trúc tế bào lá và hàm lượng nước trong lá
Câu 7:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước
Vẽ đồ thị và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước.
Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước
Ngoài ra, khả năng phản xạ phổ của nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước
Nước có khả năng hấp thụ rất mạnh năng lượng ở bước sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại, do đó năng lượng phản xạ sẽ rất ít
Ở dải sóng dài, khả năng phản xạ phổ của nước khá nhỏ nên có thể sử dụng các kênh ở dải sóng ngoài để xác định ranh giới nước – đất liền
Trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ, cho nên khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước
Nước đục có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước trong, nhất là ở dải sóng dài Hàm lượng clorophyl cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước
Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước, tuy không thể hiện rõ rệt qua sự khác biệt của đồ thị phổ: độ mặn của nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, trong nước
Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất đều có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với
low-low 集 low-high
high-low high-high
Trang 4bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn Khả năng thấu quang cao và hấp thụ năng lượng ít ở dải sóng nhìn thấy đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và trong là do năng lượng phản xạ của lớp đáy: cát, đá,
Câu 8:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng
Vẽ đồ thị và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước.
Đặc trưng phản xạ chung nhất của thổ nhưỡng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt là bước sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt Ở dải sóng điện từ này, chỉ có năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu
quang
Với các loại đất có thành phần cấu tạo các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, khả năng phản
xạ phổ sẽ khác nhau Tùy thuộc vào thành phần hợp chất có trong đất mà biên độ của đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng: cấu trúc bề mặt của đất,
độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong đất
Cấu trúc của thổ nhưỡng phụ thuộc vào thành phần sét, bụi cát có trong đất Sét là hạn mịn có đường kính nhỏ hơn 0.002mm, bụi có đường kính 0.002 – 0.05mm, cát có đường kính 0.05 – 2mm Với đất hạt mịn thì khoảng cách giữa các hạt nhỏ, với đất hạt lớn, khoảng cách giữa các hạt lớn hơn dẫn đến khả năng vận chuyển không khí và độ ẩm dễ dàng hơn
Độ ẩm và lượng nước có trong đất ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm của đất Khi độ ẩm tăng, khả năng phản xạ sẽ bị giảm
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng là hợp chất hữu cơ có trong đất Với hàm lượng hợp chất hữu cơ từ 0.5 – 5.0% đất sẽ có màu nâu sẫm (phản
xạ phổ yếu) Nếu hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp hơn, khả năng phản xạ phổ sẽ cao hơn
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng còn phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt chứa trong
low-low 集 low-high
high-low high-high
Trang 5đất Khả năng phản xạ phổ tăng khi hàm lượng oxit sắt trong đất giảm xuống (đặc biệt là vùng phổ nhìn thấy) Trong dải sóng điện từ này, khả năng phản xạ phổ có thể giảm đến 40% khi hàm lượng oxit sắt trong đất tăng lên Khi loại bỏ oxit sắt ra khỏi đất, khả năng phản xạ phổ tăng lên một cách rõ rệt, đặc biệt trong dải sóng điện từ 0.5 μm, 1.9 μm, 2.7m – 1.1 μm, 1.9 μm, 2.7m Trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ, cho nên khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước
Nước đục có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước trong, nhất là ở dải sóng dài Hàm lượng clorophyl cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước
Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước, tuy không thể hiện rõ rệt qua sự khác biệt của đồ thị phổ: độ mặn của nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, trong nước
Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất đều có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn Khả năng thấu quang cao và hấp thụ năng lượng ít ở dải sóng nhìn thấy đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và trong là do năng lượng phản xạ của lớp đáy: cát, đá,
