Phần 2 của giáo trình Trắc địa viễn thám trình bày chương 5 và chương 6 của giáo trình với các nội dung: đoán đọc và điều vẽ ảnh, những khái niệm cơ bản về ảnh vệ tinh.
CHƯƠNG V ðOÁN ðỌC VÀ ðIỀU VẼ ẢNH Nội dung chương trình bầy chuẩn đốn ñọc ñiều vẽ ảnh Cơ sở ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh: sở vật lý ñoán ñọc điều vẽ ảnh, sở sinh lý đốn ñọc ñiều vẽ ảnh, sở chụp ảnh ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh Các phương pháp ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh Nguyên lý chung việc thành lập ñồ phương pháp ảnh ñơn 5.1 Khái niệm đốn đọc điều vẽ ảnh Mặt ñất ñối tượng khác mặt ñất điều kiện chiếu sáng chúng có khả phản xạ, xạ lượng mặt trời với mức ñộ khác Do chụp ảnh ñối tượng ñược biểu thị ảnh với mức độ khác sắc ảnh, hình dạng, kích thước, cấu trúc, bóng, phân bố khơng gian vốn có tự nhiên thời ñiểm chụp Nhận biết ñược ñối tượng theo biểu thị chúng ảnh thông qua việc xác ñịnh ñặc trưng số lượng, chất lượng ñối tượng cho phép ta ñi tới xác ñịnh chất chúng lĩnh vực chun mơn đặt Các tài liệu ảnh ghi nhận tính chất đối tượng mà mắt người nhận biết tính chất chúng ngồi nhận biết mắt người chúng ñược chuyển vào dạng ảnh ðó tài liệu lâu dài thơng tin ñối tượng quan hệ chúng mà chụp ảnh ghi nhận ñược Khai thác thơng tin ảnh tìm hiểu đến xác ñịnh chất ñối tượng nghiên cứu theo biểu thị chúng ảnh gọi ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh Như vậy, ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh việc thu nhận thông tin ñịa hình, ñịa vật ảnh dựa qui luật tạo hình quang học, tạo hình hình học qui luật phân bố chúng không gian Các qui luật phân bố địa vật sử dụng đốn ñọc ñiều vẽ ảnh gọi chuẩn ñoán ñọc ñiều vẽ Việc đốn đọc điều vẽ ảnh xây dựng dựa vào q trình chụp ảnh q trình quang học, q trình hình học, q trình hố học sở địa lý, phân bố khơng gian địa hình, địa vật Vì việc đốn đọc điều vẽ ảnh cần có hiểu biết đầy đủ q trình Ví dụ q trình chụp ảnh dựa nguyên lý phép chiếu xuyên tâm Quan hệ ñiểm ảnh ñiểm vật tuân theo qui luật phép chiếu Vì nghiên cứu ñịnh lý phép chiếu xuyên tâm, áp dụng chúng vào đốn đọc, điều vẽ ảnh cần thiết, chụp ảnh hình ảnh thu phải qua hệ thống thấu kính, lăng kính chất lượng hình ảnh phụ thuộc vào chất lượng hệ thống thấu kính lăng kính lắp ñặt máy chụp ảnh Nếu chất lượng hệ thống thấu kính, lăng kính khơng tốt gây tượng méo hình Do muốn đốn đọc ñiều vẽ ảnh tốt ta phải hiểu rõ qui luật tạo hình trình chụp ảnh Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng ảnh, người ta chia ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh thành dạng: ðoán ñọc ñiều vẽ ảnh tổng hợp ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh chun đề (đốn đọc điều vẽ ảnh địa chất, ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh lâm nghiệp phục vụ thành lập ñồ chuyên ñề) Theo quan ñiểm lý thuyết nhận dạng đốn đọc điều vẽ ảnh chia thành hai nhóm: Nhóm thứ nhất: gồm phương pháp đốn đọc điều vẽ ảnh dựa ngun lý hoạt động sáng tạo người Việc đốn đọc ñiều vẽ ảnh ñược tiến hành cảm thụ thị giác sử dụng sáng tạo thông tin ðây phương pháp chủ yếu ñược dùng thực tế sản xuất Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 64 Nhóm thứ hai: việc đốn đọc điều vẽ tiến hành cách biến đổi hình ảnh chụp thành tín hiệu ánh sáng hay tín hiệu điện sau mã hố tín hiệu gia cơng hình ảnh mã hố theo qui luật toán học thống kê lý thuyết nhận dạng Theo phương thức ñiều vẽ ảnh người ta phân làm đốn đọc điều vẽ phòng đốn đọc điều vẽ ngồi trời ðốn đọc điều vẽ phòng: dựa vào tri thức ảnh ñể nhận biết đối tượng: người làm cơng tác cần có hiểu biết đầy đủ ảnh, qui luật tạo hình chụp ảnh, tính chất ảnh, tính chất màu sắc để nhận biết đối tượng ảnh Phương pháp có sử dụng dụng cụ điều vẽ Hiện có nhiều loại dụng cụ thuận lợi cho việc quan sát cho phép nâng cao khả thụ cảm thị giác cách phóng to hình ảnh quang học, cách dựng lại mơ hình lập thể khu đo cho phép xác định phần định lượng địa vật cần đốn ñọc ñiều vẽ nhờ thiết bị ño thích hợp Ưu ñiểm phương pháp hiệu kinh tế cao, có điều kiện tiến hành phòng thí nghiệm nên ñược trợ giúp dụng cụ, máy móc đại Tuy nhiên nhược điểm phương pháp độ xác khơng cao ðốn đọc điều vẽ ảnh trời: tiến hành mang ảnh thực địa để đối sốt hình ảnh ghi lại ảnh địa vật tương ứng ngồi thực địa Phương pháp có độ xác cao phí thời gian, cơng sức tiền Vì thường ñược áp dụng chưa nhận biết ñược ñối tượng phòng, cần phải mang ảnh thực địa để trực tiếp đối sốt Ngồi phải chuyển đối tượng chưa có ảnh lên ảnh theo nội dung ñồ cần thành lập (Nếu ảnh ñược dùng vào việc thành lập ñồ) Nhiệm vụ ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh hàng không thu nhận thông tin tổng hợp bề mặt trái đất xác định đặc tính tập hợp ñịa vật riêng biệt mặt ñất khí ðốn đọc điều vẽ ảnh phục vụ mục đích là: Nhiệm vụ thứ nhất: Là phân vùng khu vực bề mặt trái ñất, phát hệ thống thuỷ văn, hệ thống giao thơng, vùng dân cư, thảm thực vật… xác định mối quan hệ chúng, thành lập hiệu chỉnh đồ địa hình Nhiệm vụ thứ 2: Bao gồm cơng việc rộng việc đo vẽ đồ địa hình, đồ địa chính, đồ tìm kiếm khai thác khống sản có ích, đánh giá rừng, nghiên cứu khí tượng, trinh sát mục tiêu qn mục đích khác Trong năm gần ñây khoa học vũ trụ phát triển nên đặt cơng tác đốn đọc điều vẽ nhiều nhiệm vụ đốn đọc, điều vẽ ảnh vũ trụ 5.2 Các chuẩn đốn đọc điều vẽ ảnh Việc ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh ñược tiến hành theo chuẩn đốn đọc điều vẽ trực tiếp, gián tiếp, tổng hợp tài liệu bổ sung ñồ ảnh, đồ địa hình có ðốn đọc điều vẽ ảnh trước hết ñịa vật ñược nhận biết dựa vào đặc tính có ảnh mà mắt người cảm thụ Những đặc trưng gọi chuẩn trực tiếp Chuẩn trực tiếp chuẩn thơng qua người ta nhận biết đối tượng điều vẽ, bao gồm: hình dạng, kích thước, mầu ảnh, ảnh bóng địa vật Thơng thường chuẩn trực tiếp chuẩn dễ dàng nhận biết thông qua cảm thụ người Tuy nhiên đơi chứa đủ để đốn đọc, điều vẽ đặc tính địa vật khơng thể ảnh (Ví dụ cơng trình ngầm hướng dòng chảy) hay số địa vật khơng có chuẩn xác định, chuẩn ứng với nhiều địa vật (Ví dụ mặt nước hồ, ao có ảnh với mầu khác phụ thuộc vào góc tới tia mặt trời, chất đáy… hay hình chữ nhật màu xám ảnh ruộng lúa hay ruộng màu) Do người ta phải sử dụng số chuẩn bổ sung gọi chuẩn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 65 gián tiếp, chuẩn cho ta