Bài giảng gis và viễn thám trong thuỷ văn và giảm nhẹ thiên tai (đại học thủy lợi)

GIỚI THIỆU KỸ THUẬT VIỄN THÁM Hoàng Thanh Tùng Bộ mơn Tính tốn Thủy văn Các khái niệm † Viễn thám tiếng Anh remote sensing, tiếng Pháp La teledetection xem kỹ thuật phương pháp thu nhận thông tin đối tượng từ khoảng cách định mà khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối tượng † Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) - điều tra từ xa, xuất từ năm 1960 nhà địa lý người Mỹ E.Pruit đặt (Thomas, 1999) † Các thông tin thu nhận kết việc giải mã đo đạc biến đổi mà đối tượng tác động tới môi trường chung quanh trường điện từ, trường âm trường hấp dẫn † Ngày kỹ thuật viễn thám phát triển ứng dụng nhanh hiệu nhiều lĩnh vực 1 † † Các khái niệm Như viễn thám thông qua kỹ thuật đại không tiếp cận với đối tượng mà xác định qua thông tin ảnh chụp từ khoảng cách vài chục mét tới vài nghìn km Kỹ thuật viễn thám kỹ thuật đa ngành, liên kết nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác công đoạn khác như: Thu nhận thông tin; - Tiền xử lý thơng tin; - Phân tích giải đốn thông tin; - Đưa sản phẩm dạng đồ chuyên đề tổng hợp - Vì định nghĩa Viễn thám thu nhận phân tích thơng tin đối tượng mà khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu Bằng cơng cụ kỹ thuật, viễn thám thu nhận thông tin, dự kiện vật thể, tượng tự nhiên vùng lãnh thổ khoảng cách định Lịch sử phát triển kỹ thuật viễn thám † † † † Sự phát triển kỹ thuật viễn thám gắn liền với phát triển kỹ thuật chụp ảnh Năm 1858 G.F.Toumachon người Pháp sử dụng khinh khí cầu bay độ cao 80 mét để chụp ảnh từ không, từ việc mà năm 1858 coi năm khai sinh ngành kỹ thuật viễn thám Năm 1894 Aine Laussedat khởi dẫn chương trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập đồ địa hình (Thomas, 1999) Sự phát triển ngành hàng không tạo nên công cụ tuyệt vời việc chụp ảnh từ vùng lựa chọn có điều khiển Những ảnh chụp từ máy bay Xibur Wright thực năm 1909 vùng Centocalli Italia Các máy ảnh tự động có độ xác cao đưa vào thay máy ảnh chụp tay 2 Lịch sử phát triển kỹ thuật viễn thám † † † † Năm 1929 Liên Xô cũ thành lập Viện nghiên cứu ảnh hàng không Leningrad, viện sử dụng ảnh hàng không để nghiên cứu địa mạo, thực vật, thổ nhưỡng Trong chiến tranh giới lần thứ hai thử nghiệm nghiên cứu tính chất phản xạ phổ bề mặt địa hình chế thử lớp cản quang cho chụp ảnh màu hồng ngoại tiến hành Dựa kỹ thuật kỹ thuật thám hàng khơng đời Trong vùng sóng dài sóng điện từ, hệ thống siêu cao tần tích cực (RADAR) thiết kế sử dụng từ đầu kỷ Đầu tiên người ta sử dụng để theo dõi phát vật thể chuyển động, nghiên cứu tầng ion Trong chiến tranh giới thứ hai, kỹ thuật RADAR phát triển mạnh mẽ Vào năm 50 người ta tập trung nghiên cứu nhiều vào việc phát triển hệ thống RADAR ảnh cửa mở thực Hệ thống RADAR có cửa mở tổng hợp (Syntheric Aparture Radar - SAR) xúc tiến nghiên cứu Lịch sử phát triển kỹ thuật viễn thám † † † † Vào năm 1956, người ta tiến hành thử nghiệm khả ảnh máy bay việc phân loại phát kiểu thực vật Vào năm 1960 nhiều thử nghiệm ứng dụng ảnh hồng ngoại màu ảnh đa phổ tiến hành bảo trợ quan hàng không vũ trụ quốc gia Hoa Kỳ Từ thành công nghiên cứu vào ngày 