Tóm lại: Tất cả các đối tượng trong tự nhiên sẽ có phản xạ phổ riêng đặc trưng phụ thuộc vào bề mặt của chúng ví dụ bề mặt thực vật, đất, nước… Dựa vào đặc trưng này mà ta có thể nhận bi
Trang 1ĐỀ CƯƠNG VIỄN THÁM Câu 1: Nguyên lý viễn thám:
Ngoài ra các đối tượng cũng phản xạ ánh sáng vùng gần hồng ngoại
và tử ngoại mà mắt thường không nhìn thấy
Các đối tượng khác nhau dưới mặt đất sẽ phản xạ các bước sóng điện từ khác nhau (các đối tượng thuộc cùng một lớp sẽ có độ phổ khác nhau trong các băng phổ khác nhau và các lớp đối tượng khác nhau cũng sẽ có phổ khác nhau trên cùng một băng phổ
Tóm lại: Tất cả các đối tượng trong tự nhiên sẽ có phản xạ phổ riêng đặc trưng phụ thuộc vào bề mặt của chúng ví dụ bề mặt thực vật, đất, nước…
Dựa vào đặc trưng này mà ta có thể nhận biết và phân loại các đối tượng thông qua việc đo cường độ phổ phản xạ từ bề mặt các đối tượng tự nhiên trên tư liệu ảnh viễn thám
2 Nguyên lý bức xạ năng lượng nhiệt khác nhau
Tất cả các đối tượng trong tự nhiên bức xạ năng lượng nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ riêng của chúng
Các thông tin nhiệt về các đối tượng được thu nhận nhờ việc đo cường độ bức xạ Như vậy nhờ các thông tin này chúng ta cũng có thể nhận biết và phân biệt được các đối tượng
Trang 2Tóm lại: theo hai nguyên tắc trên hệ thống viễn thám có thể hoạt động trong vùng cực tí, vùng ánh sáng nhìn thấy vùng gần hồng ngoại và vùng sóng cực ngắn của quang phổ điện từ
Tương tác với khí quyển: Năng lượng điện từ truyền qua môi trường khí quyển Khi đi qua tầng khí quyển, năng lượng điện từ sẽ bị hấp thụ một phần, một phần sẽ bị biến đổi và tán xạ
do con người tạo ra như sóng radar, sóng siêu cao tần
Tương tác với bề mặt trái đất: khi năng lượng điện từ chiếu tới vật thể, một phần năng lượng này bị hấp thụ, một phần bị phản xạ, một phần sau
đó bị bức xạ Cường độ và các đặc trưng của bức xạ hay phản xạ phụ thuộc vào đặc trưng bề mặt của các đối tượng khác nhau trên mặt đất
Bộ cảm biến: Bức xạ điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất sau khi đi qua khí quyển được ghi lại nhờ bộ cảm biến như máy đo bức xạ hoặc máy chụp ảnh
Năng lượng điện từ này đi vào hệ thống sensor sẽ được đo đạc và biến đổi thành tín hiệu dạng phổ ghi trên băng từ
Câu 2: Đặc tính phản xạ phổ của thực vật:
Khả năng phản xạ phổ của thực vật thay đổi theo chiều dài bước sóng
Trang 3Trong vùng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất clorophin trong lá cây;
Thực vật phản xạ phổ cao nhất ở bước sóng màu lục (0.5 - 0.6μm) (tương ứng với dải sóng màu lục-Green) trong vùng nhìn thấy và có màu xanh lục Khi diệp lục tố giảm đi, thực vật chuyển sang khả năng phản xạ ánh sáng màu đỏ trội hơn, dẫn đến lá cây có màu vàng;
Các đặc trưng phản xạ phổ của thực vật nổi bật nhất ở vùng hồng ngoại gần (0,7-1.4μm), là vùng bước sóng mà thực vật có phản xạ cao nhất Mức độ phản xạ của thực vật phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, có thể kể đến
là lượng chlorophyll (diệp lục), độ dày tán lá và cấu trúc tán lá
Trang 4- Vùng cận hồng ngoại do trong lá cây có nước nên nó hấp thụ bức xạ vùng hồng ngoại do dó phản xạ phổ của lá cây giảm;
- Khi lá cây bị úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophin trong lá giảm đi lúc
đó khả năng phản xạ phổ cũng bị thay đổi và trên ảnh vệ tinh lá cây có màu vàng đỏ;
- Ở vùng hồng ngoại ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàm lượng nước trong lá;
Trang 5- Khi hàm lượng nước trong lá cây giảm đi thì khả năng phản xạ phổ của lá cây tăng lên đáng kể
Tóm lại : khả năng phản xạ phổ của mỗi loại thực vật khác nhau là khác nhau Đặc tính chung nhất về khả năng phản xạ phổ của thực vật là:
- ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và h ồng ngoaijkhar năng phản xạ phổ khác biệt rõ rệt
- ở vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi clorophin có trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại bị phản xạ
- ở vùng cận hồng ngoại cấu trúc lá ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ,