Câu 9:
Phát biểu khái niệm vật mang, bộ cảm Trình bày các dạng quỹ đạo cơ
bản của vệ tinh viễn thám
Khái niệm vật mang:
Một phương tiện dùng để mang các bộ cảm gọi là vật mang Vệ tinh, máy bay là những vật mang cơ bản trong viễn thám Có nhiều loại vật mang có độ cao hoạt động từ vài chục mét trở lên
Khái niệm về bộ cảm:
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể được gọi là bộ viễn cảm, thường gọi tắt là bộ cảm
Quỹ đạo đồng bộ với Trái đất:
Là quỹ đạo của vệ tinh có chuyển động với vận tốc cùng với vận tốc quay của Trái đất Có nghĩa là vệ tinh quay một vòng quanh trái đất hết gần 24h hay 86164.1s
Nếu mặt phẳng quỹ đạo của vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo của trái đất, thì vệ tinh được gọi là vệ tinh địa tĩnh
Các vệ tinh địa tĩnh có độ cao bay khoảng 30000 km đến 40000 km và luôn treo lơ lửng tại một điểm trên không trung (đứng yên tương đối so với mặt đất), nên chúng sử dụng cho mục đích quan sát khí tượng, giám sát môi trường cho mỗi vùng lãnh thổ và truyền tin
Với độ cao lớn, các vệ tinh khí tượng địa tĩnh có thể giám sát thời tiết và dạng mây bao phủ trên toàn bộ bán cầu của trái đất
Quỹ đạo đồng bộ với quỹ đạo mặt trời:
Là quỹ đạo chuyển động của vệ tinh hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển động Đông – Tây của Trái đất tạo thành quỹ đạo chuyển động đồng bộ với quỹ đạo chuyển động của mặt trời, sao cho vệ tinh luôn nhìn bề mặt trái đất tại thời điểm có độ sáng ổn định
Trang 6Góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo gần bằng góc nghiêng của trục quay trái đất so với mặt phẳng xích đạo, do vậy còn gọi là quỹ đạo cực
Những vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ với mặt trời sẽ thu thập thông tin trên một vùng nào đó trên mặt đất theo một giờ địa phương nhất định và với độ chiếu sáng của mặt trời ổn định Đây là yếu tố quan trọng cho việc giám sát sự thay đổi giá trị phổ giữa các ảnh
Đặc trưng chuyển động của vệ tinh theo quỹ đạo không chỉ được phân biệt theo hình dạng, kích thước, góc nghiêng mà còn theo chu kỳ lặp lại của nó tại thời điểm quan sát Chu kỳ lặp có thể là 1 hay nhiều ngày Vệ tinh giám sát mặt đất (vệ tinh tài nguyên) thường sử dụng quỹ đạo chuyển động với chu kỳ lặp nhiều ngày, cho phép bộ cảm nhìn bao phủ hầu hết các phần trên bề mặt trái đất
Câu 10:
Độ phân giải của ảnh vệ tinh là gì? Có những loại độ phân giải nào? Trình
bày đặc điểm của từng loại
Độ phân giải của ảnh vệ tinh là thông số cơ bản nhất phản ánh chất lượng và tính năng
của ảnh vệ tinh mà dựa vào đó ta có thể xác định khả năng phân loại, nghiên cứu vật thể
Độ phân giải ảnh vệ tinh bao gồm:
- Độ phân giải không gian
- Độ phân giải bức xạ
- Độ phân giải phổ
- Độ phân giải thời gian
Độ phân giải không gian (Spatial resolution) của ảnh vệ tinh là kích thước nhỏ nhất của
một đối tượng hay khoảng cách tối thiểu giữa hai đối tượng liền kề có khả năng phân biệt được trên ảnh
Độ phân giải không gian cũng được gọi là độ phân giải mặt đất khi hình chiếu của một pixel tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất
Ví dụ, ảnh vệ tinh LANDSAT 7 ở các kênh blue, green, red có độ phân giải 30 x 30 m, điều đó có nghĩa là trên các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30 x
30 m trên mặt đất
Độ phân giải bức xạ là khả năng nhạy cảm của các thiết bị thu để phát hiện những sự
khác nhau rất nhỏ trong năng lượng sóng điện từ (số bit dùng để ghi nhận thông tin ảnh vệ tinh)
Phần lớn dữ liệu ảnh viễn thám hiện nay được lưu trữ ở dạng 8 bit, một số ảnh vệ tinh độ phân giải cao có thể lưu trữ ở dạng 16 bit Ảnh vệ tinh được lưu trữ ở dạng 8 bit sẽ có 256 cấp độ xám (0 – 255), 16 bit có 65536 cấp độ xám (0 – 65535)
Độ phân giải phổ thể hiện bởi kích thước và số kênh phổ, bề rộng phổ hoặc sự phân chia
vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân biệt một số lượng lớn các bước sóng có kích thước tương tự, cũng như tách biệt được các bức xạ từ nhiều vùng phổ khác nhau
Trang 7Độ phân giải phổ thể hiện độ nhạy tuyến tính của bộ cảm biến trong khả năng phân biệt sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể Ví dụ, ảnh LANDSAT 7 có vùng phổ từ 0.45 μm, 1.9 μm, 2.7m đến 12.5 μm, 1.9 μm, 2.7m , bao gồm 8 kênh phổ
Độ phân giải thời gian là thời gian chụp lặp lại tại cùng một vị trí của ảnh vệ tinh.
