Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 1. Khái niệm và phân loại về viễn thám? Cho ví dụ. Khái niệm: Viễn thám là khoa học nghiên cứu các thực thể, hiện tượng trên trái đất từ xa mà không cần tác động trực tiếp vào nó. Phân loại: + Phân loại theo nguồn năng lượng được sử dụng (loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận), kỹ thuật viễn thám bao gồm: • Viễn thám bị động: sử dụng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng do vật thể bức xạ (ở điều kiện nhiệt độ thường, các vật thể tự phát ra bức xạ hồng ngoại). • Viễn thám chủ động: thiết bị thu nhận phát ra nguồn năng lượng tới vật thể rồi thu nhận tín hiệu phản xạ lại. + Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng (theo dải phổ của các thiết bị thu): ứng với vùng bước sóng sử dụng , viễn thám có thể được phân thành 3 loại cơ bản: • Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ: nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ mặt trời, ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường năng lượng vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại được phản xạ từ vật thể và bề mặt trái đất. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh quang học. • Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh nhiệt. • Viễn thám siêu cao tần: trong viễn thám siêu cao tần hai kỹ thuật chủ động và bị động đều được áp dụng. Viễn thám bị động thu lại sóng vô tuyến cao tần với bước sóng lớn hơn 1mm mà được bức xạ tự nhiên hoặc phản xạ từ một số đối tượng. Vì có bước sóng dài nên năng lượng thu nhận được của kỹ thuật viễn thám siêu cao tần bị động thấp hơn viễn thám trong dải sóng nhìn thấy. Đối với viễn thám siêu cao tần chủ động (Radar), vệ tinh cung cấp năng lượng riêng và phát trực tiếp đến các vật thể, rồi thu lại năng lượng do sóng phản xạ lại từ các vật thể. Cường độ năng lượng phản xạ được đo lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau. Ảnh thu được từ kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh Radar. +Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm chính là viễn thám vệ tinh địa tĩnh và viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) (hình 1.3). Căn cứ vào đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, có thể chia ra hai nhóm vệ tinh là: • Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với trái đất là đứng yên. • Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) là vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Tốc độ quay của vệ tinh khác với tốc độ quay của trái đất và được thiết kế riêng sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là cùng giờ địa phương và thời gian lặp lại là cố định đối với một vệ tinh (ví dụ LANDSAT là 18 ngày, SPOT là 23 ngày...) Trên hai nhóm vệ tinh nói trên đều có thể áp dụng nhiều phương pháp thu nhận thông tin khác nhau tùy theo sự thiết kế của nơi chế tạo.
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) VÀ VIỄN THÁM • • • • • Câu Khái niệm phân loại viễn thám? Cho ví dụ Khái niệm: Viễn thám là khoa học nghiên cứu các thực thể, hiện tượng trái đất từ xa mà không cần tác động trực tiếp vào nó Phân loại: + Phân loại theo nguồn lượng được sử dụng (loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận), kỹ thuật viễn thám bao gồm: Viễn thám bị động: sử dụng lượng mặt trời lượng vật thể bức xạ (ở điều kiện nhiệt độ thường, các vật thể tự phát bức xạ hồng ngoại) Viễn thám chủ động: thiết bị thu nhận phát nguồn lượng tới vật thể thu nhận tín hiệu phản xạ lại + Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng (theo dải phổ các thiết bị thu): ứng với vùng bước sóng sử dụng , viễn thám có thể được phân thành loại bản: Viễn thám dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ: nguồn lượng sử dụng là bức xạ mặt trời, ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường lượng vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại được phản xạ từ vật thể và bề mặt trái đất Ảnh thu được kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh quang học Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn lượng sử dụng là bức xạ nhiệt vật thể sản sinh Ảnh thu được kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh nhiệt