Báo cáo tìm hiểu tư liệu ảnh bị động trong viễn thám bài tập môn học viễn thám tư liệu ảnh bị động

BÀI TẬP VIỄN THÁM I TƯ LIỆU ẢNH BỊ ĐỘNG 1 Vệ tinh Landsat Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục đích thăm dò tài nguyên Trái Đất Đầu tiên nó mang tên “kỹ thuật vệ t.

BÀI TẬP VIỄN THÁM

1 Vệ tinh Landsat:

- Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào

mục đích thăm dò tài nguyên Trái Đất.Đầu tiên nó mang tên “kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất” LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) quản lý Hệ thống vệ tinh Landsat cho đến nay đã có 7 thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển Và

hiện nay là Landsat 7.

- Vệ tinh Landsat của Mỹ là hệ thống vệ tinh quỹ đạo gần cực ( với góc mặt

phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 98,20), lúc đầu có tên là ERTS ( Earth Remote Sensinh Satellite), sau 2 năm kể từ lúc phóng ERST-1 ngày 23-7-1972, đến năm 1976, được đổi tên là Landsat, sau đó có tên là

landsat-TM và Landsat –Elandsat-TM

- Ảnh Landsat được ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động và được sử dụng phổ biến nhất, với giá thành thấp, dưới đây đề tài thống kê những ứng dụng chính của ảnh Landsat trong nghiên cứu:

 Kênh phổ xanh lam (0,45μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m -0,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 2μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m) được ứng dụng nghiên cứu đường

bờ, phân biệt thực vật và đất, lập bản đồ về rừng và xác định các đối tượng khác

 Kênh phổ xanh lục (0,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 2μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m -0,60μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m), được dùng để đo phản xạ cực đại phổ lục của thực vật, xác định trạng thái thực vật, xác định các đối tượng khác

 Kênh phổ đỏ (0,63μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m -0,69μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m), dùng xác định vùng hấp thụ chlorophyl giúp phân loại thực vật, xác định các đối tượng khác

 Kênh phổ cận hồng ngoại (0,76μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m -0,90μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m), dùng xác định các kiểu thực vật, trạng thái và sinh khối, độ ẩm của đất

 Kênh hồng ngoại sóng ngắn (1,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường -1,75μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m; 2,08-2,35μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m), được sử dụng để xác định độ ẩm của thực vật và đất, nghiên cứu về đá khoáng, tách tuyết và mây

 Kênh hồng ngoại nhiệt (10,4μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m -12,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m), được dùng để xác định thời điểm thực vật bị sốc, độ ẩm của đất và thành lập bản đồ nhiệt

 Kênh toàn sắc 0,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 2-0,9: vói độ phân giải thấp và giải phổ liên tục, ảnh của kênh này được sử dụng để chồng ghép với các kênh ảnh khác, từ đó đo vẽ chính xác các đối tượng

- Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt

đất là 185μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày Có thể nói, TM là đầu thu quan trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường

- Ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lượng kênh phổ và độ phân giải khác

nhau Tuy nhiên, thế hệ ảnh Landsat TM được thu từ vệ tinh Landsat4 và -5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường và ảnh Landsat ETM+ được thu từ vệ tinh Landsat-7 được sử dụng phổ

biến nhất Ảnh Landsat TM gồm 6 kênh phổ nằm trên dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại với độ phân giải không gian 30mx30m và một giải phổ hồng ngoại nhiệt ở kênh 6, độ phân giải 120mx120m để đo nhiệt độ bề mặt Ảnh Landsat ETM+ ghi phổ trên 8 kênh ở các bước sóng giống như của ảnh Landsat TM, điều khác biệt là ở Landsat ETM+, kênh hồng ngoại nhiệt (Thermal) có độ phân giải cao hơn (60mx60m) và có thêm kênh toàn sắc (Pan) với độ phân giải không gian là 15μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường mx15μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m

http://climatechangegis.blogspot.com/2012/03/anh-landsat_9417.html http://www.grac.hcmuns.edu.vn/index.php?

option=com_content&view=article&id=129%3A-cng-vin-tham&catid=40%3Aao-to&Itemid=70

2 Vệ tinh Spot :

- Được chế tạo tại Pháp với sự tham gia của Thủy Điển, Bỉ, Đức

- Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (CNES) của Pháp chế tạo và phát triển Vệ tinh đầu tiên SPOT- 1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT- 2, SPOT- 3, SPOT- 4 và SPOT- 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường lần lượt vào các năm 1990, 1993, 1998 và 2002

- Ảnh thu được từ vệ tinh Spot được pháp phóng lần đầu năm 1986 Hiện nay vệ tinh mới nhất là SPOT-7

- Vệ tinh SPOT- 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường , được trang bị một cặp đầu thu HRG là loại đầu thu ưu việt hơn các loại trước đó Mỗi một đầu thu HRG có thể thu được ảnh với

