ĐỀ tài xây DỰNG hệ THỐNG THÔNG TIN địa lý ĐỒNG BẰNG SÔNG cửu LONG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐỊA TIN HỌC Đề tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG (Mekong Delta Geographic Information Systems – MGIS) TÀI LIỆU TẬP HUẤN VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH TP Hồ Chí Minh, 2016 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 PHẦN GIỚI THIỆU VỀ VIỄN THÁM Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 N i dung T ng quan Vê tinh va cảm bi n Xư ly ảnh ng d ng Tài liệu tham ảo Canada Centre for Remote Sensing Fundamentals of Remote sensing Thomas M Lillesand and Ralph W Kiefer Remote sensing and image interpretation John Wiley & Sons, New York, NY, third edition, 1994 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 T n qu n 1.1 t 1.2 t 1.3 t 1.4 T t 1.5 - v tt 1.6 1.7 qu v tr 1 Viễn thám ì? Đ ĩ : t o ọ v t u t thu thập thôn tin ố t ợ , vù t ợ t ô qu p â t t ô t t u ợ t t t khơn có tiếp xúc trực tiếp v ố t ợ , vù t ợ ợ ê u [2] v N uồ ă ợ o s (A) Tru ề ă ợ qu qu ( ) T t v v tt ( ) 4.T u ă ợ t (D) Tru ề dẫ , T u v Xử ý (E) G o v p â t (F) Ứ dụ (G) Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Bức xạ điện từ Yêu ầu ầu t ê v t p ó n uồn năn lượn để chiếu sán cho vật thể (tr ă ợ p tr v t t ) N uồ ă ód xạ điện từ ó v số t t qu trọ tro t Đó bước són t ê u tần Ph điện từ Ph són điện từ p t eo dã t só ắ ( o t v t X) t só d ( o v só v só vơ tu r d o) ó ều vù tro qu p só t ó ov t Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Ph điện từ Á s – “ t ” ú t – ót r t p ầ tro quang ph nhìn thấy Ph điện từ  Tím 0.4 - 0.446 mm  xanh lam 0.446 - 0.500 mm  Lục 0.500 - 0.578 mm  Vàn 0.578 - 0.592 mm  Cam 0.592 - 0.620 mm  Đỏ 0.620 - 0.7 mm Trong ó màu xanh lam, lục đỏ ữ màu Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Ph T só điện từ t o o (IR) ằ tro vù 0.7 – 100 μ ù o ót ợ o : Hồn n oại phản xạ v t hồn n oại nhiệt ó o p t tro vù o p ợ sử dụ tro v t t eo ố v tro vù t ấ ợ ù o p o só ằ tro o t 0.7 – 3.0 μ ù o t so v vù t ấ ợ v p ầ o p p ầ ă ợ ó ất p tr t ề t Tr Đất d d ù o t o só ằ tro o t 3.0 – 100 μ , t 10 Ph điện từ p ầ tro qu p ợ qu tâ ầ â tro v t vùn vi són (só s o tầ ) ó só t –1 o só d ất ợ dù tro v t 11 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Tươn tác với khí Tr t p Tr dù tro v t ợ ề t Tr Đất, ú d u qu ầu qu Đất tv o tro qu ót s v N ữ u ê â â r tán xạ v hấp thụ 12 Tươn tác xạ - vật thể ô qu ề ót t Tr Đất t t v t ấp t ụ tro t v ó d t t ót r ă ợ (I) t ợ ề t Đó : Hấp thụ (A), phản xạ (R) v truyền qu vật thể (T) T v ă ợ t ợ t t t t eo t ều tro trê Tỷ lệ ỗ o t t dự v o bước són ă ợ , vật chất nhữn điều kiện riên ề 13 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Tươn tác xạ - vật thể N uồ : ttp://re ote-sensing.net/concepts.html 14 Cảm biến bị độn chủ độn M t Trờ u ấp uồ ă ợ t u t ov t H t ố v t o t uồ ă ợ tự ê sẵ ó ợ ọ cảm biến