biết rõ thêm tồn ñịa vật loại trừ tính bất định chuẩn trực tiếp Chuẩn gián tiếp dựa vào qui luật tồn tự nhiên, quan hệ tương hỗ khơng gian địa vật hay nhóm địa vật Chuẩn gián tiếp bao gồm chuẩn phân bố, quan hệ tương hỗ, dấu vết hoạt ñộng ñịa vật hay tượng Chuẩn gián tiếp đóng vai trò tham khảo để xác định tính bất định chuẩn trực tiếp Tuy hiên đóng vai trò quan trọng đốn đọc điều vẽ ảnh 5.2.1 Chuẩn đốn đọc điều vẽ trực tiếp Các ñặc tính ñịa vật ñược phản ánh trực tiếp ảnh ñược mắt người cảm thụ ñược gọi chuẩn đốn đọc điều vẽ trực tiếp Chúng bao gồm hình dạng, kích thước, mầu, mầu sắc ảnh bóng địa vật Chuẩn hình dáng: Chuẩn hình dáng chuẩn đốn đọc điều vẽ trực tiếp Dựa vào chuẩn ta xác ñịnh ñược có mặt địa vật tính chất địa vật Bằng mắt người làm cơng tác đốn ñọc ñiều vẽ dễ dàng phát diện mạo ñịa vật ảnh Trên ảnh ñịa vật biểu thị hình dáng giống đồ, tức giữ ngun tính đồng dạng với ñịa vật kích thước nhỏ phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh Ở vùng tâm ảnh tính đồng dạng ñược bảo tồn, mép ảnh ñịa vật biến dạng đơi chút Các địa vật cao ống khói nhà máy, nhà cao tầng chụp lên ảnh có biến dạng hướng vào tâm ảnh Có loại hình dạng: hình dạng xác định hình dạng khơng xác định Hình dạng xác định chuẩn đốn đọc điều vẽ tin cậy mục tiêu nhân tạo chúng thường có ảnh hình dạng xác định (Như nhà cửa, đường xá….) Hình dạng khơng xác định chuẩn đốn đọc điều vẽ khơng tin cậy cánh ñồng cỏ, khu rừng, bãi cỏ hoang, đầm lầy… Ngồi người ta chia thành hình tuyến, hình vết, hình khối, hình phẳng… Dạng hình tuyến quan trọng đốn đọc điều vẽ địa vật yếu tố giao thơng, thuỷ lợi Người ta dễ dàng phát chúng ảnh có tỷ lệ nhỏ Hình tuyến thường chuẩn đốn đọc điều vẽ quan trọng, dễ phát Ví dụ theo đặc điểm đường cong ta phân biệt đường sắt đường Nhìn qua kính lập thể ta phân biệt địa vật phẳng địa vật hình khối Dạng khơng gian địa vật chuẩn để đốn ñọc ñiều vẽ tốt ñể nhận biết mục tiêu nhân tạo mục tiêu tự nhiên Tóm lại hình dạng vật thể chuẩn quan trọng để nhận biết vật thể Chuẩn kích thước Kích thước ảnh chuẩn đốn đọc điều vẽ trực tiếp chắn so với chuẩn hình dạng Theo tỷ lệ ảnh xác định kích thước vật thể Theo chuẩn kích thước người ta biết số tính chất đặc trưng địa vật cách gián tiếp Ví dụ: dựa vào kích thước cầu người ta xác ñịnh ñược trọng tải cầu Chuẩn kích thước dùng để đốn đọc điều vẽ ñịa vật Nền ảnh Nền ảnh ñộ hoá ñen phim chụp chỗ tương ứng ảnh ñịa vật sau ñộ ñen ảnh Cường ñộ ánh sáng phản xạ từ vật chụp chiếu lên vật hiệu ảnh làm hố đen lớp nhũ ảnh mức ñộ khác Nền ảnh ñịa vật ñược chụp lên ảnh phụ thuộc vào yếu tố sau: - Khả phản xạ ñịa vật: Vật trắng khả phản xạ tia sáng lớn ảnh nhận ñược sáng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 66 - Cấu trúc bề ngồi địa vật: Bề mặt địa vạt bóng, phẳng ảnh nhận sáng Ví dụ cánh đồng cày có mầu thẫm cánh đồng chuẩn bị cầy mầu chúng thực ñịa giống - ðộ nhạy cảm nhũ ảnh vật ảnh khác tạo nên ảnh khác ñối với ñối tượng chụp - ðộ ẩm đối tượng chụp: vật có độ ẩm lớn cho ta ảnh có mầu thẫm Ví dụ: ảnh bãi cát ẩm có thẫm ảnh bãi cát khơ Bóng ñịa vật Bóng ñịa vật ảnh chuẩn đốn đọc điểm vẽ ngược ðơi có bóng cho phép xác định tính chất địa vật Nhiều bóng địa vật gây nên ảnh hưởng xấu cho việc đốn đọc điểm vẽ làm lấp địa vật lân cận Có loại bóng bóng thân bóng đổ Bóng thân: Bóng thân bóng nằm thân địa vật đó, tức phía địa vật khơng chiếu sáng Bóng thân làm bật tính khơng gian vật Nếu mặt địa vật gẫy góc phần sáng phần tối ảnh có ranh giới rõ ràng Nếu mặt địa vật cong ranh giới khơng rõ ràng khơng có khác biệt độ chiếu sáng Bóng đổ: Bóng đổ bóng địa vật hắt xuống mặt ñất hay hắt xuống mặt ñịa vật khác Bóng ñổ có hình dạng quen thuộc địa vật Các địa vật độc lập như: cột ăng ten, ống khói, ñộc lập thường ñược ñoán ñọc ñiều vẽ tốt nhờ bóng đổ chúng Vì bóng đổ tạ tia chiếu nghiêng nên hình dạng bóng đổ hình dạng địa vật nhìn bên cạnh khơng hồn tồn đồng dạng ðịa hình ảnh hưởng ñến chiều dài bóng ñổ, làm cho bóng dài hay ngắn lại tuỳ thuộc vào hướng dốc địa hình, độ tương phản bóng lớn ñộ tương phản ñịa vật nền, ví dụ độc lập cỏ Trong trường hợp bóng chuẩn đốn đọc ñiều vẽ Trong số trường hợp việc xác ñịnh chiều cao ñịa vật cách ño chiều dài bóng nhanh xác đo lập thể 5.2.2 Chuẩn đốn đọc điều vẽ gián tiếp Chuẩn ñoán ñọc ñiều vẽ gián tiếp dùng ñể có mặt tính chất địa vật khơng thể ảnh khơng xác định theo chuẩn trực tiếp Ví dụ đường ngầm xun núi đốn nhận theo chỗ gián đoạn hình ảnh ñường ñi xuyên qua núi Chuẩn gián tiếp dùng ñể bổ sung cho tính đa trị chuẩn trực tiếp Các chuẩn ñược xây dựng sở mối quan hệ tương hỗ mang tính qui luật xuất tự nhiên địa vật hay nhóm địa vật Các địa vật mà theo chuẩn trực tiếp chúng khơng thể nhận biết chúng thể khơng rõ ràng khơng đầy đủ Ví dụ: đường đất đến bờ sơng lại bắt ñầu từ bờ sông bên cho phép ta phán đốn việc có mặt bến đò hay chỗ lội người qua lại, tập trung tầu thuyền cạnh bờ sơng nói lên khả có bến cảng, ñịa vật chụp lên ảnh mầu Ví dụ ruộng đỗ ao thả bèo: ruộng ñỗ thường vùng ñất cao ao thả bèo thường vùng đất thấp Ta phân biệt chúng cách dễ dàng chúng có mầu, hình dáng ảnh nhờ qui luật phân bố ñối tượng Cũng có ta phát địa vật bị che lấp địa vật khác Ví dụ có Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 67 đường tưới nước bị gián đoạn qua đường tơ chắn đường tơ chỗ cắt có cống ngầm cối bên đường che khuất miệng cống Ta dựa theo thay đổi tính chất ñịa vật ảnh hưởng ñịa vật khác để đốn nhận đối tượng điều vẽ: Các địa vật khơng có mặt đất có ảnh hưởng đến tính chất địa vật chúng làm cho chuẩn trực tiếp ñịa vật thay đổi Ví dụ: thảm thực vật túi nước ngầm thường xanh tốt vùng lân cận Do đốn nhận điều vẽ nước ngầm dựa vào chuẩn trực tiếp thảm thực vật Thảm thực vật ñược gọi "vật báo" Chuẩn dấu vết hoạt động chuẩn đốn dọc điều vẽ gián tiếp quan trọng đốn đọc điều vẽ ñịa vật ñộng như: suối, ñường xá, khu dân cư Chuẩn quan trọng xác ñịnh ñặc tính mục tiêu nhân tạo, xí nghiệp cơng nghiệp, đường giao thơng… Tuy nhiên chuẩn dấu vết hoạt động dùng đốn đọc điều vẽ địa vật tự nhiên Ví dụ: theo mối quan hệ tương tác nước bờ sông, nước dải cát ta xác định hướng dòng chảy tính chất đất đá bên bờ Việc sử dụng chuẩn gián tiếp để đốn đọc điểm vẽ địa vật khơng có chuẩn trực tiếp trường hợp cụ thể phải nghiên cứu kỹ ñặc ñiểm ñịa vật khu ño ý đến tần xuất xuất chuẩn Như với chuẩn