Ví dụ, độ phân giải thời gian của ảnh vệ tinh LANDSAT 7 là 16 ngày, của ảnh vệ tinh MODIS là 0.5 – 1 ngày
Câu 12:
a Khái niệm ảnh số? So với tư liệu ảnh tương tự, dữ liệu ảnh số có những
ưu điểm gì vượt trội?
b Trình b y khái ni m v nguyên lý c b n c a vi n thám h ng ngo i nhi t.ệm và nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt ơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt ản của viễn thám hồng ngoại nhiệt ủa viễn thám hồng ngoại nhiệt ễn thám hồng ngoại nhiệt ồng ngoại nhiệt ại nhiệt ệm và nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt
Nêu các đặc điểm chính của ảnh hồng ngoại nhiệt đ ểm chính của ảnh hồng ngoại nhiệt.c i m chính c a nh h ng ngo i nhi t.ủa viễn thám hồng ngoại nhiệt ản của viễn thám hồng ngoại nhiệt ồng ngoại nhiệt ại nhiệt ệm và nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt
Ảnh số là một ma trận không gian của các đơn vị ảnh (pixel ảnh) được xếp theo dòng và
cột theo một trật tự nhất định dưới dạng số
Giá trị độ xám là sự mã hoá tương ứng cường độ sáng của mỗi điểm ảnh bởi một giá trị
số Quá trình mã hoá này được nhờ hoạt động của các thiết bị tích điện kép trong các bộ cảm biến
So với dữ liệu tương tự (ảnh phim), dữ liệu ảnh số có nhiều ưu điểm vượt trội như:
+ Dữ liệu ảnh số chứa thông tin gốc về một đối tượng tốt hơn dữ liệu trên ảnh chụp phim có cùng độ phân giải (khi rửa phim có thể làm mất thông tin);
+ Dữ liệu ảnh số cho phép xử lý tự động và phân loại nhanh;
+ Dữ liệu ảnh số có dải phổ lớn và nhiều kênh hơn so với dữ liệu chụp
trên phim ảnh;
+ Dữ liệu ảnh số phủ một vùng rộng lớn hơn khả năng của ảnh chụp phim;
+ Có thể lưu trữ gọn nhẹ trên máy tính;
+ Truyền tải nhanh trên mạng;
+ Ít khả năng hỏng như ảnh chụp phim
Viễn thám hồng ngoại nhiệt là phương pháp viễn thám sử dụng các bức xạ điện từ có
bước sóng trong khoảng Tuy nhiên, trong phần lớn các ứng dụng của ảnh hồng ngoại nhiệt thường sử dụng dãy sóng với bước sóng
Nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt là ghi nhận thông tin về nhiệt độ bức
xạ của vật thể trong dải sóng hồng ngoại nhiệt bằng phương pháp quét
Vẽ sơ đồ nguyên lý:
Trang 8Bức xạ nhiệt có cường độ yếu, lại bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển nên để thu các tín hiệu phải có thiết bị quét nhiệt với độ nhạy cao Tính chất bức xạ nhiệt các đối tượng tự nhiên dựa vào nguyên lý bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối
Ảnh hồng ngoại nhiệt có các đặc điểm hình học chính sau:
- Rất hay bị méo do ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết, môi trường như gió, mưa, mây, thực vật
- Ảnh hồng ngoại nhiệt thu nhận ban ngày và ban đêm có sự khác biệt rất lớn do phụ thuộc vào mô hình nhiệt của các vật chất khác nhau
Câu 13:
Trình bày khái niệm viễn thám Radar Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng ảnh Radar
Khái niệm:
Radar (Radio Detection and Ranging) là hệ thống đo đạc sử dụng nguồn năng lượng do chính nó phát ra ở dải sóng siêu cao tần (sóng radar) Hệ thống radar phát ra các xung điện về phía đối tượng và thu lại năng lượng được phản hồi từ đối tượng trong phạm vi trường nhìn của hệ thống
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh Radar:
Bước sóng radar: các bước sóng radar khác nhau sẽ cho năng lượng phản hồi khác nhau.
