Giao trinh vien tham

Tuỳ thuộc vào bước sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ các vật thể được thu nhận bởi bộ cảm biến sẽ tạo ra các ảnh viễn thám có màu sắc khác nhau.Thể hiện màu tư liệu ảnh vệ tinh giữ va[r]

LỜI NÓI ĐẦU

Để nhanh chóng phát triển cơng nghệ vũ trụ phục vụ cho phát triển kinh tế đất nước, Nhà nước xây dựng đề án:” Kế hoạch tổng thể về ứng dụng phát triển công nghệ viễn thám Việt Nam” nhằm hướng đến phát triển bền vững sở sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên bảo vệ môi trường

Nhằm góp phần giới thiệu nguyên lý kỹ thuật liên quan đến công nghệ viễn thám giúp cho sinh viên, học viên sau đại học ngành Quản lý đất đai, ngành Khoa học đất, ngành Môi trường cán quan tâm đến lĩnh vực chúng tơi biên soạn giáo trình VIỄN THÁM

Giáo trình biên soạn theo đề cương môn học VIỄN THÁM khoa Tài nguyên Môi trường, trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội Giáo trình VIỄN THÁM PGS TS Nguyễn Khắc Thời phó trưởng khoa Tài nguyên Môi trường làm chủ biên biên soạn chương 1; PGS TS Phạm Vọng Thành biên soạn chương 2, ThS Trần Quốc Vinh biên soạn chương ThS Nguyễn Thị Thu Hiền biên soạn chương Giáo trình xây dựng nguyên tắc bản, đại, giới thiệu kiến thức lĩnh vực viễn thám giới ứng dụng cụ thể điều kiện nước ta Trong trình biên soạn, tác giả nhận nhiều ý kiến đóng góp quý báu chuyên gia hoạt động lĩnh vực này, hy vọng giáo trình tài liệu học tập tham khảo tốt cho sinh viên, học viên cao học ngành quản lý đất đai khoa học đất

Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, khoa Tài nguyên Môi trường môn Trắc điạ, Bản đồ Thông tin địa lý tạo điều kiện cho giáo trình sớm mắt bạn đọc Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình khó tránh khỏi khiếm khuyết, mong đồng nghiệp đóng góp ý kiến bổ sung để lần tái sau giáo trình hồn thiện

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Bộ mơn Trắc địa đồ Thông tin địa lý, Khoa Tài nguyên Môi trường, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn!

Chương I

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VIỄN THÁM

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÁM

Viễn thám lμ khoa học, thực phát triển mạnh mẽ qua ba thập kỷ gần đây, mμ công nghệ vũ trụ cho ảnh số, bắt đầu đ−ợc thu nhận từ vệ tinh quĩ đạo trái đất vμo năm 1960 Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu việc chụp ảnh sử dụng phim vμ giấy ảnh Từ thể kỷ XIX, vμo năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đ−a báo cáo công trình nghiên cứu hóa ảnh, khởi đầu cho ngμnh chụp ảnh Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu, đ−ợc thực vμo năm 1858 Gaspard Felix Tournachon - nhμ nhiếp ảnh ng−ời Pháp Tác giả sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng Bievre, Pháp Một ảnh chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu lμ ảnh vùng Bostom tác giả James Wallace Black, 1860

Việc đời ngμnh hμng không thúc đẩy nhanh phát triển mạnh mẽ ngμnh chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim vμ giấy ảnh, lμ nguyên liệu nhạy cảm với ánh sáng (photo) Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt đất ảnh chụp chồng phủ vμ cho khả nhìn ảnh (stereo).Khả giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thơng tin từ ảnh có hiệu cao Một ngμnh chụp ảnh, đ−ợc thực ph−ơng tiện hμng khơng nh− máy bay, khinh khí cầu vμ tμu l−ợn ph−ơng tiện không khác, gọi lμ ngμnh chụp ảnh hμng không Các ảnh thu đ−ợc từ ngμnh chụp ảnh hμng không gọi lμ không ảnh Bức ảnh chụp từ máy bay, đ−ợc thực vμo năm 1910, Wilbur Wright, nhμ nhiếp ảnh ng−ời ý, việc thu nhận ảnh di động vùng gần Centoceli thuộc n−ớc ý (bảng 1.1)

Chiến tranh giới thứ (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân Công nghệ chụp ảnh từ máy bay kéo theo nhiều ng−ời hoạt động lĩnh vực nμy, đặc biệt việc lμm ảnh vμ đo đạc ảnh Những năm sau đó, thiết kế khác loại máy chụp ảnh đ−ợc phát triển mạnh mẽ Đồng thời, nghệ thuật giải đốn khơng ảnh vμ đo đạc từ ảnh phát triển mạnh, lμ sở hình thμnh ngμnh khoa học lμ đo đạc ảnh (photogrametry) Đây lμ ngμnh ứng dụng thực tế việc đo đạc xác đối t−ợng từ liệu ảnh chụp Yêu cầu đòi hỏi việc phát triển thiết bị xác cao, đáp ứng cho việc phân tích khơng ảnh Trong chiến tranh giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh dùng chủ yếu cho mục đích quân Trong thời kỳ nμy, ngoμi việc phát triển cơng nghệ radar, cịn đánh dấu phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại Các ảnh thu đ−ợc từ nguồn l−ợng nhân tạo lμ radar, đ−ợc sử dụng rộng rãi quân Các ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại cho khả triết lọc thông tin nhiều ảnh mầu, chụp máy ảnh, đ−ợc dùng chiến tranh giới thứ hai Việc chạy đua vμo vũ trụ Liên Xô cũ vμ Hoa Kỳ thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất viễn thám với ph−ơng tiện kỹ thuật đại Các trung tâm nghiên cứu mặt đất đ−ợc đời, nh− quan vũ trụ châu Âu ESA (Aeropian Remote sensing Agency), Ch−ơng trình Vũ trụ NASA (Nationmal Aeromautics and Space Administration) Mỹ Ngoμi thống kê trên, kể đến ch−ơng trình nghiên cứu trái đất viễn thám n−ớc nh− Canada, Nhật, Pháp, ấn Độ vμ Trung Quốc

Thêi gian (Năm)

Sự kiện

1800 1839 1847 1850-1860 1873 1909 1910-1920 1920-1930 1930-1940 1940 1950 1950-1960 12-4-1961 1960-1970 1972 1970-1980 1980-1990 1986

1990 đến

Phát tia hồng ngoại

Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng Phát dải phổ hồng ngoại v phổ nhìn thấy Chụp ảnh từ kinh khí cầu

Xây dựng học thuyết phổ điện từ Chụp ảnh từ máy bay

Giải đoán từ không trung

Phát triển ngnh chụp v đo ảnh hng không Phát triển kỹ thuật radar ( Đức, Mỹ, Anh) Phân tích v ứng dụng ảnh chơp tõ m¸y bay

Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy Nghiên cứu sâu ảnh cho mục đích qn

Liên xơ phóng tμu vũ trụ có ng−ời lái vμ chụp ảnh trái đất từ ngoμi vũ trụ Lần sử dụng thuật ngữ viễn thám

Mü phãng vÖ tinh Landsat-1

Phát triển mạnh mẽ ph−ơng pháp xử lý ảnh số Mỹ phát triển hệ vệ tinh Landsat Pháp phóng vệ tinh SPOT vμo qu o

Phát triển cảm thu đo phổ, tăng dải phổ v kênh phổ,

tng phõn giải bộcảm Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mi

Bảng 1.1: Tóm tắt phát triĨn cđa viƠn th¸m qua c¸c sù kiƯn

Hình 1.1 Viễn thám từ việc thu nhận thông tin đến ng−ời sử dụng (Theo Ravi Gupta, 1991) Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua hệ SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 vμ SPOT-5, đ−a sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, vμ đa kênh SPOT- XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m Đặc tính ảnh vệ tinh SPOT lμ cho cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối t−ợng (stereo) khơng gian ba chiều Điều nμy giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết cao, lμ việc phân tích yếu tố địa hình Các ảnh vệ tinh Nhật, nh− MOS-1, phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite) Công nghệ thu ảnh vệ tinh đ−ợc thực vệ tinh ấn độ IRS-1A, tạo ảnh vệ tinh nh− LISS thuộc nhiều hệ khác

Trong nghiên cứu mơi tr−ờng vμ khí hậu trái đất, ảnh vệ tinh NOAA có độ phủ lớn vμ có lặp lại hμng ngμy, cho phép nghiên cứu t−ợng khí hậu xảy khí nh− nhiệt độ, áp suất nhiệt đới dự báo bão

Sự phát triển lĩnh vực nghiên cứu trái đất viễn thám đ−ợc đẩy mạnh áp dụng tiến khoa học kỹ thuật với việc sử dụng ảnh radar Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh việc phát sóng dμi siêu tần vμ thu tia phản hồi, cho phép thực nghiên cứu độc lập, khơng phụ thuộc vμo mây Sóng radar có đặc tính xun qua mây, lớp đất mỏng vμ thực vật vμ lμ nguồn sóng nhân tạo, nên có khả hoạt động ngμy vμ đêm, khơng phụ thuộc vμo nguồn l−ợng mặt trời Các ảnh tạo nên hệ radar kiểu SLAR đ−ợc ghi nhận cảm Seasat Đặc tính sóng radar lμ thu tia phản hồi từ nguồn phát với góc xiên đa dạng Sóng nμy nhạy cảm với độ ghồ ghề bề mặt vật, đ−ợc chùm tia radar phát tới, đ−ợc ứng dụng cho nghiên cứu cấu trúc khu vực nμo

của Internet, cơng nghệ tin học với kỹ thuật xử lý ảnh số, kết hợp với Hệ thông tin Địa lý (GIS), cho khả nghiên cứu trái đất viễn thám ngμy cμng thuận lợi vμ đạt hiệu cao

1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA VIỄN THÁM 1.2.1 §Þnh nghÜa

Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) đ−ợc hiểu lμ khoa học vμ nghệ thuật để thu nhận thông tin đối t−ợng, khu vực t−ợng thông qua việc phân tích t− liệu thu nhận đ−ợc ph−ơng tiện Những ph−ơng tiện nμy khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối t−ợng, khu vực với t−ợng đ−ợc nghiên cứu

Thực đ−ợc cơng việc lμ thực viễn thám - hay hiểu đơn giản: Viễn thám lμ thăm dò từ xa đối t−ợng t−ợng mμ khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối t−ợng t−ợng

Mặc dù có nhiều định nghĩa khác viễn thám, nh−ng định nghĩa có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám lμ khoa học thu nhận từ xa thông tin đối t−ợng, t−ợng trái đất" D−ới lμ định nghĩa viễn thám theo quan niệm tác giả khác

*Viễn thám lμ nghệ thuật, khoa học, nói nhiều vật không cần phải chạm vμo vật (Ficher vμ nnk, 1976)

*Viễn thám lμ quan sát đối t−ợng ph−ơng tiện cách xa vật khoảng cách định (Barret vμ Curtis, 1976)

*Viễn thám lμ khoa học lấy thông tin từ đối t−ợng, đ−ợc đo từ khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với Năng l−ợng đ−ợc đo hệ viễn thám lμ l−ợng điện từ phát từ vật quan tâm (D A Land Grete, 1978)

*Viễn thám lμ ứng dụng vμo việc lấy thông tin mặt đất vμ mặt n−ớc trái đất, việc sử dụng ảnh thu đ−ợc từ đầu chụp ảnh sử dụng xạ phổ điện từ, đơn kênh đa phổ, xạ phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B Capbell, 1996)

*ViƠn th¸m lμ "khoa häc vμ nghƯ tht thu nhËn th«ng tin vỊ vật thể, vùng, tợng, qua phân tích liệu thu đợc phơng tiện không tiếp xúc với vật, vùng, tợng khảo s¸t ".( Lillesand vμ Kiefer, 1986)

*Ph−ơng pháp viễn thám lμ ph−ơng pháp sử dụng l−ợng điện từ nh− ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn nh− ph−ơng tiện để điều tra vμ đo đạc đặc tính đối t−ợng( Theo Floy Sabin 1987)

1.2.2 Nguyên lý viễn thám

Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể nguồn cung cấp thông tin chủ yếu đặc tính đối tượng Ảnh viễn thám cung cấp thông tin vật thể tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng xác định Đo lường phân tích lượng phản xạ phổ ghi nhận ảnh viễn thám, cho phép tách thơng tin hữu ích lớp phủ mặt đất khác tương tác xạ điện từ vật thể

Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể gọi cảm biến.Bộ cảm biến máy chụp ảnh máy quét.Phương tiện mang cảm biến gọi vật mang ( máy bay, khinh khí cầu, tàu thoi vệ tinh…).Hình 1.2 thể sơ đồ nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám

Hình 1.2 Nguyên lý thu nhận liệu viễn thám

Tồn q trình thu nhận xử lí ảnh viễn thám chia thành phần sau:

- Nguồn cung cấp lượng

- Sự tương tác lượng với khí - Sự tương tác với vật thể bề mặt đất

- Chuyển đổi lượng phản xạ từ vật thể thành liệu ảnh - Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán xử lí

Năng lượng sóng điện từ lan truyền qua mơi trường khí bị phân tử khí hấp thụ hình thức khác tuỳ thuộc vào bước sóng cụ thể.Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả truyền sóng điện từ khí quyển, tưọng chế tương tác sóng điện từ với khí có tác động mạnh đến thơng tin cảm biến thu nhận được.Khí có đặc điểm quan trọng tưong tác khác xạ điện từ có bước sóng khác Đối với viễn thám quang học , nguồn lượng cung cấp chủ yếu mặt trời có mặt thay đổi các phân tử nước khí ( theo khơng gian thời gian) có lớp khí ngun nhân gây chủ yếu gây nên sụ biến đổi lượng phản xạ từ mặt đất đến cảm biến Khoảng 75% lượng mặt trịi chạm đến lớp ngồi khí truyền xuống mặt đất q trình lan truyền sóng điện từ ln bị khí hấp thụ, tán xạ khúc xạ trước đến cảm biến.Các loại khí oxy,nitơ,cacbonic, ơzơn,hơinước…và phân tử lơ lửng khí tác nhân ảnh hưỏng đến suy giảm lưọng sóng điện từ trình lan truyền

Dảiphổđiệntừ Bước sóng Đặc điểm Tia cực tím 0,3 ÷ 0,4μm

Hấp thụ mạnh lớp khí tầng cao( tầng ơzơn),khơng thể thu nhận lượng dodải sóng cung cấp tượng lại bảo vệ người tránh tác động tia cực tím Tia nhìn thấy 0,4 ÷ 0,76μm

Rất bị hấp thụ oxy, nước lượng phản xạ cực đại ứng với bước sóng 0,5μm khí Năng lượng dải sóng cung cấp giữ vai trị viễn thám

Cậnhồngngoại Hồng ngoại

trung

0,77÷1,34μm 1,55 ÷ 2,4μm

Năng lượng phản xạ mạnh ứng với bước sóng cận hồng ngoại từ 0,77 ÷ 0,9μm Sử dụng chụp ảnh hồng ngoại theo dõi biến đổi thực vật từ 1,55 ÷ 2,4μm

Hồng ngoại

nhiệt ÷ 22μm Một số vùng bị nước hấp thụ mạnh,dải sóng giữ vai trị phát cháy rừng hoạt động núi lửa.Bức xạ nhiệt trái đất lượng cao bước sóng 10μm Vơ tuyến

(rada) 1mm ÷ 30cm Khí khơng hấp thụ mạnh lượng bước sóng lớn 2cm, cho phép thu nhận lượng ngày lẫn đêm, không bị ảnh hưởng mây, sương mù hay mưa

Bảng 1.2 Đặc điểm dải phổđiện từ sử dụng kỹ thuật viễn thám 1.2.3 Khái niệm xạ điện từ

Bức xạ điện từ trình truyền lượng điện từ sở dao động điện trường từ trường không gian

Bức xạ điện từ vừa có tính chất sóng tính chất hạt.Tính chất sóng xác định bước sóng λ, tần số v tốc độ lan truyền C, mối liên quan chúng thể theo công thức:

λ=C/v (C=299,793km/s môi trường chân khơng)

Tính chất hạt mơ tả theo tính chất photon hay quang lượng tử lượng E thể sau:

E=h.v (h số Plank)

Quá trình lan truyền sóng điện từ qua mơi trường vật chất tạo phản xạ, hấp thụ, tán xạ xạ sóng điện từ hình thức khác tuỳ thuộc vào bước sóng

Hình 1.3 Bức xạ sóng điện từ

sử dụng rộng rãi phân loại thạch học Sóng hồng ngoại nhiệt sử dụng đo nhiệt, sóng microwave sử dụng kỹ thuật radar

Viễn thám thường sử dụng tính chất xạ điện từ tần số hay bước sóng, hướng lan truyền, biên độ mặt phẳng phân cực để thu nhận thông tin từ đối tượng.Ví dụ, tần số hay bước sóng liên quan tới màu sắc vật thể vùng ánh sáng nhìn thấy

Trong vùng hồng ngoại (infrared-IR) cú bc súng cú t (0.7ữ10,0àm), k thut vin thng s dng súng hng ngoi phn x (0,7ữ3,0àm)

Hình 1.4 Dải tần sốđược sử dụng viễn thám

Trong vùng hồng ngoại (infrared-IR) cú bc súng cú t (0.7ữ10,0àm), k thut vin thng s dng súng hng ngoi phn x (0,7ữ3,0àm)

Tuỳ thuộc vào bước sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể thu nhận cảm biến tạo ảnh viễn thám có màu sắc khác nhau.Thể màu tư liệu ảnh vệ tinh giữ vai trò quan trọng việc giải đoán ảnh mắt, ảnh đa phổ gồm kênh ghi nhận tương ứng vùng phổ đỏ, lục xanh chàm cho phép tái tạo màu tự nhiên hình hiển thị ảnh.Ví dụ, có màu lục ảnh cảm nhận người thực tế, chất diệp lục hấp thụ ánh sáng có bước sóng lục.Ngược lại, thơng tin ghi nhận vùng phổ thơng khơng nhìn thấy (sóng hồng ngoại) tổ hợp màu với kênh phổ hồng ngoại không cho màu tự nhiên, trường hợp gọi tổ hợp màu hồng ngoại Trên tổ hợp màu này, dối tượng thể film hồng ngoại

Ảnh viễn thám cung cấp thông tin vật thể tương ứng với lương xạ với bước sóng cảm biến nhận dải phổ xác định.Các đặc trưng vật thể thường gọi đặc trưng phổ

Phản xạ phổ ứng với lớp phủ mặt đất cho thấy có khác tương tác xạ điện từ vật thể, điều cho phép viễn thám xác định phân tích đặc điểm lớp phủ thông qua việc đo lường phản xạ phổ Hình 1.4 cho thấy phản xạ phổ ứng với số lớp phủ đặc trưng mặt đất ( trục ngang thể bước sóng , trục đứng thể phần trăm lượng điện từ phản xạ), thực vật có phản xạ cao vùng gần hồng ngoại (ba vị trí thấp đường cong phản xạ phổ ứng với bước sóng bị thực vật hấp thụ mạnh nhất) Đất cho phản xạ cao hầu hết vùng phổ nước không phản xạ vùng hồng ngoại ( hấp thụ hồn tồn lượng sóng hồng ngoại)

Hình 1.5 Phổ phản xạ thực vật , đất vànước

Năng lượng phản xạ từ vật thể thường có dạng:

Phản chiếu toàn lượng điện từ phản xạ trực tiếp từ bề mặt vật thể theo hướng

Phản xạ khuếch tán bề mặt vật thể gồ gề làm cho lượng sóng điện từ khuyếch tán theo nhiều phương, tượng khuyếch tán lượng xảy

Năng lượng sóng điện từ bị vật thể hấp thụ nhiều hay tuỳ thuộc vào bước sóng loại vật thể Nước hấp thụ lượng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng dài hồng ngoại nhiều so với ánh sáng nhìn thấy có bước sóng ngắn Do dó , nước thường có màu xanh hay xanh chàm phản xạ mạnh vùng có bước sóng ngắn hơn, vùng ánh sáng đỏ hồng ngoại nước có tạp chất lớp mặt (phù sa) phản xạ tốt dễ gây nhầm lẫn vùng cạn nước trong.Ngoài ra, chất diệp lục tảo lại hấp thụ mạnh lượng có bước sóng màu chàm so với lục nên vùng tảo xanh hơn.Màu sắc độ sáng nước tuỳ thuộc vào trạng thái bề mặt ảnh hưởng phản chiếu hay tán xạ bề mặt nước

Tóm lại, lượng xạ diện từ E phụ thuộc vào bước sóng Để giải thích ánh sáng chàm cung cấp nhiều lượng ánh sáng đỏ, ta sử dụng công thức sau:

E =hc/λ

λ chàm = 0,42 µm; λđỏ = 0,66 µm

h= 6,6×10-34Js ; c = × 108 m/s

Echàm = 6,6 × 10-34Js ( × 108m/s)/ 0,425μm = 4,66 × 10-31J

Eđỏ = 6,6 × 10-34Js ( × 108m/s)/ 0,66μm = × 10-31J

Kết cho thấy lượng ánh sáng chàm 4,66 ×10-34J lớn lượng ánh sáng đỏ.Năng lượng xạ điện từ E tương tác với vật thể bị hấp thụ (EA), phản

xạ ( ER)

E = EA + ER + ET

Đặc trưng bề mặt đất phân biệt cách so sánh lượng phản xạ ER

từng vật thể khác ứng với bước sóng phản xạ phổ xác định Er/E

ảnh hưởng khí đến phản xạ phổ ứng với loại lớp phủ mặt đất cho thấy có khác theo vị trí thời gian năm

Do tính chất vật thể xác định thông qua lượng xạ từ vật thể hay phản xạ vật thể lượng xạ mặt trời cung cấp, lượng sóng điện từ vật thể phản xạ hay xạ thu nhận cảm đặt vật mang (vệ tinh), ta nhận biết đối tượng điều kiện mơi trường khí xung quanh trái đất thông qua đặc trưng riêng phản xạ sóng điện từ

1.3 PHÂN LOI VIN THM

Sự phân biêt loại viễn thám vo yếu tố sau:

- Hình dạng quỹ đạo vệ tinh

- Độ cao bay vệ tinh, thời gian lại quỹ đạo

- D¶i phỉ thiết bị thu

- Loại nguồn ph¸t vμ tÝn hiƯu thu nhËn

Cã hai phơng thức phân loại viễn thám l a Phân loại theo nguồn tín hiệu

Căn vo nguồn tia tới m viễn thám đợc chia lm hai loại (hình 1.6):

Hỡnh 1.6 Vin thám chủ động viễn thám bị động

- Viễn chủ động (active): nguồn tia tới lμ tia sáng phát từ thiết bị nhân tạo, th−ờng lμ máy phát đặt thiết bị bay

- Viễn bị động (passive): nguồn phát xạ lμ mặt trời từ vật chất tự nhiên Hiện nay, việc ứng dụng phối hợp viễn thám vμ công nghệ vũ trụ trở nên phổ biễn phạm vi toμn cầu Các n−ớc có cơng nghệ vũ trụ phát triển phóng nhiều vệ tinh lên quỹ đạo, có mang nhiều thiết bị viễn thám khác Các trạm thu mặt đất phân bố toμn cầu có khả thu nhận nhiều loại t− liệu viễn thám vệ tinh truyền xuống

b.Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm lμ viễn thám vệ tinh địa tĩnh vμ viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) (hình 1.7)

Căn vμo đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, chia hai nhóm vệ tinh lμ:

+ Vệ tinh địa tĩnh lμ vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay củatrái đất, nghĩa lμ vị trí t−ơng đối vệ tinh so với trái đất lμ đứng yên

cùng địa ph−ơng vμ thời gian thu lặp lại lμ cố định vệ tinh (ví dụ LANDSAT lμ 18 ngμy, SPOT lμ 26 ngμy )

Trên hai nhóm vệ tinh nói áp dụng nhiều ph−ơng pháp thu nhận thơng tin khác tùy theo thiết kế nơi chế tạo

Hình 1.7 Vệ tinh địa tĩnh ( trái ) vμ Vệ tinh quỹ đạo gần cực (phải) c Phõn loại theo dải súng thu nhận

Theo bước sóng sử dụng, viễn thám phân thành loại (hình 1.8) a Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại

b Viễn thám hồng ngoại nhiệt c Viễn thám siêu cao tần

Mặt trời nguồn lượng chủ yếu nhóm viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoaị Mặt trời cung cấp xạ có bước sóng ưu 0,5μm Tư liệu viễn thám thu dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào phản xạ từ bề mặt vật thể bề mặt Trái đất Các thông tin vật thể xác định từ phổ phản xạ

