BÀI GIẢNG VIỄN THÁM ( NGUYỄN đức THUẬN ) CHƯƠNG 1

Phân loại viễn thám Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau: - Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh.. Phân loại viễn thám Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - Vệ tinh địa tĩnh là

Trang 1

Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 1

Trang 2

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VIỄN THÁM

I.1 Định nghĩa và phân loại viễn thám

I.2 Bộ cảm và phân loại bộ cảm

I.3 Một số vệ tinh viễn thám

I.4 Tư liệu sử dụng trong viễn thám

I.5 Truyền và thu số liệu vệ tinh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 3

1 Định nghĩa

1.1 Định nghĩa

Viễn thám là một khoa học công nghệ mà nhờ nó cáctính chất của vật thể được xác định, phân tích mà không cầntiếp xúc trực tiếp với chúng

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 4

1 Định nghĩa

1.2 Nhiệm vụ

Phát triển cơ sở kỹ thuật các thiết bị thu nhận thôngtin viễn thám

Nghiên cứu khả năng phản xạ phổ của các đối tượng

tự nhiên và tác động qua lại của môi trường đến khả năngphản xạ phổ nhằm thu nhận ảnh viễn thám tốt nhất

Hoàn thiện các phương pháp xử lý thông tin trên mặtđất

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 5

2 Phân loại viễn thám

Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau:

- Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh

- Độ cao bay của vệ tinh, thời gian còn lại của mộtquỹ đạo

- Dải phổ của các thiết bị thu

- Loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận

Có 3 phương thức phân loại viễn thám chính là:

- Phân loại theo nguồn tín hiệu

- Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

- Phân loại theo dải sóng thu nhận.nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 6

Phân loại theo nguồn tín hiệu

- Viễn thám chủ động (active):

nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các

thiết bị nhân tạo, thường là các máy

phát đặt trên các thiết bị bay

Trang 7

Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

- Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh có tốc độ góc quay bằngtốc độ góc quay của trái đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệtinh so với trái đất là đứng yên

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 8

Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

- Vệ tinh quỹ đạo cực là vệ tinh cómặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần

vuông góc so với mặt phẳng xích đạo

địa phương và thời gian thu lặp lại là cố

định đối với 1 vệ tinh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 9

Phân loại theo dải sóng thu nhận

- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoạiNguồn năng lượng chủ yếu là

năng lượng mặt trời

Tư liệu phụ thuộc vào sự phản

xạ từ bề mặt vật thể và bề mặt trái

đất

→ Thông tin vật thể có thể xácđịnh từ các phản xạ phổ

Nguồn Bộ cảm

Nguồn bức xạ: Mặt trời Đối tượng: Hệ số phản xạ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 10

- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại

Ảnh ASTER ngày 4-6-2001

độ phân giải mặt đất 15m Tokyo-Nhật Bản

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 11

- Viễn thám hồng ngoại nhiệtCác vật thể trên bề mặt trái đấtđều hấp thụ năng lượng mặt trời và sản

sinh ra các bức xạ nhiệt khác nhau

Viễn thám hồng ngoại nhiệt làviệc thu nhận bức xạ do chính vật thể

sản sinh ra

Bộ cảm

Nguồn bức xạ: Vật thể Đối tượng: Bức xạ nhiệt

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 12

- Viễn thám hồng ngoại nhiệt

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 13

- Viễn thám siêu cao tầnViễn thám siêu cao tần chủđộng: không sử dụng nguồn năng

phát ra và được ghi lại nên phụ thuộc

vào nguồn năng lượng mặt trời

Bộ cảm

Nguồn bức xạ: Sóng rada Đối tượng: Hệ số bức xạ sau

Bộ cảm

Nguồn bức xạ: Vật thể Đối tượng: Bức Xạ sóng cực ngắn

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 14

- Viễn thám siêu cao tần

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 15

3 Nguyên lý cơ bản của viễn thám

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 17

1 Định nghĩa

Bộ cảm là bộ phận thu nhận sóng điện từ được bức

xạ, phản xạ từ vật thể hoặc là bộ phận thu nhận hình ảnh từvật thể tại thời điểm chụp ảnh

Bộ cảm được chế tạo để phục vụ cho nhiều mục đích

sử dụng khác nhau

Đặc trưng bộ cảm là số kênh phổ được sử dụng, độphân giải không gian và bề mặt rộng tuyến chụp Tuỳ thuộcvào vệ tinh, bộ cảm sẽ được đặt ở độ cao và chuyển độngtheo một quỹ đạo nhất định

Resolution Visible), HRVIR(High Resolution Visible andMiddle I nfrared) đang được vệ tinh Landsat, SPOT sử

dụng

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 18

Trang 19

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

Trang 25

3 Các loại bộ cảm hiện nay

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

Trang 32

3.1 Máy chụp ảnh

Máy chụp ảnh được đặt trên máy bay hoặc tầu vũ trụdùng cho việc đo đạc địa hình nên kết cấu cần thỏa mãn cácđiều kiện quang học và hình học cơ bản