trực tiếp, chuẩn gián tiếp đóng vai trò quan trọng việc đốn ñọc ñiều vẽ ảnh Giữa chúng có mối quan hệ định mang tính qui luật 5.2.3 Chuẩn ñoán ñọc ñiều vẽ tổng hợp Chuẩn ñoán ñọc ñiều vẽ tổng hợp phản ánh cấu trúc tập hợp lãnh thổ tự nhiên chuẩn ổn ñịnh rõ ràng chuẩn trực tiếp yếu tố ñịa vật Cấu trúc hình ảnh hình thành từ thành phần sau: Hình dạng, diện tích, mầu Nếu mầu đại lượng thay đổi hình dáng chuẩn ỏn định, chắn Cấu trúc hình ảnh kiểu xếp yếu tố ảnh theo trật tự qui luật ñịnh phụ thuộc vào tính chất quang học, hình học ñịa vật thể trường ngẫu nhiên ñộ ñen thông qua mức ñộ ảnh khác Cấu trúc hình ảnh gồm: chấm mịn, chấm thơ, dạng loang lổ, dạng vẩy, dạng dải gợn sóng, dạng lược, dạng ô mảng, dạng khảm, dạng cành (hình 5.1) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 68 Hình 5.1 Sơ ñồ số dạng cấu trúc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 69 Dựa cấu trúc người ta đốn nhận đối tượng điều vẽ Ví dụ ảnh vườn ăn có cấu trúc chấm thô, dạng ô vuông, ảnh vườn cơng nghiệp có cấu trúc tuyến điểm, ảnh khu dân cư thành phố cấu trúc dạng khảm hình bàn cờ Cảnh quan đá núi có ảnh vưới cấu trúc ñặc trưng: Dạng vẩy ñối với ñá vôi, dạng chấm thô ñối với ñá cuội Dựa nguyên tắc hình học việc phân loại dựa hình dáng vị trí tương đối điểm, đường, mặt Ví dụ: dựa vào dạng hình học cấu trúc người ta chia dạng cấu trúc ñiểm, ñường, mặt Dựa nguyên tắc quang học phân loại dựa theo thay ñổi mầu cấu trúc Theo tính chất quang học cấu trúc chia ra: Cấu trúc ñơn, cấu trúc ngắt quãng với dạng hình học xác định Theo ngun tắc di truyền việc phân loại dựa qui luật chung ñặc ñiểm ñịa hình, cảnh quan tự nhiên Việc phân loại di truyền ñược xây dựng phù hợp với tập hợp lãnh thổ tự nhiên 5.3 Cơ sở ñịa lý ñoán ñọc ñiều vẽ ảnh Các ñịa vật bề mặt trái đất khơng phải phân bố, xếp cách tuỳ tiện mà theo qui luật ñịnh Tập hợp có tính qui luật tạo nên quần thể lãnh thổ tự nhiên Khi biết ñược qui luật quần thể ta xác định sử dụng tốt chuẩn đốn đọc điều vẽ gián tiếp chuẩn đốn đọc điều vẽ tổng hợp Do để đốn đọc điều vẽ ảnh xác ta cần nghiên cứu kỹ ñặc ñiểm ñịa lý quần thể tự nhiên theo tài liệu bay chụp, đồ có, tài liệu khác Theo tài liệu người ta cần phân vùng khu vực nghiên cứu xác ñịnh chuẩn ñiều vẽ cần dùng cho khu vực Cảnh quan địa lý ñơn vị quần thể lãnh thổ tự nhiên, khu vực có nguồn gốc phát sinh lịch sử phát triển, có sở địa chất, có kết hợp giống điều kiện thủy văn, thổ nhưỡng, địa hình khí hậu xã hội ñộng, thực vật Quần thể lãnh thổ tự nhiên ñơn giản tiểu cảnh khu Trong phạm vi tiểu cảnh khu ñiều kiện tự nhiên khí hậu, nham thạch, dạng địa hình, xã hội thực vật hoàn toàn thống Quần thể lãnh thổ phức tạp gồm tiểucảnh khu liên kết lại với gọi cảnh khu ðó bãi bồi, thung lũng, ñầm lầy, vùng hạ lưu phẳng Cảnh khu dễ dàng đốn nhận ảnh theo cấu trúc ñịa mạo ñặc trưng chúng Cảnh quan tập hợp cảnh khu giống qui luật Nếu biết tính chất quang học phần riêng biệt ta nghiên cứu tính chất quang học địa mạo tiểu cảnh khu cảnh quan Do việc tác ñộng người khai khẩn ñất ñai, tác động thiên nhiên khả đốn ñọc, ñiều vẽ bị giảm Việc thay ñổi lớp phủ thổ nhưỡng, thực vật, thay ñổi phần lớp phủ thủy văn khơng làm thay đổi địa hình, tính báo địa hình giữ ngun Do địa hình phạm vi khu đo hẹp ñược thể ảnh rõ, ñiều ñược sử dụng đốn đọc điều vẽ hoạt động tân kiến tạo thành phần nham thạch vùng ñồng Do ranh giới vùng ñất canh tác ñược chụp lên ảnh có nhiều hình dạng khác làm phá vỡ tính tồn vẹn việc cảm thụ, làm cho việc phân chia ranh giới tự nhiên lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng quần thể tự nhiên việc sử dụng chúng đốn đọc điều vẽ khó Quần thể lãnh thổ tự nhiên ñặc trưng hình ảnh riêng theo dấu hiệu ta dễ dàng xác ñịnh ñược chúng ảnh hàng khơng Hình dáng vi địa hình dấu hiệu ñể phân loại cảnh khu Việc phân loại cảnh khu theo dạng địa hình sở để phân loại cảnh khu cách sơ ðể đốn ñọc ñiều vẽ cảnh khu theo dạng ñịa hình người ta sử dụng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 70 cá vi địa hình đặc trưng, vùng xói mòn, thay đổi có tính chất quy luật lớp thổ nhưỡng, thực vật, hình dáng khu đo ðó dấu hiệu dễ đốn nhận ðối với vùng đồng ranh giới quần thể lãnh thổ tự nhiên điều kiện khí hậu kiểm tra ranh giới việc tạo thành cảnh quan khu ðối với vùng núi ñất ñai, khí hậu, chênh lệch địa hình, ảnh hưởng chiếu sáng mốiquan hệ cấu trúc ñịa mạo cảnh quan cấu trúc ñịa chất ñược biểu thị mối liên hệ phức tạp vùng ñồng ðiều dẫn đến hình thành quần thể lãnh thổ tự nhiên khác lớp nham thạch Các chuẩn đốn đọc điều vẽ địa vật xác định theo khu vực điển hình Các chuẩn đốn tập hợp lại kèm theo ảnh mẫu dùng cho việc đốn ñọc, ñiều vẽ khu vực ñịnh khu vực xây dựng ảnh mẫu nhỏ xác ngược lại ðịa hình vật báo quan trọng cho cấu trúc bên cảnh quan ðặc ñiểm ñịa hình phụ thuộc vào trình hình thành địa hình, cấu trúc địa chất, nước mặt, nước ngầm, lớp nhũ thực vật, thổ nhưỡng yếu tố tự nhiên khác ðịa hình định độ ẩm, ñiều kiện tiêu nước, ñiều kiện bồi tụ chất khống chất hữu ðịa hình có ảnh hưởng ñến mức nước ngầm ñến cường ñộ trình tạo dốc hình thành thổ nhưỡng Thời gian chiếu sáng sườn dốc, độ cao địa hình phản ánh lớp thực vật tương ứng có liên quan ñến lượng xạ mặt trời, mức ñộ bao phủ lớp phủ thổ nhưỡng thành phần học chúng Ngoài ra, hướng ñịa hình ảnh hưởng ñến lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng Ví dụ khu vực vùng núi phía Bắc ðơng bắc Bắc có hướng chủ yếu Tây bắc - ðơng Nam vng góc với hướng gió mang nhiều nước từ biển vào Do tác dụng chắn địa hình lượng mưa thay đổi nhiều từ nơi đón gió đến nơi khuất gió Do khu vực ñồi núi cối phân bố phát triển đồng sườn phía đơng cối tốt hơn, dầy ñặc sườn Tây Trên ảnh hàng khơng địa hình có cấu trúc địa mạo ñặc trưng Nhờ vào dụng cụ lập thể ta thấy độ sâu địa hình, hướng địa hình, mức độ xói mòn đất Ngồi yếu tố địa hình, thực vật báo quan trọng cấu trúc bên cảnh quan thực vật chịu ảnh hưởng lớn ñiều kiện sinh trưởng ñất ñai, ñộ ẩm, ñộ chiếu sáng Thủy văn vật báo cấu trúc bên cảnh quan Do đặc tính hoạt động sơng, chế ñộ qui luật vận ñộng dòng chẩy nên ñặc ñiểm ñịa hình thổ nhưỡng thực vật thay đổi Theo góc tạo dòng chẩy suối phụ suối ta phán đốn độ dốc chung địa hình Góc nhọn mặt địa hình khu vực suối suối phụ dốc Mối quan hệ chặt chẽ thủy văn với địa hình cho phép ta sử dụng mạng cấu trúc lưới thủy