Mỗi vật thể nhiệt độ bình thường tự phát xạ có đỉnh bước sóng 10μm Nguồn lượng sử dụng viễn thám hồng ngoại nhiệt vật thể sản sinh

Viễn thám siêu cao tần sử dụng xạ siêu cao tần có bước sóng từ đến vài chục centimet Nguồn lượng sử dụng viễn thám siêu cao tần chủ động chủ động phát từ máy phát Kỹ thuật đa thuộc viễn thám siêu cao tần chủ động Ra đa chủ động phát nguồn lượng tới vật thể, sau thu lại xạ, tán xạ phản xạ từ vật thể

Viễn thám dảI sóng nhìn thấy hồng ngoại

Viễn thám hồng ngoại nhiệt

Viễn thám siêu cao tần

Đối tượng Nguồn xạ

Bức xạ phổ

Phổđiện từ

Máy ảnh

Photo detecto Bộ cảm siêu cao tần

M t ặ

Bộcảm Bộcảm Bộcảm Bộcảm

Hình 1.8 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 1.4 BỘ CẢM VÀ PHÂN LOẠI BỘ CẢM

1.4.1 Khái niệm chung cảm

Bộ cảm giữ nhiệm vụ thu nhận lượng xạ vật thể phản xạ từ nguồn cung cấp tự nhiên (mặt trời) nhân tạo (do vệ tinh phát) Năng lượng chuyển thành tín hiệu số (biến đổi quang thành điện chuyển đối tín hiệu điện thành số nguyên hữu hạn gọi giá trị pixel) tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng cảm nhận dải phổ xác định Để hiểu rõ nguyên tắc hoạt động cảm, cách đơn giản xét khả phản cạ phổ thực vật sóng điện từ có bước sóng nằm vùng nhìn thấy Nhìn thấy hay cảm nhận xạ điện từ khả đặc biệt quan trọng không cảm mà mắt người, nhờ hình ảnh vật thể màu sắc tạo từ việc thu lượng vật thể phản xạ từ nguồn cung cấp

Trong giác quan người, mắt giác quan có cảm nhận tốt sóng điện từ; mắt người giữ chức giống cảm hệ thống viễn thám Ánh sáng 30cm Đối tượng

Phản xạ Đối tượng Bức xạ nhiệt

Đối tượng Bức xạ

Ra đa Hệ số phân siê cao

Bức xạ phát xạ Bức xạ phản xạ

0.5 0.3 10 Chiều dài

Nhìn thấy

UV Hơng ngoại Hồng ngoại nhiệt Siêu cao tần

0.7

.9 0.4μ

0 μm 0.3μm

vào mắt qua giác mạc hội tụ võng mạc (con giữ vai trò thấu kính), tế bào thần kinh (hình que hình nón ) võng mạc biến đổi lượng ánh sáng mạnh hay yếu ứng với bước sóng khác thành xung điện truyền não ( xử lý tín hiệu) Não người phân tích giá trị khác xung điện để cảm nhận màu sắc hình ảnh Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, sắc tố ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ nó, đặc biệt chất diệp lục (cịn số yếu tố khác ảnh hưởng đến lượng phản xạ phổ cây) hấp thụ ánh sáng có bước sóng xanh đỏ đồng thời phản xạ mạnh ánh sáng có bước sóng xanh tương ứng bước sóng 0,55µm Do đó, tươi tốt, mắt người cảm nhận l có màu xanh; úa rụng bị bệnh hàm lượng diệp lục giảm dẫn đến phản xạ phổ bị thay đổi có màu vàng đỏ

Đối với cảm, kính lọc phổ sử dụng để tách lượng xạ ứng với bước sóng khác , lượng dẫn đến tế bào quang điện để biến đổi quang thành điện Tuỳ thuộc vào số bit dùng để ghi nhận thơng tin, việc chuyển đổi tín hiệu thành số nguyên hữu hạn thể thay đổi cường độ phản xạ sóng từ vật thể bơ cảm xác định Trong viễn thám, lượng ứng với đơn vị nhỏ mặt đất tương ứng với pixel ảnh kỹ thuật phối hợp vận hành vệ tinh cảm để tạo ảnh chiều bề mặt đất

Tế bào quang điện thiết bị sử dụng hiệu ứng quang điện để biến đổi quang thành điện Độ lớn dòng điện tạo tỷ lệ thuận với với cường độ cuả sóng phản xạ từ vật thể, thay đổi cuả dịng điện sử dụng để đo lưòng thay đổi lượng ánh sáng mạnh hay yếu ứng với bước sóng khác nhau.Năng lượng sóng điện từ sau tới tế bào quang điện, chuyển thành tín hiệu có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian (số thực) để ghi nhận thơng tin, việc chuyển đổi tín hiệu điện liên tục thành số nguyên hữu hạn đựơc gọi số hoá Giá trị độ sáng ghi nhận phụ thuộc vào số bit dùng q trình số hố tồn lượng sóng điện từ thu (tín hiệu nhập) chuyển sang tín hiếu số (tín hiệu xuất) sử dụng phần biến đổi tuyến tính cảm

Bộ cảm thu nhận lượng sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể theo bước sóng xác định Năng lượng sóng điện từ sau tới cảm chuyển thành tín hiệu số (chuyển đổi tín hiệu điện thành số nguyên hữu hạn gọi giá trị pixel) tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng cảm nhận dải phổ xác định Máy qt với trường nhìn khơng đổi (góc nhìn không gian tương ứng pixel với đơn vị chia mẫu mặt đất) sử dụng để tạo ảnh chiều bề mặt đất dựa phối hợp chuyển động vật mang hệ thống qt vng góc với hướng bay Lượng thơng tin lượng xạ ghi IFOV cảm đổi thành giá trị pixel Hệ thống quét sử dụng để ghi nhận lượng xạ ứng với bước sóng khác dải tần xác định (từ cực tím đến hồng ngoại) gọi hệ thống quét đa phổ

1.4.2 Phân loại cảm a Định nghĩa

Một thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể gọi viễn cảm, thường gọi tắt cảm Máy chụp ảnh máy quét viễn cảm

b Phân loại cảm

Việc phân loại cảm có nhiều cách khác nhau, theo dải sóng thu nhận, theo kết cấu Các cảm chủ động thu nhận lượng vật thể phản xạ từ nguồn lượng nhân tạo Các cảm bị động thu nhận xạ vật thể phản xạ phát xạ

Mỗi loại cảm thuộc nhóm chủ động bị động chia thành hệ thống quét hệ thống khơng qt Sau chúng lại tiếp tục chia thành loại tạo ảnh không tạo ảnh

Các cảm quang học đặc trưng tính chất phổ, đặc trưng hình học, đặc trưng xạ Tính chất phổ thể qua số lượng kênh phổ bề rộng kênh Các thiết bị dùng phim đặc trưng độ nhạy phim, khả lọc kính lọc phổ, tính chất quang học hệ thống thấu kính

Các đặc trưng hình học thể qua thơng số trường nhìn, trường nhìn khơng đổi, độ trùng khớp kênh, biến dạng hình học

Các đặc trưng xạ xác định dựa theo thay đổi xạ điện từ trước sau qua hệ thống quang học

Vùng ánh sáng bố trí theo thứ tự bước sóng gọi phổ Chùm ánh sáng trắng tách thành phổ thông qua thiết bị quang học lăng kính, hệ thống lăng kính

Ngồi việc sử dụng lăng kính để tách phổ, người ta cịn dùng kính lọc phổ Có loại kính lọc phổ kính lọc sóng dài, kính lọc sóng ngắn, kính lọc đơn phổ

1.4.3 Máy chụp ảnh a Máy chụp ảnh

Các loại máy chụp ảnh sử dụng thông dụng viễn thám máy chụp ảnh hàng khơng, máy chụp ảnh đa phổ, máy chụp tồn cảnh

Các máy chụp ảnh hàng không lắp máy bay, tầu vệ tinh dùng vào mục đích chụp ảnh đo đạc địa hình

Những máy chụp ảnh sử dụng viễn thám vệ tinh có METRIC CAMERA, máy chụp LFC đặt tàu vệ tinh thoi Máy chụp ảnh MKF-6 đặt tầu vệ tinh "Sayuz-22" Máy chụp ảnh KFA-1000 đặt vệ tính Cosmos Một số loại máy chụp ảnh tiêu biểu máy RMK hãng CARLZEISS, máy RC hãng LEICA Thuỵ sĩ chế tạo

Các tư liệu máy chụp ảnh sử dụng vào mục đích đo đạc nên cấu tạo máy chụp ảnh phải thoả mãn điều kiện quang học hình học sau:

+ Quang sai máy chụp ảnh phải nhỏ

+ Độ phân giải kính vật phải cao độ nét ảnh phải bảo đảm toàn trường ảnh + Các yếu tố định hướng chiều dài tiêu cự, toạ độ điểm ảnh phải xác định xác

+ Trục quang ống kính phải vng góc với mặt phẳng phim

+ Hệ thống chống nhoè phải đủ khả loại trừ ảnh hưởng chuyển động tương đối vật mang Trái đất, chụp ảnh từ vệ tinh

b Đặc điểm hệ thống ghi ảnh vật liệu ảnh + Trên phim ảnh chứa lượng thông tin lớn + Lực phân giải cao khả khái quát lớn

+ Sử dụng rộng rãi khoa học sản xuất loại máy truyền thống + Khả hiển thị để quan sát rõ ràng

+ Trên phim ảnh có khả ghi nhận lúc nhiều đại lượng vật lý khác như: Mật độ quang học, quang lượng, hình học, định tính định lượng đối tượng

+ Tính ổn định ghi ảnh hệ thống cao, có khả tính biến dạng sai số méo hình kính vật, khử nhoè trình tạo ảnh

c Một số nhược điểm hệ thống ghi ảnh vật liệu ảnh

+ Thông tin ảnh không sử dụng trực tiếp hệ thống máy tính chưa biến thành tín hiệu điện

+ Thông tin ảnh không vận chuyển khoảng cách từ vệ tinh Trái đất tiến hành chụp ảnh, cần phải đem phim ảnh Trái đất để xử lý

Máy quét quang xạ kế đa phổ Bức xạ kế tạo nên ảnh hai chiều dựa phối hợp chuyển động vật mang hệ thống gương quay gương lắc vuông góc với quĩ đạo chuyển động

Máy quét đa phổ quang đặt máy bay vệ tinh

Máy quét đa phổ MSS (Multispectral Scanner) TM (Thematic mapper) vệ tinh Landsat loại máy quét đa phổ quang

Những phận máy quét đa phổ quang cơ:

* Hệ thống quang học: Hệ thống kính viễn vọng phản xạ kiểu Newton, Casegrain Ritchey- Chretien nhằm hạn chế lệch mầu đến mức tối thiểu

* Hệ thống tách phổ: Các hệ thống gương, lăng kính kính lọc đơn phổ thường sử dụng

* Hệ thống quét: Các gương quay lắc mặt phẳng vng góc với đường bay phần tử qt

* Bộ dò: Bộ dò quang điện tử chuyển lượng điện từ thành tín hiệu điện Các khuếch đại quang học thường sử dụng cho dải sóng nhìn thấy vùng tia cực tím Đi ốt Silicon dùng vùng hồng ngoại nhìn thấy Đi ốt Ingium antimony dùng cho vùng sóng ngắn Để đo xạ nhiệt người ta dùng ốt HqCdTe

* Hệ thống kiểm định: Các tín hiệu điện đo ln bị ảnh hưởng biến động độ nhậy hệ thống dò, cần phải trì thường xuyên nguồn ánh sáng nhiệt có cường độ ổn định làm nguồn lượng chuẩn kiểm định thông số cảm

b Máy quét đa phổđiện tử

Các hệ thống quét điện tử cảm mảng tuyến tính hệ thống qt, khơng có phận học qương quay Bộ phận ghi nhận tín hiệu chủ yếu mảng tuyến tính Các dị bán dẫn cho phép ghi lại đồng thời hàng ảnh

Các hệ thống qt điện tử khơng có phận học nên độ ổn định hoạt động cao Tuy thường xuất nhiễu hàng ảnh chênh lệch độ nhậy dị

Trên hình 1.9 sơ đồ liệu thu hệ thống quét điện tử

Cặp thiết bị nạp (CCD) thường dùng cảm mảng tuyến tính, người ta thường gọi cảm cảm tuyến tính CCD

Hệ thống ghi ảnh máy quét đa phổ có đặc điểm sau đây:

+ Có khả ghi nhận ảnh theo chu kỳ thời gian, thông tin mang tính thời + Lực phân giải cao, độ khái quát lớn

+ Có thể xử lý thơng tin phương pháp tính tốn, cộng trừ kênh phổ nên sản phẩm đa dạng ảnh chụp

+ Có thể đưa thơng tin ghi nhận lưới chiếu

Tuy nhiên, hệ thống quét đa phổ đặt vệ tinh có số nhược điểm như: Lực phân giải ảnh quét thấp ảnh chụp, q trình truyền thơng tin mặt đất bị nhiễu, xử lý thông tin phải sử dụng hệ thống máy tính điện tử phức tạp

Bộ cảm mảng

Đường bay Bộphận

Dịng

Hình 1.9: Sơ đồ liệu thu hệ thống quét điện tử 1.5 VẬT MANG VÀ QUỸ ĐẠO BAY

Vật mang Chiều cao Hình thức quan sát Ghi

Vệ tinh địa tĩnh 36.000km Quan sát từ điểm cố định GMS

Vệ tinh quĩ đạo tròn 500km - 1000km Quan sát đặn theo chu kỳ LANDSAT Tàu vệ tinh thoi 240km - 350km Quan sát khơng đều, theo

cuộc thí nghiệm

Bóng thám khơng 100m - 100km Nghiên cứu nhiều đối tượng khác Máy bay phản lực cao

tầng

10km - 12km Nghiên cứu nhiều đối tượng khác Máy bay tầng thấp

hoặc trung bình

500m - 8000m Nghiên cứu nhiều đối tượng khác Máy bay lên thẳng 100m - 2000m Nghiên cứu nhiều đối tượng khác Máy bay không người

lái điều khiển vô tuyến

Dưới 500m Nghiên cứu nhiều đối tượng khác

Đo đạc mặt đất - 30m Thu thập số liệu thực địa

Bảng 1.3 Phân loại vật mang theo độ cao 1.5.1 Phân loại vật mang

Một phương tiện dùng để mang cảm gọi vật mang Vệ tinh, máy bay vật mang Có nhiều loại vật mang có độ cao hoạt động từ vài chục mét trở lên

Vật mang chia nhóm sau (bảng 1.3): + Vệ tinh địa tĩnh

+ Vệ tinh tài nguyên + Vật mang quĩ đạo thấp + Vật mang tầng máy bay + Vật mang tầng thấp

1.5.2 Quĩ đạo bay thông số a.Các phần tử quỹđạo vệ tinh

Tập hợp thông số mô tả quỹ đạo chuyển động vật mang gọi phần tử quỹ đạo vệ tinh Vệ tinh chuyển động vũ trụ xác định thông số định luật Kepler áp dụng chp vật thể chuyển động vũ trụ Theo định luật vệ tinh coi vật thể quay xung quanh trái đất mặt phẳng quỹ đạo không bị tác động lực hấp dẫn mặt trăng mặt trời Thực tồn tương tác trường hấp dẫn trái đất, mặt trăng mặt trời Nhưng nhiều toán thực tế ảnh hưởng mặt trăng mặt trời đến vệ tinh bỏ qua khơng đáng kể so với tác động trọng trường trái đất Hình 2.5 mô tả thông số quỹ đạo bay vệ tinh theo định luật Kepler

Như vậy, loại vệ tinh khác chuyển động xung quanh trái đất theo quỹ đạo xác định thiết kế theo sáu tham số quỹ đạo bản, là:

- Bán trục lớn A quỹ đạo,

- Độ dẹt quỹ đạo e ( lệch tâm quỹ đạo), - Góc nghiêng i ( so với mặt phẳng xích đạo), - Góc lên bên phải h ,

- Điểm gần g (góc cực cận điểm), - Thời gian V qua điểm gần (cận điểm)

Các vệ tinh quan sát mặt đất đòi hỏi điều kiện chiếu sáng ổn định, nghĩa góc tới ánh sáng mặt trời mặt phẳng quỹ đạo không thay đổi theo thời gian ( ngày hay mùa) Do đó, quỹ đạo tính tốn theo sáu tham số tối ưu cho giá trị lượng phản xạ thu ảnh vệ tinh không bị thay đổi vị trí mặt trời Loại quỹ đạo thiết kế nhằm đảm bảo điều kiện gọi quỹ đạo đồng mặt trời, loại áp dụng phổ biến cho vệ tinh quan sát mặt đất( vệ tinh tài nguyên) có ưu điểm ln tạo điều kiện chiếu sáng ổn định

Hình 1.10 Vệ tinh chuyển động theo quỹđạo xác định

cực nam, mặt đất vệ tinh quan sát điều kiện chiếu sáng tốt (ban ngày), nên hầu hết vệ tinh quan sát mặt đất hoạt động theo hình thức

Đặc trưng chuyển động vệ tinh theo quỹ đạo không phân biệt theo hình dạng góc nghiêng quỹ đạo mà theo chu kỳ lặp lại vệ tinh vị trí quan sát Vì trái đất quay vòng quay trục 24 vệ tinh chuyển động với vận tốc định nên thời gian để vệ tinh hoàn tất quỹ đạo trở lại vị trí ban đầu xác đinh Nếu thiết kế quỹ đạo để vệ tinh trở lại điểm thiên đỉnh ngày gọi quỹ đạo có chu kỳ lặp ngày Ngược lại, sau khoảng thời gian cố định ( nhiều ngày) vệ tinh trở lại đỉểm thiên đỉnh minh hoạ hình 21.10 gọi quỹ đạo có chu kỳ lặp lại nhiều ngày Vệ tinh quan sát mặt đất thường sử dụng quỹ đạo có chu kỳ lặp lại nhiều ngày cho phép cảm biến nhìn bao phủ hầu hết phần mặt đất dựa kết hợp chuyển động quay tương đối mặt đất vệ tinh Khoảng thời gian tương ứng với chu kỳ quỹ đạo khác ứng với loại vệ tinh, khoảng thời gian mà vệ tinh hồn tất chu kỳ quỹ đạo khơng giống với thời gian lặp lại vị trí chụp ban đầu Vì số vệ tinh ( SPOT) sử dụng kỹ thuật chụp ảnh với góc nhìn nghiêng cho phép rút ngắn thời gian chụp lại ảnh khu vực so với thời gian hoàn tất chu kỳ quỹ đạo

Khi chọn liệu ảnh vệ tinh phục vụ cho cơng tác quan sát hay phân tích biến động cần phải xem xét vệ tinh có chu kỳ lặp (chụp ảnh) chu kỳ quỹ đạo thích hợp cho nhu cầu sử dụng

Bảng 1.4 thống kê chu kỳ lặp chu kỳ quỹ đạo vệ tinh Landsat, SPOT, ADEOS Chu kỳ

lặp

18 ngày (Landsat-1-3) 16 ngày (Landsat-4,5,7)

26 ngày (SPOT-1-4) 41 ngày (ADEOS) Chu kỳ

quỹ đạo

Khoảng 103 phút (Landsat -1-3)

Khoảng 99 phút (Landsat) Khoảng 101 phút (SPOT -1-4) Khoảng 101 phút (ADEOS) Bảng 1.4 Thống kê chu kỳ lặp chu kỳ quỹđạo vệ tinh

1.6.MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM 1.6.1 Vệ tinh Landsat

Vào năm 1967, tổ chức hàng không vệ tinh quốc gia (NASA) hỗ trợ Bộ nội vụ Mỹ tiến hành chương trình nghiên cứu thăm dị tài ngun trái đất ERTS (ERTS - Earth Resources Technology Satellite: Vệ tinh kỹ thuật thăm dò tài nguyên trái đất) Vệ tinh ERTS-1 phóng vào ngày 23/6/1972 Sau NASA đổi tên chương trình ERTS thành Landsat, ERTS -1 đổi tên thành Landsat Vệ tinh Landsat bay qua xích đạo lúc 9h39 phút sáng Cho đến nay, NASA phóng vệ tinh hệ thống Landsat (bảng 1.5)

Vệ tinh Ngày phóng Ngày ngừng hoạt động Bộ cảm

Landsat 23/6/1972 6/1/1978 MSS

Landsat 22/1/1975 25/2/1982 MSS

Landsat 05/3/1978 31/3/1983 MSS

Landsat 16/7/1982 15/6/2001 TM, MSS

Landsat 01/3/1984 Đang hoạt động TM, MSS

Landsat 05/3/1993 Bị hỏng phóng ETM

Landsat 15/4/1999 Đang hoạt động ETM+

Bảng 1.5: Các hệ vệ tinh Landsat - Landsat MSS ( Landsat Multispectral Scanner)

thống máy quang học mà yếu tố tách sóng riêng biệt quét qua bề mặt Trái đất theo hướng vng góc với hướng bay MSS có lọc tách sóng TM có

Landsat MSS có độ phân giải 79m x79m, gồm kênh 1,2,3 4, kênh kênh nằm vùng nhìn thấy cịn kênh kênh nằm vùng cận hồng ngoại

- Landsat TM, ETM (Landsat Thematic Mapper)

Từ năm 1982 vệ tinh Landsat phóng mang thêm cảm chuyên dùng để thành lập đồ chuyên đề gọi cảm TM (Thematic Mapper) Vệ tinh Landsat phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với cảm TM cải tiến gọi ETM (Enhanced Thematic Mapper) Hệ thống cảm quang học ghi lại lượng vùng nhìn thấy: hồng ngoại phản xạ, trung hồng ngoại hồng ngoại nhiệt quang phổ Nó thu thập ảnh đa phổ mà có độ phân giải khơng gian, phân giải phổ, chu kỳ phản xạ cao Landsat MSS Landsat TM, ETM có độ phân giải khơng gian 30x30 m cho

kênh (1, 2, 3, 4, 5, 7) kênh hồng ngoại nhiệt có độ phân giải không gian 120x120 m

Trên vệ tinh Landsat cảm có ý nghĩa quan trọng sử dụng nhiều TM Bộ cảm TM có thơng số nêu bảng 1.6

Vệ tinh Landsat TM, ETM bay độ cao 705 km, cảnh TM có độ phủ 185x170 (km), chu kỳ lặp 16 ngày Có thể nói TM, ETM cảm quan trọng việc nghiên cứu tài nguyên mơi trường

Hình 1.11 Vệ tinh Landsat Loại cảm Kênh Bước sóng (µm) Loại giải khơng Độ phân

gian TM Thematic Mapper (Landsat-1-5) Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh

0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,08 ÷ 2,35

Chàm Lục đỏ

Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung

30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 120 m 30 m MSS Multi Spectral Scanner (Landsat-1-5) Kênh Kênh Kênh Kênh

0,5 ÷ 0,6 0,6 ÷ 0,7 0,7 ÷ 0,8 0,8 ÷ 1,1

Lục Đỏ Cận hồng ngoại Cận hồng ngoại

80 m 80 m 80 m 80 m TM Thematic Mapper (Landsat-1-5) Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh (Pan)

0,45 ÷ 0,52 0,53 ÷ 0,61 0,63 ÷ 0,69 0,75 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,09 ÷ 2,35 0,52 ÷ 0,9

Chàm Lục đỏ

Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung Lục đến cận

1.6.2 Vệ tinh Spot

Trên vệ tinh Spot trang bị hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao HRV (High Resolution Visible imaging system)

Các hệ vệ tinh SPOT đến có kênh phổ phân bố vùng sóng nhìn thấy bước sóng xanh lục, đỏ gần hồng ngoại Năm 1998 Pháp phóng vệ tinh SPOT với hai cảm HRVIR thực vật (Vegetation Instrument) Ba kênh phổ đầu HRVIR tương đương với kênh phổ truyền thống HRV Năm 2002 Pháp phóng thành cơng vệ tinh SPOT với độ phân giải cao hơn: 2,5 m; 5m; 10m

Vệ tinh SPOT bay độ cao 832 km, nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo 9807, bay qua xích đạo lúc 10h30' sáng với chu kỳ lặp lại 23 ngày Mỗi cảnh có độ phủ 60 km x 60 km Tư liệu SPOT sử dụng nhiều không cho việc nghiên cứu tài ngun mà cịn sử dụng cho cơng tác xây dựng, hiệu chỉnh đồ quy hoạch sử dụng đất Bộ cảm HRV máy quét điện tử CCD - HRV thay đổi góc quan sát nhờ gương định hướng Gương cho phép thay đổi hướng quan sát ± 270 so với trục thẳng đứng nên dễ

dàng thu ảnh lập thể Các thông số ảnh vệ tinh Spot bảng 1.7

Hình1.12 Vệ tinh SPOT Bộ cảm Phổ điện từ Độ phân giải Bước sóng

SPOT

Panchromatic (Toàn sắc) B1 : green (Xanh lục) B2 : red (Đỏ)