23-71972 Mỹ phóng vệ tinh nhân tạo Landsat mang đến khả thu nhận thông tin có tính tồn cầu hành tinh (kể Trái Đất ) môi trường chung quanh Những máy đặt vệ tinh nhân tạo Trái Đất cung cấp thơng tin có tính tồn cục động thái mây, lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ gió bề mặt đại dương Sự tồn tương đối lâu vệ tinh quỹ đạo khả lặp lại đường bay cho phép theo dõi biến đổi theo mùa, theo hàng năm khoảng thời gian tương đối dài đối tượng mặt đất Lịch sử phát triển kỹ thuật viễn thám † † † † † † † Trong vòng thập kỷ gần kỹ thuật viễn thám hoàn thiện với thiết bị thu đặc biệt mà nhiều nước dự kiến kế hoạch phóng vệ tinh điều tra tài nguyên Nhật, Ấn Độ, nước Châu Âu Tổ chức EOS phóng vệ tinh mang máy thu MODIS (100 kênh) HIRIS (200 kênh) lên quỹ đạo Nhiều phần mền xử lý ảnh số đời làm cho thành kỹ thuật quan trọng việc điều tra điều kiện đánh giá tài nguyên thiên nhiên quản lý bảo vệ môi trường Ngày tia Laze bắt đầu ứng dụng viễn thám Hiện ứng dụng chủ yếu cho mục đích nghiên cứu khí quyển, làm đồ địa hình nghiên cứu lớp phủ bề mặt hiệu ứng huỳnh quang Viễn thám ngày cung cấp thông tin tổng hợp thơng tin tức thời để khắc phục loạt vấn đề thiên tai, theo dõi biến động tài nguyên hồi phục ( nước, sinh vật ) Những bước phát triển viễn thám Việt Nam Kỹ thuật viễn thám đưa vào sử dụng Việt Nam từ năm 1976 (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng) Mốc quan trọng để đánh dấu phát triển kỹ thuật viễn thám Việt Nam hợp tác nhiều bên khn khổ chương trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô - Việt tháng - 1980 Kết nghiên cứu cơng trình khoa học trình bày hội nghị khoa học kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết thành tựu khoa học chuyến bay vũ trụ Xô - Việt năm 1980 phần quan trọng kết sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập loạt đồ chuyên đề như: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng vv † Những bước phát triển viễn thám Việt Nam Ủy ban Nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam hình thành tiến khoa học trọng điểm “Sử dụng thành tựu vũ trụ Việt Nam” mang mã số 48 - 07 có vấn đề Viễn thám Chương trình tập trung vào vấn đề : „ „ „ „ † † † Thành lập đồ địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, trạng sử dụng đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình biến động số vùng cửa sông vv Vấn đề nghiên cứu đặc trưng phổ phản xạ Vấn đề nhận dạng viễn thám để xây dựng sở cho phần mềm xử lý ảnh số Thông qua dự án viện trợ quốc tế UNDP FAO VIE 76/011 VIE 83/004 Viện khoa học Việt Nam Trung tâm Khoa học tự nhiên công nghệ Quốc gia trang bị số thiết bị cho kỹ thuật viễn thám Trong đáng ý Hệ xử lý ảnh số ROBOTRON Thiết bị tổng hợp ảnh màu Phịng thí nghiệm kỹ thuật ảnh Những bước phát triển viễn thám Việt Nam Từ năm 1990 nhiều ngành đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng thực tiễn lĩnh vực khí tượng, đo đạc đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài nguyên rừng thu kết rõ rệt Công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý ứng dụng để thực nhiều đề tài nghiên cứu khoa học nhiều dự án có liên quan đến điều tra khảo sát điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên, giảm