(Nguồn: Nguyễn Ngọc Thạch , 1997, Viễn thám và GIS trong nghiên cứu tài nguyên môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nợi.)
Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có:
- Nguồn năng lượng (A): Thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm. Có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng.
- Những tia phát xạ và khí quyển (B) : Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua. Sự
tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí khơng gian nào đó vì năng lượng cịn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm.
- Sự tương tác với đối tượng (C): Một khi được truyền qua khơng khí đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm của cả đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển.
- Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm (D): Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng.
- Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận – xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh, ảnh này chính là dữ liệu thơ.
- Giải đoán và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào. Cơng đoạn để có thể nhận biết này gọi là giải đoán ảnh.
- Ứng dụng (G): Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thơng tin đã có… nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể.
2.1.3. Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
Các đối tượng tự nhiên bao gồm tất cả các đối tượng thuộc lớp phủ bề mặt Trái Đất, các đối tượng tự nhiên trên mặt đất rất đa dạng và phức tạp. Đặc tính phản xạ phổ của các nhóm đối tượng phụ thuộc vào các bước sóng và thường chia ra làm 3 nhóm đối tượng chính:
- Nhóm lớp phủ thực vật. - Nhóm đối tượng đất. - Nhóm đối tượng nước.
mức độ yêu cầu nghiên cứu. Ví dụ: trong nhóm đối tượng thực vật có thể chia ra nhóm thực vật tự nhiên và nhân tác; trong nhóm thực vật tự nhiên lại có thể chia ra thành rừng lá rộng, rừng lá kim hay rừng hỗn giao tre nứa và cây lá rộng, rừng ngập mặn... Cịn trong nhóm thực vật nhân tác lại chia ra làm nhóm cây nơng nghiệp (lúa, ngơ, khoai…), nhóm cây cơng nghiệp (chè, cao su, cà phê…).
Trong nhóm đất có thể chia ra theo mục đích sử dụng: đất nơng nghiệp, đất lâm nghiệp, đất ở (thành phố, làng mạc), đất trống (bãi cát, núi đá),… và có thể chia ra theo nguồn gốc phát sinh: đất feralit, đất bazan, đất bồi aluvi…vv.
Nhóm nước chia ra nhóm nước lục địa (sơng suối, ao hồ) và nước biển (ven bờ và xa bờ). Ngồi ra trong các nhóm thuần túy cịn có các nhóm hỗn hợp. Ví dụ, nhóm đất hỗn hợp của các đối tượng như trong khu dân cư ngoài đất xây dựng cịn có đất trồng cây xanh, cơng viên…vv.
Chính vì vậy, phổ phản xạ của các đối tượng thu nhận được trên các tư liệu viễn thám thường có sự thay đổi nhất định so với phổ phản xạ của chúng trong điều kiện lý tưởng (thuần nhất chỉ có một đối tượng). Hơn nữa, do các bộ cảm vệ tinh được chế tạo để thu nhận thông tin bằng phản xạ ở các dải tần số khác nhau, nên thông tin nhận được của cùng một đối tượng trên các tư liệu viễn thám cũng sẽ khác nhau.
Chính vì thế, khi nghiên cứu phổ phản xạ của các đối tượng cần lưu ý và làm rõ hai vấn đề:
- Cơ chế phản xạ phổ của các nhóm đối tượng.
- Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng thu nhận được trên một loại tư liệu viễn thám cụ thể (LANDSAT, SPOT hoặc MODIS, …).
Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng trên bề mặt trái đất là thông tin quan trọng nhất trong viễn thám. Do các thơng tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản xạ từ các đối tượng nên việc nghiên cứu các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên đóng vai trị hết sức quan trọng đối với việc ứng dụng hiệu quả phương pháp viễn thám.
Trong lĩnh vực viễn thám, kết quả giải đốn các thơng tin phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết mối tương quan giữa các đặc trưng phản xạ phổ với bản chất và
trạng thái các đối tượng tự nhiên. Đồng thời đó cũng là cơ sở dữ liệu để phân tích các tính chất của đối tượng tiến tới phân loại đối tượng đó.
Đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên là hàm của nhiều yếu tố. Các đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, mơi trường khí quyển, bề mặt đối tượng cũng như bản thân đối tượng.
Khả năng phản xạ phổ của đối tượng phụ thuộc vào bản chất của đối tượng, phụ thuộc vào trạng thái và độ nhẵn bề mặt của đối tượng, phụ thuộc vào màu sắc của đối tượng, phụ thuộc vào độ cao mặt trời trên đường chân trời và hướng chiếu sáng. Khả năng phản xạ phổ của đối tượng được chụp ảnh còn phụ thuộc vào trạng thái khí quyển và các mùa trong năm.
Đồ thị phản xạ phổ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị phổ phản xạ và bước sóng, gọi là đường cong phổ phản xạ. Hình dáng của đường cong phổ phản xạ cho biết một cách tương đối rõ ràng tính chất phổ của một đối tượng và hình dạng đường cong phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các dải sóng mà ở đó thiết bị viễn thám có thể ghi nhận được các tín hiệu phổ.