B3 : near infrared (Cận HNgoại) B4 : mid infrared (MIR) (Giữa HN)

2.5 m or m 10 m 10 m 10 m 20 m

0.48 - 0.71 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm 1.58 - 1.75 µm

SPOT

Monospectral B1 : green B2 : red

B3 : near infrared

B4 : mid infrared (MIR)

10 m 20 m 20 m 20 m 20 m

0.61 - 0.68 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm 1.58 - 1.75 µm SPOT

SPOT SPOT

Panchromatic B1 : green B2 : red

B3 : near infrared

10 m 20 m 20 m 20 m

0.50 - 0.73 µm 0.50 - 0.59 µm 0.61 - 0.68 µm 0.78 - 0.89 µm Bảng 1.7: Các thông sốảnh vệ tinh Spot

1.6.3 Vệ tinh MOS (Marine Obersevation Satellite)

Vệ tinh MOSS-1 hệ Nhật phóng vào quỹ đạo tháng năm 1987 để quan sát đại dương nghiên cứu môi trường biển, sau MOS-1b ( tháng 2/1990) với thiết bị đo phổ có phạm vi vùng phổ tương tự cảm biến đa phổ vệ tinh Landsat Các thơng số kỹ thuật cảm biến độ phân giải không gian ảnh vệ tinh MOS liệt kê bảng 1.8 bảng 1.9

Loại cảm Kênh Bước sóng (µm) Loại Độ phân giải MESSR

Bức xạ kế tự quét Đa phổ

Kênh Kênh Kênh Kênh

0,51 ÷ 0,59 0,61 ÷ 0,69 0,72 ÷ 0,80 0,80 ÷ 1,10

Lục Đỏ

Cận hồng ngoại Cận hồng ngoại

50 m 50 m 50 m 50 m MSR Bức xạ kế quét

Vô tuyến tần cao 23 ± 0,2 GHz 31,4 ± 0,25 GHz Vô tuyến cao tần Vô tuyến cao tần 32 km 23 km VTIR

Nhìn thấyvà nhiệt Bức xạ kế hồng ngoại

Kênh Kênh Kênh Kênh

0,5 ÷ 0,7 6,0 ÷ 7,0 10,5 ÷ 11,5 11,5 ÷ 12,5

Nhìn thấy

Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại nhiệt

900 km 2700 km 2700 km 2700 km

Bảng 1.8 Đặc trưng cảm độ phân giải khơng gian

Độ cao

bay 909 km Thời gian hoàn tất chu kỳ quỹ đạo

Khoảng 103 phút

Quỹ đạo Đồng mặt trời Năm phóng vào quỹ đạo 1987 ( MOS -1) 1990( MOS -1b) Chu kỳ lặp 17 ngày

Bảng 1.9 Đặc trưng quỹđạo vệ tinh MOS 1.6.4 Vệ tinh IRS (Indian Remote Sensing Satellite)

Một loạt vệ tinh viễn thám Ấn độ phóng lên quỹ đạo để thực việc nghiên cứu toàn phần lục địa bề mặt trái đất, bao gồm vệ tinh IRS-1 phóng vào đầu năm 1988 đến tháng 12/1995 vệ tinh hệ thứ ba IRS-1C đưa vào quỹ đạo với ba cảm PAN (Panchromatic) kênh đơn với độ phân giải cao, LISS-3 (Linear Imaging Self-scanning sensor) với độ phân giải trung bình cho bốn kênh phổ WiFS(Wide Field Sensor) ứng với hai kênh phổ có độ phân giải thấp Ngồi ra, vệ tinh IRS tạo ảnh lập thể ứng với kênh tồn sắc (PAN) giống ảnh SPOT góc quan sát nghiêng vệ tinh IRS 26 độ

Loai cảm Kênh Bước sóng (µm)

Loại Độ phân giải (IRS -1C)

Độ phân giải (IRS –1D ) PAN

Bộ cảm toànsắc

P 0,50 ÷ 0,75 Nhìn thấy (lục đến cận hồng ngoại)

5,8 m 5,2 ÷ 5,8 m LISS -3

Bộ cảm trợ quét ảnh tuyến tính

Kênh2 Kênh3 Kênh4 Kênh5

0,52 ÷ 0,59 0,62 ÷ 0,68 0,77 ÷ 0,86 1,55 ÷ 1,70

Nhìn thấy (lục đếnvàng) Nhìn thấy (lục đến đỏ ) Cận hồng ngoại

Hồng ngoại trung

24 m 24 m 24 m 70 m

21 ÷ 23 21 ÷ 23 21 23 63 70

không gian cuả ảnh vệ tinh IRS liệt kê bảng 1.10 bảng 1.11 cho thấy đặc trưng cuả vệ tinh quỹ đạo ứng với IRS-1C IRS-1D (phóng năm 1997)

IRS -1C IRS -1D

Độ cao bay 817 km 780 km (trên xích đạo)

Quỹ đạo Đồng mặt trời Đồng mặt trời

Chu kỳ lặp 24 ngày 25 ngày

Thời gian hoàn tất chu kỳ quỹ đạo - -

Năm phóng vệ tinh 1995 1997

Bảng 1.11 Đặc trưng quỹđạo vệ tinh IRS 1.6.5 Vệ tinh IKONOS

IKONOS loại vệ tinh thương mại có độ phân giải cao (1m) đưa vào không gian tháng 9/1999 Công ty Space Imaging (Hoa Kỳ) bắt đầu phổ biến ảnh độ phân giải cao từ tháng 3/2000 Bộ cảm biến OSA (Optical sensor assembly) vệ tinh IKONOS sử dụng nguyên lý quét điện tử có khả thu đồng thời ảnh tồn sắc đa phổ Ngồi khả tạo ảnh có độ phân giải cao vào thời điểm năm 2000, ảnh IKONOS cịn có độ phân giải xạ cao sử dụng đến 11bít để ghi nhận lượng phản xạ Nhiều ứng dụng cho việc quản lý đô thị quy hoạch thành phố lớn giới chứng minh cho ưu ảnh IKONOS độ phân giải cao, tương lai ảnh độ phân giải cao giữ vai trò quan trọng việc thành lập đồ quan sát thành phố

IKONOS chuyển động theo quỹ đạo đồng mặt trời độ cao 680km góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo 98,2 độ Vệ tinh IKONOS có chu kỳ lặp lại 14 ngày (thời gian chụp lại vùng đất từ đến ngày) thời gian qua xích đạo 10h30 sáng, với bề rộng tuyến chụp 11km Các thông số cảm biến độ phân giải không gian ảnh vệ tinh IKONOS kê bảng 1.12

Tên cảm biến Kênh Bước sóng (µm) Độ phân giải OSA

Bộ cảm toàn sắc

Bộ cảm đa phổ Kênh P Kênh Kênh Kênh

0,45 ÷ 0,90 0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90

1 m m

Bảng 1.12 Đặc trưng quỹđạo vệ tinh IKONOS

Ảnh IKONOS sử dụng không để thành lập cập nhật đồ địa hình tỷ lệ trung bình, giám sát phân tích biến động mà cịn tạo hình ảnh thực cho khu vực phục vụ dịch vụ kinh doanh du lịch Các loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân giải cao khác sử dụng như: Orbvieww-3, Quickbird, EROS-A1

1.6.6 Vệ tinh WorldWiew-2

gày tháng 10 năm 2009 Vandenberg, California, Hoa Kỳ Được phóng lên quỹ đạo n

Hình 1.13 Vệ tinh World Wiew Hình 1.14 Các kênh phổ bộcảm vệ tinhWorldWiew2

-Diện tích thu nhận/1 ảnh: 16,4 km x 16,4 km

0

-Chu kỳ: 1,1 ngày (ở 1m GSD) 3,7 ngày 20 (0,52 m GSD) -Các kênh phổ: toàn săc; kênh đa phổ (4 kênh màu chuẩn: đỏ, lục, chàm, cận hồng ngoại-1 kênh màu mới: đỏ đậm, chàm tím, vàng, cận hồng ngoại-2)

1.6.7 Vệ tinh Cosmos Ảnh Liên Xơ có hai loại: a ảnh có độ phân giải cao + Độ cao bay chụp 270km

+ Tiêu cự máy chụp ảnh f = 1000mm + Kích thước ảnh 30 x 30cm

+ Độ phân giải mặt đất -7m + Độ phủ dọc > 60%

b Ảnh có độ phân giải trung bình + Độ cao bay chụp 250km

+ Tiêu cự máy chụp ảnh f = 200mm + Kích thước ảnh 18 x18cm

+ Độ phân giải mặt đất: 30m

+ Chụp kênh phổ: 510 - 600μm; 600 - 700μm; 700 - 850μm + Độ phủ dọc > 60%

Tư liệu ảnh vệ tinh Cosmos, Landsat, Spot sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Hiện hệ vật mang nghiên cứu phát triển cho mục đích tạo vật mang có thời gian tồn lâu vệ tinh, mang nhiều cảm sử dụng đa mục đích, vật mang quĩ đạo cực POP (Polar orbit Platform) POP cấu tạo từ mơ đun trạm vệ tinh chính, tàu thoi phương tiện giao lưu trạm vệ tinh POP thiết kế theo ngun lý mơ đun thay được, POP có kích thước lớn thời gian tồn vệ tinh tăng lên nhiều

1.7 TƯ LIỆU SỬ DỤNG TRONG VIỄN THÁM

1.7.1 Ảnh tương tự

Ảnh tương tự ảnh chụp sở lớp cảm quang halogen bạc, ảnh tương tự thu từ cảm tương tự dùng phim không sử dụng hệ thống quang điện tử Những tư liệu có độ phân giải khơng gian cao độ phân giải phổ Nói chung loại ảnh thường có độ méo hình lớn ảnh hưởng độ cong bề mặt trái đất Vệ tinh Cosmos Nga thường sử dụng loại cảm

1.7 Ảnh số

Ảnh số dạng tư liệu ảnh không lưu giấy ảnh phim Nó chia thành nhiều phân tử nhỏ thường gọi pixel Mỗi pixel tương ứng với đơn vị khơng gian Q trình chia ảnh tương tự thành pixel gọi chia mẫu (Sampling) trình chia độ xám liên tục thành số nguyên hữu hạn gọi lượng tử hóa Các pixel thường có dạng hình vng Mỗi pixel xác định tọa độ hàng cột Hệ tọa độ ảnh thường có điểm góc bên trái tăng dần từ trái sang phải số cột từ xuống số hàng Trong trường hợp chia mẫu ảnh tương tự thành ảnh số độ lớn pixel hay tần số chia mẫu phải chọn tối ưu Độ lớn pixel lớn chất lượng ảnh tồi, cịn trường hợp ngược lại dung lượng thơng tin lại q lớn Hình 1.15 sơ đồ nguyên lý chia mẫu lượng tử hóa

Ảnh số đặc trưng số thông số hình học xạ bao gồm:

- Trường nhìn khơng đổi góc khơng gian tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Lượng thơng tin ghi trường hình khơng đổi tương ứng với giá trị pixel

- Góc nhìn tối đa mà cảm thu sóng điện từ gọi trường nhìn Khoảng khơng gian mặt đất trường nhìn tạo nên bề rộng tuyến bay

- Vùng bé mặt đất mà cảm nhận gọi độ phân giải mặt đất Đơi hình chiếu pixel lên mặt đất gọi độ phân giải Bởi ảnh số ghi lại theo dải phổ khác nên người ta gọi tư liệu đa phổ (hình 1.16)

Năng lượng sóng điện từ sau tới dị chuyển thành tín hiệu điện sau lượng tử hóa trở thành ảnh số Trong tồn dải sóng tương tự thu có phần biến đổi tuyến tính lượng tử hóa Hai phần biên tín hiệu khơng xét đến chúng chứa nhiều nhiễu khơng giữ quan hệ tuyến tính thơng tin tín hiệu Xác định ngưỡng nhiễu việc cẩn thận Chất lượng tư liệu đánh giá qua tỷ số tín hiệu/nhiễu Tỷ số tín hiệu/nhiễu định nghĩa thông qua biểu thức sau:

S = 20*lg (S/N)[dB] Nratio

Thông tin ghi theo đơn vị bit Trong xử lý số, đơn vị xử lý thường byte Do tư liệu có số bit nhỏ lưu dạng byte (vì byte bit) tư liệu số có số bit lớn lưu dạng byte hay từ Trong byte lưu 256 cấp độ xám, cịn từ lưu 65536 cấp độ xám

Vào Ra

V

f fd

f: Độ tương tự fd: Độ lượng tử hoá

V: Đơn vị cường độ n: Số nguyên

(n-0,5)V ≤ f < (n+0,5)V → fd =n

Sai số lượng tử hoá: f-fd (Phần bóng)

b Khái niệm lượng tử hố

Hình 1.16 Sơđồ mơ tả mối tương quan khái niệm 1.7 Số liệu mặt đất

Số liệu mặt đất tập hợp quan sát mô tả, đo đạc điều kiện thực tế mặt đất vật thể cần nghiên cứu nhằm xác định mối tương quan tín hiệu thu thân đối tượng Nói chung số liệu mặt đất cần phải thu thập đồng thời thời điểm với số liệu vệ tinh khoảng thời gian cho thay đổi đối tượng nghiên cứu thời gian khơng ảnh hưởng tới việc xác định mối quan hệ cần tìm

Số liệu mặt đất sử dụng cho mục đích sau: - Thiết kế cảm

- Kiểm định thông số kỹ thuật cảm

- Thu thập thông tin bổ trợ cho q trình phân tích hiệu chỉnh số liệu Khi khảo sát thực địa ta cần thu thập số liệu :

a Các thông tin tổng quan thông tin chi tiết đối tượng nghiên cứu chủng loại, trạng thái, tính chất phản xạ hấp thụ phổ, hình dáng bề mặt, nhiệt độ

b Các thông tin môi trường xung quanh, góc chiếu độ cao mặt trời, cường độ chiếu sáng, trạng thái khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, hướng tốc độ gió

Do việc thu thập số liệu mặt đất công việc tốn thời gian kinh phí người ta thường thành lập khu vực thử nghiệm có đầy đủ đối tượng cần theo dõi đo đạc

Để đạt độ xác q trình hiệu chỉnh hình học cần phải có điểm định vị mặt đất có tọa độ địa lý biết Những điểm thường bố trí nơi mà vị trí thấy dễ dàng ảnh đồ

Hiện người ta sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS vào mục đích 1.7.5 Bản đồ số liệu địa hình

Để phục vụ cho cơng tác nghiên cứu viễn thám cần phải có tài liệu địa hình chuyên đề sau :

- Bản đồđịa hình tỷ lệ 1/25.000 1/50.000

Trên đồ địa hình lấy toạ độ kiểm tra phục vụ việc hiệu chỉnh hình học thông số độ cao nhằm khôi phục lại mơ hình thực địa

- Bản đồ chun đề

Các đồ chuyên đề sử dụng đất, rừng, địa chất tỷ lệ khoảng 1/5.000 đến 1/25.000 cần cho việc nghiên cứu chuyên đề,chọn vùng mẫu phân loại Nếu đồ số hóa lưu máy tính sử dụng để xây dựng sở liệu hệ thông tin địa lý

- Bản đồ kinh tế xã hội

Các ranh giới hành chính, hệ thống giao thông , số thống kê công nông nghiệp thông tin quan trọng khai thác viễn thám

- Mơ hình sốđịa hình

Bên cạnh dạng đồ truyền thống, viễn thám sử dụng dạng số liệu khác mơ hình số địa hình hay mơ hình số độ cao tạo từ đường bình độ, lưới số liệu độ cao phân bố đều, lưới số liệu độ cao phân bố ngẫu nhiên hay hàm mô tả bề mặt

1.8 Truyền thu số liệu vệ tinh

Khác với phương pháp chụp ảnh hàng không, ảnh viễn thám truyền từ vệ tinh trạm thu mặt đất thông qua việc sử dụng anten phát sóng điện từ có tần số cao, từ vài GHz đến vài chục GHz để làm sóng tải (do liệu cần truyền lớn) chuyển ảnh thông tin bổ trợ trạm thu (vì vệ tinh ln ln chuyển động quỹ đạo đến kết thúc nhiệm vụ, khơng hạ xuống mặt đất để chuyển ảnh máy bay) Dữ liệu truyền từ vệ tinh không ảnh viễn tham đơn mà cịn chứa nhiều thơng tin bổ trợ khác (nhiệt độ, thông số kỹ thuật vệ tinh…) Tất liệu truyền dạng số PCM (Pulse Code Modulation- điều biến mã xung ) nên có ưu hẳn phương pháp truyền khác cho phép loại bỏ nhiễu mà lượng tiêu thụ cho việc phát sóng nhỏ Thông thường liệu truyền từ vệ tinh viễn thám nhận trực tiếp từ trạm thu mặt đất Tuy nhiên, việc thiết lập hệ thống truyền thu thơng tin có nhược điểm thực trạm thu vệ tinh viễn thám nằm tầm nhìn

Tùy theo loại vệ tinh, người ta sử dụng ba phương pháp để truyền tín hiệu lượng sóng điện từ sau tới cảm chuyển thành tín hiệu số anten vệ tinh tuyền trạm thu mặt đất ảnh vệ tinh, sau xử lý trạm thu cung cấp cho người sử dụng nhiều cấp độ khác

- Trong trường hợp ngược lại, liệu vệ tinh lưu trữ phát trạm thu mặt đất vào thời điểm mà tầm nhìn vệ tinh trạm thu đảm bảo (B) Phương pháp truyền liệu viễn thám gọi MDR (Mission Data Recorder- truyền liệu ghi lại) MDR cho phép thu nhận thông tin vùng mà trạm thu mạt đất không bao phủ sau truyền lại thơng tin vệ tinh bay qua trạm thu Vệ tinh NOAA, SPOT có trang bị hệ thống MDR

Hình1.17 Sơđồ nguyên lý hoạt động truyền liệu từ vệ tinh

- Dữ liệu chuyển trực tiếp qua hệ thốngvệ tinh TDRS (Tracking and Data Relay Satellite- hệ thống vệ tinh dẫn đường tiếp sóng liệu) để truyền mặt đất.Vệ tinh (C) NASA phóng dùng để truyền liệu vệ tinh Landsat bao gồm số vệ tinh viễn thông vận hành quỹ đạo địa tĩnh, phương pháp cho phép chuyển liệu viễn thám từ vệ tinh sang vệ tinh khác thực việc truyền liệu đến trạm thu mặt đất thích hợp (Hình 1.17)

Dữ liệu thu nhận từ trạm thu mặt đất liệu số cần phải loại bỏ nhiễu, hiệu chỉnh khí quyển, biến dạng hình học chuyển đổi khn dạng chuẩn ảnh viễn thám Hình 1.18 thể quy trình xử lý ảnh vệ tinh trước cung cấp cho người giải đốn Sau ảnh vệ tinh ghi vào băng từ đĩa CD với tham số bổ trợ ảnh vệ tinh Ví dụ, ảnh Landsat cấp cho người dùng người ta cấp tham số bổ trợ sau:

Satellite: SPOT- Sensor : TM

Obs Date : 1997/09/24 Orbital direction : D Path-row : 112-28 Cloud coverage : 01 Processing level : BK Map projection : UTM Resampling methoth : CC Logical format : CEOS-BSQ Center latitude : N45.982 Center longitude : E135.733

Chương 2

LÝ THUYẾT PHẢN XẠ PHỔ CỦA ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN 2.1 NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI

Ta biết đối tượng tự nhiên phản xạ lượng mặt trời chiếu lên chúng cách xác định, đặc trưng cho trạng thái chất đối tượng

Phương pháp thụ động ghi nhận ảnh thu nhận ánh sáng phản xạ từ đối tượng mặt trời chiếu xuống Hiện đa số hệ thống thu nhận ảnh vũ trụ (trừ hệ thống rađa) hoạt động theo phương pháp thụ động Vì nghiên cứu nguồn sáng hệ thống viễn thám ta chủ yếu xét đến mặt trời

Các nghiên cứu vật lý cho thấy: mật độ phổ lượng ánh sáng mặt trời số bước sóng Trên đồ thị hình 2.1 cho thấy đường đặc trưng phổ vật đen tuyệt đối 60000 K

• • • • •

500 1000 1500 2000 2500

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 • • • • • • λ(μ M(W/m2μ

Đường bức xạ phổ của vật đen

tuyệt đối

Đường xạ phổ mặt trời 60000K

Đường xạ phổ mặt trời quan sát mặt đất

Hình 2.1 Đường đặc trưng phổ vật đen tuyệt đối

Qua đồ thị hình 2.1 thấy mật độ phổ mặt trời bị biến dạng qua khí trở thành đường cong phức tạp

2.2 ĐẶC ĐIỂM PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN

Đặc tính phản xạ phổ đối tượng tự nhiên hàm nhiều yếu tố Các đặc tính phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, mơi trường khí bề mặt đối tượng thân đối tượng

Sóng điện từ chiếu tới mặt đất, lượng tác động lên bề mặt trái đất xẩy tượng sau:

Năng lượng xạ chuyển đổi thành ba dạng khác Giả sử coi lượng ban đầu xạ EO chiếu xuống đối tượng chuyển thành lượng

phản xạ Eρ, hấp thụ Eα thấu quang ET Có thể mơ tả q trình theo công thức:

Eo=Eρ+Eα+ET (a)

Trong trình ta phải lưu ý hai điểm:

Thứ khi bề mặt đối tượng tiếp nhận lượng chiếu tới, tùy thuộc vào cấu trúc thành phần, cấu tạo vật chất điều kiện chiếu sáng mà thành phần Eρ, Eα, E có giá trị khác đối tượng khác Do ta nhận ảnh đối tượng khác thu nhận lượng phản xạ khác Phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng, lượng phản xạ phổ phản xạ tồn phần, phản xạ phần, không phản xạ hướng hay phản xạ phần có định hướng (hình 2.2)

a - Phản xạ toàn phần

b - Phản xạ phần

c - Tán xạ toàn phần

( Không phản xạ hướng)

d - Tán xạ phần

(Phản xạ phần có định hướng)

Hình 2.2 Một số phản xạ

Các dạng phản xạ từ bề mặt cần lưu ý đoán đọc điều vẽ ảnh vũ trụ ảnh máy bay xử lý hình ảnh thiếu thơng tin khu vực khảo sát Điều có nghĩa phải biết rõ thông số kỹ thuật thiết bị sử dụng, phản chụp, điều kiện chụp ảnh, yếu tố có vai trị định việc đoán đọc điều vẽ ảnh

Thứ hai năng lượng chiếu tới đối tượng phản xạ phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng mà cịn phụ thuộc vào bước sóng lượng chiếu tới Do mà ảnh ta thấy hình ảnh đối tượng ghi nhận khả phản xạ phổ bước sóng khác khác

Eρ = Eo - (Eα + E) (b)

Năng lượng phản xạ tổng lượng xạ trừ lượng hấp thụ lượng thấu quang

Để 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 r bước sóng định nghĩa công thức :

.(100%) )

( ) (

0 λ

λ

ρ λ

E E

r = (c) Để thấy rõ đặc tính phản xạ phổ phụ thuộc vào bước sóng ta xét đồ thị sau (hình 2.3)

• • •

• •

20 40 60

0 0,6 1,0 1,4 • • • • 1,6 2,0 2,4 • • λ(μ) rλ(%)

• • •

0,8 1,2 1,8 2,2 2,6

2

1

Hình 2.3 Đặc tính phản xạ phổ sô đối tượng tự nhiên - Đường đặc trưng phản xạ phổ thực vật

2 - Đường đặc trưng phản xạ phổ đất khô - Đường đặc trưng phản xạ phổ nước 2.2.1 Đặc tính phản xạ phổ thực vật

Khả phản xạ phổ thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước sóng.Trên đồ thị (H.2.4) thể đường đặc trưng phản xạ phổ thực vật xanh vùng phản xạ phổ

Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy sắc tố ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ nó, đặc biệt chất clorophin cây, ngồi cịn số chất sắc tố khác đóng vai trị quan trọng việc phản xạ phổ thực vật

hàm lượng clorophin giảm lúc khả phản xạ phổ bị thay đổi có mầu vàng đỏ

λ(μ) •

• •

• •

20 40 60

0 0,6 1,0 1,4 • • • • 1,6 2,0 2,4 • • (%) r

• • •

0,8 1,2 1,8 2,2 2,6

Sắc tố hấp thụ Nước hấp thụ

Nhìn thấy

Cận hồng ngoại

Hồng ngoại

Phản xạ phổ hồng ngoại Sắc tố

Cấu trúc

tế bào Thành phần nước

⎬ Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ

⎬ Những dải phổ hấp thụ

Hình 2.4 Đặc tính phản xạ phổ thực vật

Ở vùng hồng ngoại ảnh hưởng chủ yếu lên khả phản xạ phổ hàm lượng nước Khả hấp thụ lượng (rλ) mạnh bước sóng 1,4μ ; 1,9μ 2,7μ Bước sóng 2,7μ hấp thụ mạnh gọi dải sóng cộng hưởng hấp thụ, hấp thụ mạnh diễn sóng khoảng từ 2,66μ - 2,73μ