sát môi trường, giảm thiểu tới mức thấp thiên tai số vùng Cũng từ 1990 viễn thám nước ta chuyển dần bước từ công nghệ tương tự sang công nghệ số kết hợp hệ thơng tin địa lý xử lý nhiều loại ảnh đạt yêu cầu cao độ xác với quy mơ sản xuất công nghiệp Nhiều ngành, nhiều quan trang bị phần mềm mạnh phổ biến giới phần mềm ENVI, ERDAS, PCI, ER MAPPER, OCAPI, với ohần mềm để xây dựng hệ thông tin địa lý † Những bước phát triển viễn thám Việt Nam Đến Việt Nam chưa có Trung tâm Viễn thám Quốc gia yêu cầu cấp thiết ngành nên hình thành 20 Trung tâm phịng viễn thám, cở sở nghiên cứu đưa tiến kỹ thuật viễn thám vào ứng dụng vào công tác chuyên môn : „ „ „ „ „ „ „ Trung tâm Viễn thám Tổng cục địa Phịng Viễn thám Viện Điều tra Quy hoạch Rừng Bộ Lâm nghiệp (cũ), Bộ Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn Các phịng Địa chất Ảnh Liên đoàn Địa chất - Bản đồ Địa chất Intergeo Tổng cục Địa chất Trung tâm Viễn thám Địa chất - Viện Địa chất, Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia Trung tâm Liên ngành Viễn Thám & GIS Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia với Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Bộ phận Viễn thám Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Các trạm thu ảnh vệ tinh khí tượng Trung tâm Quốc gia Khí tượng Thủy văn CƠ SỞ KỸ THUẬT VIỄN THÁM Hồng Thanh Tùng Bộ mơn Tính tốn Thủy văn 2.1 Các trình kỹ thuật Viễn thám † kỹ thuật viễn thám có q trình: thu nhận kiện (data acquisition) phân tích kiện (data analysis) † q trình thứ : Ta có nguồn lượng (a), truyền lượng qua khí (b), lượng tác động qua lại với yếu tố mặt đất (c), Các sensors đặt máy bay vệ tinh (tàu vũ trụ) (d) Các sản phẩm thu nhận từ sensors dạng hình ảnh dạng số (e) Tóm lại q trình thứ dùng sensors để nhận lượng điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất ‰ Q trình thứ hai - phân tích kiện, tiến hành giải đoán mắt thơng tin ảnh máy tính để xử lý thông tin thu dạng số (f) ‰ Tất thông tin xử lý sau thể dạng đồ, biểu bảng báo cáo (g) cuối sản phẩm chuyển giao cho người sử dụng để phục vụ cho yêu cầu hay nhiệm vụ cụ thể 2.1 Các trình kỹ thuật Viễn thám ‰ Sự thu nhận kiện (data acquisition) nhiều dạng khác dạng phân bố lượng điện từ hay trường vật lý Trong phần đề cập đến thiết bị thu (sensor) lượng điện từ thông thường đặt vệ tinh hay máy bay ‰ Các nguồn lượng (điện từ) sử dụng cho Viễn thám: -Mặt trời -Vệ tinh -Bản thân đối tượng 2.2 Đặc tính sóng điện từ † † Sóng điện từ tương tác với vật chất theo nhiều chế khác phụ thuộc vào: „ thành phần vật chất „ cấu trúc thân đối tượng Những chế tương tác thay đổi cách rõ nét qua số đặc tính sóng điện từ thành phần phổ, phân cực, cường độ hướng phản xạ ‰ Như để xác định hồn tồn đầy đủ thơng tin đối tượng cần phải khảo sát tồn giải phổ sóng điện từ ‰ Sự tồn khí làm giảm khả lan truyền sóng điện từ tăng phần nhiễu tín hiệu thu Sự có mặt mây mù, bụi thành phần khác làm tăng thêm ảnh hưởng tiêu cực Ỉ Người ta tìm khoảng sóng mà ảnh hưởng khí nhỏ 2.2 Đặc tính sóng điện từ 2.2 Đặc tính sóng điện từ Giải phổ Bước sóng (μm) Đặc điểm Tia gama 0.0003μm Bức xạ tối thường bị hấp thụ toàn tầng khí phía khơng có khả dùng