Xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật chiết tách từ tư liệu viễn thám với tham số khí tượng nhiệt độ dưới tác động của biến đổi khí hậu

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên 1.1.2.1.Đặc tính phản xạ phổ của thực vật Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước sóng.. Đặc tính hấp thụ của l

Hoàng thị thảo

Xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật chiết tách từ t- liệu viễn thám VớI THAM Số khí

tượng “nhiệt độ” dưới tác động của

biến đổi khí hậu

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT

Hà Nội – 2010

Hoàng thị thảo

Xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật chiết tách từ t- liệu viễn thám VớI THAM Số khí

tượng “nhiệt độ” dưới tác động của

biến đổi khí hậu

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa

Mã số: 60.52.85

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT

TSKH L-ơng Chính Kế

Hà Nội – 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Hoàng Thị Thảo

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ 5

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TƯ LIỆU VIỄN THÁM 10

1.1 Tư liệu viễn thám 11

1.1.1 Khái niệm và phân loại viễn thám 11

1.1.2 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 13

1.1.3 Giới thiệu một số tư liệu ảnh viễn thám 21

1.1.4 Khả năng khai thác thông tin chuyên đề từ tư liệu viễn thám 34

1.2 Ứng dụng tư liệu viễn thám 36

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ - CHIẾT TÁCH THÔNG TIN TỪ TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM 38

2.1 Công tác chuẩn bị xử lý ảnh 38

2.1.1 Méo hình của ảnh viễn thám 38

2.1.2 Nắn chỉnh hình học ảnh số 42

2.1.3 Phương pháp nắn ảnh theo đa thức 52

2.1.4 Phương pháp nắn ảnh dựa trên cơ sở phương trình số hiệu chỉnh 56

2.2 Chiết tách thông tin từ tư liệu ảnh viễn thám 60

2.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh để chiết tách một số thông tin bề mặt đất 60

2.2.2 Thông tin chỉ số thực vật 65

2.2.3 Cơ sở chiết tách chỉ số thực vật và nhiệt độ độ sáng từ tư liệu ảnh viễn

thám 66

2.2.4 Nghiên cứu mẫu sử dụng đất/ loại phủ và nhiệt độ 70

CHƯƠNG 3 PHẦN THỰC NGHIỆM 71

3.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 71

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 71

3.1.2 Điều kiện xã hội 73

3.1.3 Giao thông, cơ sở hạ tầng 74

3.1.4 Kinh tế 75

3.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 76

3.2.1 Tư liệu sử dụng 76

3.2.2 Tạo ảnh NDVI, ARVI, AFRI 77

3.2.3 Tạo ảnh nhiệt độ 79

3.2.4 Thiết lập mối quan hệ giữa nhiệt độ và các chỉ số 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC……… 94

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 12

Bảng 1.2 Độ thấu quang phụ thuộc vào bước sóng 20

Bảng 1.3 Các kênh phổ của MSS 22

Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM 22

Bảng 1.5 Các đặc trưng chính của ảnh vệ tinh SPOT 25

Bảng 1.6 Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5 27

Bảng 1.7 Các đặc tính của vệ tinh IKONOS 29

Bảng 1.8 Các đặc tính của vệ tinh Quickbird 31

Bảng 1.9 Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ đối với ảnh Landsat 32

Bảng 1.10 Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ đối với ảnh SPOT 33

Bảng 3.1 Khí hậu bình quân của Hà Nội 73

Bảng 3.2 Cơ cấu kinh tế Hà nội 2001-2010 76

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật 13

Hình 1.2 Đặc tính hấp thụ của lá cây và của nước 14

Hình 1.3 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật 15

Hình 1.4 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng 16

Hình 1.5 Khả năng phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào độ ẩm 17