độ phân giải 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m đen - trắng và 10m mầu Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt,

có thể đạt được ảnh độ phân giải 2,5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT-5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường , điều mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạtđược

- Các thế hệ vệ tinh SPOT 1, 2, 3 có đầu thu HRV với kênh toàn sắc độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m Mỗi ảnh có độ bao phủ mặt đất là 60 km x 60km

- Vệ tinh Spot có nhiều ưu điểm hơn so với vệ tinh Landsat Với hai thiết bị thu chụp có độ phân giải nhìn thấy cao, hoạt động đồng thời với góc quan sát thẳng đứng và nghiêng cho phép thu chụp được trên một dải rộng 117km trên mặt đất

- Sản phẩm của vệ tinh có hai loại kích thước pixel: 10m x 10m ( ảnh toàn sắc P) và 20 x20m ( ảnh đa phổ XS) Ảnh đa phổ XS gồm hai kênh trong khoảng sóng nhìn thấy (XS1, tương ứng với màu xanh lục : từ 0.5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường đến 0.5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 9mm; XS 2 tương ứng với màu đỏ, bước sóng từ 0.61 đến 0.68mm và

một kênh hồng ngoại gần (XS 3, từ 0.79 đến 0.79mm) Một kênh ảnh toàn sắc tương ứng với khoảng sáng nhìn thấy ( từ 0.5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 1mm đến 0.75μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường mm), có nghĩa là từ dải xanh lơ

- Một ứu thế hơn hẳn so với các từ liệu khác là Spot có thể thu chụp các ảnh

có độ phủ chờm, tạo nên những đôi ảnh lập thể Những ảnh lập thể này có thể còn được tạo nên do ảnh được chụp vào các thời gian khác nhau, do vậy chúng có độ thị sai (parallax) Tỷ số giữa độ cao (H) và khoảng cách đáy (B) bằng 1 có thể thu được khi góc nhìn là 240 về phía Đông và cũng 240 về phía Tây Đối với cặp ảnh có độ phủ 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0% Các ảnh lập thể này có thể sử dụng để đo vẽ bản đồ địa hình và lập trực tiếp mô hình nổi từ các dữ liệu số

mà không cần tới các tư liệu bản đồ khác

3 Vệ tinh Quick Bird :

- Là vệ tinh có độ phân giải không gian cao nhất hiện nay cho ra kênh toàn

sắc có độ phân giải là 0.61m và độ phân giải của các kênh đa phổ là

2,44m , trường phủ mặt đất của ảnh là 16.5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường km x 16.5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường km Quick Bird cho ảnh độ phân giải 0,7m ghép kênh toàn sắc tổ hợp với kênh hồng ngoại Quick Bird được phóng lên ngày 18/10/2001 Độ cao bay 45μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0km Trọng lượng vệ tinh: 95μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0kg Dự kiến nhiên liệu đủ bay trong 7 năm

- Với độ phân giải cao ảnh QuickBird được sử dụng trong nhiều lĩnh vực cần

độ chính xác lớn, như quy hoạch sử dụng đất, xác định chính xác các đối tượng, thành lập bản đồ giao thông,… Hiện nay ảnh QuickBird được sử dụng phổ biến vào các lĩnh vực dân sự, an ninh, quản lý môi trường

http://www.grac.hcmuns.edu.vn/index.php?

option=com_content&view=article&id=129%3A-cng-vin-tham&catid=40%3Aao-to&Itemid=70

http://climatechangegis.blogspot.com/2012/03/anh-ikonos-anh-quickbird-anh-spin-anh_3008.html

4 Vệ tinh CMOS

Ảnh của Liên Xô 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 6 -7m

+ Độ phủ dọc > 60%

b Ảnh có độ phân giải trung bình

+ Độ cao bay chụp 25μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0km

+ Tiêu cự máy chụp ảnh f = 200mm

+ Kích thước ảnh 18 x18cm

+ Độ phân giải mặt đất: 30m

+ Chụp ở 3 kênh phổ: 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 10 - 600μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m; 600 - 700μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m; 700 - 85μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường m

+ Độ phủ dọc > 60%

Tư liệu ảnh vệ tinh Cosmos, Landsat, Spot được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam

Hiện nay một thế hệ vật mang mới đang được nghiên cứu và phát triển cho mục đích tạo được vật mang có thời gian tồn tại lâu trong vệ tinh, mang được nhiều bộ cảm và sử dụng đa mục đích, đó là vật mang quĩ đạo cực POP (Polar orbit Platform) POP được cấu tạo từ các mô đun chính như

trạm vệ tinh chính, tàu con thoi và phương tiện giao lưu giữa các trạm vệ tinh POP được thiết kế theo nguyên lý các mô đun có thể thay thế được, như vậy POP có kích thước lớn nhưng thời gian tồn tại trong vệ tinh được tăng lên rất nhiều