Viễn thám siêu cao tần: viễn thám siêu cao tần hai kỹ thuật chủ động và bị động được áp dụng Viễn thám bị động thu lại sóng vô tuyến cao tần với bước sóng lớn 1mm mà được bức xạ tự nhiên phản xạ từ một số đối tượng Vì có bước sóng dài nên lượng thu nhận được kỹ thuật viễn thám siêu cao tần bị động thấp viễn thám dải sóng nhìn thấy Đối với viễn thám siêu cao tần chủ động (Radar), vệ tinh cung cấp lượng riêng và phát trực tiếp đến các vật thể, thu lại lượng sóng phản xạ lại từ các vật thể Cường độ lượng phản xạ 1 • • được đo lường để phân biệt các đối tượng với Ảnh thu được từ kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh Radar +Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm là viễn thám vệ tinh địa tĩnh và viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) (hình 1.3) Căn cứ vào đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, có thể chia hai nhóm vệ tinh là: Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay trái đất, nghĩa là vị trí tương đối vệ tinh so với trái đất là đứng yên Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) là 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 và được thiết kế riêng cho thời gian thu ảnh vùng lãnh thổ mặt đất là địa phương và thời gian lặp lại là cố định một vệ tinh (ví dụ LANDSAT là 18 ngày, SPOT là 23 ngày ) Trên hai nhóm vệ tinh nói có thể áp dụng nhiều phương pháp thu nhận thông tin khác tùy theo sự thiết kế nơi chế tạo Câu Vẽ sơ đồ, trình bày thành phần viễn thám Sơ đồ thành phần hệ thống viễn thám 2 Nguồn lượng (A): thành phần đầu tiên hệ thống viễn thám là nguồn lượng để chiếu sáng hay cung cấp lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu Trong viễn thám chủ động sử dụng lượng phát từ nguồn phát đặt vật mang, còn viễn thám bị động, nguồn 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 qua Sự tương tác với đối tượng (C): sau truyền qua khí quyển đến đối tượng, lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm 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 lượng bộ cảm biến (D): sau lượng được phát 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 bộ cảm sẽ mang thông tin đối tượng Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): lượng được thu nhận bộ cảm cần được truyền tải (thường dạng điện từ) đến một trạm thu nhận liệu để xử lý sang dạng ảnh Ảnh này là liệu thô Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng các mục đích khác Để nhận biết được các đối tượng ảnh cần phải giải đoas chúng Ảnh được phân loại việc kết hợp các phương pháp khác (phân loại mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động, ) Ứng dụng (G): là thành phần cuối hệ thống viễn thám, được thực hiện ứng dụng thông tin thu nhận được qúa trình xử lý ảnh vào các lĩnh vực, bài toán cụ thể 3 Câu Trình bày dạng quỹ đạo vệ tinh viễn thám Các vệ tinh nhân tạo thường chuyển động theo lộ trình được thiết kế trước cho phù hợp với khả và mục tiêu bộ cảm biến được đặt vệ tinh Lộ trình được thiết kế để vệ tinh chuyển động vũ trụ sẽ được xác định thông số định luật Kepler áp dụng cho các vật thể chuyển động vũ trụ được gọi là quỹ đạo vệ tinh Sự lựa chọn quỹ đạo tuỳ thuộc vào giá trị tập hợp các thông số này, thông thường các vệ tinh khác sẽ chuyển động theo quỹ đạo khác được phân biệt bởi: - Những độ cao khác so với mặt đất - Theo quỹ đạo elip nằm một mặt phẳng có góc nghiêng khác so với mặt phẳng chứa xích đạo - Theo thời gian vệ tinh di chuyển hoàn tất một vòng quay quỹ đạo, còn được gọi là chu kỳ quỹ đạo - Theo khoảng thời gian cố định mà vệ tinh trở lại đúng vị trí chụp ảnh ban đầu, còn được gọi là chu kỳ lặp lại vệ tinh (do bộ cảm biến có trường nhìn cố định, nên vệ tinh di chuyển sẽ tạo nên tuyến chụp mặt đất có bề rộng cố định còn được gọi là độ rộng tuyến chụp Vì trái đất quay nên vệ tinh sẽ chụp theo tuyến khác mặt đất sau chu kỳ tiếp theo, sau khoảng thời gian cố định vệ tinh sẽ lặp lại vị trí ban đầu và khoảng thời gian này được gọi là tần suất lặp lại hay chu kỳ lặp) Nhìn chung dựa theo quỹ đạo chuyển động vệ tinh so với trái đất và mặt trời có thể chia quỹ đạo vệ tinh thành các loại sau: Quỹ đạo đồng trái đất: là quỹ đạo mà vệ tinh chuyển động một vận tốc góc