Hình 1.6 Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước 19

Hình 1.7 Khả năng phản xạ phổ của một số loại nước 19

Hình 1.8 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng trong đô thị 21

Hình 2.1 Méo ảnh tổng hợp 39

Hình 2.2 Méo hình do các nguyên tố định hướng ngoài 40

Hình 2.3 Hướng đi của vệ tinh trong quả đất quay 41

Hình 2.4 Méo hình do quả đất quay 41

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý nắn ảnh số 43

Hình 2.6 Mô phỏng nguyên lý nắn ảnh trực tiếp 45

Hình 2.7 Mô phỏng nguyên lý nắn ảnh gián tiếp 45

Hình 2.8 Hàm số SINC 47

Hình 2.9 Phương pháp nhân chập bậc 3 47

Hình 2.10 Tái chia mẫu song tuyến 49

Hình 2.11.Nắn ảnh từng phần 51

Hình 2.12 Hệ thống cục bộ của khung ảnh được nắn 55

Hình 2.13 Nắn ảnh dựa trên phương trình tạo ảnh 59

Hình 3.1 Ảnh tổ hợp màu RGB 2 thời kỳ 76

Hình 3.2 Ảnh chỉ số NDVI tại 2 thời kỳ ngày 04/11/2000 và ngày

8/11/2007 77

Hình 3.3 Ảnh chỉ số ARVI 2 thời kỳ năm 2000 và năm 2007 78

Hình 3.4 Ảnh chỉ số AFRI của năm 2000 và năm 2007 79

Hình 3.5 Ảnh kênh phổ 6 (hồng ngoại nhiệt) 79

Hình 3.6 Ảnh nhiệt độ của năm 2000 và 2007 80

Hình 3.7 Khu vực dân cư nội thành được lấy mẫu 81

Hình 3.8 Mối tương quan giữa nhiệt độ và các chỉ số NDVI, ARVI, AFRI năm 2000 trong khu vực dân cư nội thành 82

Hình 3.9 Mối tương quan giữa nhiệt độ và các chỉ số NDVI, ARVI, AFRI năm 2007 trong khu vực dân cư nội thành 83

Hình 3.10 Khu vực rừng được lấy mẫu 84

Hình 3.11 Mối tương quan giữa nhiệt độ và các chỉ số NDVI, ARVI, AFRI năm 2000 trong khu vực rừng 85

Hình 3.12 Mối tương quan giữa nhiệt độ và các chỉ số NDVI, ARVI, AFRI năm 2007 trong khu vực rừng 86

Hình 3.13 Khu vực ngoại thành được lấy mẫu 87

Hình 3.14 Mối tương quan giữa nhiệt độ và chỉ số NDVI, ARVI, AFRI 88

năm 2000 khu vực ngoại thành 88

Hình 3.15 Mối tương quan giữa nhiệt độ và chỉ số NDVI, ARVI, AFRI

năm 2007 khu vực ngoại thành 89

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

LST Land surface temperature Nhiệt độ bề mặt đất

LSE Land suface emissivity Phát xạ bề mặt đất

NDVI Nozmalized Difference

Vegatation Index

Chỉ số thực vật hiệu số chuẩn hóa

AFRI aerosol free vegetation index Chỉ số thực vật sol khí tự do

ARVI Atmospherically Resistant

vegetation index

Chỉ số thực vật kháng khí quyển

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ cuối thế kỷ 19, nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất tăng dần lên Hiện tượng trái đất nóng lên ngày càng nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học Trên thực tế hơn 50% dân số sống ở thành phố, nên quá trình đô thị hoá là một nguyên nhân quan trọng gây ra hiện tượng trái đất nóng lên và gây ảnh hưởng đến khí hậu khu vực, môi trường và sự phát triển kinh tế xã hội

Đo nhiệt độ bề mặt đất để theo dõi sự biến đổi khí hậu, diễn biến lớp phủ bề mặt cũng như hiện trạng sử dụng đất có ý nghĩa hết sức quan trọng, phục vụ đắc lực cho công tác điều tra, giám sát tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường nhằm mục đích phát triển bền vững Các trạm quan trắc mặt đất chỉ phản ánh điều kiện của khu vực cục bộ xung quanh trạm đo Trên thực tế, chúng ta không thể thiết lập nhiều trạm quan trắc khí tượng với mật độ dày đặc Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ viễn thám

ra đời có rất nhiều ưu thế trong quan trắc và giám sát tài nguyên thiên nhiên

và môi trường Với ưu thế cung cấp thông tin thường xuyên và liên tục, quan sát trong một vùng rộng lớn có thể khắc phục được những hạn chế của các trạm quan trắc mặt đất Ảnh viễn thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi

Đây là cơ sở để tác giả thực hiện đề tài “Xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số

thực vật chiết tách từ tư liệu viễn thám với tham số khí tượng nhiệt độ dưới tác động của biến đổi khí hậu”

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Thiết lập cơ sở khoa học xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật

và yếu tố khí tượng nhiệt độ chiết tách từ tư liệu ảnh viễn thám dưới tác động của biến đổi khí hậu

- Bổ sung kiến thức cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình công tác

3 Phạm vi nghiên cứu

Luận văn sử dụng ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian khu vực Hà Nội, chiết tách các chỉ số thực vật và nhiệt độ độ sáng, từ đó đánh giá sự biến đổi môi trường khu vực dưới tác động của biến đổi khí hậu

