2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
2.3.1.4.Phản xạ phổ của một số đối t−ợng tự nhiên
- Đặc tính phản xạ phổ của thực vật: Lớp phủ thực vật là đối t−ợng đ−ợc quan tâm nhiều bởi chiếm đa số diện tích bề mặt tự nhiên. Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh là dấu hiệu đặc tr−ng thay đổi theo b−ớc sóng. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá cây ảnh h−ởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất Chlorophyl, ngoài ra còn một số sắc tố khác cũng góp phần tạo nên phản xạ phổ của thực vật.
Hình 9: Đặc tính phản xạ của các đối t−ợng tự nhiên
Nhìn chung, sự khác nhau về đặc tr−ng phản xạ phổ ở thực vật đ−ợc xác định bởi các yếu tố cấu tạo trong và ngoài của lá cây, tác động của ngoại cảnh (điều kiện sinh tr−ởng, điều kiện chiếu sáng, thời tiết...) song đặc tr−ng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật vẫn có một quy luật chung: phản xạ mạnh ở vùng sóng xanh (510- 575 nm) và hồng ngoại gần (>720 nm), hấp thụ mạnh ở vùng sóng xanh tím (390- 480 nm) và sóng đỏ (680-720 nm). Đặc tính phản xạ của lá cây đ−ợc chi phối bởi các tế bào diệp lục (Chlorophyl) có trong cấu trúc lá.
Ngoài ra, còn có sự khác nhau t−ơng đối rõ về khả năng phản xạ phổ giữa những nhóm cây có khả năng chịu n−ớc khác nhau (cây chịu n−ớc, cây trung sinh, cây chịu hạn...), đặc biệt ở vùng hồng ngoại.
Thực vật là đối t−ợng lớp phủ bề mặt thể hiện giá trị phản xạ cao trên kênh XS3 (SPOT), kênh 3 (ASTER) và kênh 7 (LandSat); Giá trị phản xạ thấp nhất của thực vật thể hiện trên kênh XS2 (SPOT) và kênh 5 (LandSat).
Hình 10: Đặc tính phản xạ của thực vật
- Đặc tính phản xạ phổ của thổ nh−ỡng: Trên hình 9, đ−ờng cong biểu diễn đặc tr−ng phản xạ của thổ nh−ỡng đơn giản hơn so với đặc tr−ng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật. Đặc tính chung nhất cúa chúng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài b−ớc sóng, đặc biệt là vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại. Các yếu tố chủ yếu ảnh h−ởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt của đất, màu của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ và vô cơ. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, đất th−ờng có hệ số phản xạ cao hơn thực vật.
- Đặc tính phản xạ phổ của n−ớc: Khả năng phản xạ phổ của n−ớc phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của n−ớc và hàm l−ợng các vật chất lơ lửng, n−ớc bẩn chứa nhiều tạp chất phản xạ mạnh hơn so với n−ớc sạch, nhất là vùng dải sóng đỏ.
N−ớc trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng ngắn Xanh chàm, yếu dần khi sang vùng Xanh lục và triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ. Khi n−ớc bị đục, khả năng phản xạ tăng lên do ảnh h−ởng của sự tán xạ bởi vật chất lơ lửng. Sự thay
đổi về tính chất của n−ớc (độ mặn, độ đục, độ sâu...) đều ảnh h−ởng đến tính chất phổ của chúng. [6], [10].
* Các yếu tố ảnh h−ởng đến khả năng phản xạ phổ:
- Yếu tố thời gian: Thực phủ mặt đất th−ờng hay thay đổi theo thời gian. Do vậy, khả năng phản xạ phổ cũng thay đổi theo thời gian. Ví dụ, cây rụng lá vào mùa Đông và xanh tốt vào mùa Xuân, mùa Hè hoặc Lúa có màu biểu hiện bề mặt khác nhau theo thời vụ. Chính vì vậy, khi đoán đọc điều vẽ cần biết rõ thời vụ, thời điểm ghi nhận ảnh và đặc điểm của đối t−ợng cần đoán đọc điều vẽ.