với trái đất, nghĩa là vệ tinh quay một vòng quỹ đạo mất thời gian là 24 Vệ tinh chuyển động quỹ đạo đồng bộ trái đất và nếu mặt phẳng quỹ đạo có góc nghiêng được gọi là quỹ đạo địa tĩnh Các vệ tinh địa tĩnh có độ cao khoảng 36000km và treo lơ lửng một điểm không trung (đứng yên so với bề mặt trái đất) Do đó, vệ tinh địa tĩnh cho 4 phép quan sát và thu thập thông tin liên tục một vùng cụ thể và được sử dụng thích hợp vào mục đích quan sát khí tượng truyền tin…Vệ tinh Vinasat Việt Nam (ngày phóng) là vệ tinh thông tin, có quỹ đạo địa tĩnh Với độ cao lớn, các vệ tinh khí tượng địa tĩnh có thể giám sát thời tiết và dạng mây bao phủ toàn bộ bán cầu trái đất Quỹ đạo đồng mặt trời : là quỹ đạo cho phép vệ tinh chuyển động theo hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển động quay trái đất (Tây - Đông) cho vệ tinh luôn nhìn bề mặt trái đất thời điểm có sự chhiếu sáng tốt nhất mặt trời Như góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo này gần với góc nghiêng trục quay trái đất (so với mặt phẳng xích đạo) nên còn được gọi là quỹ đạo gần cực Những vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ mặt trời sẽ thu thập thông tin vùng nào đó trái đất theo địa phương nhất định và vị trí vệ tinh sẽ thay đổi theo điều kiện chiếu sáng mặt trời một năm Loại quỹ đạo này đảm bảo điều kiện chiếu sáng mặt trời là thu thập ảnh vệ tinh khu vực cụ thể theo các ngày và từng mùa khác năm Các vệ tinh tài nguyên thường sử dụng quỹ đạo đồng bộ mặt trời có ưu điểm tạo được một điều kiện chiếu sáng ổn định Đây là yếu tố quan trọng cho vịêc giám sát sự thay đổi giá trị phổ các ảnh mà không cần hiệu chỉnh điều kiện chiếu sáng khác Câu Trình bày đặc trưng phản xạ phổ thực vật, thổ nhưỡng nước Đặc trưng phản xạ phổ thổ nhưỡng Đặc trưng phản xạ chung nhất thổ nhưỡng là khả 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, có lượng hấp thụ và lượng phản xạ mà không có lượng thấu quang Với các loại đất có thành phần cấu tạo các chất hữu và vô khác nhau, khả phản xạ phổ sẽ khác Tùy thuộc vào thành phần hợp chất có đất mà biên độ đồ thị phản xạ phổ sẽ khác 5 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng: cấu trúc bề mặt đất, độ ẩm đất, hợp chất hữu cơ, vô có đất Hình: Đặc tính phổ của số loại đất Cấu trúc thổ nhưỡng phụ thuộc vào thành phần sét, bụi cát có đất Sét là hạn mịn có đường kính nhỏ 0.002mm, bụi có đường kính 0.002 – 0.05mm, cát có đường kính 0.05 – 2mm Với đất hạt mịn khoảng cách các hạt nhỏ, với đất hạt lớn, khoảng cách các hạt lớn dẫn đến khả vận chuyển không khí và độ ẩm dễ dàng Độ ẩm và lượng nước có đất ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm đất Khi độ ẩm tăng, khả phản xạ sẽ bị giảm (hình 1.19) Hình: Khả phản xạ phổ phụ thuộc độ ẩm của thổ nhưỡng Một yếu tố khác ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng là hợp chất hữu có đất Với hàm lượng hợp chất 6 hữu từ 0.5 – 5.0% đất sẽ có màu nâu sẫm (phản xạ phổ yếu) Nếu hàm lượng chất hữu đất thấp hơn, khả phản xạ phổ sẽ cao Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng còn phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt chứa đất Khả phản xạ phổ tăng hàm lượng oxit sắt đất giảm xuống (đặc biệt là vùng phổ nhìn thấy) Trong dải sóng điện từ này, khả phản xạ phổ có thể giảm đến 40% hàm lượng oxit sắt đất tăng lên Khi loại bỏ oxit sắt khỏi đất, khả phản xạ phổ tăng lên một cách rõ rệt, đặc biệt dải sóng điện từ 0.5 μm – 1.1 μm Đặc trưng phản xạ phổ thực vật Khả phản xạ phổ thực vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, các sắc tố lá ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ nó, đặc biệt là hàm lượng chất diệp lục (clorophyl) Trong dải sóng này, thực vật trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao lá sẽ có khả phản xạ phổ cao bước sóng xanh lá (green), giảm xuống vùng sóng đỏ (red) và tăng rất mạnh vùng sóng cận hồng ngoại (NIR) Khả phản xạ phổ lá vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ thấp Hai vùng suy giảm khả 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 lượng chiếu tới, khả phản xạ phổ lá không lớn Ở bước sóng xanh lá (green), khả phản xạ phổ lá rất cao, đó lá trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận màu lục (green) Khi lá úa có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả phản xạ phổ thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận lá có màu vàng, đỏ Ở vùng sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả phản xạ phổ lá là hàm lượng nước chứa lá Thực vật có khả hấp thụ lượng mạnh nhất các bước sóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7 μm Bước sóng 2.7 μm hấp thụ lượng mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ (sự hấp thụ mạnh diễn với dải sóng khoảng từ 2.66 μm–2.73 μm) Khi hàm lượng nước chứa lá giảm đi, khả phản xạ phổ lá tăng lên đáng kể 7 Hình: Một số yếu tổ ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ của thực vật Đặc trưng phản xạ phổ nước Khả phản xạ phổ nước thay đổi theo bước sóng bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có nước Ngoài ra, khả phản xạ phổ nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái nước Đối với đường bờ nước, dải sóng hồng ngoại và cận hồng ngoại có thể phân biệt một cách rõ ràng Nước có khả hấp thụ rất mạnh lượng bước sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại, đó lượng phản xạ sẽ rất Ở dải sóng dài, khả phản xạ phổ nước khá nhỏ nên có thể sử dụng các kênh dải sóng ngoài để xác định ranh giới nước – đất liền Trong nước chứa nhiều thành phần hữu và vô cơ, khả phản xạ phổ nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái nước Nước đục có khả phản xạ phổ cao nước trong, nhất là dải sóng dài Hàm lượng clorophyl ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước (giảm khả phản xạ phổ dải sóng ngắn, tăng dải sóng màu xanh lá cây) Ngoài ra, một số yếu tố khác ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước, không thể hiện rõ rệt qua sự khác biệt đồ thị 8 phổ: độ mặn nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, nước Độ thấu quang nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất có chung đặc tính thấu quang, nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn Khả thấu quang cao và hấp thụ lượng dải sóng nhìn thấy lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và là lượng phản xạ lớp đáy: cát, đá, Bảng: Độ thấu quang nước phụ thuộc bước sóng Bước sóng Độ thấu quang 0.5 μm – 0.6 μm Đến 10 m 0.6 μm – 0.7 μm 3m 0.7 μm – 0.8 μm 1m 0.8 μm – 1.1 μm < 10 cm Hình: Khả thấu quang của số loại nước Câu Phát biểu khái niệm độ phân giải ảnh vệ tinh Độ phân giải là thông số nhất phản ánh chất lượng và tính ảnh vệ tinh mà dựa vào đó ta có thể xác định khả phân loại, nghiên cứu vật thể Độ phân giải ảnh vệ tinh bao gồm: độ phân giải không gian, độ phân giải thời gian, độ phân giải phổ và độ phân giải bức xạ Đối với từng bài toán, phải xác định được yêu cầu cụ thể mặt kỹ thuật các thông số Ví dụ, nghiên cứu biến động thực vật cần liệu ảnh vệ tinh đa phổ, 9 chụp các thời gian khác nhau, ảnh không có mây Khi thành lập và hiện chỉnh đồ, tùy thuộc vào tỉ lệ đồ mà yêu cầu với các thông số khác Bản đồ tỉ lệ 1:100 000 có thể dùng ảnh vệ tinh độ phân giải không gian 30 x 30 m; đồ tỉ lệ 1: 25 000 có thể dùng ảnh vệ tinh độ phân giải 10 x 10 m Độ phân giải không gian (spatial resolution) Độ phân giải không gian (Spatial resolution) ảnh vệ tinh là kích thước nhỏ nhất một đối tượng hay khoảng cách tối thiểu hai đối tượng liền kề có khả phân biệt được ảnh Ảnh có độ phân giải không gian càng cao có kích thước pixel càng nhỏ Độ phân giải này phụ thuộc vào kích thước pixel ảnh, độ tương phản hình ảnh, điều kiện khí quyển và các thông số quỹ đạo vệ tinh Độ phân giải không gian được gọi là độ phân giải mặt đất hình chiếu một pixel tương ứng với một đơn vị chia mẫu mặt đất Ví dụ, ảnh vệ tinh LANDSAT các kênh blue, green, red có độ phân giải 30 x 30 m, điều đó có nghĩa là các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30 x 30 m mặt đất Dựa vào độ phân giải không gian, ảnh vệ tinh có thể được chia làm các loại sau: ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao (độ phân giải không gian 1m), ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1 – 10m), ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình (10 – 100m) và ảnh vệ tinh độ phân giải thấp (>100m) Độ phân giải bức xạ Độ phân giải bức xạ là khả nhạy cảm các thiết bị thu để phát hiện sự khác rất nhỏ lượng sóng điện từ (số bit dùng để ghi nhận thông tin ảnh vệ tinh) Phần lớn liệu ảnh viễn thám hiện được lưu trữ dạng bit, một số ảnh vệ tinh độ phân giải cao có thể lưu trữ dạng 16 bit Ảnh vệ tinh được lưu trữ dạng bit sẽ có 256 cấp độ xám (0 – 255), 16 bit có 65536 cấp độ xám (0 – 65535) Độ phân giải phổ (spectral resolution) 10 10 • • Độ phân giải phổ thể hiện kích thước và số kênh phổ, bề rộng phổ 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, tách biệt được các bức xạ từ nhiều vùng phổ khác Độ phân giải phổ thể hiện độ nhạy tuyến tính bộ cảm biến khả phân biệt sự thay đổi nhỏ nhất cường độ phản xạ sóng từ các vật thể Ví dụ, ảnh LANDSAT có vùng phổ từ 0.45 μm đến 12.5 μm , bao gồm kênh phổ, đó các kênh dải sóng nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại có độ phân giải không gian 30 x 30m; kênh hồng ngoại nhiệt có độ phân giải 60 x 60m; kênh toàn sắc có độ phân giải 10 x 10m Ảnh siêu phổ (HyMap, AVIRIS) có thể chứa hàng trăm kênh phổ Độ phân giải thời gian (temporal resolution) Độ phân giải thời gian là thời gian chụp lặp lại một vị trí ảnh vệ tinh Độ phân giải thời gian cho biết số ngày (hoặc giờ) mà hệ thống cảm biến vệ tinih sẽ quay lại để chụp một vị trí nhất định Do vậy, độ phân giải thời gian không liên quan đến các thiết bị ghi ảnh mà liên quan đến khả lặp lại vệ tinh Câu Phát biểu khái niệm phương pháp giải đoán ảnh mắt? Đặc điểm giải đoán ảnh mắt Khái niệm: Phân tích hay giải đoán ảnh mắt là quá trình sử dụng mắt người với trí tuệ để tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh Các dấu hiệu giải đoán ảnh: dấu hiệu trực tiếp gián tiếp + Dấu hiệu trực tiếp Hình dạng: là hình dáng, cấu trúc đường nét chung một vật thể riêng biệt, thường là hình ảnh hai chiều, ảnh lập thể có thể nhìn thấy chiều cao đối tượng là dấu hiệu vô quan trọng cho công tác điều vẽ Hình mẫu: là sự sắp xếp mặt không gian các vật thể có thể nhìn thấy rõ Sự lặp lại một cách điển hình và có thứ tự các tông màu và cấu trúc sẽ tạo nên mẫu đặc thù và cuối có thể nhận dạng được 11 11 • Kích thước vật thể ảnh là thông số độ lớn, độ dài, độ rộng đối tượng Kích thước liên quan đến tỉ lệ ảnh Về hình dạng có thể giống kích thước khác có thể là hai đối tượng khác Phân loại ảnh Giải đoán ảnh mắt Ưu điểm - Xử lý nhanh với - Kết hợp tri thức và suất cao kinh nghiệm - Tách được đại lượng - Không phụ thuộc vật lý hiệu vào phần mềm - Đa dạng xử lý, - Tách thông tin phân tích và hiển thị không gian hiệu - Dễ dàng tham khảo với các thông tin liên quan Nhược điểm • • • • Tốn nhiều thời gian Không thể tách đại lượng vật lý Kết giải đoán không đồng nhất nhiều người tham gia Sắc ảnh: là tổng hợp lượng ánh sáng được phản xạ từ bề mặt đối tượng, là dấu hiệu hết sức quan trọng để xác định đối tượng Tone ảnh được chia nhiều cấp khác nhau, giải đoán mắt thường có 10-12 cấp Nền màu: màu đối tượng ảnh màu giả giúp cho người giải đoán có thể phân biệt được nhiều đối tượng có đặc điểm tone ảnh tương tự ảnh đen trắng Cấu trúc:là cách sắp xếp và tần số xuất hiện mức độ thay đổi sắc thái các vùng cụ thể ảnh Bóng:là phần bị che lấp, không có ánh sáng mặt trời chiếu tới (hoặc từ nguồn chủ động), đó không có ánh sáng phản hồi tới 12 Khó kết hợp kinh nghiệm Thông tin phân bố không gian 12 • • • • + + + thiết bị thu được thể hiện tone ảnh đen ảnh đen trắng và màu xẫm đến đen ảnh màu + Dấu hiệu gián tiếp Vị trí : vị trí đối tượng không gian địa lý vùng nghiên cứu là thông số rất quan trọng giúp cho người giải đoán có thể phân biệt đối tượng Mối quan hệ tương hỗ: Những dấu hiệu gián tiếp cho phép chúng ta kết luận sự có mặt vật thể một hiện tượng không nhìn thấy được qua dấu vết chúng để lại địa hình người ta còn coi nó một dấu hiệu biểu hiện mối quan hệ tương hỗ địa vật này với địa vật khác Câu 7: Nêu khái niệm phân loại đa phổ?