VT Vùng tia X 0.0003-.03 μm Hoàn tồn bị hấp thụ khí khơng sử dụng VT Vùng tia cực tím 0.03- 0.4μm Các xạ tối có bước sóng nhỏ 0.3μm hồn tồn bị hấp thụ tầng ozơn khí Vùng tia cực tím chụp ảnh 0.3 - 0.4μm Truyền qua khí ghi nhận vào phim photo detecter bị tán xạ mạnh khí Vùng nhìn thấy 0.4 - 0.7μm Tạo ảnh với phim photo detecter, đạt cực đại lượng phản xạ bước sóng 0.5 Vùng hồng ngoại 0.7 - 10μm Phản xạ lại xạ mặt trời khơng có thơng tin tính chất nhiệt đối tượng Băng từ 0.7 - 1.1 μm nghiên cứu với phim gọi hồng ngoại gần 2.2 Đặc tính sóng điện từ Giải phổ Bước sóng (μm) Vùng hồng 3-5 đến ngoại nhiệt 14μm Đặc điểm 8- Các số khí nhiệt ghi hình ảnh bước sóng này, yêu cầu phải có máy quét quang hệ thống máy thu đặc biệt gọi hệ thống “vibicol” phim Vùng cực ngắn 0.1 - 30 cm Các bước sóng dài hay vùng rađa xuyên qua mây, sương mù mưa Các hình ảnh ghi dạng chủ động hay bị động Vùng rađa 0.1 - 30 cm Dạng “ chủ động VT sóng sóng cực ngắn ” Hình ảnh rađa ghi lại băng sóng khác Vùng rađio > 30 cm Là vùng có bước sóng dài phổ điện từ Một vài sóng rada phân với bước sóng dài sử dụng vùng sóng 2.3 Các nguồn lượng nguyên tắc xạ † † Năng lượng sóng điện từ đề cập hai lý thuyết: lý thuyết sóng lý thuyết hạt Ánh sáng nhìn thấy nhiều dạng lượng điện từ Sóng rađio, nhiệt tia cực tím tia X dạng lượng lượng điện từ Giới thiệu vệ tinh viễn thám 2.6.5 Vệ tinh ấn độ (IRS) Giới thiệu vệ tinh viễn thám 2.6.5 Vệ tinh ấn độ (IRS) Vào cuối năm 1999, Ân độ vệ tinh hoạt động, có vệ tinh IRS C tên lửa Molniya Nga đưa lên quỹ đạo Đây tên lửa cuối Nga đưa vệ tinh Ân độ lên quỹ đạo theo chương trình hợp tác Vũ trụ Nga Ân độ Vệ tinh IRS 1D IRS P3 tên lửa PSLV Ân độ đưa lên năm 1996 Cả hai vệ tinh IRS 1C IRS 1D cho ảnh chụp có độ phân giải cao (5.8 m) kênh toàn sắc (0.50 - 0.75) Với độ phân giải vào đầu năm 1998, IRS trở thành vệ tinh thương mại dân có độ phân giải lớn Hai vệ tinh IRS 1C IRS 1D mang sensor WiFS (Wide Field Sensor) chụp ảnh khu vực lớn (770 km2/ảnh) kênh phổ 0.63 – 0.69 0.77 – 0.86 với độ phân giải 190 m sensor LISS chụp ảnh kênh phổ với độ phân giải 23.5 m Vệ tinh IRS P5 đưa lên quỹ đạo năm 1998 IRS 2A đưa lên quỹ đạo năm 2000, IRS 2B đưa lên quỹ đạo năm 2004 với sensor LISS IRS P4 (OCEANSAT 1) vệ tinh dùng chủ yếu để đo đạt quan trắc thông số vật lý sinh thái biển Với sensor OCM (Ocean Color Monitor) chụp ảnh kênh phổ sensor MSMR (Multi Frequency Scanning Microwave Radiometer) chụp ảnh kênh phổ, vệ tinh cung cấp khả quan trắc bở biển tốt 13 Giới thiệu vệ tinh viễn thám 2.6.6 Cỏc thiết bị thu nhận dặt trờn tầng mỏy bay Giới thiệu vệ tinh viễn thám 2.6.6 Cỏc thiết bị thu nhận dặt trờn tầng mỏy bay 14 XỬ LÝ THÔNG TIN VIÊN THÁM Hồng Thanh Tùng Bộ mơn Tính tốn Thủy văn Giới thiệu † Vấn đề xử lý thông tin viễn thám khâu quan trọng kỹ thuật viễn thám trình trực tiếp xử lý thông tin thu theo yêu cầu đối tượng sử dụng định Tuỳ thuộc vào chất lượng giai đoạn mà định toàn kết phương pháp † Một sở việc xử lý thông tin viễn thám vào đặc điểm phổ phản xạ đối tượng tự nhiên 3.1 Các đặc điểm hình ảnh Tỷ lệ: Là tỷ số khoảng cách hai điểm ảnh tương ứng với khoảng cách mặt đất hai điểm Tỷ lệ hình ảnh xác định yếu tố: „ Độ dài tiêu cự hiệu dụng thiết bị VT „ Độ cao mà từ hình ảnh thu nhận „ Yếu tố phóng đại sử dụng in phóng ảnh Độ sáng tông ảnh: Sự khác cường độ xạ điện từ phát từ địa hình tạo nên khác độ sáng hình ảnh Trên ảnh dương (positive) độ sáng hình ảnh tỷ lệ với cường độ xạ phát từ đối tượng „ Độ sáng (brightness) lượng ánh sáng tác động vào mắt Đó nhạy cảm ánh sáng chủ thể mà xác định cách tương đối Để đo cường độ độ sáng người ta thường dùng quang kế (photometro ) Khi phân tích ảnh để phân biệt độ sáng ảnh hiệu chỉnh thang cấp độ xám ảnh phân vùng có tơng sáng, trung bình hay tối dựa vào thang độ xám (theo FLOYD, SABIN JR, 1986) „ Tông ảnh đối tượng xác định khả đối tượng, phản xạ lại ánh sáng mặt trời chiếu xuống 3.1 Các đặc điểm hình ảnh Tỷ số tương phản (constract ratio): tỷ số phần sáng tối ảnh xác định công thức: B max CR = ⎯⎯⎯⎯ B : B max - độ sáng cực đại ảnh B - độ sáng cực tiểu ảnh Để phân biệt: „ A - tương phản cao CR = 9/ = 4.5 „ B - tương phản trung bình CR = 5/ = 2.5 „ C - tương phản thấp CR = 3/ = 1.5 3.1 Các đặc điểm hình ảnh Độ phân giải không gian lực phân giải (spatial resolution and resolving power): „ Độ phân giải hiểu khả để phân biệt hai đối tượng liền ảnh, nói xác khoảng cách tối thiểu đối tượng mà nhận biết phân biệt ảnh „ Năng lực phân giải độ phân giải không gian hai khái niệm có liên hệ chặt chẽ Khái niệm lực phân giải áp dụng cho hệ thống tạo ảnh hay thành phần hệ thống, độ phân giải khơng gian áp dụng cho ảnh tạo hệ thống 3.2 Cấu tạo băng từ ‰ Nhiều dạng ảnh viễn thám thường ghi dạng số xử lý máy tính để tạo nên ảnh cho người giải đoán nghiên cứu ‰ Dạng đơn giản xử lý ảnh số sử dụng hệ xử lý nhỏ micro để chuyển ngược tài liệu băng từ thành phần ảnh với hiệu chỉnh tối thiểu Với phạm vi rộng hệ máy tính lớn sử dụng để hiệu chỉnh tài liệu chuyển băng từ thành hình ảnh với chất lượng cao ‰ Cấu trúc hình ảnh: Các ảnh bao gồm phân tử nhỏ bé diện tích hay giả phần tử ảnh, xếp theo hàng cột vị trí phân tử ảnh (hay người ta gọi pixel) xác định hệ thống toạ độ x, y 3.2 Cấu tạo băng từ Các dạng lưu trữ liệu ảnh vệ tinh 3.3 Giải đoán ảnh 3.3.1 Các bước giải đốn ảnh Q trình xử lý thơng tin viễn thám phân làm bước sau : 1- Đọc ảnh : Nội dung nhận dạng ảnh Ví dụ phân biệt vùng núi, rừng, sơng hồ vv 2- Phân tích ảnh : gồm đo đạc ảnh kích thước, dạng, bóng màu, mật độ quang học việc tính tốn xác định chiều cao, diện tích vv 3- Đánh giá ảnh : Trong bao gồm nội dung đánh giá định lượng, chiều cao, chiều dài, chiều ngang cho đối tượng cụ thể tương ứng với yếu tố phân tích yếu tố quan điểm thống 3.3 giải đoán ảnh 3.3.2 Các yếu tố ảnh cần giải đoán † Ảnh thể lượng phản xạ, phát xạ truyền từ nhiều phần sóng điện từ thu nhiều dạng, kích thước, tỷ lệ Cơ sở việc đoán đọc (giải đoán) ảnh sử dụng cách hiệu thông tin thu kể † Mặc dù nêu nhiều yếu tố ảnh cần xử lý giải đoán sau xem xét người ta đến kết luận cần nghiên cứu yếu tố ảnh sau: kích thước, dạng, bóng, tơng ảnh hay màu ảnh, kiến trúc, cấu trúc vị trí ảnh 3.3 giải đốn ảnh 3.3.2 Các yếu tố ảnh cần giải đoán Dạng (shape): thể nét chung nét đặc thù đối tượng nghiên cứu Dạng đối tượng nét đặc thù nhận dạng chúng sử dụng tiêu nhận biết Ví dụ : sơng, hồ, biển, đồi núi, lâu đài v.v Tất dạng đương nhiên khơng phải dự đốn dạng cho vài dấu hiệu đặc trưng cho người giải đốn Kích thước ( size ) kích thước đối tượng ảnh cần xem xét mối quan hệ với tỷ lệ ảnh, với vật chung quanh Ví dụ tồ nhà hay khu nhà 3.3 giải đoán ảnh 3.3.2 Các yếu tố ảnh cần giải đoán Bóng (shadow): dấu hiệu quan trọng mà người giải đoán cần phải biết theo hai mặt trái ngược nhau: 1-Bóng đường bóng đường viền đối tượng 2- Đối tượng nằm bóng với ảnh phản xạ yếu khó phân biệt ảnh ảnh vệ tinh thường chụp vào lúc 9h 30 đến 10h vào bóng ảnh xác định độ cao tương đối đối tượng, từ phân biệt đối tượng Tông ảnh: hiểu lượng ánh sáng phản xạ đối tượng ảnh Độ sáng ảnh hay ngược lại cấp độ xám thể màu đối tượng Đối với ảnh trắng đen tông ảnh cần phân biệt cấp độ xám cách chi tiết cấp độ sáng phản ánh mức độ phản xạ đối tượng khác Mắt thường nhận biết 16 cấp đô xám, máy tính nhận biết 256 cấp Để lưu giữ giá trị cấp độ xám pixel người ta phải sử dụng khoảng nhớ định Ví dụ ảnh TM mã bít gồm 256 cấp độ xám từ 0-255 3.3 Giải đoán ảnh 3.3.2 Các yếu tố ảnh cần giải đoán Màu ảnh: màu đối tượng ảnh màu giả (FCC) giúp cho người giải đốn phân biệt nhiều đối tượng có đặc điểm tơng ảnh ảnh trắng đen Tổ hợp màu giả ảnh Landsat xanh lơ (Blue), xanh lục (Green) đỏ (Red) thể nhóm là: thực vật từ màu hồng đến màu đỏ, nước xanh lơ nhạy đến xanh lơ sẫm, đất trống đá lộ có màu trắng Ngoài ba tổ hợp màu giả người ta tạo nên nhiều màu giả khác phương pháp quang học (dùng lọc màu) kỹ thuật xử lý ảnh số Như giải đoán đối tượng ảnh màu giả phải có định hướng từ đầu tổ hợp màu giả, từ tránh lầm lẫn Kiến trúc ảnh : kiến trúc ảnh tần suất biến đổi tơng ảnh, sản phẩm tập hợp yếu tố mà khó phân biệt ảnh Nó sản phẩm chung dấu hiệu riêng biệt dạng, kích thước, cấu trúc tơng ảnh 3.3 Giải đốn ảnh 3.3.2 Các yếu tố ảnh cần giải đoán Cấu trúc : cấu trúc ảnh có quan hệ với vị trí khơng gian đối tượng Sự lặp lặp lại dạng chung mối quan hệ đặc trưng nhiều đối tượng tự nhiên nhân tạo cho đối tượng cấu trức định, cho người đốn đọc ảnh nhận biết chúng Vị trí: vị trí đối tượng xem xét mối quan hệ với yếu tố khác bổ ích nhận dạng Ỉ Tất dấu hiệu nêu cần mô tả phân tích kỹ loại ảnh, đặc biệt khố tiêu chuẩn Khi tiến hành giải đốn người xử lý cần phải thơng thạo phân biệt dấu hiệu ảnh Sự phân biệt phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm đọc ảnh (đọc nhiều lần) đồng thời kinh nghiệm nhận biết đối tượng thực tự nhiên (các chuyên gia chuyên ngành có kinh nghiệm) Sự kết hợp hài hồ kiến thức kinh nghiệm quan trọng đưa đến việc thu nhận thơng tin nhanh chóng có hiệu 3.3 Giải đốn ảnh 3.3.3 Các yếu tố tự nhiên cần ý giải đoán Địa hình Địa hình cho phép nhận biết sơ yếu tố ảnh (như đồng bằng, đồi núi, thềm sơng, bãi biển v.v ) từ định hướng phân tích giải đốn ảnh Thảm thực vật Kiểu thực vật, mức độ phát triển loại thực vật thị cho yếu tố tự nhiên nó, đặc biệt loại đất, mức độ ẩm (kể độ sâu mực mước ngầm, chất lượng nước) Như kiểu thực vật dấu hiệu quan trọng để phân biệt đối tượng Các kiểu mạng lưới sông suối-và mật độ Đây yếu tố hàng đầu phân tích ảnh, từ kiểu mạng sơng suối cho biêt: Dạng địa hình, đất đá mức độ che phủ thực vật, Rất nhiều mạng lưới sông