- Yếu tố không gian: Ng−ời ta chia thành hai loại: Yếu tố không gian cục bộ và yếu tố không gian địa lý. Yếu tố cục bộ thể hiện khi chụp ảnh cùng một loại đối t−ợng, ví dụ cây trồng theo hàng, luống và cũng cây trồng đó nh−ng trồng theo mảng lớn thì khả năng phản xạ phổ của hai loại trồng này sẽ đem lại khả năng phản xạ phổ khác nhau. Yếu tố địa lý thể hiện khi cùng loại thực vật nh−ng điều kiện sinh tr−ởng khác nhau theo vùng địa lý thì khả năng phản xạ phổ khác nhau.
- ảnh h−ởng của khí quyển: Khi xem xét hệ thống ghi nhận số liệu về thông tin viễn thám ta thấy rằng năng l−ợng bức xạ từ mặt trời chiếu xuống các đối t−ợng trên mặt đất phải qua tầng khí quyển, sau đó đ−ợc phản xạ lại từ bề mặt trái đất, năng l−ợng lại đ−ợc truyền qua khí quyển đến máy ghi thông tin trên vệ tinh. Do vậy, khí quyển ảnh h−ởng rất lớn tới khả năng phản xạ phổ của các đối t−ợng tự nhiên.
Bề dày khí quyển (khoảng 2000 km) ảnh h−ởng tới những tia sáng từ mặt trời chiếu xuống, còn đối với các vệ tinh viễn thám thì bề dày của khí quyển ảnh h−ởng tới số liệu thông qua tham số độ cao bay của vệ tinh.
Khí quyển có thể ảnh h−ởng đến vệ tinh viễn thám bằng 2 con đ−ờng tán xạ và hấp thụ năng l−ợng. Sự tán xạ ánh sáng là sự khếch tán bức xạ bởi
các phần tử khí quyển. Hiện t−ợng tán xạ chỉ làm đổi h−ớng tia chiếu mà không làm mất năng l−ợng. Tán xạ là do các thành phần không khí hoặc các ion có trong khí quyển phản xạ tia chiếu tới, hoặc do lớp khí quyển dày đặc có mật độ không khí ở các lớp không đồng nhất nên khi tia chiếu truyền qua các lớp này sẽ gây ra hiện t−ợng khúc xạ.
Hình 11: Tán xạ của mặt trời khi chiếu xuông Trái đất
Các nguyên nhân chính gây ra hiện t−ợng tán xạ và hấp thụ năng l−ợng mặt trời là:
- Do hấp thụ, khúc xạ năng l−ợng mặt trời của các phần tử trong khí quyển.
- Do sự hấp thụ có chọn lọc của b−ớc sóng của hơi n−ớc, ozone và các hợp chất không khí trong khí quyển.
- Do sự phản xạ (tán xạ năng l−ợng chiếu tới, do sự không đồng nhất của khí quyển và các hạt nhỏ trong khí quyển).
Hình 12: Tán xạ của ánh sáng khi chiếu vào hạt m−a
Hiện t−ợng tán xạ, bức xạ trong khí quyển còn phụ thuộc vào kích th−ớc hạt gây tán xạ, khi năng l−ợng từ nguồn chiếu qua khí quyển vào những
vùng mà kích th−ớc hạt nhỏ và gần bằng b−ớc sóng.
Nếu những vùng kích th−ớc hạt lớn hơn b−ớc sóng rất nhiều nh− hạt m−a thì ánh sáng tán xạ bao gồm:
- Phản xạ trên bề mặt hạt n−ớc.
- Xuyên qua hạt n−ớc hoặc phản xạ nhiều lần trong hạt n−ớc. - Khúc xạ qua hạt n−ớc.
Trong tr−ờng hợp này hiện t−ợng phản xạ phổ không phụ thuộc vào b−ớc sóng của bức xạ mà phụ thuộc vào thành phần không khí, nên s−ơng mù dày đặc sẽ làm cho năng l−ợng bị tán xạ hết cho nên ảnh có màu trắng (năng l−ợng không tới đ−ợc máy thu thông tin). Do đó trên ảnh tổ hợp màu mây luôn có màu trắng. [2], [4]