- Quang sai máy chụp ảnh phải nhỏ

- Độ phân giải ống kính phải cao

- Độ nét phải đảm bảo trong toàn bộ trường ảnh

- Yếu tố định hướng trong phải xác định chính xác

- Trục quang học của ống kính vuông góc với mặtphẳng phim

- Hệ thống chống nhòe loại trừ được ảnh hưởng củachuyển động tương đối giữa vật mang và trái đất

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 33

Đặc trưng của hệ thống ghi ảnh bằng vật liệu ảnh:

- Phim ảnh chứa được lượng thông tin lớn (108bit)

- Độ phân giải cao, khả năng khái quát lớn

- Khả năng biểu thị quan sát rõ ràng

- Hệ thống ổn định và tính được các biến dạng trongquá trình tạo ảnh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 34

Nhược điểm của hệ thống:

- Thông tin trên ảnh không sử dụng trực tiếp trên máytính khi chưa biến thành tín hiệu điện

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 35

3.2 Máy quét đa phổ quang cơ

Là thiết bị sử dụng một bức xạ kế đa phổ để tạo ảnh 2chiều dựa trên sự phối hợp chuyển động giữa vệ tinh và hệthống gương quét vuông góc với hướng bay

Mặt đất

Bộ tách nhiệt

Bộ tách quang Gương

phản xạ

Thấu kính

Landsat TM

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 36

Máy quét đa phổ quang cơ gồm:

- Máy quét đa phổ quang học: Hệ thống kính viễnvọng phản xạ kiểu Newton, nhằm hạn chế sự lệch màu đếnmức rối thiểu

- Hệ thống tách phổ: thường sử dụng hệ thống gương,lăng kính hoặc kính lọc phổ

- Hệ thống quét: Các gương quay hoặc dao động trongmặt phẳng vuông góc với đường bay

- Bộ tách sóng: chuyển đổi năng lượng điện từ thànhtín hiệu điện

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 37

Máy quét đa phổ quang cơ gồm:

- Hệ thống kiểm định: Tín hiệu điện đo được luôn bịảnh hưởng bởi sự biến động độ nhạy của hệ thống tách sóng

do vậy cần phải duy trì thường xuyên một nguồn sáng cócường độ và nhiệt độ ổn định làm nguồn năng lượng chuẩnkiểm định tín hiệu điện

Các hệ thống máy quét đa phổ quang cơ được đặt trênmáy bay hoặc vệ tinh như máy quét đa phổ MSS(Multispectral Scanner System) và TM (Thematic Mapper)của vệ tinh Landsat

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 38

3.3 Máy quét đa phổ điện tử

Là hệ thống quét trong đó không có bộ phận cơ họcnhư gương quay, bộ phận ghi nhận tín hiệu chủ yếu là mảngtuyến tính, các bộ dò tuyến tính cho phép ghi lại từng hàngảnh

IKONOS

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 39

Đặc trưng của hệ thống:

- Ghi nhận ảnh theo chu kỳ nên thông tin mang tìnhthời sự

- Độ phân giải cao, độ khái quát lớn

- Xử lý thông tin trên nhiều kênh phổ nên sản phẩm

đa dạng

- Có thể đưa thông tin ghi nhận được về lưới chiếu

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 40

Ưu điểm:

- Độ ổn định cao vì không có bộ phận cơ học nào

Nhược điểm:

- Độ phân giải ảnh quét thấp hơn ảnh chụp

- Quá trình truyền thông tin về mặt đất bị nhiễu

- Xuất hiện nhiễu trên một hàng ảnh do sự chênh lệch

độ nhậy giữa các đầu thu

- Sử lý thông tin cần hệ thống máy tính phức tạp

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 41

Vệ tinh viễn thám hay vệ tinh quan sát mặt đất là vệtinh mang bộ cảm viễn thám

Vệ tinh viễn thám bao gồm:

- Vệ tinh khí tượng

- Vệ tinh địa tĩnh

- Vệ tinh tài nguyên

- Tầu vũ trụ có người điều khiển và các trạm vũ trụ.Thời gian hoạt động của vệ tinh trên quỹ đạo rất khácnhau tùy thuộc vào mục đích thiết kế

Các vệ tinh có quỹ đạo khác nhau để đảm bảo tư liệuviễn thám thu nhận được có thông số phù hợp với nhiệm vụcủa vệ tinh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 42

1 Quỹ đạo của các vệ tinh viễn thám

Quỹ đạo vệ tinh viễn thám phục vụ chụp ảnh mặt đấtcần thỏa mãn 2 điều kiện cơ bản:

- Vệ tinh phải có quỹ đạo tròn cận cực

- Quỹ đạo của vệ tinh phải đồng bộ với mặt trời

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 43

1.1 Vệ tinh phải có quỹ đạo tròn cận cực.

Góc nghiêng của mặt phẳng 800 – 1000 so với mặtphẳng xích đạo

Bay trên quỹ đạo tròn nên độ cao ít thay đổi và choảnh tương đối đồng nhất

Quỹ đạo cận cực cho phép quan sát mặt đất trongcùng rộng lớn: 800 – 850 vĩ Bắc và 800 – 850 vĩ Nam

Quỹ đạo tròn cận cực có thông số thích hợp cho phépchụp ảnh 1 điểm trên mặt đất qua những chu kỳ nhất định

và không có hiện tượng chụp lặp hoặc không chụp lần nào.nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 44

1.2 Quỹ đạo của vệ tinh phải đồng bộ với mặt trời

Để đảm bảo độ chiếu sáng mặt đất trong quá trìnhchụp khi vệ tinh đi qua, thường ở vệ tinh tài nguyên

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 45

2 Các trạm thu nhận thông tin trên mặt đất

Vệ tinh (Kosmos, Sojuz) chụp ảnh bằng máy chụpảnh quang học nên thu hồi kết quả từ vệ tinh trả về mặt đất

do đó không cần trạm thu trên mặt đất

Vệ tinh (Lansat, Spot) truyền hình ảnh bằng các kênh

vô tuyến điện cần sử dụng các trạm thu trên mặt đất nên có

Trang 46

a Chế độ truyền ảnh trực tiếp

Là khi vệ tinh vừa ghi hình lại bay qua tầm hoạt độngcủa trạm thu trên mặt đất

b Chế độ truyền ảnh gián tiếp

Là khi vệ tinh ghi hình lại không bay qua tầm hoạtđộng của trạm thu trên mặt đất hoặc do thời tiết xấu khôngthuận lợi cho việc truyền hình ảnh sẽ được ghi trên bộ nhớtừ

Vào thời điểm thích hợp khi vệ tinh đi qua trạm thu

sẽ gửi hình về trái đất.nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 47

Các trạm thu được bố trí thành một mạng lưới và chophép ghi hình ảnh từ vệ tinh trên một diện tích nhất định(vài nghìn km)

Ngoài việc thu nhận, trạm thu còn xử lý đầu vào hìnhảnh như chỉnh lý hình học hoặc chế xuất ảnh theo yêu cầu

Thông tin ảnh khi được truyền về ở dạng tín hiệu điện

sẽ được lọc nhiễu, cải chính sai số, nắn ảnh, hiệu chỉnh ảnh,chuẩn hóa và bổ sung thông tin

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 48

3 Giới thiệu một số vệ tinh viễn thám

3.1 Vệ tinh Lansat

Là vệ tinh viễn thámtài nguyên đầu tiên được

phóng lên quỹ đạo năm

1972, đến nay đã có 7 thế hệ

vệ tinh Landsat đã được

phóng lên quỹ đạo và dữ liệu

đã được sử dụng rộng rãi trên

Trang 49

Thành công của Landsat là nhờ việc kết hợp nhiềukênh phổ để quan sát mặt đất, độ phân giải không giantương đối tốt và phủ một vùng khá rộng với chu kỳ lặp ngắn

Vệ tinh Landsat có bề rộng tuyến chụp là 185km vàthời điểm bay qua xích đạo là 9h39 sáng

Dữ liệu do 2 bộ cảm biến TM và MSS thu nhận

Các giá trị của pixel được mã hoá 8 bit tức là cấp độxám ở quỹ đạo trong khoảng 0÷255

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 50

Các thế hệ vệ tinh Landsat

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 51

705km (Landsat -4,5,7)

16 ngày (Landsat -4,5,7) Thời gian hoàn tất chu kỳ

quỹ đạo

Khoảng 103 phút (Landsat -1-3) Khoảng 99 phút (Landsat -4,5,7) Năm phóng vào quỹ đạo

1972 (Landsat -1) 1975 (Landsat -2)

1978 ( Landsat -3) 1982 (Landsat -4)

1984 ( Landsat -5) 1999 (Landsat -7)

Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 52

Loại bộ cảm Kênh Bước sóng (µm) Loại Độ phân giải không gian

0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,08 ÷ 2,35

Chàm Lục đỏ Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung

0,5 ÷ 0,6 0,6 ÷ 0,7 0,7 ÷ 0,8 0,8 ÷ 1,1

Lục Đỏ Cận hồng ngoại Cận hồng ngoại

0,45 ÷ 0,52 0,53 ÷ 0,61 0,63 ÷ 0,69 0,75 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,09 ÷ 2,35 0,52 ÷ 0,9

Chàm Lục đỏ Đỏ Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung Lục đến cận hồng ngoại

Đặc trưng bộ cảm và độ phân giải không gian

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 53

Xác định loại cây trồng, vùng có và không có thực vật; độ

ẩm của đất; sinh quyển

Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 54

Ảnh vệ tinh Landsat TM Con Cuông - 2000 (30m)

Ảnh vệ tinh Landsat MSS

Con Cuông – 1976 (79m)

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	2 MB