suối xếp vào nhóm bản: - Kiểu cành → đá granit, đá cát kết, - Kiểu ô mạng → Vùng đồng bằng; - Kiểu toả tia → Vùng núi lửa, vòm nâng; - Kiểu song song → Trên hoang mạc, trầm tích sườn hay thung lũng 3.3 Giải đoán ảnh 3.3.3 Các yếu tố tự nhiên cần ý giải đoán Các dạng xói mịn Mặt cắt ngang (hình dạng khe rãnh) khác đất đá khác Sử dụng đất - đất canh tác: Đây vừa mục tiêu vừa dấu hiệu giải đoán mắt Hiện trạng sử dụng đất cung cấp thông tin quan trọng để xác định đối tượng Hệ thống khe nứt - hình dạng: Các thơng số khe nứt cần xem xét giải đoán là: hướng, mật độ, hình dạng, độ lớn Hệ thống lineament liên quan đến kiểu đứt gãy, khe đứt lớn đá cứng Tổ hợp yếu tố giải đốn: Trong q trình giải đốn, ngồi việc phân tích yếu tố riêng lẻ cịn xem xét tập hợp khơng gian nhóm yếu tố Sự tổ hợp tạo nên dạng hay kiểu địa hình từ giúp cho người giải đốn hiệu chỉnh loại bỏ sai sót lầm lẫn làm cho việc giải đốn nâng cao độ xác 3.3 Giải đốn ảnh 3.3.4 Quy trình đốn ảnh ảnh thành lập đồ chun đề Nguốn tư liệu Tư liệu ảnh vệ tinh MSS, TM, FCC Bản đồ Chìa khố giải đốn Các tư liệu bổ sung đồ chuyên đề Phân tích ảnh Phân tích mẫu Phân tích y/t ảnh Phân tích y/t TN Sắp xếp theo khơng gian yếu tố Tơng, cấu trúc, kích thước, hình dạng Các đơn vị tự nhiên Xác định ranh giới Bản đồ phân tích bước thực địa Lựa chọn vùng mẫu – thu thập t/l thực tế Kiểm tra thực địa, chỉnh lý chi tiết Lập đồ sau thực địa Chuyển chi tiết lên đồ địa hình Hiệu chỉnh đồ - phân tích độ xác Hiệu chỉnh đồ sản phẩm 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.1 Phương pháp xử lý mắt † Đây phương pháp sử dụng từ lâu chiếm vai trị quan trọng việc xử lý, giải đốn thơng tin viễn thám ( tư liệu vũ trụ máy bay ) † Phương pháp chủ yếu dựa vào phân biệt mắt người trực tiếp gián tiếp thông qua dụng cụ quang học Đây phương pháp nhận biết chủ yếu mang tính chất định tính Mặc dù khả nhận biết phương pháp định tính tuỳ thuộc lớn vào kinh nghiệm nhận biết người xử lý công cụ xử lý thơng tin † Tuỳ thuộc theo tính cơng cụ xử lý (kính lập thể, bàn sáng, máy tổ hợp màu, Thiết bị Zoom transpersope pantograph, máy đo diện tích) mà tiến trình phương pháp có khác 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Các phương pháp xử lý ảnh số phân vào nhóm chính: Kỹ thuật hiệu chỉnh ảnh loại trừ nhiễu xuất trình thu nhận Tăng cường chất lượng ảnh nhằm tạo sản phẩm giải đốn mắt Phân tích ảnh hay giải đốn phương pháp số: khâu tự động hoá ứng dụng kỹ thuật định lượng để xác định xử lý tư liệu ảnh Máy tính xử lý tất pixel ảnh với loạt ma trận định 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Kỹ thuật hiệu chỉnh ảnh loại trừ nhiễu xuất trình thu nhận 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Tăng cường chất lượng ảnh: sử dụng khả xử lý thông tin máy tính để nhận dạng, phân laọi pixel sở tín hiệu số chúng: „ Phân tích Histogram „ Tăng cường chất lượng: † tăng cường tuyến tính † Tăng cường theo hàm Gauss „ Các phép biến đổi ảnh (số học) „ Các phép lọc Hình 3.15 ảnh IKONOS chụp trường Đại học Thủy lợi (ảnh gốc ảnh tăng cường tuyến tính) 10 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Phân tích ảnh hay giải đốn phương pháp số: † Trong phương pháp xử lý có