văn báo đốn đọc điều vẽ địa chất, địa mạo Mức ñộ dầy ñặc lưới thủy văn ñịnh rõ ñiều kiện khác nằm lớp nham thạch núi, phá hủy kiến tạo ñiều kiện lịch sử phát triển khu vực Kết luận: Qua nghiên cứu khả đốn đọc, điều vẽ báo rút kết luận là: - Các ñịa vật tượng ngồi khu đo có báo ñịnh Việc nghiên cứu quan hệ báo quan trọng, đặc biệt đốn đọc, điều vẽ địa vật tượng khơng thể ảnh nước ngầm, địa hình thổ nhưỡng thảm thực vật Do vậy, đốn đọc điều vẽ ảnh phòng để thành lập đồ người đốn đọc ñiều vẽ ảnh phải nghiên cứu phát ñầy ñủ qui luật báo, qui luật phân bố ñịa chất tập hợp yếu tố cảnh quan Chỉ nghiên cứu đầy đủ quan hệ báo, quy luật phân bố ñịa vật ñảm bảo chất lượng việc đốn đọc, điều vẽ ảnh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 71 ðốn đọc điều vẽ ảnh cần dựa sở mối quan hệ tương hỗ ñịa vật khu ño Các yếu tố bên bên tập hợp tự nhiên loại có quan hệ tương hỗ ñịnh Chỉ tiêu chất lượng yếu tố bên cảnh quan xác định theo phương trình tương quan lập từ tham số ñã biết ẩn số cần xác định Chúng ta xét ví dụ đốn đọc điều vẽ yếu tố thổ nhưỡng theo tần xuất liên hệ chúng với địa hình Ví dụ cảnh quan hoang mạc có yếu tố: đất sét pha, đất mặn ñầm lầy Chúng ta phát ảnh dễ nhờ vào ñộ tương phản so với xung quanh, phân biệt chúng với khó ảnh chúng thể màu khác thay ñổi phụ thuộc vào mùa năm ðể phân biệt ñất sét, ñất mặn ñầm lầy ñoán ñọc ñiều vẽ ta phải nghiên cứu quan hệ chúng với ñịa hình theo đồ địa hình tỷ lệ lớn Ta biết đất sét phân bố khu vực khơng có điều kiện nước, hồn tồn khơng có dòng chẩy ðầm lầy thường phân bố triền sông hay chỗ trũng ðất mặn thường khắp nơi thường vùng ñất thấp trũng ñặc biệt thung lũng ñất mặn thường hay gặp Như theo vị trí tương đối vùng đất thấp liên quan ñến thủy văn ta dễ dàng phân biệt ñất sét với đầm lầy Trong khu vực khơng có hệ thống thủy văn ta khơng thể phân biệt đất mặn với ñất sét Trong trường hợp tần xuất quan hệ ñất sét ñất mặn với vùng ñất trũng giúp ta phân biệt chúng Thực tế cho thấy đất sét pha gặp vùng trũng, tần xuất gặp đất vùng trũng có bãi đá khoảng 6% vùng trũng có cát khoảng 1,6%, ñất mặn hay gặp vùng trũng, tần xuất đất mặn vùng trũng có bãi đá khoảng 85%, vùng trũng có cát 71% Như vậy, sử dụng chuẩn gián tiếp để nhận biết ñất sét ñất mặn vùng trũng, vùng cao ngun Trung diện tích đồn điền cao su, cà phê thường phân bố trùng với khu vực ñất ñỏ Bazan, ven biển Quảng Nam - ðà Nẵng thường có cồn cát, để chống di chuyển cồn cát làm phá hỏng mùa màng, làng mạc dân cư vùng ven biển ñã trồng phi lao chống cát Do rạng cao, hay có rừng cao chủ yếu gặp khu vực phi lao Xắc suất quan hệ thường lớn, khoảng 95% Giữa độ dốc địa hình thảm thực vật có quan hệ với chặt chẽ ðộ dốc lớn điều kiện nước tăng lên, ñiều kiện mùn ñộ ẩm giảm xuống ðiều có ảnh hưởng đến thảm thực vật, thực tế cho thấy: ðộ dốc nhỏ độ, khơng có điều kiện nước mùn giữ lại hầu hết, lớp phủ thực vật thường gặp ñầm lầy rong rêu, cỏ lác, thực vật vùng ñồng Khi ñộ dốc từ - 15o: nước giữ lại ít, mùn bị rửa trơi ít, lớp phủ thực vật thường gặp loại thực vật ñài nguyên, ñồng cỏ ðộ dốc từ 15 - 25o: đất mùn bị rửa trơi ít, lớp phủ thực vật thường gặp loại thực vật ñài ngun xen kẽ đá Khi độ dốc địa hình từ 25 - 45o: phần ñất màu ñược giữ lại, lớp phủ thực vật bụi không ưa nước Khi độ dốc lớn 45o: đất bị rửa trơi, xói mòn lớn (đồi núi trọc) Như vậy, độ dốc địa hình quan trọng định đến thảm thực vật ðiều có ý nghĩa lớn việc đốn đọc điều vẽ ảnh 5.4 Cơ sở sinh lý đốn đọc điều vẽ ảnh 5.4.1 Các ñặc ñiểm thụ cảm thị giác Khả thơng tin đốn đọc điều vẽ phụ thuộc vào khả cảm thụ hình ảnh mắt người phụ thuộc kỹ thuật người đốn đọc điều vẽ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 72 Khả thụ cảm hình ảnh mắt phụ thuộc vào độ tinh mắt ñộ tương phản thị giác Mắt người khơng phân biệt hai điểm sáng ánh sáng chúng ñược tạo nên sợi dây thần kinh thị giác hình nón dây thần kinh truyền não cảm giác Hai ñiểm ñược phân biệt rõ ràng hình ảnh hai điểm tạo nên hai dây thần kinh khác Vì độ tinh giới hạn thị giác đặc trưng góc mà góc từ tiết điểm trước ta nhìn thấy đường kính dây thần kinh Mắt người nhìn thấy ñược ñiểm ñường ñộ tinh khác Vì lực phân biệt mắt bao gồm lực phân biệt loại (δ = 45'') lực phân biệt loại (δ = 20'') Khi nhìn mắt ta cảm thụ vị trí khơng gian vật thể quan sát Khi người quan sát ñặt mắt cho trục nhìn mắt giao chỗ vật thể cần quan sát Góc hai trục nhìn mắt gọi góc giao hội γ Góc giao hội tính theo cơng b' (5.1) thức: γ = D Trong đó: b' ñường ñáy mắt b' = 65mm D khoảng cách ñến ñiểm quan sát (mm) Góc giao hội trục nhìn có quan hệ sinh học với việc điều tiết mắt Hình 5.2 Nhìn hai mắt cho phép ta liên kết hình ảnh hai đối tượng làm cho phép đánh giá độ sâu Hiệu hai khung xác định vị trí tương ứng võng mạc mắt: σ = a1b1 - a2b2 gọi thị sai sinh lý mắt Thị sai sinh lý yếu tố ñể ñánh giá ñộ sâu Hiệu số nhỏ góc thị sai nhận thấy số chênh độ sâu điểm gọi lực nhìn khơng gian nhỏ mắt (Ký hiệu ∆γmin = 30'') Các vật ñược mắt người cảm thụ khác ñộ sáng chúng khác ðộ sáng khác vật Bmax Bmin tạo ñộ tương phản sáng (ñộ tương phản thị giác) ∆D = Bmax − Bmin Bmax (5.2) Các vật thể ñược mắt người thụ cảm độ tương phản thị giác khơng nhỏ độ tương phản cực tiểu ε mà mắt người nhìn thấy chúng ε gọi độ nhạy cảm tương ứng giới hạn mắt ðộ nhạy cảm tương ứng mắt thay đổi phụ thuộc vào trạng thái thích ứng mắt người Bằng thực nghiệm cho thấy sáng ε = 0,02, trung bình ε = 0,06, tối ε = 0,25 Người ta chứng minh khả nhìn khơng phụ thuộc vào kích thước ảnh địa vật mà phụ thuộc vào độ tương phản ∆D hình ảnh quan sát, độ tương phản bị giảm, độ tinh mắt giảm theo Do ñộ tinh mắt cần phải ñược bù trừ cách tăng kích thước hình ảnh địa vật Tác động ảnh địa vật đến mắt người đốn đọc điều vẽ khơng đổi thỏa mãn điều kiện: a ∆D = 0,12mm, Trong đó: c ∆D = 0,05 mm (5.3) a kích thước hình ảnh địa vật dạng điểm (mm) c: kích thước hình ảnh dạng tuyến (mm) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 73 - Các thơng tin mơi trường xung quanh, góc chiếu, độ cao mặt trời, cường độ chiếu sáng, trạng thái khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, hướng gió tốc độ gió Do việc thu thập số liệu mặt ñất công việc tốn thời gian kinh phí nên người ta thường thành lập khu vực thử nghiệm có đầy đủ đối tượng cần theo dõi ño ñạc ðể ñạt ñược ñộ xác q trình hiệu chỉnh hình học cần phải có điểm định vị mặt đất tạo ñộ ñịa lý ñã biết Những ñiểm thường ñược bố trí nơi mà vị trí dễ dàng nhận biết ảnh ñồ Hiện người ta sử dụng hệ thống ñịnh vị tồn cầu GPS vào mục đích Ngồi người ta sử dụng loại đồ địa hình, đồ chun đề, đồ kinh tế xã hội, mơ hình số địa hình làm tài liệu tham khảo Câu hỏi ôn tập ðịnh nghĩa phân loại viễn thám ? Bộ cảm phân loại cảm ? Quỹ ñạo vệ tinh viễn thám cho mục đích chụp ảnh mặt đất cần thoả mãn điều kiện ? Tại ? Trình bầy ñặc trưng vệ tinh Landsat, Spot, Cosmos ? Trình bầy ưu, nhược điểm loại ảnh Landsat, Spot, Cosmos Thế ảnh tương tự ? Ảnh số ? Số liệu mặt ñất bao gồm số liệu ? Ý nghĩa chúng ? Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 93 CHƯƠNG VII LÝ THUYẾT PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nội dung chương khái niệm xạ điện từ, đặc tính phản xạ phổ ñối tượng nghiên cứu, số yếu ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên như: thực vật, đất nước ðốn đọc ñiều vẽ ảnh vệ tinh 7.1 Bức xạ ñiện từ Bức xạ ñiện từ truyền lượng ñiện từ sở dao ñộng trường ñiện từ khơng gian lòng vật chất Q trình lan truyền sóng điện từ tn theo định luật Maxwell Bức xạ điện từ vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Tính chất sóng xác định bước sóng, tần số tốc độ truyền lan Tính chất hạt mơ tả theo tính chất quang lượng tử hay photon Bức xạ điện từ có tính chất bản, là: tần số hay bước sóng, hướng tuyến lan, biên độ mặt phân cực Bốn thuộc tính xạ điện từ liên quan đến nội dung thơng tin khác Ví dụ: tần số hay bước sóng liên quan đến mầu sắc Sự phân cực liên quan đến hình dạng vật thể Tất vật thể bề mặt trái ñất ñều phản xạ hấp thụ, phân tách xạ sóng điện từ theo cách khác ðặc trưng gọi ñặc trưng phổ Hiện tượng phản xạ phổ liên quan đến mơi trường mà mơi trường sóng điện từ tuyến lan lượng khơng gian dạng sóng điện từ Dải sóng điện từ dải sóng có chiều dài bước sóng từ 0,1µm đến 10km Trên hình 7.1 phân loại sóng điện từ kênh phổ sử dụng viễn thám Trong đó: dải sóng nhìn thấy vùng sóng chụp ảnh được, tức sóng điện từ vùng ghi nhận phim ảnh Trong phương pháp viễn thám thông tin vùng phổ nhìn thấy ghi lên phim ảnh tài liệu gốc ño trực tiếp lượng phản xạ dạng liên tục Hình 7.1 Sơ ñồ phân loại sóng ñiện từ sử dụng viễn thám Ngồi dải phổ nhìn thấy, thơng tin lượng phản xạ phổ ñối tượng ñược ghi nhận số rời rạc ñược hiển thị dạng ảnh qua thiết bị biến ñổi thông tin rời rạc thành thông tin liên tục Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc ñịa ảnh viễn thám…………… ………….………… 94 7.2 ðặc tính phản xạ phổ đối tượng nghiên cứu ðặc tính phản xạ phổ ñối tượng nghiên cứu hàm nhiều yếu tố Các đặc tính phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, mơi trường khí quyển, bề mặt đối tượng thân đối tượng 7.2.1 Một số khái niệm ñặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Sóng điện từ chiếu tới mặt đất lượng tác động lên bề mặt trái ñất xảy tượng sau: Phản xạ lượng, hấp thụ lượng thấu quang lượng Năng lượng xạ chuyển thành dạng khác Giả sử coi lượng ban ñầu xạ E0, chiếu xuống đối tượng chuyển thành lượng phản xạ Ep, lượng hấp thụ Eα lượng thấu quang E Có thể mơ tả q trình theo cơng thức: E0 = Ep + Eα + E (7.1) Trong trình cần lưu ý ñiểm: Thứ là: Khi bề mặt ñối tượng tiếp nhận lượng chiếu tới, tùy thuộc vào cấu trúc thành phần, cấu tạo vật chất ñiều kiện chiếu sáng mà thành phần Ep, E0, E có giá trị khác ñối tượng khác Do ta nhận ñược ảnh ñối tượng khác thu nhận lượng phản xạ khác Phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt ñối tượng lượng phản xạ phổ phản xạ tồn phần, phản xạ phần, không phản xạ hướng hay phản xạ phần có định hướng Các dạng phản xạ từ bề mặt cần ñược lưu ý đốn đọc điều vẽ ảnh vệ tinh ảnh máy bay xử lý hình ảnh thiếu thơng tin khu vực khảo sát ðiều có nghĩa phải biết rõ thơng số kỹ thuật thiết bị sử dụng, phim chụp, điều kiện chụp ảnh yếu tố đóng vai trò định việc đốn đọc điều vẽ ảnh Thứ hai là: Năng lượng chiếu tới ñối tượng phản xạ khơng phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng mà phụ thuộc vào bước sóng lượng chiếu tới Do ảnh ta thấy hình ảnh đối tượng ghi nhận ñược khả phản xạ phổ bước sóng khác khác Các hệ thống viễn thám chủ yếu ghi nhận lượng phản xạ phổ nên công thức (7.1) biến đổi là: Ep = E0 - (Eα + E) (7.2) Như vậy, lượng phản xạ tổng lượng xạ trừ ñi lượng hấp thụ lượng thấu quang ðể nghiên cứu phụ thuộc lượng phản xạ phổ vào bước sóng điện từ ta đưa khái niệm khả phản xạ phổ Khả phản xạ phổ rλ bước sóng λ định nghĩa cơng thức: rλ = Ε p (λ ) E0 (λ ) 100% (7.3) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 95 ðường ñặc trưng phản xạ phổ thực vật ðường đặc trưng phản xạ phổ đất khơ ðường đặc trưng phản xạ phổ nước Hình 7.2 ðặc tính phản xạ phổ số đối tượng tự nhiên ðể thấy rõ đặc tính phản xạ phổ phụ thuộc vào chiều dài bước sóng ta xét đồ thị hình 7.2 7.2.2 ðặc tính phản xạ phổ ñối tượng nghiên cứu ðặc tính phản xạ phổ thực vật Khả phản xạ phổ thực vật xanh thay đổi theo chiều dài bước sóng Trên ñồ thị hình 7.3 biểu thị ñường ñặc trưng phản xạ phổ thực vật vùng phản xạ Hình 7.3 ðặc tính phản xạ phổ thực vật Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy sắc tố ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ nó, đặc biệt chất clorophin số sắc tố khác đóng vai trò quan trọng việc phản xạ phổ thực vật Theo ñồ thị ta thấy sắc tố hấp thụ xạ vùng sóng ánh sáng nhìn thấy vùng cận hồng ngoại Do có nước nên hấp thụ xạ vùng hồng ngoại Cũng từ đồ thị Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 96 ta thấy khả phản xạ phổ xanh vùng sóng ngắn vùng ánh sáng ñỏ thấp Hai vùng suy giảm khả phản xạ phổ tương ứng với dải sóng bị chất clorophin hấp thụ Ở dải sóng chất clorophin hấp thụ phần lớn lượng chiếu tới lượng phản xạ khơng lớn Vùng sóng bị phản xạ mạnh tương ứng với sóng có chiều dài bước sóng 0,54m, tức vùng sóng có ánh sáng màu lục Do tươi mắt ta cảm nhận có màu lục Khi úa sâu bệnh hàm lượng chất clorophin giảm đi, lúc khả phản xạ phổ bị thay đổi có màu vàng ñỏ Ở vùng hồng ngoại ảnh hưởng chủ yếu lên khả phản xạ phổ hàm lượng nước Khả hấp thụ lượng mạnh bước sóng: 1,4m; 1,9m; 2,7m Bước sóng 2,7m hấp thụ mạnh gọi dải sóng cộng hưởng hấp thụ, hấp thụ mạnh diễn sóng khoảng từ 2,66µm đến 2,73µm Khi hàm lượng nước giảm ñi khả phản xạ phổ tăng lên đáng kể (hình 7.4) Hình 7.4 