Trên hình 2.5 cho thấy dải hồng ngoại khả phản xạ phổ mạnh bước sóng 1,6μ 2,2μ - tương ứng với vùng hấp thụ nước

Tóm lại: Khả phản xạ phổ loại 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

λ(μ) 0,5 1,3 2,1 • 0,9 • • 1,7 • • 2,5 • •

• •

20 40 60

(%)

• • 80 100

r

Hấp thụ nước Phản xạ

Hình 2.5 Đặc tính hấp thụ nước

Khi hàm lượng nước giảm khả phản xạ phổ tăng lên đáng kể (hình 2.6)

λ(μ)

• • • •

0,5 1,3 2,1 2,5

• •

0,9 1,7

• • •

20 40 60

• 80

r(%)

2

1 Độ ẩm < 40% Độ ẩm 40 ÷54% Độ ẩm 54 ÷66% Độ ẩm >66%

•

0,7 1,1 • •

1,5 1,9 • • 2,3

Hình 2.6 Đặc tính phản xạ phổ thực vật

- Ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ hàm lượng nước, vùng độ ẩm cao, lượng hấp thụ cực đại Ảnh hưởng cấu trúc tế bào vùng hồng ngoại khả phản xạ phổ không lớn hàm lượng nước

2.2.2 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng

Đường đặc trưng phản xạ phổ đa số thổ nhưỡng không phức tạp thực vật Hình 2.7 thể khả phản xạ phổ ba loại đất trạng thái khô

phản xạ, mà khơng có lượng thấu quang Tuy nhiên với loại đất cát có thành phần cấu tạo, chất hữu vô khác nhau, khả phản xạ phổ khác Tùy thuộc vào thành phần hợp chất mà biên độ đồ thị phản xạ phổ khác Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ đất cấu trúc bề mặt đất, độ ẩm đất, hợp chất hữu cơ, vô

r(%

Đất mùn

Đất bụi Đất cát

Hình 2.7 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng

Cấu trúc đất phụ thuộc vào tỷ lệ sét, bụi, cát Sét hạt mịn đường kính nhỏ 0,002mm, bụi có đường kính 0,002mm - 0,05mm, cát có đường kính 0,05mm - 2mm Tùy thuộc tỷ lệ thành phần ba loại đất mà tạo nên loại đất có tên khác

Với đất hạt mịn khoảng cách hạt nhỏ chúng sít gần Với hạt lớn khoảng cách chúng lớn hơn, khả vận chuyển khơng khí độ ẩm dễ dàng Khi ẩm ướt, hạt cát bọc màng mỏng nước, độ ẩm lượng nước loại đất cao độ ẩm ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ chúng

Hình 2.8 Khả phản xạ phổ đất phụ thuộc vào độẩm

Khi độ ẩm tăng khả phản xạ phổ bị giảm (hình 2.8) Do hạt nước rơi vào cát khơ ta thấy cát bị thẫm hơn, chênh lệch rõ rệt đường đặc trưng 1, 2, Tuy nhiên cát ẩm mà có thêm nước khơng thẫm màu (do chênh lệch đường đường 3)

λ(μ)

0 •

• • •

0,5 1,3• 0,9 1,7 2,1 2,5• •

• •

20 40 60

• 80

λ(μ) 0,5• 0,9 • 1,3• 1,7• 2,1• 2,5•

• • • 100

1 m 0ữ4% ã

20 40 60

• 80

Một yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ hợp chất hữu đất Với hàm lượng chất hữu từ 0,5 - 5,0% đất có mầu nâu xẫm Nếu hàm lượng hữu thấp đất có mầu nâu sáng

Ơ xít sắt ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ đất Khả phản xạ phổ tăng hàm lượng ô xít sắt đất giảm xuống, vùng phổ nhìn thấy (có thể làm giảm tới 40% khả phản xạ phổ hàm lượng xít sắt tăng lên)

Khi bỏ xít sắt khỏi đất, khả phản xạ phổ đất tăng lên rõ rệt dải sóng từ 0,5μ - 1,1μ với bước sóng lớn 1,0μ khơng có tác dụng

Như nói có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ đất, nhiên chúng có liên quan chặt chẽ với Cấu trúc, độ ẩm, độ mịn bề mặt, hàm lượng chất hữu xít sắt yếu tố quan trọng Vùng phản xạ xạ phổ sử dụng để ghi nhận thơng tin hữu ích đất cịn hình ảnh hai vùng phổ dấu hiệu để đoán đọc điều vẽ đặc tính đất

Một điểm quan trọng cần lưu ý biên độ đồ thị khả phản xạ phổ loại đất khác xa nhìn chung khác ổn định nhiều dải sóng khác Đối với thực vật phải nhờ khả phản xạ phổ phụ thuộc bước sóng (tức đoán đọc điều vẽ kênh khác nhau), với thổ nhưỡng làm vậy, khác biệt khả phản xạ phổ quan trọng nhiều đặc tính phản xạ phổ chúng phải đoán đọc điều vẽ dải sóng nhìn thấy

2.2.3 Đặc tính phản xạ phổ nước

Cũng trên, khả phản xạ phổ nước thay đổi theo bước sóng xạ 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 đường bờ nước phát dễ dàng, cịn số đặc tính nước cần phải sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết

0,4 0,5 0,6 0,7

10 20 30 50 40

•

• • •

• • • •

Phản

xạ

Hấp thụ

λ(μ)

r(%)

Trong điều kiện tự nhiên, mặt nước lớp mỏng nước hấp thụ mạnh lượng dải cận hồng ngoại hồng ngoại (hình 2.9) vậy, lượng phản xạ Vì khả phản xạ phổ nước dải sóng dài nhỏ nên việc sử dụng kênh sóng dài để chụp cho ta khả đoán đọc điều vẽ thủy văn, ao hồ Ở dải sóng nhìn thấy khả phản xạ phổ nước tương đối phức tạp Viết phương trình cân lượng nghiên cứu khả phản xạ phổ nước dải sóng nhìn thấy:

E(λ) = Eρ(λ) + EH(λ) + ET(λ)

E(λ) = Eρ(λ) + Eα(λ) + E

Như hình 2.10nước cất bị hấp thụ lượng dải sóng nhỏ 0,6μ thấu quang nhiều lượng dải sóng ngắn Nước biển, nước nước cất có chung đặc tính thấu quang, nhiên độ thấu quang nước đục giảm rõ rệt bước sóng dài có độ thấu quang lớn

0,4 0,5 0,6 0,7

1 1- Nước sông

2- Nước đại dương 3- Nước gần bờ 4- Nước vịnh

λ(μ)

0,25 0,5

1 50

2,5 r(%)

0,1 10 25

3

Hình 2.10 Khả phản xạ phổ số loại nước

Khả thấu quang cao hấp thụ dải sóng nhìn thấy chứng tỏ lớp nước mỏng (ao, hồ nông) hình ảnh viễn thám ghi nhận dải sóng nhìn thấy nhờ lượng phản xạ chất đáy: cát, đá

Tuy nhiên điều kiện tự nhiên lúc lý tưởng nước cất Thông thường nước chứa nhiều tạp chất hữu vơ 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 trong, dải sóng dài Người ta xác định với độ sâu tối thiểu 30m, nồng độ tạp chất gây đục 10mg/ lít, khả phản xạ phổ lúc hàm số thành phần nước khơng cịn ảnh hưởng chất đáy

Độ thấu quang nước phụ thuộc vào bước sóng sau:

Bước sóng Độ thấu quang

0,5 ÷ 0,6 μ Đến 10m

0,6 ÷ 0,7 μ 3m

0,7 ÷ 0,8 μ 1m

0,8 ÷ 1,1 μ Nhỏ 10cm

Người ta chứng minh khả phản xạ phổ nước phụ thuộc nhiều vào độ đục nước, dải sóng 0,6 ÷ 0,7 μ người ta phát độ đục nước khả phản xạ phổ có mối liên hệ tuyến tính

Hàm lượng clorophin nước yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ nước Nó làm giảm khả phản xạ phổ nước bước sóng ngắn tăng khả phản xạ phổ nước bước sóng có mầu xanh

Ngồi cịn số yếu tố khác có ảnh hưởng lớn tới khả phản xạ phổ nước, có nhiều đặc tính quan trọng khác nước rõ qua khác biệt phổ độ mặn nước biển, hàm lượng khí mêtan, ơxi, nitơ, cacbonic…trong nước 2.3 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN

Để đoán đọc điều vẽ đối tượng tự nhiên có hiệu ta phải xác định ảnh hưởng yếu tố khơng gian - thời gian, khí đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên mặt đất

2.3.1 Ảnh hưởng yếu tố không gian-thời gian 1 Yếu tố không gian

Người ta chia thành hai loại: yếu tố không gian cục yếu tố không gian địa lý Yếu tố cục thể chụp ảnh loại đối tượng, ví dụ trồng theo hàng, luống trồng theo mảng lớn khả phản xạ phổ hai loại trồng đem lại khả phản xạ phổ khác

Yếu tố địa lý thể loại thực vật điều kiện sinh trưởng khác theo vùng địa lý khả phản xạ phổ khác Yếu tố thời gian thể Khi góc mặt trời hạ thấp ta có hình ảnh núi có bóng đối tượng hai sườn núi, bên chiếu sáng bên không chiếu sáng tạo nên khả phản xạ phổ khác nhau.

Để khống chế ảnh hưởng yếu tố không gian, thời gian đến khả phản xạ phổ ta cần thực theo số phương án sau:

- Ghi nhận thông tin vào thời điểm mà khả phản xạ phổ đối tượng khác xa khả phản xạ phổ đối tượng khác

- Ghi nhận thông tin vào lúc mà khả phản xạ phổ đối tượng không khác biệt

- Ghi nhận thông tin thường xuyên, định kỳ qua khoảng thời gian định

- Ghi nhận thông tin điều kiện mơi trường định, ví dụ góc mặt trời tối thiểu, mây 10%, qua số ngày định

2 Yếu tố thời gian

2.3.2 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 đối tượng tự nhiên Bề dày khí (khoảng 2.000km) ảnh hưởng tới tia sáng từ mặt trời chiếu xuống, vệ tinh viễn thám bề dày khí ảnh hưởng tới số liệu thông qua tham số độ cao bay vệ tinh

Khí ảnh hưởng tới số liệu vệ tinh viễn thám hai đường tán xạ hấp thụ lượng Sự biến đổi lượng xạ mặt trời khí tán xạ hấp thụ sóng điện từ thành phần khí hạt ion khí Vì trình mà phân bố phổ, phân bố góc phân bố khơng gian việc phát xạ đối tượng nghiên cứu yếu

Sau xem xét ảnh hưởng khí hai đường tán xạ hấp thụ Hiện tượng tán xạ làm đổi hướng tia chiếu mà không làm lượng Tán xạ (hay phản xạ) có thành phần khơng khí ion có khí phản xạ tia chiếu tới, lớp khí dày đặc có mật độ khơng khí lớp không đồng nên tia chiếu truyền qua lớp gây tượng khúc xạ

Hiện tượng hấp thụ diễn tia sáng không tán xạ mà lượng truyền qua ngun tử khơng khí khí 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 thu ống kính máy ghi thơng tin thật rộng thu toàn 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

- Do phản xạ (tán xạ lượng chiếu tới, khơng đồng khí hạt nhỏ khí quyển)

Nếu gọi Eo lượng xạ toàn phần chiếu tới, Eα lượng bị hấp thụ, Eρ

năng lượng tán xạ, E lượng lại lọt qua ảnh hưởng tầng khí ta xác định hệ số hấp thụ hệ số phản xạ ρ độ suốt T độ dày lớp khí theo cơng thức :

α =

o

E Eα

; ρ = o

E Eρ

; T = o

E E

Hiện tượng tán xạ, xạ khí cịn phụ thuộc kích thước hạt gây tán xạ Khi lượng từ nguồn chiếu qua khí vào vùng mà kích thước hạt nhỏ gần bước sóng tượng tán xạ cịn phụ thuộc 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, nên sương mù dày đặc ta làm cho lượng bị tán xạ hết ảnh có màu trắng (năng lượng khơng lới máy thu thơng tin) Do ảnh tổ hợp màu mây ln có màu trắng

Khí tác động đến xạ mặt trời qua đường phản xạ, hấp thụ cho lượng truyền qua Đối với viễn thám phần lượng truyền qua quan trọng

Sau ta xét đồ thị đặc trưng cho tác động khí đến xạ lượng (hình 2.11)

25 50 75 100

0,3μ• 1,0μ• 10μ• 100μ• 1mm• 1m• •

• • •

Hình 2.11.Cửa sổ khí

Trên đồ thị trục hồnh biểu thị độ dài bước sóng λ, trục biểu thị hệ số phản xạ lượng nguồn theo phần trăm (%)

rλ = ρ = o

E Eρ

x 100%

Nguồn lượng r(%)

Vùng nhìn thấy

Hồng ngoại nhiệt Chụp ảnh

Quét đa phổ Radio sóng ngắn

• • • • • •

Ở vùng ánh sáng nhìn thấy lượng phản xạ phổ lớn cỡ gần 60% lượng chiếu tới phản xạ Đồ thị cho thấy dải sóng khác lượng xạ có mức độ phản xạ hấp thụ khác : số bước sóng bị hấp thụ ít, số vùng khác lượng bị hấp thụ nhiều Đây "cửa sổ khí quyển"

Hệ thống chụp ảnh vũ trụ thụ động sử dụng hữu hiệu "cửa sổ khí quyển", hệ thống chụp ảnh vũ trụ chủ động sử dụng cửa sổ vùng sóng 1mm ÷ 1m Cửa sổ khí xạ mặt trời gồm (bảng 2.2)

Các cửa sổ tính cho lớp khí nằm ngang dày lớp có hai mặt song song Khi tia 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

Số cửa sổ Bước sóng (μ)

1 0,3 ÷ 1,3

2 1,5 ÷ 1,8

3 2,0 ÷ 2,6

4 3,0 ÷ 3,6

5 4,2 ÷ 5,0

6 7,0 ÷ 15,0

Bảng 2.2

Chương

GIẢI ĐOÁN ẢNH VIỄN THÁM 3.1 KHÁI NIỆM

Giải đoán ảnh viễn thám q trình tách thơng tin định tính định lượng từ ảnh dựa tri thức chuyên ngành kinh nghiệm người đoán đọc điều vẽ Việc tách thơng tin viễn thám phân thành loại:

- Phân loại đa phổ - Phát biến động

- Chiết tách thông tin tự nhiên - Xác định số

- Xác định đối tượng đặc biệt

Phân loại đa phổ trình tách gộp thơng tin dựa tính chất phổ, khơng gian thời gian đối tượng Phát biến động phát phân tích biến động dựa tư liệu ảnh đa thời gian Chiết tách thông tin tự nhiên tương ứng với việc đo nhiệt độ trạng thái khí quyển, độ cao vật thể dựa đặc trưng phổ thị sai cặp ảnh lập thể Xác định số việc tính tốn số mới, ví dụ số thực vật

Xác định đặc tính tượng đặc biệt thiên tai, cấu trúc tuyến tính, biểu tìm kiếm khảo cổ

Q trình tách thơng tin từ ảnh thực mát người hay máy tính Việc giải đốn mắt có ưu điểm khai thác tri thức chuyên môn kinh nghiệm người, mặt khác việc giải đoán mắt phân tích thơng tin phân bố khơng gian Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm tốn thời gian kết thu không 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 Để khắc phục nhược điểm này, năm gần người ta nghiên cứu hệ chuyên gia, hệ chương trình máy tính có khả mô tri thức chuyên môn người phục vụ cho việc đoán đọc điều vẽ tự động

Giải đoán ảnh viễn thám bao gồm giai đoạn sau : - Nhập số liệu

Có hai nguồn tư liệu ảnh tương tự máy chụp ảnh cung cấp ảnh số máy quét cung cấp Trong trường hợp ảnh số tư liệu ảnh chuyển từ băng từ lưu trữ mật độ cao HDDT băng từ CCT Ở dạng máy tính đọc số liệu Các ảnh tương tự chuyển thành dạng số thông qua máy quét

- Khôi phục hiệu chỉnh ảnh

trên máy tính lớn Trung tâm thu số liệu vệ tinh - Biến đối ảnh

Các trình xử lý tăng cường chất lượng, biến đổi tuyến tính giai đoạn Giai đoạn thực máy tính nhỏ máy vi tính khn khổ phịng thí nghiệm

- Phân loại

Phân loại đa phổ để tách thông tin cần thiết phục vụ việc theo dõi đối tượng hay lập đồ chuyên đề khâu then chốt việc khai thác tư liệu viễn thám

- Xuất kết

Sau hoàn tất khâu xử lý cần phải xuất kết 3.2 NHẬP DỮ LIỆU

Đối với ảnh số tư liệu ảnh chuyển từ băng từ lưu trữ mật độ cao HDDT vào băng từ CCT.Ở dạng máy tính đọc số liệu.Vì hệ nhập ảnh mơ tả phần coi hệ chuyển đổi ảnh tương tự đen trắng hay màu dạng số

Chức cụ thể hệ phục thuộc vào yếu tố sau:

- Kích thước phim: Kích thước tối đa mà thiết bị chuyển đổi - Độ phân giải: Mật độ điểm/inch (DPI)

- Thang cấp độ xám: Bao nhiêu cấp độ sáng chuyển đổi hay nói cách khác pixel đầu mã bít

- Tốc độ chuyển đổi

- Điều kiện môi trường:Yêu cầu làm việc bóng tối hồn tồn,trong ánh sáng mờ - Độ xác

Loại ảnh chuyển đổi được: Film giấy

Các hệ nhập ảnh nhìn chung thiết kế dựa phương pháp quét ảnh sau:

a Quét học

Bức ảnh đặt ống hình trụ trình quét thực việc quay ống tia sáng chiếu từ bên Tốc độ quét theo phương pháp nói chung khơng cao sử dụng rộng rãi cho phép thực việc chuyển đổi với độ xác cao độ phân giải lớn

b Máy quay vô tuyến

Máy quay vô tuyến đơi sử dụng giá thành rẻ Tuy nhược điểm độ phân giải thấp, độ xác vị trí khơng cao độ phân giải mầu không cao

Các buồng chụp CCD có ưu máy quay vơ tuyến chúng có độ phân giải cao hơn, xác kích thước bé Đương nhiên giá thành chúng đắt nhiều lần

d.Buồng chụp CCD mảng tuyến tính

Buồng chụp CCD mảng tuyến tính làm việc nguyên lý chia đối tượng nghiên cứu thành nhiều hàng nhỏ việc chuyển đổi thực theo hàng Các máy quét làm theo nguyên lý phổ cập giá thành rẻ, chất lượng lại cao

3.3 HIỆU CHỈNH ẢNH

3.3.1 Hiệu chỉnh xạ

Tất tư liệu số chịu mức độ nhiễu xạ định Để loại trừ nhiễu cần phải thực số phép tiền xử lý Khi thu xạ từ mặt đất vật mang vũ trụ, người ta thấy chúng có số khác biệt so với trường hợp quan sát đối tượng khoảng cách gần Điều chứng tỏ khoảng cách xa tổn lượng nhiễu định góc nghiêng độ cao mặt trời, số điều kiện quang học khí hấp thụ, tán xạ, độ mù gây Chính để bảo đảm tương đồng định mặt xạ cần phải hiệu chỉnh ảnh

Các nguồn nhiễu xạ gồm nhóm sau : 1 Các nguồn nhiễu biến đổi độ nhậy cảm

Trong trường hợp cảm tuý quang học xảy trường hợp cường độ xạ tâm ảnh lớn góc Hiện tượng gọi tượng làm mờ ảnh Đây sai lệch tránh khỏi cho hệ quang học Khi sử dụng cảm quang điện tử chênh lệch cường độ xạ trước ống kính cường độ mà thiết bị thực ghi nhận đại lượng cần đưa vào trình hiệu chỉnh

2 Các nguồn nhiễu góc chiếu mặt trời địa hình - Bóng chói mặt trời

Bản thân mặt trời tạo bóng chói mặt đất dạng vùng sáng vùng khác Bóng chói mặt trời loại trừ với tượng làm mờ ảnh nguyên lý ứng dụng chuỗi Furie

- Bóng che

Bóng che tượng che khuất nguồn xạ thân địa hình Để loại trừ cần có số liệu mơ hình số địa hình toạ độ vật mang thời điểm thu tín hiệu

3 Các nguồn nhiễu trạng thái khí

Rất nhiều hiệu ứng khí khác hấp thụ, phản xạ, tán xạ ảnh hưởng tới chất lượng ảnh thu Người ta thường sử dụng mô hình khí để mơ trạng thái khí áp dụng qui luật quang hình học quang khí để giải vấn đề

3.3.2 Hiệu chỉnh khí

nhiều thành phần nhiễu khác Hiệu chỉnh khí cơng đoạn tiền xử lý nhằm loại trừ thành phần xạ không mangthông tin hữu ích

Có nhóm phương pháp sử dụng hiệu chỉnh khí là: phương pháp sử dụng hàm truyền khí quyển, phương pháp sử dụng số liệu quan trắc thực địa phương pháp khác

1 Phương pháp sử dụng hàm truyền khí

Phương pháp sử dụng hàm truyền khí giải pháp gần hay sử dụng Mọi thơng số dựa trạng thái trung bình khí kể hàm lượng hạt bụi lơ lửng nước

2.Phương pháp sử dụng số liệu quan trắc thực địa

Trong phương pháp người ta tiến hành đo đạc xạ đối tượng cần nghiên cứu thời điểm bay chụp Sau dựa khác biệt cường độ xạ thu vệ tinh giá trị đo người ta tiến hành hiệu chỉnh xạ Phương pháp cho kết tốt lúc đâu thực

3 Các phương pháp khác

Một số vệ tinh trang bị cảm đặc biệt chuyên thu nhận tham số trạng thái khí đồng thời với cảm thu nhận ảnh việc hiệu chỉnh khí tiến hành trình bay

3.3.3 Hiệu chỉnh hình học ảnh

Méo hình hình học sai lệch vị trí tọa độ ảnh thực tế đo tọa độ ảnh lý tưởng thu từ cảm có thiết kế hình học lý tưởng điều kiện thu nhận lý tưởng Méo hình hình học gồm méo hình nội sai méo hình ngoại sai Méo hình nội sai sinh tính chất hình học cảm méo hình ngoại sai gây vị trí vật mang hình dáng vật thể Để đưa tọa độ ảnh thực tế tọa độ ảnh lý tưởng phải hiệu chỉnh hình học Bản chất hiệu chỉnh hình học xây dựng mối tương quan hệ tọa độ ảnh đo hệ tọa độ qui chiếu chuẩn Hệ tọa độ qui chiếu chuẩn hệ tọa độ mặt đất (hệ tọa độ vng góc hệ tọa độ địa lý) hệ tọa độ ảnh khác

Các trình tự hiệu chỉnh hình học bao gồm : 1 Chọn lựa phương pháp

Phương pháp chọn lựa phải dựa chất méo hình tư liệu nghiên cứu số lượng điểm khống chế

2 Xác định tham số hiệu chỉnh

Việc xác định tham số hiệu chỉnh thông thường dựa việc thiết lập mơ hình tốn học hệ số mơ hình tính theo phương pháp bình sai sở điểm biết tọa độ ảnh tọa độ điểm kiểm tra Những biến đổi thường sử dụng thực tế :

Biến đổi Helmert :

x = au + bv + c Số ẩn số y = - bu + av + d

x = au + bv + c Số ẩn y = du + ev + f

Biến đổi theo phép chiếu hình

x =

1 a u a a u a v a + + + +

Số ẩn

y =

1 a u a a v a u a + + + + Biến đổi đa thức :

x = ∑∑ aijui-1vj-1

y = ∑∑ bijui-1vj-1 Số ẩn phụ thuộc vào bậc đa thức

3.4 BIẾN ĐỔI ẢNH

3.4.1 Tăng cường chất lượng chiết tách đặc tính

Tăng cường chất lượng ảnh thao tác chuyển đổi nhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu ảnh cho người đốn đọc điều vẽ Cịn chiết tách đặc tính thao tác nhằm phân loại, xắp xếp thơng tin có sẵn ảnh theo yêu cầu tiêu đưa dạng hàm số

a.Tăng cường chất lượng ảnh

Những phép tăng cường chất lượng ảnh thường sử dụng biến đổi cấp độ xám,biến đổi histogram,tổ hợp màu,biến đổi mầu giữa2 hệ RGB vàHSI

b.Chiết tách đặc tính

Chiết tách đặc tính thực loại đặc tính chính: - Đặc tính phổ: Các màu sắc đặc biệt, gradient, tham số phổ - Đặc tính hình học: Các cấu trúc đường, hình dáng, kích thước - Đặc tính cấu trúc: Mẫu, tần suất phân bố khơng gian, tính đồng nhất 3.4.2 Biến đổi cấp độ xám