nhiều thuật toán khác như: phân loại theo khoảng cách gần nhất, phương pháp phân loại hình hộp, phương pháp phân loại theo “người láng giềng gần ”, thuật tốn sử dụng để xây dựng modul xử lý ảnh phân loại ảnh † Quá trình phân loại máy tính xử lý ảnh theo yêu cầu người sử dụng Yêu cầu người sử dụng đưa vào máy thông qua giai đoạn chọn tập mẫu Sau người sử dụng chọn tập mẫu cho đối tượng cần phân loại máy tính tự động phân loại cho kết dạng ảnh phân loại † Có hai nhóm phương pháp phân loại phân loại không kiểm định (Unsupervised) phân loại có kiểm định (Supervised) 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Phân tích ảnh hay giải đoán phương pháp số: A) phân loại không kiểm định (Unsupervised classification) † Với phân loại phổ phản xạ độ sáng khác nhóm pixel ảnh thang độ xám lớp phân loại theo kinh nghiệm đặt tên cách khơng có kiểm tra ngồi thực địa Thông thường số lượng lớp phân chia phân loại khơng có kiểm định nhiều so với phân loại có kiểm định Sau đối chiếu so sánh kỹ, số lớp gần điều chỉnh ghép vào lớp phù hợp với thực tế † Trong phân loại không kiểm định máy tính u cầu cung cấp thơng tin số lượng lớp cần phân loại, độ tập trung lớp thông qua độ chênh lệch chuẩn, vị trí tương đối lớp khơng gian phổ Sau máy tính tự động tìm gộp pixel lại theo yêu cầu người sử dụng Phân loại không kiểm định thường dùng để phân loại sơ trước bước vào phân loại thức 11 3.4 Các phương pháp xử lý thơng tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính A) phân loại khơng kiểm định (Unsupervised classification) 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Phân tích ảnh hay giải đoán phương pháp số: A) phân loại có kiểm định (Supervised classification) † Phân loại có kiểm định dùng để phân loại đối tượng theo yêu cầu người sử dụng Trong trình phân loại máy tính yêu cầu số kiến thức người sử dụng khu vực cần phân loại Những kiến thức có sở khảo sát thực địa, phân tích ảnh máy bay tư liệu đồ chuyên đề Các vùng thử nghiệm lựa chọn xác định rõ đặc điểm tự nhiên chúng gọi ″ điểm chìa khố ″ Trên điểm chìa khố pixel xác định rõ toạ độ ảnh thực địa, chất pixel xác định rõ đồng thời với thu nhận thông tin đối tượng † Dựa vào đặc điểm pixel ảnh kiểm định ảnh phân loại theo nguyên tắc tương tự, lớp phân đặt tên rõ ràng Có ba nhóm phân loại có kiểm định phân loại hình hộp, phân loại đa tâm phân loại có xác suất cực đại 12 3.4 Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám 3.4.2 Phương pháp xử lý máy tính Phân tích ảnh hay giải đốn phương pháp số: A) phân loại có kiểm định (Supervised classification) 13 ... triển viễn thám Việt Nam Đến Việt Nam chưa có Trung tâm Viễn thám Quốc gia yêu cầu cấp thiết ngành nên hình thành 20 Trung tâm phịng viễn thám, cở sở nghiên cứu đưa tiến kỹ thuật viễn thám vào... cứu khoa học nhiều dự án có liên quan đến điều tra khảo sát điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên, giảm sát môi trường, giảm thiểu tới mức thấp thiên tai số vùng Cũng từ 1990 viễn thám nước... chất đối tượng SENSOR & HỆ THỐNG THÔNG TIN VIỄN THÁM Hồng Thanh Tùng Bộ mơn Tính tốn Thủy văn 2.5 Sensor hệ thống thông tin viễn thám † Các thông tin viễn thám thu nhận nhờ công cụ thiết bị khác