Ưu, nhược điểm phân loại ảnh so với giải đoán ảnh mắt Khái niệm: Phân loại đa phổ là quá trình tách gộp thông tin dựa các tính chất phổ, không gian và thời gian Mục đích tổng quát phân loại đa phổ là tự động phân loại các pixel ảnh thành các lớp phủ đối tượng đồng thời tách thông tin cần thiết phục vụ cho việc theo dõi đối tượng hay thành lập dồ chuyên đề Câu 8: Khái niệm thành phần hệ thống thông tin địa lý Khái niệm: GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, truy vấn, tích hợp, thao tác, phân tích và hiển thị liệu không gian Thành phần: Phần cứng: Phần cứng hệ thống GIS là hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi cho cài đặt và vận hành phần mềm GIS Phần cứng bao gồm: máy vi tính (computer), máy in (printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét (scanner), các phương tiện lưu trữ số liệu (như CD, DVD, ổ di động USB) Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức và các công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Thành phần phần 13 13 + • • • • + + + + + + • • mềm GIS bao gồm hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng Hệ thống phần mềm thuộc nhóm hệ điều hành Microsoft Windows, Linux, Mac OS X Các phần mềm ứng dụng là các phần mềm GIS và các phần mềm hệ quản trị sở liệu Một số hệ thống GIS được sử dụng phổ biến thế giới: Phần mềm ArcGIS Phần mềm IDRISI Phần mềm Mapinfo Các phần mềm GIS miễn phí: ILWIS, Quantum GIS, GRASS Dữ liệu: Dữ liệu có thể coi là thành phần quan trọng nhất một hệ GIS Dữ liệu được sử dụng GIS không là số liệu địa lý riêng lẽ mà còn phải được thiết kế một sở liệu Dữ liệu GIS có thể dạng liệu Vector, Raster và bảng thuộc tính Dữ liệu thuộc tính được trình bày dạng các ký tự, số, ký hiệu để mô tả các thuộc tính các thông tin thuộc tính các đối tượng địa lý Hệ GIS sẽ kết hợp liệu không gian với các nguồn liệu khác, chí có thể sử dụng hệ quản trị sở liệu để tổ chức lưu giữ và quản lý liệu Chuyên gia (Người sử dụng): Đây là một hợp phần quan trọng công nghệ GIS, đòi hỏi chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức phân tích và xử lý các số liệu Các chuyên viên phải thông thạo việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có kiến thức các số liệu được sử dụng và thông hiểu các tiến trình và sẽ thực hiện Phương pháp: Gồm toàn bộ các thủ tục và thuật toán liên quan đến nhập, biên tập, chuyển đổi liệu, truy vấn và phân tích liệu Các chức phân tích có thể nhóm thành: Nhóm thuật toán phân tích không gian: gồm phân tích liệu Vector và Raster Nhóm các thuật toán và thủ tục phân tích liệu thuộc tính 14 14 • + + + + + + Nhóm các thuật toán và thủ tục phân tích kết hợp liệu không gian và thuộc tính Câu 9: Trình bày chức hệ thống thông tin đia lý Chức thu thập liệu: là khả cho phép nhập liệu từ nhiều nguồn khác từ đồ giấy, số liệu bảng tọa độ, liệu ảnh vệ tinh, GPS Hơn nữa, các liệu được lưu trữ theo một định dạng liệu từ một phần mềm có thể nhập vào các hệ phần mềm khác Ví dụ, phần mềm ArcGIS cho phép nhập liệu từ các phần mềm Mapinfo, MicroStation, IDRISI và nhiều phần mềm GIS mã nguồn mở Chức lưu trữ liệu: hỗ trợ lưu liệu dạng Vector lẫn Raster Khả lưu trữ liệu các hệ GIS cho phép xây dựng các ngân hàng liệu không gian phục vụ công tác quản lý tài nguyên và môi trường VD: Cơ sở liệu lớp phủ thực vật, sở liệu đồ đất, sở liệu địa Chức truy vấn liệu: khai thác và xử lý số liệu sở liệu để đáp ứng các yêu cầu tra cứu Xác định đối tượng dựa vào đặc tính cụ thể dựa vào các điều kiện đặc biệt Chức hiển thị liệu: là khả cho phép hiển thị liệu nhiều dạng khác đồ, biểu đồ các báo cáo Chức xuất liệu: là khả cho phép xuất liệu được xuất dạng đồ giấy, ảnh, tài liệu đồ qua mạng Internet Chức phân tích liệu: là cho phép phân tích, phân loại liệu dựa vào các liệu thuộc tính và liệu địa lý được nhập vào hệ thống Các thuộc tính khác có thể được tổng hợp nắm bắt một cách riêng biệt và sự khác biệt có thể được xác đinh, được tính toán, được thay đổi…Ví dụ, hệ phần mềm IDRISI tích hợp các thuật toán thống kê, các mô hình phân tích đa biến, các thuật toán cho đánh giá và quy hoạch sử dụng đất, các thuật toán và mô hình giúp mô hình hóa chuyển đổi sử dụng đất và mô hình hóa các xu hướng biến đổi khí hậu Trái đất 15 15 + + + + + + + + + + + + + Câu 10: Trình bày khái niệm, ưu điểm nhược điểm cấu trúc liệu vector Khái niệm: Mô hình liệu vector: thông tin điểm, đường, vùng được mã hóa và lưu dạng tập hợp các tọa độ x,y Đối tượng dạng điểm lưu dạng tọa độ (x,y) Ưu điểm: Dữ liệu lưu tốn bộ nhớ liệu raster