Biến đổi cấp độ xám kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh đơn giản nhằm biến đổi khoảng giá trị cấp độ xám mà thiết bị hiển thị có khả thể Bằng cách biến đổi hình ảnh trơng rõ Có thể thực phép biến đổi dựa theo quan hệ y = f(x) Trong y giá trị cấp độ xám sau biến đổi x giá trị cấp độ xám nguyên thuỷ Hàm số f tuyến tính phi tuyến tính Thường người ta sử dụng phép biến đổi tuyến tính phép biến đổi dựa vào giá trị trung bình

3.4.3 Thể mầu tư liệu ảnh vệ tinh

Để thể mầu tư liệu ảnh viễn thám người ta phải tổ hợp mầu màu giả a Tổ hợp mầu

Nếu ta chia toàn dải sóng nhìn thấy thành vùng đỏ, lục, chàm sau lại dùng ánh sáng trắng chiếu qua kính lọc đỏ, lục, chàm tương ứng ta thấy hầu hết mầu tự nhiên khôi phục lại Phương pháp tổ hợp mầu gọi phương pháp tổ hợp mầu tự nhiên

Chàm Lam

Trắng Tím Lục

Lam Lục

Đen Chàm Vàng

Đỏ Tím

b Tổ hợp trừ mầu Vàng Đỏ

a Tổ hợp cộng mầu

Hình 3.1 Sơđồ nguyên lý việc trộn mầu

Trong viễn thám, kênh phổ không chia dải sóng nhìn thấy nên khơng thể tái tạo lại mầu tự nhiên sử dụng mầu đỏ, lục, chàm Tổ hợp mầu gọi tổ hợp mầu giả Tổ hợp mầu giả thông dụng viễn thám tổ hợp mầu giả gán mầu đỏ cho kênh hồng ngoại, mầu lục cho kênh đỏ mầu chàm cho kênh lục Trên tổ hợp mầu đối tượng thể theo gam mầu chuẩn thực vật có mầu đỏ Với mức độ khác màu đỏ thể mức độ dày đặc thảm thực vật

b Hiện mầu giả

Tổ hợp mầu thực trường hợp có kênh phổ trở lên Trong trường hợp có kênh phổ, để thể không gian màu người ta sử dụng phương pháp màu giả, phương pháp ứng với khoảng cấp độ xám định gán màu Cách gán mầu khơng có qui luật hồn tồn phụ thuộc vào người thiết kế Thông thường cách hay sử dụng cho ảnh sau phân loại, ảnh số thực vật, ảnh nhiệt Hình 3.2 minh hoạ việc tổ hợp mầu giả

3.4.4 Các phép biến đổi ảnh

Các phép biến đổi kênh ảnh ảnh chụp nhiều thời điểm khác hữu ích cho việc tăng cường chất lượng chiết tách đặc tính Có hai nhóm biến đổi biến đổi số học biến đổi logic

1.Biến đổi số học

Hình 3.2 Ví dụ tổ hợp mầu mầu

2 Các phép biên đổi logic

Các phép biến đổi logic sử dụng toán tử OR toán tử AND nhiều việc phân tích tư liệu đa thời gian để chồng ảnh lên đồ

3.4.5 Phân tích cấu trúc

Cấu trúc tập hợp liên kết hình mẫu nhỏ lặp lại cách đặn Trong thực tế đoán đọc điều vẽ mắt, người đoán đọc điều vẽ thường cảm nhận cấu trúc mịn, trơn sần sùi đoán đọc điều vẽ thảm rừng cấu trúc cành đoán đọc điều vẽ mạng lưới thuỷ văn

Phân tích cấu trúc việc phân loại hay chia tách đặc tính cấu trúc ảnh mối liên quan tới hình dáng hình mẫu bản, mật độ lượng phân bố chúng

Trong đoán đọc điều vẽ mắt, việc cảm nhận cấu trúc phân loại chúng người đoán đọc điều vẽ thực Bộ óc người có khả khái quát, nhận biết tổng hợp cấu trúc cách tuyệt vời kết thường chấp nhận Trong việc đốn đọc điều vẽ máy tính khả định nghĩa cấu trúc mặt toán học gặp nhiều khó khăn, khả lưu trữ thơng tin nhớ cịn hạn chế, khả ngơn ngữ lập trình cho phép thực tư tương tự người trình khái qt, tổng hợp cịn q việc tự động phân tích cấu trúc máy tính nhiều chưa mang lại kết mong muốn

Chàm Lục Đỏ Hồng ngoại

Chàm Lục Đỏ Mầu

0 0 Đen

127 127 127 Xám 255 255 255 Trắng 255 0 Chàm

0 255 Lục

0 255 Đỏ

255 255 Lam 255 0 Tím

0 255 255 Vàng

Ví dụ tổ hợp màu

T«ng màu Lam Lục Vàng lục Vàng Da cam Đỏ Tí

Ví dụ màu giả

Độ

chói Chàm

Lục

Tuy vậy, người ta thực việc phân loại cấu trúc dựa kỹ thuật phân tích thống kê phân tích chuỗi phổ

1 Phân tích thống kê dựa ma trận n*n

Các số sau ma trận coi thông tin cấu trúc - Khoảng cấp độ sáng histogram

- Ma trận phương sai - hiệp phương sai - Ma trận nén cốt chạy

Các tham số sử dụng chungvới thơng tin phổ khác q trình phân loại 2.Phân tích chuỗi phổ

Các cấu trúc phân tích dựa việc ứng dụng chuỗi Furie nhằm tìm thành phần phân bố theo hướng, mật độ

3.5 GIẢI ĐOÁN ẢNH VIỄN THÁM 3.5.1 Giải đoán ảnh mắt

Đoán đọc điều vẽ ảnh mắt áp dụng điều kiện trang thiết bị Đoán đọc điều vẽ mắt việc sử dụng mắt người với dụng cụ quang học kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp mầu để xác định đối tượng Cơ sở để đoán đọc điều vẽ mắt chuẩn đoán đọc điều vẽ mẫu đoán đọc điều vẽ

a Các chuẩn đoán đọc điều vẽảnh vệ tinh mẫu đoán đọc điều vẽ

Nhìn chung chia chuẩn đốn đọc điều vẽ thành nhóm sau: Chuẩn kích thước

Cần phải chọn tỷ lệ ảnh phù hợp để đốn đọc điều vẽ Kích thước đối tượng xác định lấy kích thước đo ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh

Chuẩn hình dạng

Hình dạng có ý nghĩa quan trọng đốn đọc ảnh Hình dạng đặc trưng cho đối tượng nhìn từ cao xuống coi chuẩn đoán đọc quan trọng

Chuẩn bóng

Bóng vật thể dễ dàng nhận thấy nguồn sáng khơng nằm xác đỉnh đầu trường hợp chụp ảnh xiên Dựa vào bóng vật thể xác định chiều cao

Chuẩn độđen

Độ đen ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen Mỗi vật thể thể cấp độ sáng định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng Ví dụ cát khơ phản xạ mạnh ánh sáng nên có mầu trắng, cát ướt độ phản xạ nên có mầu tối ảnh đen trắng Trên ảnh hồng ngoại đen trắng nhọn phản xạ mạnh tia hồng ngoại nên chúng có mầu trắng nước lại hấp thụ hầu hết xạ dải sóng nên có mầu đen

Chuẩn mầu sắc

đoán đọc điều vẽ ảnh sử dụng ảnh hồng ngoại mầu Các đối tượng khác cho tông mầu khác đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổng hợp mầu

Chuẩn cấu trúc

Cấu trúc tập hợp nhiều hình mẫu nhỏ Ví dụ bãi cỏ khơng bị lẫn lồi khác cho cấu trúc mịn ảnh, ngược lại rừng hỗn giao cho cấu trúc sần sùi Đương nhiên điều 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 toàn ảnh mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu Ví dụ hình 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 đọc điều vẽ, mơi trường xung quanh mối liên quan đối tượng nghiên cứu với đối tượng khác cung cấp thông tin đoán đọc điều vẽ quan trọng

Nhằm trợ giúp cho cơng tác đốn đọc điều vẽ người ta thành lập mẫu đoán đọc điều vẽ cho đối tượng khác Mẫu đoán đọc điều vẽ tập hợp chuẩn dùng để đoán đọc điều vẽ đối tượng định Kết đoán đọc điều vẽ phụ thuộc vào mẫu đốn đọc điều vẽ Mục đích việc sử dụng mẫu đoán đọc điều vẽ làm chuẩn hóa kết đốn đọc điều vẽ nhiều người khác Thơng thường mẫu đốn đọc điều vẽ người có nhiều kinh nghiệm hiểu biết thành lập dựa vùng nghiên cứu thử nghiệm điều tra kỹ lưỡng Tất chuẩn đốn đọc điều vẽ với thơng tin thời gian chụp, mùa chụp, tỷ lệ ảnh phải đưa vào mẫu đoán đọc điều vẽ Một mẫu đốn đọc điều vẽ bao gồm khơng phần ảnh mà cịn mơ tả lời

b Ảnh tổng hợp mầu

Tư liệu ảnh vệ tinh dùng để giải đoán mắt tốt ảnh tổng hợp mầu

Đặc điểm ảnh tổng hợp mầu mã hóa mầu sắc khác biệt phổ đối tượng Ở chuẩn đốn đọc điều vẽ độ tương phản mầu nhấn mạnh nhờ lựa chọn cách có ý thức phương án tổng hợp mầu Trong trường hợp tư liệu gốc thoả mãn điều kiện kỹ thuật sử dụng phương án tổng hợp mầu chuẩn điều kiện xử lý hóa ảnh chặt chẽ mầu chuẩn đốn đọc điều vẽ tương đối ổn định

Nhờ khả phân biệt cao mầu sắc mà truyền đạt khác biệt phổ đối tượng, ảnh tổng hợp mầu có tính trực quan sinh động ảnh phổ trắng đen

Đối với ảnh phổ chụp vùng hồng ngoại, ảnh tổng hợp mầu cho ta tranh mầu giả khơng có thực tự nhiên

Lựa chọn kênh phổ để tổng hợp mầu công việc quan trọng định chất lượng thông tin kết tổng hợp mầu Việc lựa chọn kênh phổ xác định sở sau:

- Đặc tính phản xạ phổ đối tượng cần đoán đọc điều vẽ - Nhiệm vụ đoán đọc điều vẽ

- Yêu cầu lực phân giải

- Đặc điểm vùng cần tổng hợp mầu

Đặc tính phản xạ mầu đối tượng biểu thị đồ thị phần trước Để chọn kênh phổ mang tính thơng tin cao cần phân loại nhóm đối tượng cần đốn đọc điều vẽ đối tượng thị

Trên sở kênh phổ mang thông tin ta chọn kênh kênh phụ Trong bảng 3.1 đưa số ví dụ khả phản xạ phổ số đối tượng kênh phổ Những bảng thường dùng để lựa chọn kênh phổ để tổng hợp mầu

Bên cạnh việc sử dụng bảng để lựa chọn kênh cần sử dụng đồ thị phản xạ phổ riêng nhóm đối tượng nêu phần trước

Mặt khác để lựa chọn kênh phổ sử dụng biểu đồ độ sáng (histogram), dựng biểu đổ cần sử dụng phim để tổng hợp mầu

Các thiết bị dùng cho tổng hợp mầu ảnh đa phổ thường dùng giới nước ta là: - Máy chiếu hình đa phổ chuyên dụng MSP - 4C (Đức) AC - 90B (Nhật)

- Máy nắn Rectimat - C, Dust 2000 có gắn đầu mầu

- Các máy vi tính PC có hình mầu VGA trạm làm việc WS Kênh đa phổ

BMF MKF – Các thông tin kênh phổ (Nhận biết mắt)

460 ÷ 500mμ

Độ tương phản thấp với nhóm đối tượng Đốn đọc điều vẽ ranh giới đầm lầy, cỏ, phân biệt rừng, cỏ cát đất, vùng hồ nước đốn đọc điều vẽ đến độ sâu 20m

510 ÷ 560mμ 520 ÷ 560mμ Các đối tượng kể có độ tương phản tốt hơn, phân biệt tốt cát đất, thực vật với nước, trầm tích đệ tứ v.v Thuỷ văn đoán đọc điều vẽ đến độ sâu 15m

600 ÷ 700mμ 560 ÷ 620mμ 640 ÷ 680mμ

Độ tương phản lớn nhóm đối tượng, cấu trúc ảnh rõ nét Thực vật có độ tương phản cao với số loại, cát thể kênh Có thể đốn đọc điều vẽ đối tượng kích thước nhỏ hình tuyến, thơng tin cấu trúc địa chất địa mạo Thuỷ văn đoán đọc điều vẽ đến độ sâu 10m

700 ÷ 850mμ 695 ÷ 745mμ 790 ÷ 890mμ

Đối với kênh 695 ÷ 745mμ độ tương phản thấp Có thể đốn đọc điều vẽ vùng bờ nước, vùng có độ ẩm cao Thêm thơng tin lồi thực vật rộng Rừng rộng kim, bề mặt nước đối tượng có độ tương phản cao Có thể đốn đọc điều vẽ vùng nước đến độ sâu 1m, thông tin cấu trúc địa chất

3 Giải đoán ảnh viễn thám chuyển kết giải đoán lên đồ

Sau nghiên cứu thị giải đoán, nghiên cứu ảnh mẫu, ảnh vệ tinh tài liệu khác ta tiến hành cơng tác giải đốn ảnh Kết giải đoán ảnh chuyển lên đồ Bản đồ để thể kết giải đoán ảnh phải thỏa mãn điều kiện sau:

- Có tỷ lệ phù hợp đủ xác

- Các hệ thống định vị tọa độ địa lý phải thể đầy đủ

- Nền đồ phải sáng thông tin phải in cho không gây khó khăn cho việc thể kết giải đốn ảnh

Thơng thường đồ địa hình tỷ lệ, sơ đồ quy hoạch đồ trực ảnh sử dụng làm đồ cho công tác giải đoán ảnh Bản đồ tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000 1/250.000 phù hợp cho việc đoán đọc điều vẽ ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình độ phân giải cao Các đồ trực ảnh phù hợp cho việc chuyển kết đoán đọc điều vẽ thảm thực vật lên đồ

Có phương pháp để chuyển kết đoán đọc điều vẽ lên đồ Can vẽ

Kết đoán đọc đặt bàn sáng đồ đặt lên cho địa hình địa vật trùng sau thao tác viên can lại cần thiết

Chiếu quang học

Ảnh đoán đọc điều vẽ chiếu lên đồ thông qua hệ thống quang học Hệ thống cho phép thực số phép hiệu chỉnh hình học hiệu chỉnh tỷ lệ, xoay không gian mặt phẳng Dựa theo nguyên tắc nắn phân vùng phương pháp cho kết tương đối tốt so với phương pháp can vẽ

Sử dụng lưới ô vuông

Trong trường hợp thiết bị chiếu hình thiết bị nắn chỉnh hình học theo ngun lý quang học sử dụng phương pháp lưới ô vuông Bằng phương pháp nắn hình học đơn giản tạo hai hệ lưới đồ ảnh vào vị trí tương đối đối tượng hệ lưới chuyển nội dung đốn đọc điều vẽ từ ảnh lên đồ

Sử dụng thiết bịđo ảnh

Trong trường hợp có thiết bị đo ảnh đại máy nắn ảnh quang máy đo vẽ ảnh hàng không việc hiệu chỉnh hình học đạt kết xác so với phương pháp khác Nguyên lý phương pháp dựa vào việc dựng lại mô hình chụp ảnh thực việc chuyển vẽ thơng qua mơ hình

Sơ đồ tổng qt việc giải đoán ảnh vệ tinh bao gồm bước sau: - Chuẩn bị tư liệu ảnh

- Đọc thông tin bổ trợ định vị ảnh theo đồ - Tạo khóa đốn đọc điều vẽ

- Đo đạc yếu tố định lượng

3.5.2 Giải đoán ảnh theo phương pháp số 1 Khái niệm

Mục đích tổng quát phân loại đa phổ tự động phân loại tất pixel ảnh thành lớp phủ đối tượng Thông thường người ta sử dụng liệu đa phổ để phân loại tất nhiên, mẫu phổ sở liệu pixel dùng làm sở để phân loại Có nghĩa là, kiểu đặc trưng khác biểu thị tổ hợp DN dựa xạ phổ đặc trưng xạ vốn có chúng Vì "mẫu phổ" khơng nói đến tính chất hình học mà hơn, thuật ngữ "phổ" nói đến tập hợp giá trị đo xạ thu kênh phổ khác pixel Việc nhận biết mẫu phổ đề cập đến số phương pháp phân loại có sử dụng thơng tin phổ pixel làm sở để tự động phân loại lớp đối tượng

Nhận biết mẫu phổ theo khơng gian bao gồm phân loại pixel hình ảnh dựa sở quan hệ không gian chúng với pixel bao quanh Việc phân loại khơng gian xem xét khía cạnh cấu trúc hình ảnh tính chất gần gũi pixel, kích thước nét, hình ảnh, tính định hướng, tính lặp lại bối cảnh cụ thể Những dạng phân loại có mục đích tái tạo loại hình tổng hợp theo khơng gian người giải đốn tiến hành q trình đốn đọc ảnh mắt Do phương thức nhận biết mẫu theo khơng gian có xu hướng phức tạp địi hỏi sâu vào tính tốn

Nhận biết mẫu theo thời gian sử dụng thời gian công cụ trợ giúp việc nhận dạng đặc trưng Trong việc khảo sát trồng nông nghiệp chẳng hạn, thay đổi khác biệt phổ không gian vụ canh tác cho phép phân biệt hình ảnh đa thời gian phân biệt cho liệu mà Chẳng hạn, ruộng lúa nương khơng thể phân biệt với đất hoang vừa gieo xong mùa đơng phương diện phổ tương tự bãi đất hoang mùa xuân Tuy nhiên phân tích từ hai liệu ruộng lúa nương nhận biết được, khơng có lớp phủ khác để hoang cuối đơng có màu xanh lục cuối mùa xuân

Với việc khơi phục lại hình ảnh kỹ thuật tăng cường, việc phân loại hình ảnh sử dụng kết hợp theo kiểu lai tạo Do vậy, khơng có cách "đúng đắn" đơn lẻ áp dụng cho việc phân loại hình ảnh Việc áp dụng phương pháp phân loại hay phương pháp phân loại khác phụ thuộc vào tính chất liệu phân tích vào khả tính tốn

Có hai phương pháp phân loại đa phổ, phương pháp phân loại có kiểm định phương pháp phân loại không kiểm định

Trong phương pháp phân loại có kiểm định người giải đốn ảnh "kiểm tra" trình phân loại pixel việc quy định cụ thể theo thuật tốn máy tính, chữ số mơ tả số thể loại lớp phủ mặt đất khác có mặt cảnh Để làm việc này, điểm lấy mẫu đại diện loại lớp phủ biết (gọi vùng mẫu) sử dụng để biên tập thành "khóa giải đốn" số mơ tả thuộc tính phổ cho thể loại điển hình Sau pixel tập hợp liệu so sánh với chủng loại khóa giải đốn gán nhãn tên chủng loại mà "có vẻ giống nhất"

nhóm phổ cách so sánh liệu hình ảnh phân loại với liệu tham khảo mặt đất

2 Phân loại có kiểm định

Hình 3.3 tóm tắt bước phương pháp phân loại có kiểm định

Trong giai đoạn lấy mẫu người giải đoán nhận dạng vùng đại diện nghiên cứu cách mơ tả số thuộc tính phổ loại lớp phủ mặt đất cảnh Tiếp theo, giai đoạn phân loại pixel tập hợp liệu hình ảnh phân thành loại lớp phủ mặt đất mà gần giống Nếu pixel không giống với tập liệu gán nhãn "chưa biết" Nhãn phân loại gán cho pixel trình ghi lại ô tương ứng tập liệu giải đoán Như vậy, ma trận ảnh nhiều chiều sử dụng để xây dựng ma trận tương ứng loại lớp phủ mặt đất cần giải đốn Sau phân loại tồn liệu, kết trình bày giai đoạn đưa kết Do việc phân loại số, kết sử dụng theo nhiều cách khác Ba dạng điển hình kết đầu đồ chuyên đề, bảng thống kê diện tích tồn cảnh phân cảnh cho loại lớp phủ mặt đất khác nhau, file liệu số để đưa vào hệ thống thông tin địa lý GIS, "kết đầu ra" việc phân loại trở thành "đầu vào" GIS

a Giai đoạn lấy mẫu

Trong việc phân loại liệu ảnh đa phổ trình tự động hóa cao việc lắp ráp thu thập liệu mẫu cần cho việc phân loại cơng việc khơng có tính chất tự động Việc lấy mẫu cho việc phân loại có kiểm định vừa có tính chất nghệ thuật vừa có tính chất

Giai đoạn đưa kết (3) ết qu a ra:

Kênh

K ả đư - Bản đồ

- Bảng liệu - Các file liệu số

Hình 3.3 Các bước phương pháp phân loại có kiểm định

2

4

F F F F F F F F F F

F F F F F F F F F C

F F F F F F F C C

S S F F F F F U C C

W W S F F F U U C C

W W S F F F F U C C

W W W S F F F U U C

W W W S F F F F U F

W W W W S F F F F F

W W W W S F F F F F

F Nước

Cát (S) Rừng

Đô thị

Ngô (C) Cỏ DN DN DN

Tập hợp phân loại (Nhóm sốđược đặt loại) Tập hợp liệu ảnh

nhóm số/1 pixel

Giai đoạn lấy mẫu (1)

ập liệu số vùng mẫu phản xạ Thu th

t

ổ ố

Giai đoạn phân loại (2) So sánh pixel chưa biết với mẫu phổ; Quy chủng loại gần giống

Pixel (3,7)

khoa học Nó địi hỏi liệu tham khảo đáng kể tri thức sâu sắc toàn diện khu vực mà liệu áp dụng Chất lượng trình lấy mẫu định thành cơng giai đoạn phân loại

Mục đích chung trình lấy mẫu thu thập tập hợp thống kê mô tả mẫu phổ cho loại lớp phủ mặt đất cần phân loại ảnh

Để có kết phân loại đúng, liệu mẫu cần phải vừa đặc trưng vừa đầy đủ Có nghĩa là, người giải đốn ảnh cần phải nghiên cứu xây dựng số liệu thống kê mẫu cho loại phổ tạo thành lớp thông tin cần phân biệt phương pháp phân loại Chẳng hạn, kết phân loại cuối cùng, người ta muốn loại thơng tin "nước", hình ảnh phân tích chứa có vùng nước có đặc trưng phổ thu nhận tồn diện tích nó, cần vùng lấy mẫu đủ để biểu thị nước Tuy nhiên, vùng diện tích nước lại chứa khu vực khác nhau: nơi nước trong, nơi nước đục, tối thiểu phải cần loại phổ để làm mẫu thích hợp cho nét đặc trưng Nếu có nhiều vùng nước xuất ảnh, thống kê vùng mẫu cần thiết loại phổ khác có mặt vùng phủ nước Theo đó, riêng loại thơng tin "nước", đại diện loại phổ Khi loại phổ sử dụng để phân loại tất vùng nước xuất ảnh

Bây ta thấy rõ lấy mẫu q trình hồn tồn khơng thể thiếu Chẳng hạn, loại thông tin "đất nơng nghiệp" chứa nhiều loại trồng loại trồng đại diện số loại phổ Những loại phổ bắt nguồn từ ngày (tháng) trồng khác nhau, điều kiện độ ẩm đất đai, cách canh tác, chủng loại giống, điều kiện địa hình, điều kiện khí tổ hợp yếu tố Điểm cần nhấn mạnh tất loại phổ tạo thành loại thông tin cần phải đại diện thích hợp thống kê tập hợp vùng mẫu sử dụng để phân loại hình ảnh