ở đây khả năng phản xạ phổ tăng lên rõ rệt
- ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của lá
là hàm lượng nước
- vùng này khi độ ẩm trong lá cao, năng lượng hấp thụ là cực đại, ảnh hưởng của cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng ngoại đối với khả năng phản xạ phổ là không lớn bằng hàm lượng nước trong lá
Câu 3: đặc tính phản xạ phổ của các loại đất:
Nhìn chung các đường đặc trưng phản xạ của thổ nhưỡng không phức tạp như của thực vật
- Đặc tính chung nhất của chúng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt là ở vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại Ở đây chỉ có khả năng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu quang
Khả năng phản xạ phổ của các loại đất
Trang 6Các loại đất với thành phần cấu tạo, các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau thì khả năng phản xạ phổ cũng khác nhau;
Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc
bề mặt đất, độ ẩm của đất, và các thành phần hợp chất hữu cơ, vô cơ
Cấu trúc của đất phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ sét, bụi, cát
- Ô xít sắt cũng ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ của đất, phản
xạ phổ tăng khi hàm lượng ô xít sắt trong đất giảm xuống rõ nét nhất trong giải phổ nhìn thấy;
Tóm lại: Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng, tuy nhiên chúng có quan hệ chặt chẽ với nhau (cấu trúc, độ ẩm, độ mịn bề mặt, hàm lượng chất hữu cơ và ô xít sắt)
Một điểm quan trọng cần lưu ý là biên độ đồ thị khả năng phản xạ của các loại đất có thể khác xa nhau nhưng nhìn chung những khác nhau này
ổn định ở nhiều dải sóng khác nhau;
Đối với thực vật chúng ta giải đoán nhờ khả năng phản xạ phụ thuộc vào bước sóng (đoán đọc điều vẽ ở các kênh khác nhau) nhưng với thổ nhưỡng thì không làm như vậy được do vậy chủ yếu chúng ta phải đoán đọc điều vẽ ở các dải sóng nhìn thấy
Câu 3: Đặc tính phản xạ phổ của nước
Cũng giống như phản xạ phổ của thổ nhưỡng, phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước;
Khả năng phản xạ phổ của của nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước;
Trên kênh hồng ngoại và cận hồng ngoại đường bờ nước được phát hiện rất dễ dàng, còn một số đặc tính của nước cần phải sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết;
Trang 7Nước biển, nước ngọt, nước cất có chung đặc điểm là thấu quang mạnh, độ thấu quang của nước đục giảm hơn và bước sóng càng dài thì độ thấu quang càng lớn;
Tuy nhiên trong điều kiện tự nhiên không phải lúc nào cũng lý tưởng như nước cất Thông thường trong nước chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vô cơ vì vậy khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước;
Khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào độ đục của nước;Hàm lượng clorophin trong nước cũng là một trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước;
Tóm lại: Trong khoảng bước sóng từ nhìn thấy trở đi khả năng phản xạ phổ của nước giảm dần theo chiều tăng của bước sóng
- Với mỗi loại nước khác nhau khả năng phản xạ phổ khác nhau
- Thông thường trong nước chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vô cơ vì vậy khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước
Trang 8- Các nghiên cứu cho thấy nước đục có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước trong nhất là những dải sóng dài-liên quan đến đất trong nước
- Hàm lượng clorophin trong nước (thực vật dưới nước) cũng là một yếu tố ảnh huwongr tới khả năng phản xạ phổ của nước ở bước sóng ngắn và tăng khả năng phản xạ phổ của nước ở bước sóng có màu xanh lá cây
- Ngoài ra còn một số các yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng phản xạ của nước như hàm lượng khí metan, oxy, nito, cacbonic…trong nước
Câu 5: MỘT SỐ YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN
Để đoán đọc điều vẽ các đối tượng tự nhiên có hiệu quả ta phải xác định ảnh hưởng của các yếu tố không gian thời gian, khí quyển đến khả năng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