Dữ liệu có thể tạo từ độ phân giải gốc, không có sự khái quát hóa liệu Độ xác liệu gốc được trì Cho phép tạo topo cho các đối tượng , thực hiện các phân tích mạng rất tiện ích Chuyển đổi hệ tọa độ được thực hiện dễ dàng Truy vấn và cập nhật liệu khá tiện ích và dễ dàng Nhược điểm: Cấu trúc liệu phức tạp Thực hiện các phép toán chồng ghép là rất khó khăn Vị trí điểm phải lưu trữ một cách xác Cho phân tích không gian, liệu vector phải được cuyển sang mô hình topology Quá trình sửa lỗi để tạo toppology khá tốn thời gian Hơn nữa, liệu toppology phải thường xuyên tạo lại các liệu điểm, đường, và đa giác thường xuyên thay đổi Các thuật toán áp dụng cho phân tích không gian rất phức tạp Các liệu liên tục liệu độ cao, độ dốc không được hiển thị hiệu với mô hình liệu vector Phân tích không gian và làm trơn liệu là không thể thực hiện ranh giới vùng Câu 11: Trình bày khái niệm, ưu điểm nhược điểm cấu trúc liệu raster Khái niệm: Mô hình liệu Raste: Trong cấu trúc liệu Raster, đối tượng được biểu diễn thông qua các ô (cell) hay ô ảnh (pixel) một lưới các ô Trong máy tính, các ô lưới này được lưu trữ dạng ma trận đó ô lưới là giao điểm một hàng và một cột ma trận 16 16 + + + + + + + + + + + + + Ưu điểm : Cấu trúc liệu đơn giản, thành phần đồ gồm pixel Vị trí điểm được lưu đơn giản tọa độ hàng và cột ma trận số Phân tích không gian được thực hiện dễ dàng và thuận tiện Dữ liệu raster thích hợp cho mô hình hóa và tính toán định lượng Các liệu rời rạc và liệu liên tục độ cao có thể kết hợp dễ dàng Dữ liệu raster thích hợp với các thiết bị đầu máy in và hiển thị liệu đồ họa Nhiều liệu số ảnh vệ tinh, ảnh máy bay sẵn có và đa dạng, có khả cập nhật nhanh liệu số này Nhược điểm: Độ phân giải pixel hạn chế khả mô tả chi tiết đối tượng Rất khó hiển thị các đối tượng hình tuyến tính xác đường giao thông, thủy văn Xử lý liệu thuộc tính là khó khăn trường hợp sở liệu lớn Hầu hết các liệu tồn dạng vector, để sử dụng liệu raster, ta cần thực hiện chuyển đổi liệu sang dạng raster Các đồ raster thường có màu sắc hấp dẫn và đẹp liệu vector Chuyển đổi hệ tọa độ thực hiện khó khăn liệu vector Câu 12: Trình bày phương pháp nhập liệu vector phương pháp số hóa ảnh quét Số hóa liệu dựa ảnh quét (on-screem manual digitizing) là phương pháp số hóa các đối tượng đồ (điểm, đường, vùng) trực tiếp màn hình máy tính Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với phương pháp số hóa bàn số hóa Khâu số hóa được thực hiện sở ảnh quét đảm bảo chất lượng và cập nhật Các bước thực hiện số hóa dựa ảnh quét có sự khác các phần mềm GIS và loại liệu 17 17 Vector Nhìn chung, nội dung số hóa dựa vào ảnh quét bao gồm: - Thu thập đồ giấy hay ảnh cần quét - Quét đồ giấy và làm đồ quét - Nắn ảnh quét để đăng ký hệ quy chiếu tọa độ cho đồ số hóa - Số hóa (vectorization) các đối tượng điểm, đường, vùng ảnh quét - Chỉnh lý, biên tập và chuẩn hóa đồ được số hóa Tuy nhiên, lưu ý liệu Vector dạng vùng đất, dạng tuyến mạng lưới giao thông có quy trình số hóa đơn giản số hóa đối tượng là đường bình độ Với việc số hóa đồ đường bình độ, ngoài các công việc thực hiện đối tượng vùng và tuyến, ta còn phải tiến hành nội suy để tạo mô hình số độ cao (DEM) Hình 3.4 mô tả các bước chủ yếu quá trình số hóa và tạo đồ số độ cao từ đồ giấy đường bình độ có sẵn Thu thập liệu bản đồ giấy hay ảnh khâu quan trọng Các đồ thu thập để số hóa phải là các đồ đảm bảo chất lượng Bản đồ địa (thửa đất) và đồ địa hình dạng đường bình độ thường được quét và số hóa để thành lập đồ số địa và địa hình Các loại ảnh máy bay được thu thập và in trước là nguồn tư liệu tốt Khâu tiến hành quét bản đồ giấy Quét đồ là phương pháp tự động nhập liệu sử dụng máy quét đồ Máy quét là thiết bị có thể đọc được văn hay các dạng liệu đồ họa đồ và dịch các dạng thông tin này để máy tính có thể đọc và hiển thị được Máy quét thực hiện quét liệu đồ họa theo lớp Mỗi lớp liệu là dẫy các ô vuông (pixels) Mỗi pixel lớp liệu đặc trưng cho một giá trị nhất định Các máy quét quanh học (optical scanner) không phân biệt được dạng văn Dạng văn được hiển thị các đối tượng đồ họa, ta không thể biên tập được dạng liệu văn sản phẩm quét Để biên tập được dạng văn bản, ta cần phải có hệ thống