4 Nội dung nghiên cứu

- Các phương pháp xử lý ảnh viễn thám

- Chiết tách các chỉ số thực vật và nhiệt độ độ sáng từ tư liệu ảnh viễn thám

- Xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật và nhiệt độ

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu phân tích ảnh viễn thám, nghiên cứu phân loại ảnh dựa trên Pixel ảnh

- Phương pháp xây dựng ảnh phân loại dựa trên phần mềm ENVI

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Khẳng định công nghệ viễn thám là một giải pháp

hữu hiệu để khắc phục những hạn chế của các trạm quan trắc, và là công cụ

đắc lực cho công tác giám sát tài nguyên và môi trường

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu cho phép đánh giá ảnh hưởng

của quá trình đô thị hóa(yếu tố tác nhân) và biến đổi khí hậu(yếu tố thiên nhiên) thông qua tham số nhiệt độ tới thảm thực vật trên mặt đất Đây là cơ sở cho các nhà quản lý có chính sách phù hợp để tối ưu hóa quá trình sử dụng

đất, quản lý môi trường

7 Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn thạc sĩ kỹ thuật bao gồm:

Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về tư liệu viễn thám

Chương 2: Phương pháp xử lý – chiết tách thông tin từ tư liệu ảnh viễn thám

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TƯ LIỆU VIỄN THÁM

1.1.1.2 Phân loại viễn thám

a Phân loại theo nguồn tín hiệu

Hệ thống viễn thám sử dụng quang phổ của ánh sáng tự nhiên được gọi

là hệ thống viễn thám bị động như hệ thống LandSat, hệ thống Spot Hệ thống viễn thám sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra và thu nhận được gọi là hệ thống viễn thám chủ động như hệ thống viễn thám Radar

b Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

- Vệ tinh địa tĩnh: là các vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của Trái đất (có nghiã là vị trí tương đối của vệ tinh so với Trái đất là đứng yên)

- Vệ tinh quỹ đạo cực (hoặc gần cực): là các vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo và thiết kế sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trùng với giờ địa phương và thời gian thu lặp là cố định (ví dụ như vệ tinh LandSat có chu kỳ lặp là 18 ngày, vệ tinh Spot có chu kỳ lặp là 26 ngày)

c Phân loại theo thiết bị bay chụp

- Viễn thám vũ trụ: các thiết bị bay là vệ tinh hoặc tàu vũ trụ quan sát tráI đất từ quỹ đạo có độ cao 150 km đến 3.600 km

- Viễn thám hàng không: các thiết bị bay có thể là kinh khí cầu, các loại máy bay thu ảnh từ độ dưới 40 km

d Phân loại theo dải sóng điện từ

- Viễn thám quang học: Thu nhận bức xạ phổ của các đối tượng mặt đất

do ánh sáng mặt trời nằm trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại

và hồng ngoại trung

Bảng 1.1 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng

Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại

Viễn thám Hồng ngoại nhiệt

Viễn thám siêu cao tần nguồn bức

xạ

Bức xạ phổ

Phổ điện từ UV Nhìn thấy Hồng ngoại

Hồng ngoại nhiệt Siêu cao tần 0.4  m 0.7  m 1mm

Đối tượng phản xạ

Rađa hệ số phân tán lại

Bộ cảm

Bộ cảm

- Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Thu nhận bức xạ phổ của các đối tượng trên mặt đất ở vùng hồng ngoại nhiệt

- Viễn thám Radar: Thu nhận bức xã của các đối tượng trên mặt đất ở dải sóng Vi ba (microwave) hay gọi là viễn thám siêu cao tần

Phân loại viễn thám theo bước sóng được thể hiện ở bảng 1.1

1.1.2 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên

1.1.2.1.Đặc tính phản xạ phổ của thực vật

Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước sóng Trên đồ thị (hình 1.1) thể hiện đường đặc trưng phản xạ phổ thực vật xanh và các vùng phản xạ phổ chính