I. ảnh hưởng của các yếu tố không gian-thời gian
1. yếu tố thời gian
thực vật phủ mặt đất và một số đối tượng khác thường 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 tố vào mùa xuân, mùa hè, hoặc lúa có biểu hiện khác nhau theo thời vụ Vì vậy khi giải đoán ảnh cần biết rõ thời vụ, thời điểm ghi nhận ảnh và đặc điểm của đối tượng cần giải đoán
2. yếu tố không gian
Yếu tố không gian cục bộ: thể hiện khi chụp ảnh cùng một loại đối tượng ví
dụ cây trồng theo hàng, luống thì khả năng phản xạ phổ của 2 loại trồng này
sẽ đem lại khả năng phản xạ phổ khác nhau
Yếu tố địa lý: thể hiện khi cùng loại thực vật những điều kiện sinh trưởng khác nhau theo vùng địa lý thì khả năng phản xạ phổ khác nhau
Yếu tố thời gian cùng có thể hiện Khi góc mặt trời hạ thấp ta sẽ có hình ảnh núi có bóng và cùng một đối tượng trên 2 sườn núi một bên được chiếu sáng
và một bên không được chiếu sáng đã tạo nên khả năng phản xạ phổ khác nhau
Để có thể khống chế được ảnh hưởng của yếu tố không gian và thời gian đến khả năng phản xạ phổ ta cần thực hiện một số phương án sau:
+ ghi nhận thong tin vào thời điểm mà khẩ năng phản xạ phổ của một đối tượng khác
+ ghi nhận thong tin vào những lúc mà khả năng phản xạ phổ của một đối tượng không khác biệt mấy
+ ghi nhận thong tin thường xuyên, định kỳ thong qua một khoảng thời gian nhất định
Trang 9+ ghi nhận thông tin trong điều kiện môi trường nhất định, ví dụ góc mặt trời tối thiểu, mây ít hơn 10%, qua một số ngày nhất định hoặc sau khi gặt lúa
II. Ảnh hưởng của khí quyển
Khi xem xét hệ thống ghi nhận các số liệu về thông tin viễn thám ta thấy rằng năng lượng bức xạ từ mặt trời chiếu xuống các đối tượng trân mặt đất phải qua một tấng khí quyển, sau đó phản xạ từ bề mặt trái đất năng lượng lại được truyền qua khí quyển tới máy ghi nhận thông tin trên vệ tinh Do vậy khí quyển ảnh hưởng rất lớn tới khả năng phản xạ phổ của các đối tượng
- Hiện tượng hấp thụ diễn ra khi tia sáng không được tán xạ mà năng lượng được truyền qua các nguyên tử không khí trong khí quyển và làm nóng lớp khí quyển;
Tóm lại các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng tán xạ và hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời là:
- Do sự hấp thụ, khúc xạ năng lượng mặt trời của các phần tử trong khí quyển;
- Do sự hấp thụ có chọn lọc bước sóng của hơi nước, ozon và các hợp chất không khí trong khí quyển;
- Sự tán xạ năng lượng chiếu tới do sự không đồng nhất của khí quyển và các hạt nhỏ trong khí quyển;
Câu 6 Nêu nội dung của các yếu tố ảnh trong giải đoán ảnh vệ tinh
1. Kích thước
Kích thước của đối tượng tuỳ thuộc vào tỷ lệ ảnh, kích thước có thểxác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ của ảnh (cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để giải đoán)
Theo chuẩn kích thước, người ta biết đượcmột số tính chất đặc trưng của địa vật bằng cách gián tiếp Chuẩn kích thước dung để đoán đọc điều vẽ các địa vật có cùng hình dạng
2. Hình dạng
Trang 10Là đặc trưng bên ngoàI tiêu biểu cho đối tượng và có ý nghĩa quan trọng trong giải đoán ảnh Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi là chuẩn giải đoán ảnh quan trọng ( ruộng thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu vực chung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ )
Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ tinh quang học thường làm giảm khả năng giải đoán đối với khu vực nhiều nhà cao tầng, rất khó khăn trong việc xác định diện tích của vật thể
Trang 11Ví dụ, cát khô phản xạ rất mạnh ánh sáng nên bao giờ cũng có màu trắng, trong khi đó cát ướt do độ phản xạ kém hơn nên có màu tối hơn trên ảnh đen trắng
Trên ảnh hồng ngoại đen trắng, do thực vật phản xạ mạnh hơn nên chúng
có màu trắng và nước lại hấp thụ hầu hết bức xạ trong dải sóng này nên bao giờ cĩng có màu đen.Độ đậm nhật (nền ảnh) là yếu tố rất quan trọng và cơ bản trong việc giải đoán ảnh
5. Màu sắc