Các bước sóng nhỏ hơn 4 cm ít nhiều chịu ảnh hưởng của thời tiết Ở bước sóng Ka, bề mặt vật thể có thể gồ ghề, nhưng tại bước sóng L, bề mặt lại phẳng
Góc hạ của sóng radar: chất lượng ảnh radar (giá trị độ sáng) phụ thuộc vào góc hạ của
tia sóng radar Trên hình 6.11 thể hiện ảnh radar tại cùng một địa điểm với các góc hạ khác nha ( 30, 45, 80 độ)
Hiệu ứng phân cực sóng radar: tia sóng radar có tính chất phân cực, điều này ảnh hưởng
đến chất lượng của ảnh radar thu được
Hướng nhìn của sóng radar: tác động lên bề mặt địa hình Nếu hướng nhìn vuông góc
với bề mặt phản xạ sẽ cho tín hiệu phản xạ mạnh
Trang 9Tầm xiên (khoảng cách nghiêng): trong radar hàng không, tầm xiên khoảng 5 – 20 km,
trong radar vệ tinh khoảng 250 – 850 km
Các yếu tố địa hình: Do cơ chế thu nhận ảnh radar mà các yếu tố địa hình có ảnh hưởng
rất lớn đến hình ảnh thu được Ảnh hưởng của địa hình đến chất lượng ảnh radar thu được xảy ra dưới dạng 3 hiện tượng: đảo ngược ảnh, bóng đổ và co ảnh
Hiện tượng đảo ngược: thứ tự của các đối tượng trên ảnh radar bị đảo ngược so với vị trí
của chúng trên mặt đất thường gặp trong trường hợp chụp ảnh ở vùng núi
Hiện tượng co ảnh: là một hiện tượng ảnh hưởng đến hình ảnh radar xảy ra trong trường
hợp chụp ảnh vùng núi, khi tia radar chạm vào phần chân của sườn núi trước khi nó chạm đỉnh núi Do radar đo khoảng cách theo hướng nghiêng nên sườn núi sẽ trở nên ngắn hơn
do với thực địa và hình ảnh của sườn núi sẽ bị co lại
Hiện tượng bóng đổ: diễn ra ở phía sau của các đối tượng dựng đứng hoặc có độ dốc.
Bóng đổ trên ảnh radar sẽ xảy ra khi sóng radar không chạm tới được đối tượng (đối tượng không được rọi bởi tia sóng radar)
Câu 14:
Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của phương pháp phân loại ảnh bằng
mắt Các dấu hiệu phân loại ảnh bằng mắt
Phân tích hay giải đoán ảnh bằng mắt là quá trình sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để
tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp phân loại ảnh bằng mắt là đơn giản, nhanh chóng và
phát huy được trí tuệ của người sử dụng
Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là độ chính xác không cao và phụ thuộc vào khả
năng của người phân loại Bên cạnh đó, phương pháp phân loại bằng mắt không thể xử lý lượng thông tin lớn cũng như không phát hiện được các đối tượng ngụy trang Phương pháp này thông thường chỉ sử dụng trong trường hợp phân loại các đối tượng đơn giản
Kích thước: Thông tin biểu diễn hình dạng và kích thước đối tượng có ý nghĩa quan trọng
trong phân loại và phân tích ảnh bằng mắt Kích thước của đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ ảnh, kích thước có thể được xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với nghịch đảo tỷ lệ của ảnh Do vậy, khi phân loại ảnh bằng mắt, điều quan trong phải xác định được
độ phân giải không gian, kích thước pixel cũng như tỉ lệ ảnh Đối với ảnh vệ tinh độ phân giải cao, kích thước các ngôi nhà có thể được nhận thấy rõ Ngược lại, trên ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình và thấp không thể phân biệt bằng mắt các ngôi nhà riêng biệt mà chỉ phát hiện được các khu nhà, khu đô thị
Hình dạng: Là đặc trưng bên ngoài tiêu biểu cho đối tượng và có ý nghĩa quan trọng trong
giải đoán ảnh Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi
là dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng (ruộng thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu vực chung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ)