Quá trình lựa chọn mẫu người giải đốn ảnh chưa có kinh nghiệm thường nhiệm vụ khó khăn Người giải đốn xây dựng, nghiên cứu số liệu thống kê loại phổ khơng "chồng phủ" lên có mặt cảnh tượng khó khăn Nếu có vấn đề, thường bắt nguồn từ loại phổ ranh giới "các loại độ" loại "chồng phủ" Trong trường hợp đó, tác động việc xóa bỏ tập hợp thể loại mẫu kiểm tra cách thử - tìm sai sót (thử, tìm sai sót lại tiến hành thử, tìm rà sốt tiếp tục) Trong q trình kích thước mẫu, phương sai phổ, tính chuẩn đặc tính nhận dạng mẫu cần phải kiểm tra lại Các chủng loại xuất ảnh bị loại bỏ khỏi mẫu chúng không bị nhầm lẫn với loại xuất phổ biến diện rộng Có nghĩa là, người giải đốn ảnh chấp nhận phân loại sai loại xuất ảnh để đảm bảo độ xác phân loại loại tương tự phổ thường xuất diện tích rộng Ngồi ra, phương pháp phân loại nghiên cứu xây dựng cách chấp nhận tập hợp loại có thơng tin chi tiết Sau nghiên cứu kết phân loại thực tế, người giải đốn ảnh tổng hợp số loại chi tiết thành loại có tính khái quát (ví dụ loại "cây xoan" "cây bàng" tổng hợp lại thành loại "rụng mùa đông" đất trồng "ngô" "cỏ chăn nuôi" thành đất canh tác)

b Giai đoạn phân loại

Bản chất trình so sánh pixel chưa biết với mẫu phổ đối tượng xây dựng giai đoạn lấy mẫu, sau quy pixel loại đối tượng mà chúng gần giống

Việc phân loại đa phổ phương pháp phân loại có kiểm định thường dùng thuật tốn sau:

- Thuật toán phân loại theo xác suất cực đại

- Thuật toán phân loại theo khoảng cách ngắn - Thuật tốn phân loại hình hộp

3 Phân loại không kiểm định

Cách phân loại không kiểm định không sử dụng liệu mẫu làm sở để phân loại, mà dùng thuật toán để xem xét pixel chưa biết ảnh kết hợp chúng thành số loại dựa nhóm tự nhiên loại tự nhiên có ảnh Nguyên lý phương pháp giá trị phổ loại lớp phủ phải gần giống không gian đo, lúc liệu loại khác phải phân biệt rõ với phương diện phổ

Các loại thu việc phân loại không kiểm định gọi lớp phổ Do chỗ chúng dựa nhóm tự nhiên có ảnh, đặc điểm nhận dạng loại phổ lúc ban đầu chưa biết nên người giải đoán phải so sánh liệu phân loại với dạng liệu tham khảo (chẳng hạn ảnh tỉ lệ lớn đồ) để xác định đặc điểm nhận dạng giá trị thông tin loại phổ Như vậy, phương pháp phân loại có kiểm định, xác định loại thơng tin hữu ích sau xem xét khả phân tích phổ chúng cịn phương pháp phân loại không kiểm định xác định loại tách phổ sau xác định thơng tin hữu ích chúng

Trong phương pháp phân loại có kiểm định khơng xem xét đến việc lấy mẫu cho loại đối tượng bị phân loại sai Điều cho thấy ưu điểm phương pháp phân loại không kiểm định xác định rõ loại khác có mặt liệu hình ảnh Nhiều số loại chưa xuất người giải đoán dùng phương pháp phân loại có kiểm định Các loại phổ cảnh tượng có nhiều làm cho ta gặp khó khăn lấy mẫu cho tất loại chúng, phương pháp phân loại khơng kiểm định loại tự động tìm thấy

Có nhiều thuật tốn để nhóm chúng lại nhằm xác định nhóm phổ tự nhiên có tập liệu Một dạng thuật toán phổ biến người giải đốn chấp nhận số lượng nhóm có liệu gọi phương pháp giá trị trung bình K Khi thuật tốn lựa chọn phát vị trí trung tâm nhóm khơng gian đo nhiều chiều Lúc pixel ảnh gán cho nhóm mà véc tơ trung bình tùy chọn ngắn Sau tất pixel phân loại theo cách đó, véc tơ trung bình nhóm tính tốn lại Sau giá trị trung bình tính tốn lại sử dụng làm sở để phân loại lại liệu hình ảnh Quy trình tiếp tục lúc khơng cịn thay đổi việc định vị véc tơ trung bình loại lần lặp thuật tốn Khi đó, người giải đốn xác định đặc điểm nhận dạng lớp phủ loại phổ

các vùng mẫu không kiểm định không nên nhầm lẫn với vùng mẫu sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định vùng mẫu có kiểm định nằm miền có chủng loại lớp phủ đồng vùng mẫu khơng kiểm định lại chọn địa điểm khác toàn cảnh có chứa nhiều loại lớp phủ Điều đảm bảo cho loại phổ cảnh tượng đại diện cách độc lập loại phổ vùng khác phân tích để xác định đặc điểm nhận dạng chúng Các nhóm tương tự giống biểu thị loại lớp phủ giống kết hợp lại với thích hợp Các số liệu thống kê nghiên cứu cho nhóm kết hợp sử dụng để phân loại toàn cảnh tượng (ví dụ thuật tốn khoảng cách tối thiểu xác suất cực đại) Do phương pháp phân loại địi hỏi yếu tố phân tích có kiểm định khơng kiểm định gọi phương pháp phân loại hỗn hợp

Cách phân loại hỗn hợp đặc biệt có giá trị phân tích mà có biến thiên phức tạp mẫu phản xạ phổ loại lớp phủ Những điều kiện hồn tồn có tính phổ biến thực tế làm đồ thực vật vùng núi Trong điều kiện đó, khả biến thiên phổ phạm vi loại lớp phủ thường bắt nguồn từ thay đổi loại lớp phủ theo giống loài từ điều kiện địa lý khác (thổ nhưỡng, độ dốc) Cách phân loại hỗn hợp giúp người giải đoán ảnh xử lý khả thay đổi Một cách tiếp cận chung khác phân loại không kiểm định sử dụng thuật toán đưa vào độ nhậy cảm "cấu tạo bề mặt" "độ thơ" hình ảnh làm sở để xác lập tâm nhóm Cấu tạo bề mặt xác định phương sai nhiều chiều quan trắc ô "cửa sổ" chuyển động qua ảnh (chẳng hạn x 3) Người giải đốn đặt ngưỡng phương sai mà ngưỡng xem đồng ngưỡng xem khơng đồng Số trung bình cửa sổ trơn gặp ảnh trở thành tâm nhóm Số trung bình cửa sổ trơn thứ hai gặp ảnh trở thành tâm nhóm thứ hai tiếp tục Khi đạt tới số lượng tối đa (chẳng hạn 50), người giải đốn xem khoảng cách tâm nhóm trước khơng gian trị đo nhập hai nhóm gần đồng thời kết hợp số liệu thống kê chúng Người giải đốn tiếp tục kết hợp hai nhóm gần sau tồn ảnh phân tích xong Sau phân tích tâm nhóm để xác định khả phân loại chúng sở khoảng cách thống kê người giải đoán qui định Những nhóm tách nhỏ khoảng cách kết hợp lại số liệu thống kê chúng nhập lại với Các nhóm cuối thu từ kết phân tích sử dụng để phân loại hình ảnh (chẳng hạn, với phương pháp phân loại dùng khoảng cách tối thiểu xác suất cực đại)

Dữ liệu từ vùng mẫu có kiểm định đơi sử dụng để tăng thêm kết phương pháp nhóm lại nói số loại lớp phủ chưa đặc trưng phân tích t khơng kiểm định Đường xá đặc trưng hình tuyến khác khơng hiển thị thống kê tạo nhóm lúc ban đầu đặc trưng khơng có để đáp ứng tiêu chuẩn độ trơn ô cửa sổ chuyển động

Cần lưu ý kết việc làm nhận dạng loại khác phương diện phổ liệu hình ảnh Người giải đốn cịn phải sử dụng liệu tham khảo để liên kết loại phổ với thể loại lớp phủ cần quan tâm Quá trình này, giống bước chọn lọc mẫu phân loại có kiểm định

3.6 GIAI ĐOẠN ĐƯA RA KẾT QUẢ

thơng tin địa lý bị xóa nhịa Có thể lựa chọn cách không hạn chế sản phẩm đầu Ba dạng tổng quát thường sử dụng, bao gồm sản phẩm "bản đồ" đồ họa, bảng số liệu thống kê khu vực file liệu số

3.6.1 Các sản phẩm đồ họa

Bởi liệu phân loại nằm dạng mảng liệu hai chiều, kết đồ họa dễ dàng đưa máy vi tính cách hiển thị màu tơng chữ cho ô mảng theo loại lớp phủ đối tượng gán cho Có thể sử dụng loạt thiết bị cho mục đích hình thể mầu, máy in, máy ghi phim máy quét cỡ lớn Những cách hiển thị trình bày kết phân loại cách hữu hiệu người phân tích chọn cách hiển thị cách tương tác tập (tập hợp con) file ban đầu dễ dàng thay đổi cách gán mầu sắc, tạo nhóm lồi Khi muốn có sản phẩm đầu copy giấy liệu sử dụng máy in tĩnh điện in laze Các in trắng đen in mầu Ta sử dụng máy chụp phim mầu để sản xuất in cứng có độ xác cao mầu hình học

3.6.2 Các liệu đưa bảng

Một hình thức chung kết đầu dùng bảng liệt kê tóm tắt số liệu thống kê diện tích loại lớp phủ có mặt cảnh tượng diện tích nhỏ cảnh tượng mà người sử dụng xác định Ta rút số liệu thống kê diện tích từ file liệu giải đốn dựa theo lưới

Trước hết ranh giới vùng quan tâm (như lưu vực, thung lũng tỉnh) số hóa tọa độ ma trận ảnh Trong ranh giới đó, số lượng loại lớp phủ lập bảng nhân với diện tích mặt đất tương ứng Quá trình đơn giản việc đo thủ công vùng đồ ưu điểm chủ yếu xử lý liệu lớp phủ mặt đất dạng số

3.6.3 Các file thông tin số

Một thể loại cuối để đưa kết file liệu giải đoán chứa kết phân loại ghi lại số phương tiện lưu trữ máy tính (chẳng hạn CCT đĩa) Dữ liệu giải đốn dạng này, dễ dàng nhập vào hệ thống GIS để hòa nhập với file liệu địa lý khác

Chương

VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Bộ cảm thiết bị quan trọng dùng để thu nhận lượng sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể theo bước sóng xác định, loại cảm được thiết kế đáp ứng mục tiêu cụ thể Bộ cảm quang học tập trung chủ yếu vào số kênh phổ thu nhận, tạo ảnh rada góc tới sóng vơ tuyến cao tần kênh sóng sử dụng giữ vai trò quan trọng việc xác định đối tượng Do đó, ứng dụng viễn thám vào lĩnh vực khác cần phải chọn loại ảnh thích hợp nhất.Ví dụ, dùng sóng tồn sắc để ghi nhận lượng phản xạ thực vật không tốt sử dụng quang phổ hẹp nằm vùng bước sóng đỏ Độ phân giải khơng gian quan hệ mật thiết đến tỷ lệ đồ cần thành lập mức độ chi tiết phân biệt ảnh để giải doán thu nhận xác thơng tin cần thiết Riêng độ phân giải thời gian xem khoảng thời gian thời điểm chụp ảnh, có ứng dụng yêu cầu chụp ảnh theo mùa (xác định vụ mùa, mức độ ảm đất…)

Lĩnh vực ứng dụng viễn thám đa dạng nên cảm thường cấu tạo nhiều tách sóng để đáp ứng hầu hết u cầu đặt Ngồi ra, nhiều ứng dụng địi hỏi phải sử dụng phối hợp nhiều nguồn liệu nên cịn gọi xử lý tích hợp để đảm bảo yêu cầu mặt độ xác, người giải đốn cịn phải sử dụng thêm số liệu bổ sung để giải đoán ảnh, liệu gọi liệu bổ trợ Để ứng dụng tốt kỹ thuật viễn thám, người giải đoán cần phải lưu ý đến vấn đề sau:

1-Từng kênh ảnh thu thập từ cảm chứa liệu quan trọng đồng ứng với bước sóng khác nhau, nên giá trị độ sáng đối tượng thường có giá trị khác cho kênh ảnh (do mức độ hấp thu, phản xạ tán xạ lượng khác nhau) Do đó, người giải đốn cần phải xác định kênh phổ tối ưu liệu ảnh đa phổ để xác định đối tượng cụ thể phù hợp với yêu cầu Ngoài ra, nhiều đối tượng thường bị thay đổi theo thời gian nên nhiều ứng dụng đòi hỏi tách thơng tin xác cần phải sử dụng nhiều nguồn thông tin liên quan đến đối tượng khu vực nghiên cứu

2-Các cảm khác vệ tinh thường tạo ảnh để cung cấp thông tin hỗ trợ cho nhau,nên tích hợp trợ giúp tốt cho cơng tác giải đốn phân loại ảnh Ví dụ, phối hợp ảnh tồn sắc độ phân giải cao với ảnh đa phổ có độ phân giải thấp tích hợp ảnh vệ tinh quang học ảnh radar

3-Ảnh đa thời gian cung cấp tốt thông tin đa thời gian dùng để theo dõi biến động lớp phủ mặt đất biến động đất nông nghiệp, biến động rừng ngập mặn hay q trình thị hóa thánh phố Cơng việc thường lien quan đến việc phân loại ảnh chụp thời điểm khác khu vực, tiến hành so sánh kết phân loại để xác định biến động ranh giới loại Do cần ý đến việc chọn liệu mãu liệu kiểm tra để có sở đánh giá xác mặt tính chất mức độ biến động

quyết với trợ giúp ảnh hàng không tỷ lệ lớn (1/15840) đến trung bình (1/40.000) Phần lớn ấn phẩm thổ nhưỡng xuất từ năm 1957 có đồ thổ nhưỡng thành lập từ bình đồ ảnh Đến năm 1980 đồ thổ nhưỡng nhiều nước thành lập dạng đồ ảnh đồ số

Tuy nhiên cần thấy rằng, việc sử dụng kỹ thuật viễn thám trình điều tra thổ nhưỡng cho phép vạch ranh giới vùng thổ nhưỡng khác bình đồ song khơng thể trực tiếp phân loại thổ nhưỡng cách chi tiết ảnh bị thảm thực vật vật khác che lấp Chiều thứ - chiều thổ nhưỡng chứa đựng nhiều thông tin quan trọng để phân loại thổ nhưỡng lại ln ln khơng nhìn thấy nên việc thể thông tin thường theo dấu hiệu gián tiếp kết hợp kinh nghiệm Cơng việc giải đốn ảnh phát đối tượng, phân tích phân loại theo dấu hiệu có quan hệ với tính chất thổ nhưỡng để từ phân loại thổ nhưỡng Vì vậy, việc sử dụng phương pháp viễn thám điều tra lập đồ thổ nhưỡng thiết phải có hỗ trợ tư liệu hệ thông tin địa lý việc nghiên cứu thực địa nhà chun mơn ngành thổ nhưỡng có hiểu biết viễn thám tiến hành

4.2 VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 4.2.1 Mở đầu

Những giới thiệu tóm tắt áp dụng viễn thám để giải số nhiệm vụ thực tiễn như: đo vẽ chụp ảnh địa chất từ vũ trụ, dự đốn tìm kiếm nước ngầm tìm kiếm khống sản có ích,…đã nói lên ý nghĩa viễn thám với địa chất giai đoạn phát triển đặc điểm chúng tương lai theo phạm vi hồn thiện cơng nghệ trình độ nghiên cứu Vì khả nhận hình ảnh với tỉ lệ khác nhau, việc thành lập sơ đồ ảnh, bình đồ đồ ảnh địa chất khả thực tế để làm chi tiết hóa, làm sáng tỏ kiểm tra đồ thiết lập từ trước Với việc tính tốn phân tích tài liệu nhận theo quan điểm kiến tạo toàn cầu dựa theo tư liệu ảnh vũ trụ, cho phép phải kiểm tra loạt đồ địa chất kiến tạo có Điều cần phải thực dưa sở phân tích liệu viễn thám với việc sử dụng loại tư liệu khác ảnh rađa, ảnh hồng ngoại, kết hợp với số tư liệu địa vật lí

Nhờ khả thể tư liệu nhận từ vũ trụ, đề xuất hướng nghiên cứu sử dụng ảnh vũ trụ để nghiên cứu cấu tạo sâu trái đất Khơng có nghi ngờ đáng kể khả dựa vào triển vọng thực tế kết hợp viễn thám với vật lí khoan dầu khí, thể xâm nhập, tập hợp đá nứi lửa bazan xác định tồn nếp uốn lớn hay đứt gãy sâu Xét mối tương quan độ cao tương đối phần bề mặt vỏ trái đất nghiên cứu với khả sử dụng ảnh chụp từ vũ trụ nghiên cứu cấu tạo sâu vỏ trái đất ảnh vũ trụ có ý nghĩa lớn việc tìm kiếm mỏ khống sản có ích nằm sâu

Sự cần thiết việc nghiên cứu trình động lực hoc diễn mặt đất, yêu cầu phải có mức độ thông tin chi tiết, đầy đủ, thường xuyên Chúng nhận chụp ảnh trực tiếp từ vũ trụ, chụp ảnh quét, song độ phân giải thấp nên cho tài liệu cần thiết để nghiên cứu định lượng tượng như: bố trí tâm động đất, cường độ tốc độ chuyển động kiến tạo đại biểu chúng đến thay đổi hình dạng đất, xâm thực đất nước, gió,…Tuy nhiên, sở xử lí thơng tin viễn thám, cho phép xác định xu dự báo tượng

Việc lựa chọn máy móc phụ thuộc thước tiên vào phù hợp tham số tư liệu viễn thám với đặc tính kĩ thuật máy móc Hệ thống quang học máy lập thể có độ phóng đại lớn (ví dụ máy đọc xác loại Stereoximplek độ chênh cao đọc 88mm) dẫn đến làm giảm độ bao quát, nên cần đoán đọc sơ mắt với máy lập thể đơn giải (stereoskop) Các máy lập thể đo ảnh cho phép chỉnh sửa sai sót phạm vi đường viền sở, trị số góc nghiêng ảnh kể đến làm cho việc đoán đọc địa hình xác Như vậy, phải có phối hợp liên tục việc phân tích dấu hiệu ảnh địa hình, việc chuyển tài liệu giải đoán hiệu chỉnh theo mạng lưới khống chế Cần thấy rõ mối tương quan tỉ lệ ảnh đồ địa hình để từ chuyển kết giải đoán thiết bị Sự khác biệt tỉ lệ nhiều lần, song để thiết lập đồ địa chất tư liệu viễn thám sử dụng loại có tỉ lệ nhỏ 1/2.000.000

Việc sử dụng máy móc lập thể thơng dụng cho phép tăng them phần giải đoán định lượng: xác định phương vị góc dốc, bề mặt đứt gãy phá hủy, thành tạo dịch chuyển, biên độ phối hợp cửa đới dịch chuyển đến đới khác

Nhiệm vụ giải đoán sơ kiểm tra thực địa bổ sung tài liệu Công việc thực nhờ số tuyến lộ trình cho phép để kiểm tra phần diện tích chủ yếu xác định tư liệu viễn thám kiểm tra mà tập trung đặc điểm đốn đọc cho đối tượng lãnh thổ nghiên cứu Một diện tích mà tập trung đặc điểm cần phân tích cho đối tượng lãnh thổ nghiên cứu Lương thơng itn ảnh có tỉ lệ nhỏ hown1/5.000.000 chứa đựng khối lượng cơng tác địa chất thời gian vài năm, nên mùa thực địa tiến hành số lộ trình kiểm tra để phát ảnh mặt địa chất Trên diện tích cịn lại khơng lộ trình nghiên cứu thực việc ngoại suy tài liệu làm sáng tỏ diện tích Poligon ngồi thực địa Khi nghiên cứu thực địa người ta sử dụng kính lập thể xách tay, loại phóng đại vài lần

Cơng đoạn cuối việc phân tích đốn đọc tổng hợp tài liệu giải đoán sơ bộ, bổ sung tài liệu giai đoạn đo vẽ địa chất ngồi thực địa để làm xác kết giải đoán, chuyển tài liệu đoán đọc ảnh vũ trụ cần thiết lên đồ mắt máy móc điều

Ở Liên Xơ cũ, đồ ảnh vũ trụ lần thành lập cho lãnh thổ vùng trũng Tadijikski miền nằm vùng núi Gixaraski N.A.Iakovlev M.M.Nabokov tiến hành năm 1971 L.B.Taraxenka năm 1975 tiến hành phần trung tâm Ajganistan làm đồ tỉ lệ 1/1.000.000 1/500.000 dựa theo độ xác đường contour để phân tích điều kiện tồn tại, thành phần cấu trúc thành tạo địa chất, nhanh chóng thành lập từ ảnh vũ trụ đồ địa chất tỉ lệ 1/2.000.000 – 1/1.000.000

4.2.2 Đoán đọc ảnh nghiên cứu kiến tạo

Nhiệm vụ đốn đọc đẻ nghiên cứu kiến tạo xác định tính chất liên tục, điều kiện nằm đá, biểu chúng tư liệu viễn thám, nghiên cứu cấu trúc uốn nếp đứt gãy, làm sáng tỏ phát triển chúng q trình địa chất

Đốn đọc kiến tạo đạt kết tốt điều kiện sau:

Lộ tốt, bị che phủ cho phép nêu vấn đề cần thiết tối thiểu để nội suy từ yếu tố cấu tạo nằm kéo dài xâm nhập cấu trúc đá lớp bên

Sự khác của thành phần vật chất đá biểu tốt địa hình Sự có mặt tầng đặc trưng ảnh có biểu rõ phân cắt địa hình Sự phân cắt bị giảm dần điều kiện thành tạo nên địa hình cấu kiến tạo đặc biệt

Đốn đọc kiến tạo bắt đầu với việc xác định yếu tố nằm đá Điều cần thiết cho phương pháp định lượng vào sở phân tích mối tương quan hướng đổ hình dạng vết lộ lớp Ở vùng núi, mặt cắt chúng bao gồm liên tục lớp có độ dày khác nhiệm vụ thiết lập yếu tố nằm đơn giản hóa trường hợp quan sát dạng lớp có tiết diện tam giác, dạng hình trịn, dạng hình thang, vết lộ lớp đá cứng tạo thành dấu hiệu đặc biệt ảnh

Khi nghiên cứu kiến tạo đặc biệt tân kiến tạo việc đốn đọc địa mạo đóng vai trị cho phép làm sáng tỏ mối quan hệ đứt gãy phá hủy khác nhau, cấu trúc uốn nếp với địa hình, thủy văn mặt khác với đặc tính xâm thực chia cắt địa hình

Có lẽ, đa số ảnh vũ trụ, ảnh vệ tinh sử dụng có mức độ bao quát khu vực, nhờ chúng mà giải vấn đề kiến tạo khu vực

1 Nghiên cứu tập hợp tầng cấu trúc Nghiên cứu đứt gãy phá hủy

3 Nghiên cứu dạng uốn nếp

Thiết lập nên đặc điểm phát triển vùng hay cấu trúc lớn Xác đinh cấu trúc sâu

Sự phân chia tầng tập hợp cấu tạo theo ảnh vệ tinh lớp vỏ trầm tích miền uốn nếp có độ tin tưởng lớn Móng uốn nếp biến chất phân biệt khơng rõ Dựa vào mức độ khác phân dị, ta phân biệt ảnh tập hợp tầng cấu tạo khác nhau, giới hạn đường viền xác định biểu đá nằm chỉnh hợp hay bất chỉnh hợp Hình dạng vi địa hình xếp có tính chất xác định đá hay thành hệ cho màu ảnh tương đối rõ nét, cịn địa hình cỡ trung bình có biểu đặc trưng riêng hình dạng, cấu trúc ảnh,…

Ngồi ra, tập hợp tầng đưa đến kiểu kiến tạo đặc trưng, biểu quy luật phân bố định hướng dạng uốn nếp biểu điều kiện nằm đá đứt gãy phá hủy Các dấu hiệu đặc trưng cho phép tiến hành phân chia cấu tạo miền ảnh tồn cầu, cịn cấu tạo vùng địa máng phân chia ảnh khu vực tỉ lệ nhỏ

điều thực dựa vào phân tích dấu hiệu thơng tin đa dạng loại hình ảnh thu từ vũ trụ

Ảnh vệ tinh cho phép xác định đứt gãy phá hủy dựa vào dạng lineament Khi đoán đọc ảnh, lineament có liên quan đến ranh giới đường phân chia cách khơng chắn đứt gãy phá hủy gọi đường dự kiến hình học Nhưng vùng lộ tốt, đơi xác định tuổi nằm chúng Đối với việc xác định kiểu động lực học địa chất đới phá hủy chuyển dịch, cần thiết phải quan tâm đến liên tục địa tầng mặt cắt Các biểu rõ đứt gãy cho phép phân tích kiểu, dạng chúng địa chất Sự xê dịch lại gần nhau, trước tiên dạng đường thẳng uốn cong, điều giải thích san dich chuyển địa tầng, cững dich chuyển mặt nghiêng thẳng đứng Sự phủ chờm sụt xuống mặt nghiêng điều kiện phân cắt địa hình biểu hình ảnh dạng đường uốn cong hay đường phẳng Các đứt gãy biểu địa hình tạo nên dạng tựa phân lớp ảnh máy bay Như dịch chuyển docjcuar phay chờm phay thuận biểu lún phủ chờm lên nhau, đa số chúng nằm dọc theo tiết diên ngang, cịn vùng ngược lại, chúng thường có biểu khơng phẳng dạng chữ chi