bị độn ỉ ót ợ sử dụ p t r ă ợ uồ ă ợ tự ê ó sẵ Đố v tất ă ợ p , ỉ o ợ tro t t trờ us v o ề t Tr Đất K ó ă ợ p t t trờ v o ê M t , cảm biến chủ độn , v dụ r ẩu t ợp (SAR), u ấp ă ợ ú us p tr p v tt ợ ê u p t v tt ợ p t v o ô Ưu o ă o ợ ất ú o, ô p â t tro t eo ù t 15 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Các đặc trưn củ ảnh Một ảnh kỹ thuật số ợ t vù ỏ d , ợ ọ p ầ tử o điểm ảnh (pixel), ú d o s ỗ vù v t tr số o số n uyên hữu hạn (DN – digital number) 16 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Biến đ i ảnh Các ph p biến đ i ảnh t o r t ều ê t ữ ố t ợ t vù qu tâ so v u ầu nh hiệu số t t ữ t ợ t ut pv o u ữ ợ dù ữ T số or tỷ số ảnh t tro ữ p ép t ô dụ ất Kỹ t u t tỷ số ợ dù t ữ t ỏ tro p p pp u M t tỷ số p ợp ợ sử dụ p số thực vật (NDVI) 43 Biến đ i ảnh t ó ê ó t u qu ều t ô t p o, ố , dự t ố ú u ỹ t u t trê p â t ữ ê u ê , ó t t t t v t qu ữ ê M t p ép t ọ phân tích thành phần (PCA) 44 23 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Phân loại phân tích Phân loại ảnh số sử dụ t ô t p ợ u d ằ tr s p ầ tử (DN) trê t o ều ê , v t p â o t p e dự trê t t ó Lo p â o ọ nhận dạn m u ph Mụ v p â o ỉ p ầ tử v o ữ p ụ t (v dụ p , r , rẫ ô, ú , v.v) M t ợ t khôn t p p p p â o ó (dự v o t ): phân loại iám sát v phân loại iám sát t qu t, Tro phân loại vù tr N ữ vù ẫu luyện iám sát, t ự ẫu ợ ud ất, ố t ợ ầ p â o ợ ọ liệu huấn 45 Phân loại phân tích Tro phân loại pp tr số p ầ t ô t p khôn iám sát, ầu t ê , ợ p â ó ỉ dự trê tử ,v s u ó ắ v p â t tr t ự , ợ ọ thuật tốn h p nhóm, ợ dù p ó p ầ tử ó ấu trú t 46 24 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Tích hợp thơn tin phân tích Tích hợp thơn tin t ợp t ô t t ều uồ v t t ô t o t qu tốt ất N ữ uồ t ô t o u t , p â , ó u u 47 Tích hợp thơn tin phân tích Dữ u t ều ợ t ợp , t o t uồ u M t v dụ ỹt u t t ợp liệu ảnh đ ph qu n học với ảnh r đ u A G rd (0,6 5/8/2011 ) u vự ú Dữ u o ợ d số, ợ ọ mơ hình số độ c o (DEM) h y mơ hình số đị hình (DTM), ợ t ợp v ữ u v t dụ o ều 48 ụ u ấ , 25 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Ứn dụn 4.1 G t u 4.2 Nô p 4.3 Lâ 4.4 Đ p ất 4.5 T uỷ vă 4.6 4.7 G s t 4.8 T pp t ất d p 49 Giới thiệu Mỗ ô dụ v ó ữ p â ầu r ê t p â Độ phân iải ph ềr p v t t u t u M t ê ẹp tro d tr t ự v t (ve et t o stress), v ất d p ụ tro p v Độ phân iải khôn i n ot ấ dụ, t p ất p ô o so v t Độ phân iải thời ều dụ ò s t t ợ t eo ù ( s t ất p ), ấu trú ò p p ê p só ỏ ấp t ụ , p â ợ dù v t ă ợ t t( rõ ét) ỏ u p ó p â p â vù tự ê i n ỉ o t t u ữ ó ỏ u p ợ p tt u ê , v dụ dầu o , r , ũ ụt M t số tr ợp ỉ ầ ù vụ, t eo dõ p ô trù v v ó ỉ ầ ó u t tt (t p ất) 50 26 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Giới thiệu T ô t ,p t ut p t trở ê qu t ợ tất ầu t dụ ất ợp ều n uồn liệu ọ qu tr t ợp t ô t ợ t ê v o tro qu tr o ọ t ô t p ụ trợ” o t Đ ph Đ cảm biến Đ thời i n 51 Nơn • • • • • â Đ Ư T G n hiệp o vụ ù s p t tr vụ ù t s ợ vụ ù p ô ất, qu ý ất s t o t t 52 27 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Lâm n hiệp • â • T o p ep r p • Đ ơt s • K o vù r • K êr • Ứ t s • T ố ê • o v u ất ve sơ • o v vù ) • T eo dõ t ô p ô r â v u vự ố o vự ) ve s sô v t ( d (r tr p r 53 4 Đị chất • T ất • T • T • T ă • T ă • T ă • Đ • G • T • p p p dò v dò o dò dầu ất ô tr s tv t p ô ố / trầ ôt ọ ô ấu trú t t, sỏ s t ề t ất p ôt ô trầ t ất 54 28 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Thuỷ văn • G • Ứ ất, • G s t v t ô ất p t ô ẩ p , s t v t p p ụt, • s t , ằ • T p ô v ô o ê t ố t o t u vự sơ • t sơ Mê ất p ô , u vự vù pu v u vự sô tN 55 Lớp phủ mặt đất • u uồ t u ê t ê ê • o vê tr số o dã • T p ô ề • G s t qu tr ơt o • D ot tr ấ v t ê qu t ữ o t t ă dò v t t u ê • Mơ t t t t o t ê ( ố o , u ụt, ú , o o ) • X r ợp p p o t uê v t s • N d ă , ầu , ất trố , r ất/ ất, 56 29 Lớp tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 Biển vùn ven bờ Giám sát biển v vùn ven bơ • D o ão: v tố o, só • T eo dõ t ; ất ợ • H t ợ tr dầu: t p ô v dự o p v, dầu; ô tr v r qu t p ; u vự rò r dầu tro t ê ê p ụ vụ o qu tr t ă dị • H : ô tr t u; ê u vê t ô ot ô ; s t tr o t ;t p ơ sâu u vự ầ • ù du ê ão; ; ê : s r ;t u vê t ất/ p ;t o t u tr ều v p ô ô t ự v t ve 57 Thành lập đồ • T p (DEM) • T p ơ số o u ê ề/ 58 30 PHẦN THỰC HÀNH VỚI DỮ LIỆU ẢNH VNRED Sat-1 RADAR SENTINEL-1 31 A GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI Phần mềm ENVI - Environment for Visualizing Images phần mềm xử lý ảnh viễn thám mạnh, Phần mềm ENVI vi t ngôn ngữ IDL – Interactive Data Language Đây ngơn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả tích hợp xử lý ảnh khả hiển thị liệu với giao diện đồ hoạ dễ sử d ng I HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG Khởi động mở file ảnh: Kích đúp vào biểu tượng ENVI hình:  Chọn File\Open Image File (hình 1.1)  Hộp thoại Enter Input Data File xuất cho phép chọn file ảnh cần mở (hình 1.1)  Chọn file ảnh cần mở kích vào Open Hình 1.1: Giao diện ENVI 32  Hộp thoại Available Bands List xuất hình có cấu trúc danh sách Danh sách cho phép ta chọn kênh ph để hiển thị xử lý (Hình 1.2) Có cách để hiển thị ảnh: a) Ản đơn sắc: Chọn Gray Scale sau chọn kênh cần hiển thị cách kích trái chuột vào tên kênh hộp thoại Available Bands List Tên kênh ảnh xuất Selected Band => kích chuột vào Load Band để hiển thị ảnh b) Ảnh tổ hợp màu: Chọn vào ô tùy chọn RGB Color, sau chọn kênh tương ứng với bước sóng đỏ (R), l c (G), lam (B) phần Selected Bands kích Load Band để hiển thị ảnh (Hình 1.2) Hình 1.2: Hiển thị ảnh sử dụng Available Bands List Chức khung cửa sổ hiển thị ảnh: Trong ENVI có ba cửa s (hình 1.3): Image Window, Scroll Window Zoom Window t chức liên k t chặt chẽ để việc thay đ i cửa s kéo theo thay đ i tương ứng cửa s lại Ba cửa s thay đ i kích thước cách chọn kéo chuột trái góc cửa s hiển thị  Scroll Window: hiển thị toàn ảnh với độ phân giải giảm với tỷ lệ phù hợp Hệ số tỷ lệ hiển thị ngoặc tiêu đề Scroll Window Hình vng màu đỏ vùng hiển thị với độ phân giải 1:1 (độ phân giải không gian gốc ảnh) cửa s Image Window Phím chuột trái dùng để kéo, thả hình vng tới vị trí cần quan sát, Image Window cập nhật cách tự động ta thả chuột Tải FULL (68 trang): bit.ly/2U2z9FY Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net 33 Hình 1.3: Ba cửa sổ dùng để hiển thị ảnh  Image Window: thể phần ảnh độ phân giải liệu gốc với tỷ lệ 1:1 Ô vng vị trí hiển thị phóng đại cửa s Zoom Window Để thay đ i vị trí Zoom Window, trỏ vào vng đỏ, giữ chuột trái di chuyển đ n vị trí cần quan sát  Trong Image Window sử d ng cuộn Scroll Bar để điều khiển nội dung hiển thị Chọn File\Preferences thực đơn Image Window, sau chọn vào phím mũi tên bên cạnh Scroll Bars để chuyển thành Yes, kích OK cuối hộp thoại  Để bật cuộn mặc định cho lần hiển thị sau, trỏ chuột lên thực đơn ENVI, chọn File\Preferences\Display Default\ bật ô Image Window Scroll Bar => Yes, nhấn OK cuối hộp thoại  Zoom Window: hiển thị phần phóng đại ảnh với hệ số phóng đại cho ngoặc tiêu đề Zoom Window Vùng phóng đại xác định hình vng đỏ Image Window Ở phía dưới, bên trái ZoomWindow có ba hình vng đỏ Ơ bên trái (dấu trừ) thu nhỏ hệ số phóng đại, cách nháy chuột trái vào vng Ơ (dấu thập) tăng hệ số phóng đại Riêng với vng ngồi bên phải, kích chuột trái lần vào hiển thị dấu 34 thập xác định vị trí pixel chọn, kích chuột trái lần tắt dấu thập Tương tự, kích chuột (hoặc nhấn t hợp phím Ctrl + chuột trái) cho phép hiển thị tắt dấu thập kích chuột phải cho phép hiển thị tắt vng đỏ xác định vị trí Zoom Window Xem định dạng file ảnh: ảnh viễn thám lưu ba dạng bản: - BSQ – Band Sequential: kênh ghi nối ti p - BIP – Band Interleaved by Pixel: ghi liên ti p pixel kênh - BIL – Band Interleaved by Line: ghi liên ti p dòng kênh Để bi t ảnh lưu định dạng nào? chọn ảnh quan sát ô Dims hộp thoại Available Bands List (hình 1.2) Giá trị có ý nghĩa: số đầu cho bi t số dòng, số cột ảnh, đơn vị ngoặc tròn đơn vị tính dung lượng ảnh, cuối ngoặc vng khn dạng liệu ảnh lưu trữ Xác định tọa độ ảnh: Trên cửa s Available Bands List, ý ảnh mở có phần Map Info thơng tin tọa độ ảnh (hình 1.2) Nhấn chuột trái để s nội dung ta có thơng tin sau:  Phép chi u – Proj: bao gồm phép chi u múi chi u  Độ phân giải khơng gian ảnh – kích thước Pixel  Lưới chi u – Datum: xác định mặt tham chi u elipsoid  Tọa độ địa lý – UL Geo: tọa độ điểm phía bên trái ảnh  Tọa độ đồ - UL Map: tọa độ điểm phía bên trái ảnh Tăng cường khả hiển thị ảnh: với chức năng: Enhance – tăng cường Filter - lọc ảnh, thực sau:  Chọn Enhance cho phép chọn vùng tăng cường cửa s Image, Zoom hay Scroll theo phương pháp (hình 1.4): - Linear - Tuyến tính: sử d ng giá trị nhỏ lớn ảnh để thực phép giãn n tính Phương pháp áp d ng phù hợp cho ảnh có giá trị