Là một yếu tố rất thuận lợi trong việc xác định chi tiết các đối tượng
Ví dụ, các kiểu loài thực vật có thể được phát hiện dễ dàng thông qua màu sắc (ngay cả cho những người không có nhiều kinh nghiệm)
Trong giải đoán ảnh khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, các đối tượng khác nhau sẽ cho các tông màu khác nhau, đặc biệt khi sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp màu Tuỳ theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa các kênh phổ thích hợp để
tổ hợp màu sẽ hiển thị rõ nhất các đối tượng mà người giải đoán quan tâm.Vd: nước: có màu xanh sẫm, rừng có màu đỏ tươi, đát NN: đỏ nhạt, đất trống: xám trắng, đô thị: trắng, đường GT: trắng xanh
6. Cấu trúc
Là tần số lặp lại của sự thay đổi tông ảnh cho một khu vực cụ thể trên một vùng ảnh mà trong mối quan hệ với đối tượng đó có cấu trúc là mịn hay sần sùi
Ví dụ, hình ảnh của các dãy nhà, hình mẫu của ruộng nước, đồi chè… tạo
ra những hình mẫu đặc trưng riêng cho các đối tượng đó (cỏ cho cấu trúc mịn, rừng cho cấu trúc thô) Chú ý, chuẩn cấu trúc cũng tuỳ thuộc vào tỷ lệ ảnh và cấu trúc mịn thường thể hiện đối tượng là đồng chất hoặc có bề mặt bằng phẳng
7. Hình mẫu
Liên quan đến việc sắp xếp của đối tượng về mặt không gian mà mắt người giải đoán có thể phân biệt được Đây là dạng tương ứng với vật thể theo một quy luật nhất định, nghĩa là sự lặp lại theo trật tự cụ thể của tông ảnh hay cấu trúc sẽ tạo ra sự phân biệt và đồng thời có thể nhận biết được hình mẫu
Ví dụ các dãy nhà, giao lộ, hay dễ dàng phân biệt cây ăn trái khác với cây rừng hay cây được trồng trong thành phố…Hình mẫu cung cấp thông tin từ
sự đồng nhất về hình dạng của chúng
8 mối liên quan
Trang 12Sự phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin giải đoán quan trọng để giảm nhẹ việc xác định chính xác đối tượng Ví dụ, khu vực thương mại sẽ liên quan đến các đường giao thông lớn; khu dân cư sẽ có nhiều trường học, công viên…
Câu 7: ND Các yếu tố địa kỹ thuật trong giải đoán ảnh vệ tinh
1. Địa hình: Địa hình cho phép phân biệt sơ bộ các yếu tố trên ảnh, từ đó định
hướng rất rõ trong phân tích
2. Thực vật: Sự phân bố của một kiểu thảm thực vật và đặc điểm của nó là một
dấu hiệu hết sức quan trọng để phân biệt đối tượng
3. Hiện trạng sử dụng đất: Đây chính là mục tiêu, vừa là dấu hiệu trong giải
đoán bằng mắt Hiện trạng sử dụng đất cung cấp những thong tin quan trọng
để xác định các đối tượng
Ví dụ: Lúa một vụ, vùng bồi cao
Lúa 2 vụ - vùng thấp thường xuyên vừa đủ nước đó là các đồng bằng phù sa
4. Mạng lưới sông suối: Mạng lưới sông suối có quan hệ rất mật thiết với hình
dạng địa hình, độ dốc, lớp vỏ phong hóa đồng thời nó cũng cho biết đặc điểm cấu trúc địa chất của khu vực
5. Hệ thống các khe nứt lớn và các yếu tố dạng tuyến
6. Tổ hộp các yếu tố giải đoán
Ví dụ: Bãi bồi không thể có ở sườn núi, mặc dù vài đặc điểm trên ảnh hưởng trông rất giống dấu hiệu của nó Các bãi bồi chỉ phân bố ở 2 bên bờ sông, suối, có màu sáng, còn 2 bên sườn núi, các mảng màu sáng lại là các đối tượng trượt lở hoặc vùng canh tác nương rẫy
Câu 8.Vẽ sơ đồ giải thích quy trình kỹ thuật xử lý ảnh số
Trang 131. Nhập dữ liệu
Có 2 nguồn dữ liệu chính đó là ảnh tương tự do các máy chụp cung cấp và
ảnh số do các máy quét đa phổ cung cấp
Để xử lý ảnh số thì dữ liệu bắt buộc phải được lưu dưới dạng số sao cho có thể lưu trữ, vận hành và phân tích bằng máy tính
Trường hợp ảnh số thì dữ liệu được chuyển từ các băng từ lưu trữ mật độ cao HDDT ( High Density Digital Tape) vào các băng từ CCT(Computer Compatible Tape) hay CD-ROM để bất kỳ máy tính nào cũng có thể đọc được số liệu
Trường hợp các ảnh tương tự phải được chuyển thành ảnh số thông qua các máy quét
Hiệu chỉnh bức xạ để bảo đảm ảnh số nhận được những giá trị chính xác của năng lượng bức xạ và phản xạ do bộ cảm biến thu được (không bị nhiễu do khí quyển hay sai số hệ thống của bộ cảm biến)
Hiệu chỉnh hình học bao gồm những hiệu chỉnh biến dạng hình học
do sự thay đổi của bề mặt đất hay của bộ cảm biến và chuyển đổi ảnh số về