Vì dịch chuyển định hướng theo đứt gãy vị trí chúng cấu tạo chung có liên quan chặt chẽ với nên xác định kiểu đứt gãy khác dựa vào việc phân tích mối quan hệ mặt không gian chúng mối quan hệ với nếp uốn Như vậy, phay chờm thường chiếm vị trí dọc theo mối quan hệ với cấu tạo nếp uốn, cịn phay thuận lại có vị trí cắt ngang nếp uốn, phay ngang lại có vị trí chéo so với nếp uốn Trong mối quan hệ với đứt gãy xuất số dấu hiệu đặc điểm địa mạo phân bố không gian nếp uốn

Ví dụ: phay chờm cấu tạo nên nếp uốn đẳng tà, cịn dạng nếp uốn cụt phay thuận, phay ngang nếp uốn thường có bố trí theo tuyến

Phần lớn đứt gãy phá hủy quan sát rõ ảnh vũ trụ phát triển giai đoạn nhất, điều thể qua yếu tố hình dạng khác địa hình, mạng lưới thủy văn,…

Đứt gãy gia đoạn cổ có phát triển tích cực đẻ phân chia đá có thành phần thạch học khác có độ phân dị khác nhau, chúng phản ánh cách rõ ràng ảnh vũ trụ

Sự phân chia đặc điểm kiểu đứt gãy vịng có phát triển lớn quan hệ với ảnh vũ trụ, cho phép làm sáng tỏ số lượng lớn cấu trúc vịng Đa số đó, thể xâm nhập hay tập hợp đá núi lửa thường phủ kín lớp vỏ trầm tích hồn chỉnh lại chuyển động Những biểu chúng ảnh vũ trụ thường hình ơ-van hẹp Một số lượng đáng kể vấn đề cấu trúc vịng A.B.Dolivo-Dobrovolxki lựa chọn phân tích tổng hợp năm gần số cơng trình nghiên cứu

Trên ảnh vũ trụ lộ ảnh tuyệt đẹp để quan sát dạng uốn nếp Trong vùng địa máng cho phép nghiên cứu định hướng uốn nếp thẳng đứng, định hướng đới kiến tạo móng, đặc điểm khơng gian ba chiều dấu hiệu địa chất

những giai đoạn phát triển nghiên cứu Ở giai đoạn tân kiến tạo có thơng ti xác chuyển động nâng hạ, dịch chuyển,…

Việc xác định khả nghiên cứu cấu trúc sâu nhờ ảnh vũ trụ giai đoạn khởi đầu Hiện có quy luật nhiều nhà nghiên cứu xác định là: với tăng lên mức độ bao quát hình ảnh se xâm nhập vũ trụ cấu tạo lớn phân tích rõ, song để xác định độ sâu chúng phải nhờ trợ giúp phương pháp địa vật lí đưa thơng số xác

4.2.3 Giải đốn yếu tố cấu tạo cấu trúc địa chất

Nhiều nhà khoa học quan tâm đến việc giải đoán yếu tố kiến tạo cấu trúc địa chất Thống kê cho thấy khoảng hon 50% thông tin địa chất phân tích từ ảnh vệ tinh thuộc kiến tạo cấu trúc

1 Nhận biết yếu tố cấu trúc địa chất

Có thể giái đốn ảnh có cấu trúc nếp lồi, nếp lõm, tượng uốn nếp đất đá,…trong điều kiện sau:

Sự khác thành phần vật chất đá khác biệt thường thể lên địa hình, giúp cho người giải đốn phân tích cấu trúc Ví dụ: xen kẽ liên tục tầng đá cát kết, đá phiến sét, … tạo nên hình ảnh rõ ràng phân lớp, phân tầng ảnh vệ tinh

Lớp vỏ phong hóa che phủ khơng dày có nhứng điểm lộ tốt, theo dõi ảnh khơng liên tục chúng mà đo vẽ khái quát hóa cấu trúc địa chất Do hạn chế mặt tỉ lệ khă lập thể, việc xác định yếu tô cấu trúc ảnh vệ tinh tỉ lệ nhỏ cần dựa vào thông tin khác có liên quan đến như: mối quan hệ mặt địa tầng, hướng dốc lớp đất đá, hình dạng mức độ phá hủy, ngồi cần phải dựa vào số thông tin chi tiết ảnh máy bay tài liệu khảo sát thực tế để kiểm tra

Cấu trúc vòm thường có mạng lưới thủy văn dạng đồng tâm với dịng nhánh có xu hướng chạy song song bao quanh vùng trung tâm nhánh hai phía đối diện vịm thường có xu hướng tạo thành đường thẳng chi phối khe đứt gãy Các cấu trúc âm thường có mạng lưới thủy văn dạng hướng tâm đặc trưng cho nếp uốn bị xâm thực mạnh phần trung tâm, vùng hạ thấp kiến tạo hay bồn trũng Đó dấu hiệu quan trọng để nghiên cứu bồn chứa dầu khí (cấu trúc dương) bồn chứa nước có áp vùng đồng Ngồi ra, hệ thơng đứt gãy vòng dấu hiệu quan trọng để nghiên cứu cấu trúc địa chất chuyển động kiến tạo,…

2 Nghiên cứu hệ thống đứt gãy, khe nứt lớn, yếu tố dạng tuyến a Khái niệm

Trong viễn thám, thuật ngữ lineament sử dụng để miêu tả yếu tố dạng tuyến phân tích ảnh Nhiều nhà khoa học quan tâm đặt khái niệm khác như: khái niệm tuyến Hobbs (1904-1912), Oleany, Friedman, Pohn (1976) đưa khái niệm dạng tuyến nguyên thủy dạng tuyến ứng dụng

Tuy nhiên, mặt ứng dụng, hiểu khái niệm lineament yếu tố tính với nhiều qui mơ khác Lineament khái niệm nghiên cứu cấu tạo đá song khái niệm rộng hơn, địa hình, địa mạo liên quan đến vấn đề kiến tạo

b Các yếu tố dạng tuyến ảnh

Thể ảnh yếu tố ảnh yếu tố địa kĩ thuật: - Tone ảnh:

+ Dạng tuyến biên giới vùng có tone ảnh tương phản khác + Dải ngược lại với đới có tone ảnh tương phản

- Cấu trúc ảnh: Là dạng tuyến đới có tone ảnh cấu tạo đồng - Địa hình

+ Đường song núi thung lũng

+ Những đoạn thẳng khơng bình thường đường bờ biển, dịng song + Sự xếp thẳng hàng hố nước

+ Sự xếp thẳng hàng phần thung lũng + Đới đập vỡ địa hình dải địa hình đồng

+ Ranh giới thẳng hai kiểu địa hình: núi đồi, đồi đồng + Dấu hiệu sử dụng đất

- Sự phân bố dạng tuyến hồ đầm

- Sự phân bố dạng tuyến tượng sử dụng đặc biệt, không giống đường nắn thẳng

Thể mặt hình học: - Dạng tuyến kéo dài liên tục - Dạng tuyến kéo dài không liên tục

- Hợp nhiều đặc điểm rõ nét không rõ nét - Dạng uốn vòng (cấu trúc, vòng,…)

c Bản chất yếu tố dạng tuyến

- Rất nhiều yếu tố dạng tuyến khống chế đứt gãy có chuyển dịch

- Sự thể yếu tố dạng tuyến kích thước nhỏ thường khe nứt lớn đứt gãy chuyển dịch

- Sự thể yếu tố dạng tuyến ảnh rõ nét cách trực quan thể mối liên quan chặt đến đứt gãy sâu, đứt gãy mở dấu hiệu thuận lợi cho việc tìm kiếm nước đất

d Mật độ yếu tố dạng tuyến

Sử dụng phương pháp phân tích mắt xử lí số, đồ thường có mật độ đới có mật độ thành lập dạng phân chia thành cấp khác giá trị độ dài yếu tố dạng tuyến (hay khe nứt lớn) 1cm2 đồ ( hay ứng với 1km2 thực tế - với tỉ lệ đồ 1/100.000) Cơng thức chung để tính:

L (cm) K = - -

S (cm2) Trong đó:

K – giá trị mật độ L – độ dài lineament S – diện tích

4.3 VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ BỀ MẶT 4.3.1 Mở đầu

Phương pháp viễn thám ứng dụng có hiệu cho việc nghiên cứu sử dụng đất lớp phủ mặt đất lý sau:

-Ảnh viễn thám giải cơng việc mà thơng thường quan sát mặt đất rấtkhó

-Phân tích ảnh nhanh rẻ nhiều so với quan sát thực địa -Ảnh cung cấp thông tin mà quan sát thực địa bỏ sót

-Các ảnh cung cấp tập hợp thông tin để đối chiếu so sánh tượng có thay đổi lớn như: sử dụng đất, lớp phủ mặt đất rừng, nông nghiệp, thuỷ văn phát triển đô thị

Tuy nhiên, phân tích ảnh viễn thám có số thiếu sót là:

-Một số lồi hình sử dụng đất khác khơng phân biệt ảnh

- Nhiều thông tin theo chiều nằm ngang bị không rõ nét ảnh viễn thám, thông tin thường có giá trị để phân loại đối tượng sử dụng đất

-Đối với vùng nhỏ chi phí cho nghiên cứu viễn thám trở nên đắt phương pháp truyền thống, khơng kinh tế

Sự phân tích viễn thám cần phải kiểm tra thông tin mặt đất điểm điển hình, kết trở nên xác

4.3.2 Những công việc cần thực 1.Xác định hệ thống phân loại

Hệ thống phân loại cần xác định, xây dựng để phân biệt đối tượng sử dụng đất Trong viễn thám, hệ thống phân loại phải phù hợp với khả cung cấp thông tin tư liệu viễn thám

Yêu cầu bảng phân loại viễn thám là:

-Độ xác tối thiểu cho phân biệt đối tượng sử dụng đất lớp phủ mặt đất phải đạt 85%

-Độ xác việc phân tích bảng phân loại cần phải giống cho đối tượng thích hợp với khả cung cấp thông tin tư liệu

-Kết phân tích dùng hệ thống phân loại cần phải giống người giải đoán khác

-Hệ thống phân loại áp dụng cho nhiều vùng rộng lớn

-Hệ thống phân loại sử dụng phân tích tư liệu thu thời gian khác

-Hệ thống phân loại cho phép dùng bậc phân loại phụ sử dụng cho việc quan sát mặt đất, phân tích từ tư liệu viễn thám tỷ lệ lớn

-Sự tổng hợp hệ thống phân loại phải thực cách chi tiết -Có thể so sánh với tài liệu sử dụng đất tương lai

-Những đặc điểm sử dụng đất khác nhận biết

Theo nguyên tắc đó, việc xác định hệ thống phân loại công việc quan trọng sử dụng tư liệu viễn thám để xây dựng đồ sử dụng đất lớp phủ mặt đất

Trong trình nghiên cứu thành lập hệ thống giải cần lưu ý đến tỷ lệ đồ cần thành lập loại tư liệu viễn thám sử dụng Thông thường đồ tỷ lệ nhỏ trung bình, sử dụng ảnh vệ tinh kênh 5, MSS đen trắng hay kênh TM, kênh SPOT phù hợp Tất nhiên, ảnh màu giả FCC hữu hiệu cho việc phân tích đối tượng sử dụng đất Còn đồ tỷ lệ lớn 1/5.000 - 1/10.000 sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao tốt Ở Việt Nam, vào hệ thống phân loại Tài ngun Mơi trường xây dựng ta lựa chọn hệ thống giải thích hợp Ví dụ, để thành lập đồ sử dụng đất tỷ lệ 1/250.000 phương pháp viễn thám, tham khảo bảng phân loại sau: (theo tập thể tác giả Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước “Ứng dụng viễn thám thành lập đồ sử dụng đất toàn quốc tỷ lệ 1/250.000”)

1 Đất chuyên lúa Đất lúa màu

3 Đất chuyên rau màu công nghiệp ngắn ngày Đất nương rẫy

5 Đất trồng công nghiệp Đất trồng ăn

7 Đất trồng lâu năm (không phân thành công nghiệp hay ăn quả) Đất cỏ dùng vào chăn nuôi

9 Đất có mặt nước chun dùng vào ni tơm cá nuôi trồng hải sản 10 Rừng rộng thường xanh

11 Rừng rộng nửa rụng 12 Rừng rộng rụng 13 Rừng kim loại

14 Rừng hỗn giao (lá kim, rộng) 15 Rừng tre nứa loại

16 Rừng tre nứa hỗn giao (tre nứa, gỗ) 17 Rừng trồng

18 Rừng ngập mặn

b.Đất phi nông nghiệp 19 Đất xây dựng

20 Đất di tích lịch sử, văn hố, du lịch 21 Đất khai thác khoáng sản

22 Đất làm muối

23 Đất chuyên dùng khác 24 Đất thành thị

25 Thổ cư nông thôn c.Đất chưa sử dụng

26 Đất trống, trảng cỏ, lùm bụi 27 Núi đá khơng có

28 Bãi bồi ven sông, ven biển 29 Bãi cát, cồn cát (cát khô) 30 Đất hoang vùng đồng

2 Xác định dấu hiệu giải đoán

Công tác việc thành lập hệ thống giải xác định dấu hiệu giải đoán Đối với xử lý ảnh số, việc xác định vùng thử nghiệm (hay gọi vùng mẫu) Từ vùng mẫu đó, mở rộng cho tồn ảnh

Khi giải đốn cần ý đến nguyên tắc sau:

-Xác định điều kiện sinh thái nơi tồn loại hình sử dụng đất để đưa giả thuyết thích hợp tên gọi chúng

-Xác định chìa khố giải đốn (nền ảnh, cấu trúc ảnh, vị trí, hính dạng, màu sắc, ) từ mở rộng vùng khác

-Tổ hợp suy luận định loại, đưa giả thiết kết luận

-Phải kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức thực tế kiến thức sinh thái, cảnh quan để tổng hợp dấu hiệu, từ đến kết luận xác

Một số ví dụ cụ thể phân tích ảnh tổng hợp màu giả (FCC) để xác định số đốitượng sử dụng đất Việt Nam (có đối chiếu với ảnh đen trắng kênh 5)

-Lúa nước: đỏ, đỏ tím sẫm tím xanh, cấu trúc lưới ô vuông nhỏ, thường phù sa sông suối, đơi chỗ xám nhạt, khơng có lưới vng (nếu ngập nước nhiều), có màu xanh lơ sẫm trồng vụ lúa

-Thảm thực vật bãi bồi: hai bên sông suối, cấu trúc mịn, màu xanh vàng nhạt trắng đến màu da cam sẫm Đôi chỗ thành mảnh đỏ sẫm thị cho thảm thực vật trồng, hàng năm (ngơ, đậu, lạc) thân thảo hố gỗ, lâu năm ưa nước

-Cây trồng quanh khu dân cư: màu đỏ xen lẫn hạt trắng lốm đốm thành đám nhỏ -Thảm thực vật đầm lầy: màu xanh lơ thẫm đến tím xám, cấu trúc mịn sáng ngập nước -Trảng bụi thấp - xen cỏ: tím xám đến vàng nâu cấu trúc trung bình đến thơ (và xám nhạt khơng ảnh kênh đen trắng), phân bố thành mảng sườn đồi

-Cây trồng lâu năm, rừng trồng, cơng nghiệp chè, cà phê, có màu đỏ đỏ sẫm, thành khối có ranh giới dạng hình học rõ ràng, dạng tự nhiên, tương phản màu cao so với đối tượng xung quanh.Trên ảnh kênh ,cây công nghiệp tạo nên mảng tối sẫm

-Thực vật vùng sườn đồi núi, nước tốt có màu hồng lốm đốm (trên ảnh FCC) xám nhạt ảnh đen trắng kênh 5.Về chia thành nhóm kiểu thảm sau:

a-Trên núi đất feralit phong hoá từ loại đá mẹ khác nhau, từ đá cứng bị phong hoá: cấutrúc thành khối điểm có diện tích nhỏ (núi đồi sót) tương phản bóng rõ, chia cắt ngang rõ, chia cắt sâu mờ, có nếp hằn sâu, chạy song song, kết trình uốn nếp, đứt gẫy bào mịn, tích tụ Có kiểu sau:

+ Rừng hỗn giao thường xanh quanh năm: màu đỏ sẫm, bóng mờ khơng rõ, cấu trúc trung bình

+ Rừng tre nứa hỗn giao: màu đỏ đến đỏ sẫm, bóng mờ khơng rõ, cấu trúc trung bình đến mịn, phân bố dạng địa hình đặc biệt, tuỳ thuộc vào vùng khí hậu

+ Trảng bụi rậm: đỏ tươi, nhạt, bóng vật bị chia cắt ngang mờ, cấu trúc đều, tương đối mịn

+ Trảng bụi xen cỏ: lốm đốm đỏ nhạt vàng sẫm, cấu trúc thơ, khơng đều, bóng lấy thể tương đối rõ

+ Trảng cỏ - nương rẫy tạm thời: vàng sẫm hồng nhạt, cấu trúc trung bình hạt lốm đốm đỏ, thưa khơng thấy bóng đối tượng

+ Nương rẫy thường xuyên: cấu trúc mịn màu tím, xanh tím tím đỏ, thường bị chia cắt sắc nét

b-Thảm thực vật đất phong hố từ đá vơi cấu trúc thành khối lớn núi sót nhỏ, bị chia cắt ngang chia cắt sâu rõ tạo nên cấu trúc lốm đốm đặc trưng

+ Rừng rậm: màu đỏ sẫm, độ “nhàu” nhoè cấu trúc nhiều tầng rừng + Trảng bụi rậm: màu đỏ hồng, độ “nhàu nát” tương đối rõ

+ Đá lộ: màu tím đến xanh nhạt tím, độ “ nhàu nát” rõ nét

+ Tổ hợp thảm trảng cỏ - nương rẫy: thường chân sườn dốc núi sót, màu hồng tất nhạt đến màu vàng lốm đốm đỏ vàng, đôi chỗ xanh nhạt xanh tím ảnh FCC, (trên kênh có màu xám nhạt)

3.Tổng hợp kết giải đoán

Đây bước quan trọng nhằm khẳng định nghiên cứu, phân tích giải đốn đưa đến kết thức Các cơng việc cần làm khâu tổng hợp là:

-Xem xét lại hợp lý hay chưa hợp lý hệ thống giải áp dụng phân tích xử lý cho hình ảnh cụ thể, từ hiệu chỉnh giải cho phù hợp

kiểm tra thực địa cần có mô tả, điều tra sử dụng đất khứ (vào thời điểm có tư liệu) Các thơng số cần thu thập kiểm tra thực địa là: ảnh chụp, tả trạng (loại đối tượng tính chất chúng), có máy, cần tiến hành đo phổ mặt đất

-Chỉnh lý đường bao vẽ ra, đặt tên thống cho đường bao (theo hệ thống giải) Trong có cơng việc phải hiệu chỉnh bổ sung mức độ chi tiết cơng việc giải đốn phần ảnh (đối với xử lý ảnh mắt) chỉnh lý kết xử lý số (bằng phép lọc phân loại , )

-Xác định mã màu phù hợp cho đơn vị phân loại (hoặc bổ sung ký hiệu giải đốn ảnh mắt)

-Tính tốn diện tích kỹ thuật cơng cụ đơn giản việc tự động tính tốn máy tính với phân mềm tương ứng

4.3.3 Những điều cần ý giải đoán ảnh để thành lập đồ sử dụng đất lớp phủ mặt

Trên tóm tắt dấu hiệu nhận biết ảnh vệ tinh số kiểu sử dụng đất Để thành lập đồ chuyên đề, số yêu cầu đặt cho cơng tác giải đốn là:

-Bản thân người giải đoán phải thực nắm kiến thức thực vật học kiến thức sử dụng đất Đó yêu cầu quan trọng

-Ngoài việc phát khoá giải đoán ảnh, người giải đoán phải có phân tích, liên hệ ngoại suy quy nạp để khẳng định đối tượng vạch ảnh ứng với dải phổ khác (các ảnh kênh khác ảnh tổng hợp màu)

-Trong giải đoán ảnh mắt thường việc xác định khoá giải đoán ảnh cần thiết song dù mang tính nguyên tắc phụ thuộc nhiều kinh nghiệm thực tiễn người giải đoán Cùng dấu hiệu ảnh dấu hiệu nhiều kiểu thảm khác ngược lại, nhiều kiểu thảm giống song ảnh lại thay đổi tuỳ điều kiện cụ thể khu vực lãnh thổ Giải vấn đề địi hỏi trình độ chun mơn kinh nghiệm thực tiễn người giải đốn

-Cơng tác kiểm tra thực tế vùng mẫu yêu cầu đặt q trình giải đốn, nhiên việc kiểm tra thực địa phải đảm bảo thực cho đai diện hầu hết đối tượng dự đoán giai đoạn phân tích phịng Hơn khối lượng công việc cần thực phải tối ưu nhất, có khẳng định hiệu phương pháp viễn thám nghiên cứu, thành lập đồ trạng sử dụng đất, thảm thực vật hay đồ lớp phủ mặt đất nói chung

4.4 SỬ DỤNG KỸ THUẬT VIỄN THÁM ĐIỀU TRA THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐẤT 4.4.1 Giới thiệu

Điều tra thành lập đồ thổ nhưỡng việc làm có ý nghĩa thiết thực cho việc lập kế hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên đất Viễn thám phương phát có nhiều ưu trình điều tra so với phương phát truyền thống Nhiều nước công nghiệp phát triển nước phát triển sử dụng rộng rãi phương pháp để thành lập đồ thổ nhưỡng Ở Mỹ, từ năm 1930, tất cảc công việc vẽ đồ thổ nhưỡng giải với trợ giúp ảnh hàng khơng tỷ lệ lớn (1/15840) đến trung bình (1/40.000) Phần lớn ấn phẩm thổ nhưỡng xuất từ năm 1957 có đồ thổ nhưỡng thành lập từ bình đồ ảnh Đến năm 1980 đồ thổ nhưỡng nhiều nước thành lập dạng đồ ảnh đồ số

trọng để phân loại thổ nhưỡng lại ln ln khơng nhìn thấy nên việc thể thông tin thường theo dấu hiệu gián tiếp kết hợp kinh nghiệm Công việc giải đoán ảnh phát đối tượng, phân tích phân loại theo dấu hiệu có quan hệ với tính chất thổ nhưỡng để từ phân loại thổ nhưỡng Vì vậy, việc sử dụng phương pháp viễn thám điều tra lập đồ thổ nhưỡng thiết phải có hỗ trợ tư liệu hệ thông tin địa lý việc nghiên cứu thực địa nhà chuyên mơn ngành thổ nhưỡng có hiểu biết viễn thám tiến hành

4.4.2 Tích hợp viễn thám với HTTĐL công tác nghiên cứu thổ nhưỡng 1 Quy trình điều tra thổ nhưỡng phương pháp tích hợp viễn thám HTTĐL Khi sử dụng phương pháp tích hợp viễn thám HTTĐL để điều tra thổ nhưỡng, tuân thủ theo quy trình chung sau đây:

a Cơng tác phòng

- Chọn ảnh khu vực nghiên cứu, lập bình đồ ảnh, vạch vùng lãnh thổ chủ yếu khu vực lên ảnh

- Vẽ ranh giới kiểu tự nhiên vùng lãnh thổ tự nhiên chủ yếu Đối với trường hợp tỷ lệ nghiên cứu lớn vùng tự nhiên cấp thấp

- Nghiên cứu mắt thường, kính lập thể (đối với ảnh máy bay) tồn ảnh vùng tự nhiên vạch sơ

- Sơ lựa chọn vùng mẫu vạch ranh giới vùng lên ảnh - Xây dựng giải sơ sở nghiên cứu vùng mẫu

- Giải đoán ảnh theo giải sơ b Cơng tác ngồi thực địa

- Điều tra nhanh tồn diện tích nghiên cứu để phát hiện: + Quan hệ địa hình với ảnh,

+ Quan hệ thổ nhưỡng kiểu phụ kiểu tự nhiên

- Lựa chọn lần cuối vùng mẫu tiến hành điều tra chi tiết vùng mẫu, xem xét quan hệ vùng giải đoán với vùng phân loại thổ nhưỡng