Phản xạ phổ thực vật phụ thuộc vào hàm lượng nước Kết luận: Khả phản xạ phổ thực vật khác đặc tính chung khả phản xạ phổ thực vật là: - Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại hồng ngoại khả phản xạ phổ khác biệt rõ rệt - Ở vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn lượng bị hấp thị chất clorophin cây, phần nhỏ thấm qua lại bị phản xạ - Ở vùng cận hồng ngoại cấu trúc ảnh hưởng ñến khả phản xạ phổ, ñây khả phản xạ phổ tăng lên rõ rệt - Ở vùng hồng ngoại yếu tố ảnh hưởng lớn ñến khả phản xạ phổ hàm lượng nước, vùng ñộ ẩm cao, lượng hấp thụ cực ñại Ảnh hưởng cấu trúc tế bào vùng hồng ngoại ñối với khả phản xạ phổ không lớn hàm lượng nước Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng ðường ñặc trưng phản xạ phổ thổ nhưỡng không phức tạp thực vật Trên hình 7.5 biểu thị khả phản xạ phổ ba loại ñất trạng thái khác Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 97 (3) (1) (2) (2) (3) (1) Hình 7.5 ðặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng ðặc tính chung chúng khả phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt vùng cận hồng ngoại hồng ngoại Ở có lượng hấp thụ lượng phản xạ mà khơng có lượng thấu quang Tuỳ thuộc vào loại đất có thành phần cấu tạo, chất hữu vô khác khả phản xạ phổ khác Cấu trúc ñất phụ thuộc vào tỷ lệ sét, bụi, cát đất Sét hạt mịn đường kính nhỏ 0,002mm, bụi có đường kính từ 0,002 - 0,05mm, cát có đường kính từ 0,05mm 2mm Tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần ba loại ñất mà tạo nên loại đất có tên gọi khác Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng ñến khả phản xạ phổ ñất cấu trúc bề mặt ñất, ñộ ẩm ñất, hợp chất hữu vơ có đất Cấu trúc đất có ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ ñất Với ñất hạt mịn khoảng cách hạt nhỏ chúng sít gần Với hạt lớn khoảng cách chúng lớn khả vận chuyển khơng khí độ ẩm đất dễ dàng Khi ẩm ướt, hạt cát bọc lớp màng mỏng nước, ñộ ẩm lượng nước ñất cao hơn, độ ẩm ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ chúng Khi ñộ ẩm tăng, khả phản xạ phổ bị giảm Do hạt nước rơi vào khô ta thấy cát bị thẫm hơn, chênh lệch đường ñặc trưng 1, 2, (hình 7.6) Tuy nhiên, cát ẩm mà có thêm nước khơng thẫm màu ñi (ta thấy rõ chênh lệch đường hình 7.6) Hình 7.6 Khả phản xạ phổ đất phụ thuộc vào ñộ ẩm Một yếu tố ảnh hưởng ñến khả phản xạ phổ hợp chất hữu có đất Với hàm lượng chất hữu từ 0,5 đến 5% đất có màu nâu xẫm Nếu hàm lượng chất hữu thấp đất có mầu nâu sáng Lượng oxyt sắt ñất ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ ñất Khả phản xạ phổ tăng hàm lượng oxit sắt đất giảm, vùng phổ nhìn thấy (có thể Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 98 giảm ñến 40% khả phản xạ phổ hàm lượng oxit sắt ñất tăng lên) Khi loại bỏ oxit sắt khỏi đất khả phản xạ phổ đất tăng lên rõ rệt dải sóng 0,5 ñến 1,1m Nhưng với bước sóng lớn 1,0m khơng có tác dụng Như nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến khả phản xạ phổ ñất, nhiên chúng có liên quan chặt chẽ với Cấu trúc, ñộ ẩm, ñộ mịn bề mặt, hàm lượng chất hữu oxit sắt yếu tố quan trọng Vùng phản xạ xạ phổ sử dụng để ghi nhận thơng tin hữu ích đất hình ảnh vùng phổ dấu hiệu để đốn đọc điều vẽ đặc tính ñất Một ñặc ñiểm quan trọng cần ý biên ñộ ñồ thị khả phản xạ phổ loại đất có khác nhìn chung khác ổn định nhiều dải sóng khác ðối với thực vật khả phản xạ phổ phụ thuộc vào bước sóng (tức đốn đọc điều vẽ kênh khác nhau) thổ nhưỡng khơng thể làm khác biệt khả phản xạ phổ quan trọng nhiều đặc tính phản xạ phổ phải đốn đọc điều vẽ dải sóng nhìn thấy Khả phản xạ phổ nước Khả phản xạ phổ nước thay ñổi theo chiều dài bước sóng chiếu tới thành phần vật chất có nước Khả phản xạ phổ phụ thuộc vào bề mặt nước trạng thái nước Trên kênh hồng ngoại cận hồng ngoại ñường bờ nước ñược phát dễ dàng, số đặc tính nước phải sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết Trong điều kiện tự nhiên mặt nước lớp nước mỏng hấp thụ mạnh lượng dải cận hồng ngoại hồng ngoại, lượng phản xạ Vì khả phản xạ phổ nước dải sóng dài nhỏ nên việc sử dụng kênh sóng dài để chụp cho khả đốn đọc điều vẽ thuỷ văn (ao, hồ…) dải sóng nhìn thấy khả phản xạ phổ nước tương ñối phức tạp Phương trình cân lượng khả phản xạ phổ nước dải sóng nhìn thấy là: E0 (λ) = Ep (λ) + Eα (λ) + E (λ) Hình 7.7 Khả phản xạ phổ số loại nước Trên hình 7.7 biểu thị khả phản xạ phổ số loại nước Nước cất hấp thụ lượng dải sóng nhỏ 0,6µm thấu quang lượng lớn bước sóng ngắn Nước biển, nước nước cất có chung đặc tính thấu quang lượng, nhiên, ñộ thấu quang nước ñược giảm ñi rõ rệt bước sáng dài có độ thấu quang lớn Khả thấu quang cao hấp thụ dải sóng nhìn thấy chứng tỏ ñối với lớp nước mỏng hình ảnh viễn thám ghi nhận dải sóng nhìn thấy nhờ lượng phản xạ chất ñáy như: cát, ñá… ðộ thấu quang nước phụ thuộc vào bước sóng (thể bảng 7.1) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc ñịa ảnh viễn thám…………… ………….………… 99 Bảng 7.1 Chiều dài bước sóng (µ) ðộ thấu quang (m) 0,5 - 0,6 10 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 0,8 - 1,1 < 10cm Trong điều kiện tự nhiên khơng phải lúc lý tưởng nước cất, thông thường nước chứa nhiều tạp chất hữu vơ Vì khả phản xạ phổ nước phụ thuộc vào thành phần trạng thái nước Các nghiên cứu cho thấy nước đục có khả phản xạ phổ cao nước dài sóng dài Người ta xác định ñối với ñộ sâu tối thiểu 30m, nồng độ tạp chất gây đục 10mg/lít khả phản xạ phổ lúc hàm số thành phần nước ảnh hưởng chất ñáy Người ta chứng minh khả phản xạ phổ nước phụ thuộc nhiều vào ñộ đục nước, dải sóng 0,6 - 0,7µ người ta phát ñộ ñục nước khả phản xạ phổ có mối liên hệ tuyến tính Hàm lượng chất clorophin nước yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ nước Nó làm giảm khả phản xạ phổ nước bước sóng ngắn tăng khả phản xạ phổ nước bước sóng màu xanh Ngồi số yếu tố khác ảnh hưởng lớn tới khả phản xạ phổ nước, có nhiều đặc tính quan trọng khác nước khơng thể rõ qua khác biệt phổ ñộ mặn nước biển, hàm lượng khí metan, oxy, nitơ, cacbonnic có nước 7.