Linear 0-255 - Tuyến tính 0-255: hiển thị giá trị pixel ảnh theo giá trị hiển thị hình từ đ n 255 Linear 2% - Tuyến tính 2%: tăng cường n tính cắt bớt 2% đầu liệu để tăng khả hiển thị ảnh Gaussian: sử d ng giá trị độ xám trung bình 127 độ lệch chuẩn Equalization – Cân bằng: kéo giãn cân đồ thị liệu hiển thị Square Root – Căn bậc hai: tính bậc hai đ thị đầu vào sau thực giãn n tính Tải FULL (68 trang): bit.ly/2U2z9FY Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net 35 Hình 1.4: Chức tăng cường khả hiển thị ảnh  Tăng cường ảnh sử d ng chức Histogram Matching hay cho người dùng tự tăng cường dựa đồ thị theo hàm toán học định sẵn thơng qua chức Interactive Stretching  Có thể tăng cường cách chọn Enhance\Filter (lọc ảnh) với phương pháp Sharpen, Smooth hay Median để làm sắc nét làm mịn ảnh Liên kết động chồng lớp ảnh: Khi có nhiều ảnh khu vực mở, sử d ng công c liên k t ảnh cho phép so sánh trực ti p ảnh cách quan sát ảnh chồng phủ lên ảnh  Link Displays (Liên k t hiển thị): chọn Tools\Link\Link Displays trỏ phải vào khung cửa s hiển thị ảnh định liên k t chọn Link Displays, cho phép người dùng lựa chọn ảnh cần liên k t cách kích chuột vào nút mũi tên chọn Yes => kích chuột vào phím OK để thực việc liên k t (Hình 1.5) Sau ảnh liên k t, nhấn di chuyển chuột trái cửa s Image Zoom để thấy ảnh liên k t Có thể thay đ i kích cỡ vùng chồng phủ cách nhấn kéo chuột để có diện tích vùng chồng phủ mong muốn Để bỏ tạm thời việc hiển thị 36 chồng phủ ảnh chọn Tools\Link Displays\Dynamic Overlay Off kích chuột phải lên cửa s hiển thị ảnh chọn Dynamic Overlay Off Hình 1.5: Liên kết ảnh ENVI Để ngừng chức hiển thị ch ng phủ ảnh, chọn Tools\Link\Unlink Display (hay nhấp chuột phải cửa s ảnh) chọn Unlink Display  Tools\Link\Geographic Link (liên k t theo tọa độ) chọn trỏ phải vào khung cửa s hiển thị ảnh định liên k t chọn Geographic Link Khi đó, hộp thoại Geographic Link ra, ta chọn cửa s hiển thị tương ứng cần liên k t thành On Nhấn OK để thực liên k t (Hình 1.6) Sau ảnh liên k t n u ta di chuyển ảnh, ảnh lại di - chuyển theo tọa độ Điều thấy rõ ta quan sát hai cửa s Zoom Để tắt chức liên k t, chọn công c Geographic Link chuyển cửa s ảnh không muốn liên k t thành Off Nhấn OK để k t thúc 37 5467599 ... huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 3 Xử lý ảnh số Quá trình xử lý ảnh số ó t o ều ô : t ề ý, tă ất ợ , p â o v p â t t t ý t v t t o v, ô ú ợ ọ hệ thốn xử lý ảnh Tiền xử lý ợ t u v t t ô t... tập huấn “VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH”, năm 2016 10 Thu nhận, truyền tải xử lý liệu Dữ u thu t v tinh ầ ợ tru ề t Tr Đất, t v tinh o t trê quỹ o suốt t gian số ó ó ba p tinh p p t ất truyền liệu thu... Đất ợ t v u trạm v tinh (A) ợ u trữ v tinh (B) tru ề t ất v o t t gian sau ó • Dữ u ũ ót ợ u t p tr thu t ất t ô qua H t ố v tinh theo dõ v u t p u (TDRSS) (C), ó bao t số v tinh v t ô v trê quỹ