- Rà soát lại kết giải đốn ảnh với vùng ngồi diện tích vùng mẫu cho phù hợp với tài liệu điều tra vùng mẫu

- Lựa chọn tuyến kiểm tra tiến hành kiểm tra thực địa lần cuối đồ thổ nhưỡng giải đồ

- Hoàn thiện đồ báo cáo thuyết minh

Năm 1969, Bennema Gelens đưa quy trình điều tra thổ nhưỡng phương pháp viễn thám gồm nhóm sau:

Cho nhóm a: Yêu cầu kiểm tra thực địa theo tỷ lệ nghiên cứu: - Tỷ lệ nhỏ: kiểm tra toàn đường ranh giới

- Tỷ lệ trung bình: kiểm tra số đường

- Tỷ lệ lớn: kiểm tra chọn lọc không kiểm tra Cho nhóm b: quy trình điều tra vùng mẫu:

- Giải đốn chi tiết tồn ảnh sau điều tra vùng mẫu

- Giải đốn chi tiết tồn ảnh sau điều tra vùng mẫu soát lại điều tra vùng mẫu

2 Các yếu tố thổ nhưỡng ảnh hưởng đến đặc điểm tạo ảnh

a.Các tính chất thổ nhưỡng ảnh hưởng đến khả phản xạ

biệt, hình thành nên bề mặt gồm nhiều lỗ hổng thân hạt, hấp thụ nhiều ánh sáng làm giảm khả phản xạ thổ nhưỡng

- Thành phần giới thổ nhưỡng

Thành phần giới thổ nhưỡng có ảnh hưởng lớn đến độ phản xạ ánh sáng Thổ nhưỡng chứa 90% hàm lượng chất vơ (hầu khơng có chất hữu cơ) phản xạ cao bước sóng Thổ nhưỡng có 60% thành phần giới sét phản xạ cao vùng sóng nhìn thấy Một số kết nghiên cứu NRSA khẳng định điều

Độ phản xạ %

Thành phần giới Kênh Kênh Kênh Kênh Sét màu đen

Sét bột khô Bột khô Cát bột khô Cát mịn

21 41 31 25 23

22 49 44 36 30

19 53 47 37 24

25 56 43 43 21 Bảng Phản xạ ánh sáng loại thổ nhưỡng

Qua bảng 4.1 thấy rằng, thành phần giới thơ phản xạ ánh sáng giảm xuống trừ loại sét màu đen, sét, hạt mịn có màu đen nên độ phản xạ thấp có nhiều vật liệu có màu sẫm (cả chất hữu cơ, chất vô cơ)

- Màu thổ nhưỡng

Màu thổ nhưỡng có quan hệ chặt chẽ với độ phản xạ ánh sáng Thổ nhưỡng có màu thẫm phản xạ thấp thổ nhưỡng có màu đỏ sáng

Độ phản xạ %

Loại thổ nhưỡng Kênh Kênh Kênh Kênh Thổ nhưỡng đỏ đá granit

Thổ nhưỡng đen 13 22 11 26 14 25 15 Bảng 4.2 Mức độ phản xạ loại thổ nhưỡng có mầu khác

- Chất hữu oxit kim loại

Chất hữu oxit kim loại có ảnh hưởng quan trọng đến màu thổ nhưỡng, điều kiện canh tác khí hậu khác tính chất thay đổi Hàm lượng chất hữu ảnh hưởng đến màu thổ nhưỡng, nhiệt độ, khả giữ nước trao đổi Cation, cấu trúc thổ nhưỡng,thông qua mà độ phản xạ thổ nhưỡng thay đổi Orlov Obukhov (1964)đã tìm mối quan hệ độ phản xạ hàm lượng Fe2O3nhưsau:

R(Y) = 84 – 4,9 C

Trong đó: C - hàm lượng Fe2O3 thổ nhưỡng tính phần trăm

R(Y) - hệ số phản xạ loại thổ nhưỡng Y đo máy đo phổ - Cấu trúc thổ nhưỡng độ nhám bề mặt

Là hai yếu tố có ảnh hưởng đến độ phản xạ Thổ nhưỡng có bề mặt gồ ghề làm giảm độ phản xạ Thổ nhưỡng khơng có cấu trúc phản xạ nhiều từ 10 - 20% so với thổ nhưỡng có cấu trúc tốt

Độ phản xạ %

Loại thổ nhưỡng Kênh Kênh Kênh Kênh Thổ nhưỡng bột thô đào xới

Thổ nhưỡng bột thô không bị đào xới 19 31 20 44 21 47 20 43 Bảng 4.3 Độ phản xạ ánh sáng thổ nhưỡng có cấu trúc khác - Độẩm thổ nhưỡng

Độ ẩm thổ nhưỡng ảnh hưởng đến độ phản xạ theo quy luật độ ẩm thổ nhưỡng tăng độ sáng giảm Ngay vùng sóng 0.38 đến 1.4μm vùng thổ nhưỡng khơ có độ phản xạ lớn vùng thổ nhưỡng ẩm ướt Các kết nghiên cứu mối quan hệ độ ẩm thổ nhưỡng độ phản xạ (bảng 4.4)

- Nhiệt độ thổ nhưỡng

Nhiệt độ thổ nhưỡng nhân tố quan trọng, có liên quan đến tỷ lệ ẩm , tỷ lệ phong hố, q trình phản ứng hố học, hoạt động vi sinh vật,…

Nhiệt độ bề mặt thổ nhưỡng thu nhận nhiều loại cảm hồng ngoại nhiệt Chúng có khả ghi nhận số điều kiện nhiệt độ thổ nhưỡng tầng bề mặt Việc giải đốn ảnh nhiệt nhìn chung khó phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh độ ẩm khơng khí, mức độ canh tác, mùa chụp ảnh,… Ví dụ, vào mùa xn thổ nhưỡng sét lạnh thổ nhưỡng cát ảnh mờ hơn, nhiệt độ thổ nhưỡng yếu tố quan trọng khó ghi nhận giải đoán

Độ phản xạ % Độ ẩm

(%) Thổ nhưỡng sét - bột Thổ nhưỡng cát

12 16 20 24 32

20 19 18 16 15 14 14

36 26 20 19 18 - Bảng 4.4 Mối quan hệ độẩm thổ nhưỡng độ phản xạ 3- Một sốđặc điểm ảnh liên quan đến q trình giải đốn thổ nhưỡng a Kích thước đối tượng

Là đặc điểm quan trọng để nhận dạng đối tượng giải đoán, giải đốn dựa vào mối quan hệ kích thước đối tượng để định Ví dụ: cát thô rõ ràng phải lớn cát mịn ảnh, chúng có dạng chấm có màu

b Hình dạng đối tượng

Hình dạng đối tượng ảnh yếu tố quan trọng để giải đoán ảnh, chụp từ cao, hình dạng ảnh xuất ảnh khơng hồn tồn giống với hình dạng thực, có kinh nghiệm giải đốn dễ dàng nhận

c Bóng đối tượng:

Đơi bóng đối tượng có ích q trình giải đốn, cho biết nhiều thơng tin đối tượng thân đối tượng, đặc biệt trường hợp thân đối tượng bị mờ thơng tin

Độđen sự thay đổi độđen của ảnh

nhưng ảnh sáng vật thể có bề mặt nhám thơ Bề mặt nước thay đổi từ đen đến trắng phụ thuộc vào góc chiếu mặt trời góc chụp máy ảnh nhìn chung vùng thổ nhưỡng ướt đen vùng thổ nhưỡng khô

Sự thay đổi từ từ hay đột ngột độ đen ảnh tốt để giải đoán đối tượng Chẳng hạn độ đen ảnh thay đổi từ từ theo điểm, thổ nhưỡng bị xói mòn di chuyển phần phẫu diện Còn trường hợp độ đen ảnh thay đổi đột ngột cách sử dụng đất khác

d Cấu trúc ảnh

Cấu trúc ảnh định nghĩa xếp không gian đối tượng theo trật tự Các loại thổ nhưỡng khác thể ảnh theo cấu trúc khác Đất bị xói mịn khe rãnh, cấu trúc gờ ảnh, cịn xói mịn bề mặt ảnh cấu trúc mịn

e Vị trí đối tượng ảnh

Là yếu tố để nhận dạng loại thổ nhưỡng Chẳng hạn thổ nhưỡng phù sa phải nằm gần vùng châu thổ hai bên sông Đất thoát nước tốt phải gắn với loại định, thổ nhưỡng úng nước liền với loại thích hợp với

4 Các bước giải đoán ảnh

a Phát nhận dạng đối tượng

Sau chuẩn bị ảnh, bình đồ ảnh, cơng việc việc giải đốn ảnh xem xét xem có ảnh với tất yếu tố có liên quan đến thổ nhưỡng, sau ghi nhận, xác định vị trí, kích thước, hình dạng đối tượng cuối nhận dạng đối tượng đó, tồn phần phần đối tượng

b Phân tích

Sau phát nhận dạng đối tượng, bước thứ phân tích đối tượng, tìm mối liên hệ chúng yếu tố khác để làm xác việc phân loại thổ nhưỡng

Có phương pháp phân tích đối tượng đề xuất là: - Phương pháp phân tích cấu trúc,

- Phương pháp phân tích yếu tố, - Phương pháp phân tích tự nhiên,

- Phương pháp phân tích đốn từ bên ngồi + Phương pháp phân tích cấu trúc

Phương pháp Frosf đưa dựa nguyên tắc sau:

- Thổ nhưỡng giống xuất ảnh với cấu trúc giống - Thổ nhưỡng khác xuất cấu trúc khác

- Một đối tượng giải đốn kiểm tra ngồi thực địa đối tượng dùng khố giải đốn để mở rộng phân tích cho vùng khác

Phương pháp đơn giản song xác + Phương pháp phân tích yếu tố

Là phương pháp quan trọng nhiều người quan tâm nghiên cứu bắt đầu Buring (1960) sau Vink (1963) bổ sung phân tích thêm Năm 1964, Kamphorst đưa nhóm yếu tố quan trọng để giải đoán thổ nhưỡng (bảng 4.5)

Gần đây, Nenema Gelen (ITC, 1969) đưa nhóm yếu tố có liên quan với việc giải đoán:

a. Các yếu tố gồm:

- Bề mặt địa hình (sườn,…), - Thực vật tự nhiên,

- Nước,

- Các cơng trình nhân tạo, - Thảm thực vật

b Các yếu tố hỗn hợp:

- Các đường thoát nước,

- Cấu trúc mạng lưới thoát nước, - Sử dụng,

- Các đứt gẫy,

- Các kiến trúc thảm thực vật

Nhóm Quan hệ với Tên yếu tố

I Hình thái lãnh thổ

Kiểu địa hình

Hình dáng chung, sườn Mạng lưới đường tụ thuỷ Mạng lưới lưu vực Sơng, suối

Hình dáng thung lũng

II Các nét đặc biệt địa hình ảnh

Nền ảnh Màu sắc Cấu trúc ảnh

III Thực vật Thực vật tự nhiên Các trồng đặc biệt Sử dụng thổ nhưỡng

IV Các yếu tố dự đoán

Điều kiện nước Đá mẹ

Các tầng thổ nhưỡng Tiểu trung địa hình

V Ảnh hưởng người

Đê sóng Hào, rãnh

Ranh giới đồng ruộng Cấu trúc khu dân cư Giao thông

Các điểm khảo cổ

Bảng 4.5 Nhóm yếu tố có liên quan với việc giải đoán thổ nhưỡng (Kamphost – ITC 1964)

c Các yếu tố suy đốn: Khơng nhìn thấy ảnh mà suy từ yếu tố hai nhóm

- Điều kiện thoát nước, - Đá mẹ,

- Các tầng thổ nhưỡng,

- Các yếu tố ảnh đến xói mịn

Goosen Deeko (FAO, 1967) tìm tầm quan trọng yếu tố giải đoán trình điều tra thổ nhưỡng liên hệ tổng hợp trình xử lý hệ thống thơng tin địa lý

Nhìn chung thấy yếu tố có quan hệ chặt chẽ với việc giải đoán ảnh phục vụ điều tra lập đồ thổ nhưỡng là:

.Hình thái địa hình (Relieffform)

- Đá mẹ,

- Mức độ phong hoá, thành phần giới, độ dày,

- Độ ẩm,

- Chất mùn, - Độ dốc

Việc phân tích yếu tố kết hợp đồ Bản đồ sử dụng kiểm tra ngồi thực địa xác hố ranh giới vùng

Phương pháp phân tích yếu tố có thuận lợi người điều tra không cần kiến thức sâu thổ nhưỡng mà cần người lãnh đạo nhóm biên tập lại Tuy nhiên, bất lợi tốn nhiều thời gian công sức so với phương pháp khác

Yếu tố

Khả nhận thấytrên ảnh lập thể

Mối quan hệ với điều kiện thổ

nhưỡng

Mức độ trùng hợp với ranh giới Loại đất

Địa hình

Hình dạng sườn Điều kiện nước

Hệ thống thoát nước nhân tạo Thực vật tự nhiên

Đá mẹ Màu ảnh

Tình hình sử dụng đất

Cao Cao Cao Cao Cao Cao Thấp Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Thấp Trung bình Cao Cao Cao Trung bình Trung bình Trung bình Cao Thấp Thấp Bảng 4.6 Quan hệ yếu tố phân tích với khả điều tra thổ nhưỡng

+Phươngpháp phân tích yếu tố tự nhiên

Phương pháp dựa hiểu biết mối quan hệ thổ nhưỡng tự nhiên Nhiều yếu tố không cần vạch ranh giới đồ mà lại sử dụng sở mối quan hệ thành phần tự nhiên tự nhiên cảnh quan Mối quan hệ dựa nguyên tắc trình tương tác tự nhiên, nên phương pháp phân tích coi phương pháp phân tích q trình phân tích tượng Như phương pháp này, việc nghiên cứu phân thành vùng tự nhiên cấp theo tỷ lệ nghiên cứu việc giải đốn cách tương đối thuận lợi từ ảnh viễn thám

Bản đồ thổ nhưỡng xây dựng từ phương pháp cho phép xác định tổ hợp thổ nhưỡng vùng thổ nhưỡng chủ yếu vùng tự nhiên

+Phương phán phân tích ngoại suy: Phương pháp Bennema Gelen (ITC, 1969) đề nghị Như tên gợi ý, phương pháp dựa vào đặc điểm bên ngồi lãnh thổ hình dạng, đặc điểm địa mạo bên lãnh thổ

Ví dụ: vùng thổ nhưỡng cao, vùng thổ nhưỡng giữa, núi, đồi lượn sóng, sườn bên, sườn giữa, dốc đứng…

riêng theo hệ thống phân loại chung FA0 – UNESCO viễn thám đáp ứng việc thành lập đồ thổ nhưỡng theo hệ thống tiêu

+ Phân loại đối tượng

Các ảnh phân tích bốn phương pháp đưa ranh giới vùng khác Quá trình ấn định tên cho vùng liên quan đến trình phân loại vùng

Ví dụ:

Yếu tố phân tích Thuật ngữ tương tự Phân tích sườn - Sườn lồi - Sườn lõm Sử dụng thổ nhưỡng - Đất rừng - Đồng cỏ Cây ăn - Thềm thấp Phân tích tự nhiên - Thềm cao - Bãi bồi

Như vậy, thông qua trường hợp giải đoán ảnh nêu thu kết thể vùng thổ nhưỡng đồ hoàn thành quy trình điều tra thổ nhưỡng phương pháp viễn thám Để nâng cao độ xác kết giải đoán, cần thực đủ quy trình ghi phần I

Sử dụng kỹ thuật viễn thám để lập đồ vùng đất bị thối hóa

Đối với loại thổ nhưỡng bị thoái hố (nhiễm mặn, bị xói mịn,…), kỹ thuật viễn thám sử dụng để nghiên cứu đạt kết tốt

a Điều tra thổ nhưỡng bị nhiễm mặn

Để giải đoán vùng thổ nhưỡng bị nhiễm mặn, tư liệu ảnh cần thiết phải lựa chọn kỹ Các ảnh hồng ngoại tỏ thích hợp để giải đốn (Myers et al, 1963; Manchanda, 1981) Trên loại ảnh này, trồng bị ảnh hưởng mặn có bóng đen bị nhiễm mặn nghiêm trọng có màu đen sẫm (Crowm 1979) Đối với ảnh thơng thường vùng có màu trắng nơi tích tụ nhiều muối clorua natri nơi khác vùng đất phèn nặng tích tụ muối sufat,…

Các tài liệu Landsat lựa chọn kỹ mùa chụp kênh phổ cho kết giải đốn tốt Diện tích vùng bị mặn quan sát tốt vào thời gian từ tháng giêng đến tháng Kênh cho lượng thơng tin lớn có độ tương phản vùng thổ nhưỡng bị nhiễm mặn không bị nhiễm mặn, kênh7 cho kết loại thổ nhưỡng này, kênh có độ tương phản lớn kênh yếu kênh

Richrdson et al (1976) mức độ nhiễm mặn thể rõ kênh có bước sóng từ 0.69 đến 1.70μm

Kết so sánh việc sử dụng máy bay ảnh vệ tinh để nghiên cứu thổ nhưỡng nhiễm mặn (Manchada, 1984) cho thấy ảnh hàng khơng phân biệt ba cấp nhiễm mặn ít, trung bình nhiều, tài liệu ảnh Landsat MSS phát cấp nhiễm mặn nhiễm mặn nhiều Nếu xét giá thành thời gian việc sử dụng tài liệu ảnh vệ tinh MSS rẻ nhanh song mức độ xác có

b Điều tra thổ nhưỡng bị xói mịn

Nghiên cứu thổ nhưỡng xói mịn phương pháp viễn thám chủ yếu dựa vào tính chất thổ nhưỡng có ảnh hưởng đến xói mịn thành phần giới, chất hữu cơ, độ ẩm thổ nhưỡng,…

rãnh vạch ảnh vệ tinh thường lớn diện tích vạch ảnh hàng không khoảng 50%

Trên ảnh vệ tinh, nhận dạng vùng xói mịn thơng qua đặc điểm: - Khả xói mịn gắn với thay đổi thực vật,

- Sự thay đổi màu thổ nhưỡng, - Sự xuất cấu trúc kiểu cành cây, - Thế nằm đụn cát,

- Sự xuất vùng thổ nhưỡng trơ sỏi đá,

Thổ nhưỡng bị xói mịn thường phản xạ mạnh ánh sáng dải sóng 0,7 đến 1,1μm (kênh MSS hay kênh TM ( vệ tinh Landsat) kênh ảnh vệ tinh SPOT)

Manchanda (1985) nghiên cứu xói mịn thổ nhưỡng vùng Haryana phân cấp xói mịn sau (trên ảnh Landsat FCC):

: Xói mịn trung bình, vùng đồng thấp núi

E

: Xói mịn mạnh, vùng đồng cao núi

E

3

E : Xói mịn mạnh, vùng đồi cao

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước:

1 Nguyễn Đình Dương - Bài giảng: Kỹ thuật phương pháp viễn thám, 1998

2 Đặng Văn Đức - Hệ thống thông tin địa lý GIS - NXB khoa học kỹ thuật - Hà Nội 2001 Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thành - Cơ sở GIS quy hoạch quản lý đô thị - 1999 Phạm Vọng Thành - Về phương pháp điều vẽ kết hợp phịng với ngồi trời khả ứng dụng chúng - Tuyển tập cơng trình khoa học XXI - 1995

5 Phạm Vọng Thành - Trắc địa ảnh - phần đoán đọc điều vẽ ảnh - Nhà xuất giao thông vận tải - Hà Nội 2000

6 Phạm Vọng Thành - Quy trình xây dựng ảnh mẫu điều vẽ dùng cho lập hiệu chỉnh đồ địa hình nước ta - Tạp chí Trắc địa đồ N01 - 1995

7.Phạm Vọng Thành: Cơng nghệ tích hợp Viễn thám GIS quản lý Đất đai

8.Phạm Vọng Thành: Ứng dụng cơng nghệ tích hợp Viễn thám GIS công tác đồ, Đại học Mỏ - Địa chất 2009

9.Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xuân: Công nghệ Viễn thám, 2003

10 Nguyễn Ngọc Thạch công - Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường - Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1997

11 Nguyễn Ngọc Thạch - Bài giảng Cơ sở viễn thám - Khoa địa lý , trường Đại học khoa học tự nhiên

12 Lê Văn Trung - Viễn Thám - NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh -2005 Tài liệu nước ngoài:

1 Burrough P.A.Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment, Oxford,1986

2 Jeffrey L.Star, The Intergration of Remote Sensing and GIS, 1991

3 Jensen, John R Introductory Digital Image Processing, Prentice- Hall, 1986 James B.Campbell - Introduction to Remote Sensing - 1996

5 Lillesand T.M & Kiefer R.W - Remote sensing and Image interpretation- New York, 1979 Murai, Shunji, Remote Sensing Course, 2004

7 Richard, Jon A - Remote Sensing Digital Image Analysis - And Introduction, Springer - Verlag 1986

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Chương I

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VIỄN THÁM

1.1 Lịch sử phát triển viễn thám

1.2 Khái niệm viễn thám 1.2.1 Định nghĩa

1.2.2 Nguyên lý viễn thám 1.2.3 Khái niệm xạ điện từ

5 5 1.3 Phân loại viễn thám

1.4 Bộ cảm phân loại cảm

1.4.1 Khái niệm chung cảm 1.4.2 Phân loại cảm

1.4.3 Máy chụp ảnh

10 12 12 13 14 1.5 Vật mang quỹ đạo bay

1.5.1 Phân loại vật mang

1.5.2 Quĩ đạo bay thông số

16 16 17 1.6.Một số vệ tinh viễn thám

1.6.1 Vệ tinh Landsat 1.6.2 Vệ tinh Spot 1.6.3 Vệ tinh Moss 1.6.4 Vệ tinh IRS 1.6.5 Vệ tinh IKONOS 1.6.6 Vệ tinh World View -2 1.6.7 Vệ tinh Cosmos

18 18 20 20 21 22 22 23 1.7 Tư liệu sử dụng viễn thám

1.7.1 Ảnh tương tự 1.7 Ảnh số

1.7 Số liệu mặt đất 1.7.4 Số liệu định vị mặt đất 1.7.5 Bản đồ số liệu địa hình

23 24 24 26 26 27

1.8 Truyền thu số liệu vệ tinh 27

Chương

LÝ THUYẾT PHẢN XẠ PHỔ CỦA ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN Năng lương xạ măt trời

30 30 2.2 Đặc điểm phổ đối tượng tự nhiên

2.2.1 Đặc tính phản xạ phổ thực vật 2.2.2 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 2.2.3 Đặc tính phản xạ phổ nước

2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 2.3.1 Ảnh hưởng yếu tố không gian-thời gian

2.3.2 Ảnh hưởng khí Chương

GIẢI ĐOÁN ẢNH VIỄN THÁM 3.1 Khái niệm

3.2 Nhập liệu 3.3 Hiệu chỉnh ảnh

3.3.1 Hiệu chỉnh xạ 3.3.2 Hiệu chỉnh khí 3.3.3 Hiệu chỉnh hình học ảnh 3.4 Biến đổi ảnh

3.4.1 Tăng cường chất lượng chiết tách đặc tính 3.4.2 Biến đổi cấp độ xám

3.4.3 Thể mầu tư liệu ảnh vệ tinh 3.4.4 Các phép biến đổi ảnh

3.4.5 Phân tích cấu trúc 3.5 Giải đoán ảnh viễn thám

3.5.1 Giải đoán ảnh mắt

3.5.2 Giải đoán ảnh theo phương pháp số 3.6 Giai đoạn đưa kết

3.6.1 Các sản phẩm đồ họa

3.6.2 Các liệu đưa bảng 3.6.3 Các file thông tin số Chương

VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG 4.1 Mở đầu

4.2 Viễn thám nghiên cứu địa chất 4.2.1 Mở đầu

4.2.2 Đoán đọc ảnh nghiên cứu kiến tạo

4.2.2 Giải đoán yếu tố cấu tạo cấu trúc địa chất 4.3 Viễn thám nghiên cứu sử dụng đất lớp phủ bề mặt

4.3.1 Mở đầu

4.3.2 Những công việc cần thực

4.3.3 Những điều cần ý giải đoán ảnh để thành lập đồ sử dụng đất lớp phủ mặt

4.4 Sử dụng kỹ thuật viễn thám điều tra thành lập đồ đất 4.4.1 Giới thiệu

4.4.2 Tích hợp viễn thám với HTTĐL công tác nghiên cứu thổ nhưỡng Tài liệu tham khảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

PGS.TS NGUYỄN KHẮC THỜI (Chủ Biên) PGS.TS PHẠM VỌNG THÀNH

ThS TRẦN QUỐC VINH

ThS NGUYỄN THỊ THU HIỀN

Giáo trình

VIỄN THÁM