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên ðể ñoán ñọc ñiều vẽ ñối tượng tự nhiên bề mặt trái đất có hiệu ta phải xác ñịnh ảnh hưởng yếu tố không gian, thời gian, khí đến khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên 7.3.1 Ảnh hưởng yếu tố khơng gian, thời gian đến khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên Yếu tố thời gian Lớp thực vật bao phủ bề mặt trái ñất số ñối tượng khác thường thay ñổi theo thời gian Do khả phản xạ phổ thay đổi theo thời gian Ví dụ: rụng vào mùa đơng xanh tốt vào mùa xuân, mùa hè lúa có màu biểu bề mặt khác theo thời vụ Vì đốn đọc điều vẽ cần biết rõ thời vụ, thời ñiểm ghi nhận ảnh ñặc ñiểm đối tượng cần đốn đọc điều vẽ Yếu tố khơng gian Yếu tố khơng gian chia làm loại yếu tố khơng gian cục yếu tố khơng gian địa lý - Yếu tố không gian cục thể chụp ảnh loại đối tượng Ví dụ: trồng theo hàng, luống trồng theo mảng lớn khả phản xạ phổ loại trồng khác Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 100 - Yếu tố khơng gian địa lý: thể loại thực vật ñiều kiện sinh trưởng khác theo vùng ñịa lý khác góc nhìn mặt trời hạ thấp ta có hình ảnh núi có bóng đối tượng sườn núi, bên ñược chiếu sáng, mặt bên khơng chiếu sáng tạo n ên khả phản xạ phổ khác ðể khống chế ảnh hưởng yếu tố khơng gian, thời gian ñến khả phản xạ phổ ta cần thực theo số phương án sau: - Ghi nhận thơng tin vào thời điểm mà khả phản xạ phổ ñối tượng khác xa khả phản xạ phổ ñối tượng khác - Ghi nhận thông tin lúc mà khả phản xạ phổ đối tượng khơng khác biệt - Ghi nhận thơng tin thường xun, định kỳ qua khoảng thời gian định - Ghi nhận thơng tin điều kiện mơi trường định, ví dụ: góc mặt trời tối thiểu, mây 10%, qua số ngày ñịnh sau thu hoạch 7.3.2 Ảnh hưởng khí Khi xem xét hệ thống ghi nhận số liệu thông tin viễn thám ta thấy lượng xạ từ mặt trời chiếu xuống đối tượng mặt đất phải qua tầng khí quyển, sau phản xạ từ bề mặt trái đất lượng lại truyền qua khí tới máy ghi thơng tin vệ tinh Do khí ảnh hưởng lớn tới khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên Bề dày lớp khí khoảng 2000 km ảnh hưởng tới tia sáng từ mặt trời chiếu xuống, vệ tinh viễn thám bề dầy lớp khí ảnh hưởng lớn tới số liệu thông qua tham số độ cao vệ tinh Khí ảnh hưởng tới số liệu vệ tinh viễn thám ñường tán xạ hấp thụ lượng Sự biến đổi lượng xạ mặt trời khí tán xạ hấp thụ sóng điện từ thành phần khí hạt khí Vì trình mà phân bố phổ, phân bố góc phân bố khơng gian phản xạ ñối tượng ñang nghiên cứu yếu ñi Chúng ta xem xét ảnh hưởng khí theo ñường tán xạ hấp thụ Hiện tượng tán xạ làm thay đổi hướng tia chiếu mà khơng làm ñi lượng tán xạ hay phản xạ có thành phần khơng khí ion có khí phản xạ tia chiếu tới lớp khí dầy đặc có mật độ khơng khí lớp khơng đồng nên tia chiếu truyền qua lớp có gây tượng xạ Hiện tượng hấp thụ tia sáng khơng tán xạ mà lượng truyền qua ngun tử khơng khí khí mà nung nóng lớp khí Hiện tượng tán xạ tuyệt đối xảy khơng có hấp thụ lượng Trong hệ thống viễn thám lượng tia sáng bị tán xạ hướng, trường ghi ống kính máy ghi thơng tin thật rộng thu tồn lượng tán xạ, ngược lại trường thu nhỏ thu phần lượng Các nguyên nhân gây tượng tán xạ hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời là: - Do hấp thụ, khúc xạ lượng mặt trời phần tử khí - Do hấp thụ có chọn lọc bước sóng nước, ozon hợp chất khơng khí khí - Dự phản xạ, tán xạ lượng chiếu tới, khơng đồng khí hạt nhỏ khí Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc ñịa ảnh viễn thám…………… ………….………… 101 Gọi Eo lượng xạ toàn phần chiếu tới, Eα lượng bị hấp thụ, Ep lượng tán xạ, E lượng lại lọt qua ảnh hưởng tầng khí quyển, ta xác định hệ thống hấp thụ α, hệ số phản xạ P hệ số thấu quang T lớp khí theo công thức: α= Eα E0 , P= Ep E0 , T= E E0 α+P+T=1 Do vật thể suốt: T = 0, thì: α + P = ðối với vật thể hấp thụ: P + T = Hiện tượng tán xạ, xạ khí phụ thuộc vào kích thước hạt gây tán xạ lượng từ nguồn chiếu qua khí vào vùng mà kích thước hạt nhỏ gần bước sóng tượng tán xạ phụ thuộc vào bước sóng Nếu vùng kích thước hạt lớn bước sóng nhiều hạt mưa ánh sáng tán xạ bao gồm: - Phản xạ bề mặt hạt nước - Xuyên qua hạt nước phản xạ nhiều lần hạt nước khúc xạ qua hạt nước Trong trường hợp tượng phản xạ phổ khơng phụ thuộc vào bước sóng xạ mà phụ thuộc vào thành phần khơng khí, sương mù dầy ñặc làm cho lượng bị tán xạ hết nên ảnh có màu trắng Khí tác động đến xạ mặt trời qua ba ñường: phản xạ, hấp thụ thấu quang Hình 7.8 Cửa sổ khí Trên hình 7.8 ñồ thị ñặc trưng tác ñộng khí ñến xạ lượng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 102 Trên ñồ thị trục nằm biển thị ñộ dài bước sóng λ, trục đứng biểu thị hệ số phản xạ lượng chiếu tới (tính theo %): rλ = Ep E0 × 100% Vùng ánh sáng nhìn thấy lượng phản xạ phổ lớn khoảng 60% lượng chiếu tới ñược phản xạ ðồ thị cho thấy dải sóng khác lượng xạ có mức độ phản xạ hấp thu khác Một số bước sóng bị hấp thụ ít, số vùng khác lượng bị hấp thụ nhiều ðó "cửa sổ khí quyển" Trong hệ thống chụp ảnh bị ñộng sử dụng hữu hiệu "cửa sổ khí quyển", hệ thống chụp ảnh chủ động sử dụng cửa sổ vùng sóng có chiều dài bước sóng từ 1mm đến 1m Cửa sổ khí xạ mặt trời bao gồm (bảng 7.2) Bảng 7.2 Số cửa sổ Chiều dài bước sóng (µ) 0,3 - 1,3 1,5 - 1,8 2,0 - 2,6 3,0 - 3,6 4,2 - 5,0 7,0 - 15,0 Các cửa sổ tính cho lớp khí nằm ngang dầy lớp có mặt song song Khi ta chiếu xiên ống kính góc rộng đặc tính cửa sổ khí thay đổi Các kênh sóng hệ thống viễn thám dải sóng phù hợp có nghĩa chọn kênh cho thu sóng cửa sổ nói Hệ thống viễn thám ña phổ thường sử dụng cửa sổ 1, 2, ảnh hưởng phản xạ xạ rõ ràng 7.4 ðốn đọc điều vẽ ảnh vệ tinh ðốn đọc điều vẽ ảnh vệ tinh q trình tách thơng tin định tính ñịnh lượng từ ảnh dựa tri thức chuyên ngành kinh nghiệm người đốn đọc điều vẽ Việc tách thơng tin viễn thám chia thành loại, là: - Phân loại đa phổ: q trình tách, gộp thơng tin dựa tính chất phổ, khơng gian thời gian đối tượng - Phát biến ñộng: phát tách biến ñộng dựa tư liệu ảnh ña thời gian - Chiết tách thông tin tự nhiên tương ứng với việc đo nhiệt độ, trạng thái khí quyển, ñộ cao vật thể dựa ñặc trưng phổ thị sai cặp dải lập thể - Xác định số: việc tách đốn số mới, ví dụ: số thực vật Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc ñịa ảnh viễn thám…………… ………….