Bóng râm: Khi nguồn phát năng lượng (mặt trời hay radar) không nằm ngay trên đỉnh đầu
hoặc trong trường hợp chụp ảnh xiên sẽ xuất hiện bóng của đối tượng Căn cứ theo bóng của vật thể có thể xác định được chiều cao của chúng, trong ảnh radar bóng râm là yếu tố
Trang 10giúp cho việc xác định địa hình và hình dạng mặt đất Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ tinh quang học thường làm giảm khả năng giải đoán đối với khu vực nhiều nhà cao tầng, rất khó khăn trong việc xác định diện tích của vật thể Trong nhiều trường hợp, bóng râm
do mây tạo ra dẫn đến việc không thể phân loại được đối tượng bị bóng râm che phủ
Độ đậm nhạt – độ sáng: Là tổng hợp năng lượng phản xạ bởi bề mặt của đối tượng Mỗi
vật thể được thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó (ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen tuyền, ảnh màu thì tone ảnh sẽ cho độ đậm nhạt màu để phân biệt các vật thể khác nhau) Trong ảnh quang học, khi tổ hợp màu đúng 3, 2, 1, rừng tự nhiên có màu xanh đậm hơn rừng trồng, nước trong có màu xanh hơn nước chứa nhiều phù sa, Độ đậm nhạt của ảnh là yếu tố rất quan trọng và cơ bản trong việc giải đoán ảnh
Màu sắc: Là một yếu tố rất thuận lợi trong việc xác định chi tiết các đối tượng Ví dụ, các
kiểu loài thực vật vật có thể được phát hiện dễ dàng qua màu sắc (ngay cả cho những người không có kinh nghiệm) Trong phân tích ảnh bằng mắt khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, các đối tượng khác nhau sẽ có tone màu khác nhau, đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp màu Tùy theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa các kênh phổ để tổ hợp màu sẽ hiển thị được tốt nhất các đối tượng mà người giải đoán quan tâm
Cấu trúc: Là tần số lặp lại của sự thay đổi cấu trúc tone ảnh cho một khu vực cụ thể trên
ảnh quang học Cấu trúc còn là một tập hợp của nhiều đối tượng nhỏ phân bố thường theo một quy luật nhất định trên một vùng ảnh mà trong một mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu, các đối tượng nhỏ này sẽ quyết định đối tượng đó có cấu trúc là mịn hay sần sùi
Hình mẫu: Liên quan đến việc sắp xếp của các đối tượng về mặt không gian và mắt người
giải đoán có thể phân biệt được Đây là dạng tương ứng với vật thể theo một quy luật nhất định, nghĩa là sự lặp lại theo trật tự cụ thể của tone ảnh hay cấu trúc sẽ tạo ra sự phân biệt
và đồng thời có thể nhận biết được hình mẫu Hình mẫu cung cấp thông tin từ sự đồng nhất về hình dạng của chúng
Mối liên quan: Sự phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối
liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin giải đoán quan trọng để xác định chính xác đối tượng
Câu 15:
Trình bày nguyên nhân dẫn tới sai số của ảnh viễn thám
Trình bày nguyên lý cơ bản của các phương pháp nội suy lại giá trị độ
xám Ưu nhược điểm của từng phương pháp
a Nguyên nhân dẫn tới sai số của ảnh viễn thám.
Có 2 loại sai số của ảnh viễn thám: sai số về phổ và sai số về hình học
Nguyên nhân dẫn tới sai số hình học:
Các sai số hình học làm méo mó ảnh viễn thám được chia làm 2 nhóm: sai số hình học của chính hệ thống sensor và sai số do ảnh hưởng của các yếu tố ngoài hệ thống
Sai số méo hình học của hệ thống sensor phát sinh chủ yếu do có sự thay đổi trong hoạt động của sensor như méo hình quang học của sensor, thay đổi tốc độ quét tuyến tính, sự