OCR (optical character recognition) để dịch tệp ảnh sang dạng ASCII Các máy quét quang học hiện đại có OCP tích hợp vào hệ 18 18 thống Quét liệu là quá trình chuyển đồ giấy thành dạng số mà máy tính có thể đọc được Máy quét sử dụng thiết bị CCD (charge coupled devices) để đọc giá trị ánh sáng phản xạ từ bề mặt Thiết bị điện tử chuyên dụng chuyển giá trị phản xạ sang dạng số Mỗi giá trị phản xạ đặc trưng bước sóng điện từ nhất định Kết quét ảnh là đồ số Raster Mỗi pixel tệp ảnh Raster đặc trưng cho một mức độ phản xạ mà CCD ghi lại được Mỗi giá trị này có thể hiển thị theo một màu nhất định Lựa chọn độ phân giải để quét ảnh là rất quan trọng Nó ảnh hưởng đến chất lượng ảnh và sự khái quát hóa các đối tượng đồ giấy Tuy nhiên, độ phân giải liên quan đến kích thước tệp ảnh Tùy theo khả lưu trữ máy tính, ta cần cân nhắc lựa chọn độ phân giải phù hợp, vừa đảm bảo chi tiết đối tượng và vừa phù hợp với khả lưu trữ máy tính Thông thường, ta nên xác định độ phân giải cho ảnh quét dựa theo kích thước cụ thể đối tượng nhỏ nhất mà ta muốn hiển thị đồ Ví dụ, ta có thể chọn độ phân giải cho đồ quét là 150 dpi hay 250 dpi (dot per inch) Dpi là số điểm ảnh một đơn vị chiều dài là một inh Số hóa đối tượng ảnh quét khâu Quá trình này tiến hành với sự hỗ trợ các phần mềm GIS chuyên dụng Lưu ý quy trình vector hóa có sự khác các phần mềm GIS Số hóa đối tượng đường là công việc quá trình chuyển liệu ảnh quét thành liệu Vector Đường là dãy các pixel ảnh quét Độ rộng đường có thể lớn kích thước một pixel Quá trình di chuột số hóa đường thực hiện dẫy pixel tâm đường ảnh quét (centerline pixels) Các centerline pixels được chuyển thành các dẫy tọa độ x,y để định nghĩa đối tượng đa giác hay vùng 19 19 Câu 13: Trình bày phương pháp nhập liệu vector từ số liệu đo thực địa Dữ liệu đo đạc thực địa là liệu được thu thập các thiết bị chuyên dùng máy trắc địa điện tử, máy định vị toàn cầu GPS hay các thiết bị quan trắc môi trường khác Máy trắc địa hỗ trợ đo đạc và thành lập đồ địa (thửa đất) tỷ lệ lớn Dữ liệu thu thập từ máy trắc địa đáp ứng được mô tả chi tiết từng đất Tuy nhiên, việc thu thập liệu bổ sung, thiết bị GPS là một thiết bị hiệu GPS cho phép thu thập liệu không gian phổ biến nhằm bổ sung và cập nhật sở liệu địa lý Từ thời xa xưa, người sử dụng dụng cụ thiên văn, la bàn và đồ để xác định vị trí và tìm đường các chuyến thám hiểm khai phá các miền đất lạ Tuy nhiên, phải đến năm gần đây, các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS Mỹ thức vào hoạt động, việc định vị dẫn đường được giải quyết một cách Ngoài mục tiêu phục vụ các chức lĩnh vực quân sự ý tưởng thiết kế ban đầu, các hệ thống vệ tinh định vị được ứng dụng rộng rãi và hiệu nhiều lĩnh vực dân sự Hệ thống định vị toàn cầu GPS là một tập hợp các phần cứng và phần mềm dùng để xác định vị trí các đối tượng bề mặt Trái đất cách sử dụng các tín hiệu nhận được từ hệ thống vệ tinh Các liệu vị trí và các thuộc tính kèm có thể được nhập vào hệ thống GIS GPS thu thập liệu điểm, đường vùng theo một tập hợp bất kỳ phù hợp cho việc sử dụng GIS GPS có thể được sử dụng một công cụ hữu hiệu thu thập và cập nhật liệu không gian cho GIS Các thiết bị quan trắc môi trường có thể bổ sung liệu, nhiên liệu này chủ yếu là dạng điểm hệ thống số môi trường Việc mô tả vị trí các điểm quan trắc môi trường cần có sự hỗ trợ thiết bị GPS Dữ liệu đo đạc trắc địa có thể nhập trực tiếp vào phần mềm chuyên dùng phần mềm đo vẽ và thành lập đồ địa (FAMIS) Hiện nay, các thiết bị GPS có thể kết nối với máy tính 20 20 và liệu số lưu thiết bị GPS được tải trực tiếp vào các phần mềm GIS thương mại ArcGIS hay IDRISI 21 21 ... các phần mềm GIS và các phần mềm hệ quản trị sở liệu Một số hệ thống GIS được sử dụng phổ biến thế giới: Phần mềm ArcGIS Phần mềm IDRISI Phần mềm Mapinfo Các phần mềm GIS miễn phí:... phần mềm GIS miễn phí: ILWIS, Quantum GIS, GRASS Dữ liệu: Dữ liệu có thể coi là thành phần quan trọng nhất một hệ GIS Dữ liệu được sử dụng GIS không là số liệu địa lý riêng lẽ... mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức và các công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Thành phần phần 13 13 + • • • • + + + + + + • • mềm GIS bao gồm hệ