………… 103 - Xác ñịnh đặc tính tượng đặc biệt thiên tai, cấu trúc tuyến tính, biểu tìm kiếm khảo cổ Q trình tách thơng tin từ ảnh thực máy tính hay đốn ñọc ñiều vẽ mắt Việc ñoán ñọc ñiều vẽ mắt có ưu điểm khai thác ñược tri thức chuyên môn kinh nghiệm người, mặt khác việc đốn đọc điều vẽ mắt phân tích thơng tin phân bố khơng gian Tuy nhiên, phương pháp có nhược ñiểm tốn thời gian thu ñược kết khơng đồng Việc xử lý máy tính có ưu điểm suất cao, thời gian xử lý ngắn, đo số đặc trưng tự nhiên, có yếu điểm khó kết hợp với tri thức kinh nghiệm người, kết phân tích thơng tin ðể khắc phục nhược ñiểm này, năm gần ñây người ta nghiên cứu hệ chun gia, hệ chương trình máy tính có khả mơ tri thức chuyên môn người phục vụ cho việc ñoán ñọc ñiều vẽ tự ñộng 7.4.1 ðoán ñọc ñiều vẽ ảnh mắt ðốn đọc điều vẽ mắt sử dụng mắt thường cùngc ác dụng cụ quang học kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu ñể xác ñịnh ñối tượng Cơ sở ñể ñoán ñọc ñiều vẽ mắt chuẩn ñoán đọc điều vẽ mẫu đốn đọc điều vẽ Có thể chia chuẩn đốn đọc điều vẽ thành nhóm chính, là: Chuẩn kích thước Cần phải lựa chọn tỷ lệ ảnh phù hợp để đốn đọc điều vẽ Việc đốn đọc điều vẽ dựa vào kích thước đối tượng để đốn đọc điều vẽ Kích thước đối tượng xác định cách lấy kích thước đo ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh Chuẩn hình dạng Hình dạng đặc trưng đối tượng nhìn từ cao xuống coi chuẩn đốn đọc điều vẽ quan trọng hình ảnh đối tượng thu nhỏ, đồng dạng với đối tượng mà ta cần đốn đọc điều vẽ Chuẩn bóng Bóng đối tượng dễ dàng nhận thấy nguồn sáng khơng nằm xác đỉnh ñầu Dựa vào bóng ñối tượng ta xác định chiều cao nó, dấu hiệu quan trọng để nhận biết đối tượng đốn ñọc ñiều vẽ ảnh Tuy nhiên ñoán ñọc ñiều vẽ cần xác định rõ bóng rơi hay bóng thân ñối tượng ñiều vẽ Chuẩn ñộ ñen ðộ ñen ảnh ñen trắng biến thiên từ trắng ñến ñen Mỗi vật thể ñược thể cấp ñộ sáng ñịnh tỷ lệ với cường ñộ phản xạ ánh sáng Ví dụ: cát khơ phản xạ mạnh ánh sáng nên có màu trắng, cát ướt độ phản xạ nên có màu tối ảnh ñen trắng Trên ảnh hồng ngoại ñen trắng nhọn phản xạ mạnh tia hồng ngoại nên chúng có màu trắng, nước lại hấp thụ hầu hết xạ dải sóng nên có màu đen Chuẩn màu sắc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 104 Màu sắc chuẩn tốt việc xác định đối tượng Ví dụ lồi thực vật phát dễ dàng người khơng có nhiều kinh nghiệm đốn đọc điều vẽ sử dụng ảnh hồng ngoại màu Các đối tượng khác có tơng màu khác nhau, ñặc biệt sử dụng ảnh ña phổ tổng hợp màu Chuẩn cấu trúc Cấu trúc tập hợp nhiều hình mẫu nhỏ Ví dụ: bãi cỏ không lẫn loại khác cho cấu trúc mịn ảnh, ngược lại rừng hỗn giao cho cấu trúc sần sùi Tuy nhiên ñiều phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh sử dụng Chuẩn phân bố Chuẩn phân bố tập hợp nhiều hình dạng nhỏ phân bố theo quy luật định tồn ảnh mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu Ví dụ: ảnh dãy nhà, hình ảnh ruộng lúa nước, đồi trồng chè… tạo hình mẫu đặc trưng riêng cho đối tượng Chuẩn mối quan hệ tương hỗ Một tổng thể chuẩn đốn ñọc ñiều vẽ, môi trươờn xung quanh mối liên quan ñối tượng nghiên cứu với ñối tượng khác cung cấp thơng tin đốn đọc điều vẽ quan trọng Các đối tượng điều vẽ có quan hệ với theo quy luật ñịnh, dựa vào mối quan hệ ta xác định ñối tượng Có nghĩa ñối tượng có quan hệ tương hỗ nhằm giúp cho cơng đốn đọc điều vẽ người ta thành lập mẫu đốn đọc điều vẽ cho đối tượng khác Mẫu đốn đọc ñiều vẽ tập hợp chuẩn dùng ñể ñoán ñọc ñiều vẽ phụ thuộc vào mẫu ñoán ñọc ñiều vẽ Mục đích việc sử dụng mẫu đốn đọc ñiều vẽ làm chuẩn hoá kết ñoán ñọc ñiều vẽ nhiều người khác Thông thường mẫu đốn đọc điều vẽ người có nhiều kinh nghiệm hiểu biết thành lập dựa vùng nghiên cứu thực nghiệm ñã ñược ñiều tra kỹ lưỡng Tất chuẩn đốn đọc điều vẽ với thơng tin thời gian chụp ảnh, mùa chụp, tỷ lệ ảnh phải đưa vào mẫu đốn đọc điều vẽ Một mẫu đốn đọc điều vẽ bao gồm khơng phần ảnh mà mơ tả lời 7.4.2 ðốn ñọc ñiều vẽ ảnh xử lý số Các tư liệu thu ñược viễn thám phần lớn dạng số vấn đề đốn đọc điều vẽ xử lý số viễn thám đóng vai trò quan trọng phương pháp viễn thám đại ðốn đọc điều vẽ ảnh xử lý số viễn thám bao gồm giai đoạn sau: Nhập số liệu: có nguồn tư liệu ảnh tương tự máy chụp ảnh cung cấp Trong trường hợp ảnh số tư liệu ảnh ñược chuyển từ băng từ lưu trữ mật độ cao Ở dạng máy tính đọc số liệu Các ảnh tương tự chuyển thánh dạng số thơng qua máy quét ảnh Khôi phục hiệu chỉnh ảnh: giai đoạn mà tín hiệu số ñược hiệu chỉnh hệ thống nhằm tạo tư liệu ảnh sử dụng Giai đoạn thường thực máy tính lớn trung tâm thu số liệu vệ tinh Biến đổi ảnh: Các q trình xử lý tăng cường chất lượng, biến đổi tuyến tính… giai đoạn Giai ñoạn thường ñược thực máy tính nhỏ máy vi tính khn khổ phòng thí nghiệm Phân loại xuất kết Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 105 Phân loại đa phổ để tách thơng tin cần thiết phục vụ việc theo dõi ñối tượng lập ñồ chuyên ñề khâu then chốt việc khai thác tư liệu viễn thám Sau xử lý thơng tin theo mục đích sử dụng xuất kết CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bày số khái niệm ñặc trưng phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên ? ðặc trưng phản xạ phổ thực vật ? ðặc trưng phản xạ phổ ñất ? ðặc trưng phản xạ phổ nước ? Ảnh hưởng yếu tố không gian, thời gian ñến khả phản xạ phổ ñối tượng tự nhiên ? Phân tích ảnh hưởng khí đến việc thu nhận thơng tin viễn thám ? Phương pháp đốn đọc điều vẽ ảnh vệ tinh mắt ? Phương pháp đốn ñọc ñiều vẽ ảnh vệ tinh xử lý số ? Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Vọng Thành ðốn đọc điều vẽ ảnh NXB Giao thông vận tải Hà Nội , 2000 Phạm Văn Quýnh Cơ sở viễn thám ðại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội, 1998 Shuning The principles of Remote sencing – W.T.U.S.M Wuhan China, 1997 Trương Anh Kiệt Cơ sở ño ảnh NXB Giao thông vận tải Hà Nội, 2000 Trương Anh Kiệt Công tác tăng dày khống chế ảnh NXB Giao thông vận tải Hà Nội, 2000 Tổng cục ðịa Cơng nghệ thành lập đồ phương pháp ảnh đơn Thơng tin khoa học cơng nghệ địa Hà Nội, 1998 Wang Zhizhuo Principles of photogrammentry - Being, 1990 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám…………… ………….………… 107 ... ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám ………… ………….………… 82 6.1 .2 Phân loại viễn thám Viễn thám chia làm ba loại theo bước sóng sử dụng: Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng... Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám ………… ………….………… 68 Hình 5.1 Sơ ñồ số dạng cấu trúc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám ………… ………….………… 69... Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Trắc địa ảnh viễn thám ………… ………….………… 81 CHƯƠNG VI NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ẢNH VỆ TINH Nội dung chương trình bầy định nghĩa phân loại viễn thám vệ tinh, cảm phân