- Ảnh này thu được từ vệ tinh công nghệ của Nga, có 2 loại ảnh:

file:///D:/hoc%20tap/thiet%20ke%20web/izweb/GiaoTrinh-VienTham.pdf

II TƯ LIỆU ẢNH CHỦ ĐỘNG

1 Tư liệu ảnh vệ tinh viễn thám RADAR.

- Viễn thám Radar thu nhận các kênh phổ trong dải sóng ngắn, sử dụng phát

xạ Radar từ vệ tinh hay bản than vật thể Có hai loại viễn thám Radar đó là Radar chủ động và Radar bị động:

- Radar chủ động: Năng lượng từ thiết bị bay (máy bay hoặc vệ tinh) Nguồn năng lượng từ anten phóng ra và thu về sóng phản hồi từ bề mặt trái đất

- Radar bị động: Năng lượng Radar từ mặt trời chiếu xuống bề mặt và phản hồi trở về theo trường nhìn thấy của sensor đặt trên thiết bị bay

 Xung: được truyền đi từ ăng ten, có bước sóng nhất định và trong các khoảng thời gian nhất định (đo bằng micro giây)

 Bước sóng radar: thường dài hơn rất nhiều so với bước sóng ánh sang nhìn thấy, hồng ngoại hay hồng ngoại nhiệt, đo bằng cm

 K, Ka, Ku, X, C, S, L, and P là tên các băng sóng radar

Băng và bước sóng:

Các thông số chính của hệ thống Radar:

Hướng phương vị: Hướng bay so với hướng bắc nam (Azimuth direction).

- Độ phân giải theo hướng bắn(Range réolutuon): Là khả năng phân cách

hai đối tượng không gian nằm gần nhau theo hướng bắn tia Radar Điều này đạt tới khi tín hiệu của tất cả các phần trên hai vật thể do ăng ten thu nhận sẽ phải phân cách nhau Bất kỳ sự chồng tín hiệu nào từ hai vật thể sẽ gây ra hiện tượng mờ ảo trên ảnh Radar

Ưu điểm của Radar:

- Chúng có thể quan sát qua sương mù, mây, mưa và trong các điều kiện khí tượng khác mà ánh sáng thông tin không thể xuyên qua được

- Chúng có thể quan sát nhiều nơi trên bầu trời gần như đồng thời

- Chúng có thể hoạt động liên tục, có thể không cần sự có mặt của người tác nghiệp dưới dự điều kiển của máy tính

- Chúng có thể vận hành cả ngày lẫn đêm

- Dữ liệu thu được có thể lưu trữ đễ dàng trong máy tính và sẵn sàng cho mọi phân tích chuyên sâu khác

- Radar không bắt buộc chỉ nghiên cứu tầng mặt đất và có thể nghiên cứu cách vài km trên bầu khí quyển

- Nhạy cảm với hàm lượng nước, độ nhám hay sự gồ ghề của bề mặt Có thể đo sóng trên mặt nước

- Nhạy cảm với sự phân cực và tần số

- Đo giao thoa bằng cách sử dụng 2 ăng ten ghi nhận

Nhược điểm của Radar:

- Do xuyên qua mây, thực vật, đất khô nên: Tín hiệu là tổng hợp qua chiều sâu và thay đổi theo vật chất

- Nhạy cảm với hàm lượng nước, độ nhám bề mặt: Tổng nhỏ lượng nước ảnh hưởng tới tín hiệu Khó khăn khi tách phản ứng khối từ phản ứng bề mặt

- Nhạy cảm với mặt phân cực và tần số: Có rất nhiều lựa chọn và thiết bị, tốn kém nếu muốn cùng một lúc có nhiều khả năng

Hệ thống thu nhận ảnh Radar ngày càng được phát triển và ứng dụng mạnh

mẽ với các đặc tính lợi ích hiệu quả của nó Sau đây ta sẽ giới thiệu một số

tư liệu ảnh vệ tinh Radar

2 Tư liệu ảnh LIDAR

- LIDAR -Light Detection And Ranging:

- Các thành phần cơ bản của hệ thống LIDAR là bộ quét Laser, GPS và hệ thống dẫn đường quán tính INS/IMU Bộ quét Laser đặt trên máy bay phát tia hồng ngoại ( bước song 810- 15μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 5μm -0,52μm) được ứng dụng nghiên cứu đường 0 nm) với tần số lớn ( từ 2-`100 KHz)

Bộ quét ghi khoảng thời gian giữa tín hiệu phát và tín hiệu phản xạ trở lại Tuy nhiên một xung phát đi có thể có nhiều tín hiệu phản xạ trở lại như từ tán cây, bề mặt công trình hay từ mặt đất Từ đó, ta có thể xác định được khoảng cách từ mặt phản xạ tới máy thu theo thời gian qua tốc độ ánh sáng Còn vị trí và định hướng tại thời điểm phát xung được xác định nhờ hệ thống tích hợp GPS/INS Hay nói cách khác các thông số về bề mặt trong không gian là X,Y,Z được xác định

http://www.grac.hcmuns.edu.vn/index.php?

option=com_content&view=article&id=129%3A-cng-vin-tham&catid=40%3Aao-to&Itemid=70