Hình 1.2 Đặc tính hấp thụ của lá cây và của nước Trong vùng sóng 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, ngoài

ra còn một số chất sắc tố khác cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phản

xạ phổ của thực vật

Theo đồ thị trên ta thấy sắc tố hấp thụ bức xạ vùng sóng ánh sáng nhìn thấy và ở vùng cận hồng ngoại, do trong lá cây có nước nên hấp thụ bức xạ vùng hồng ngoại Cũng từ đồ thị trên ta có thể thấy khả năng phản xạ phổ của

lá xanh ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ là thấp Hai vùng suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóng bị clorophin hấp thụ ở hai dải sóng này, clorophin hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy năng lượng phản xạ của lá cây không lớn Vùng sóng bị phản xạ mạnh nhất tương ứng với sóng 0,54m Tức là vùng sóng ánh sáng lục Do đó lá cây tươi được mắt ta cảm nhận có màu lục Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophin trong lá giảm đi lúc đó khả năng phản xạ phổ cũng sẽ bị thay đổi và

ở các bước sóng 1,4m ; 1,9m và 2,7m Bước sóng 2,7m hấp thụ mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ, ở đây sự hấp thụ mạnh diễn ra đối với sóng trong khoảng từ 2,66m - 2,73m

Hình 1.3 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật Trên hình 1.3 cho thấy ở dải hồng ngoại khả năng phản xạ phổ của lá mạnh nhất ở bước sóng 1,6m và 2,2m - tương ứng với vùng ít hấp thụ của nước

Khi hàm lượng nước trong lá giảm đi thì khả năng phản xạ phổ của lá cây cũng tăng lên đáng kể (hình 1.3)

Tóm lại, khả năng phản xạ phổ của mỗi loại thực vật là khác nhau và đặc tính chung nhất về khả năng phản xạ phổ của thực vật là:

- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại khả 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, ở vùng này khi độ ẩm trong lá cao, năng lượng hấp thụ là

 2,3

cực đại ảnh hưởng của các 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

1.1.2.2 Khả năng phản xạ phổ của thổ nhƣỡng

Đường đặc trưng phản xạ phổ của đa số thổ nhưỡng không phức tạp như của thực vật Hình 1.4 thể hiện khả năng phản xạ phổ của ba loại đất ở trạng thái khô

Hình 1.4 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng 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 năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ, mà không có năng lượng thấu quang Tuy nhiên với các loại đất cát có thành phần cấu tạo, các chất hữu cơ

và vô cơ khác nhau, khả năng phản xạ phổ sẽ khác nhau Tùy thuộc vào thành phần hợp chất mà biên độ của đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ

Cấu trúc của đất phụ thuộc vào tỷ lệ sét, bụi, cát Sét là hạt mịn đường kính nhỏ hơn 0,002mm, bụi có đường kính 0,002mm - 0,05mm, cát có đường kính 0,05mm - 2mm Tùy thuộc tỷ lệ thành phần của ba loại đất cơ bản trên

mà tạo nên các loại đất có tên khác nhau

Với đất hạt mịn thì khoảng cách giữa các hạt cũng nhỏ vì chúng ở sít gần nhau hơn Với hạt lớn khoảng cách giữa chúng lớn hơn, do vậy khả năng vận chuyển không khí và độ ẩm cũng dễ dàng hơn Khi ẩm ướt, trên mỗi hạt cát sẽ bọc một màng mỏng nước, do vậy độ ẩm và lượng nước trong loại đất này sẽ cao hơn và do đó độ ẩm cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của chúng

Hình 1.5 Khả năng phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào độ ẩm

Khi độ ẩm tăng khả năng phản xạ phổ cũng sẽ bị giảm (hình 1.5) Do vậy khi hạt nước rơi vào cát khô ta sẽ thấy cát bị thẫm hơn, đó là do sự chênh lệch rõ rệt giữa các đường đặc trưng 1, 2, 3 Tuy nhiên nếu cát đã ẩm mà có thêm nước cũng sẽ không thẫm màu đi mấy (do sự chênh lệch ít giữa đường 2

và đường 3)

Một yếu tố nữa ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ là hợp chất hữu cơ trong đất Với hàm lượng chất hữu cơ từ 0,5 - 5,0% đất có mầu nâu xẫm Nếu hàm lượng hữu cơ thấp hơn đất sẽ có mầu nâu sáng

Ô xít sắt cũng ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ của đất Khả năng phản xạ phổ tăng khi hàm lượng ô xít sắt trong đất giảm xuống, nhất là ở vùng phổ nhìn thấy (có thể làm giảm tới 40% khả năng phản xạ phổ khi hàm

lượng ô xít sắt tăng lên)

Khi bỏ ô xít sắt ra khỏi đất, thì khả năng phản xạ phổ của đất tăng lên

rõ rệt ở dải sóng từ 0,5m - 1,1m nhưng với bước sóng lớn hơn 1,0m hầu như không có tác dụng

Như trên đã nói có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của đất, tuy nhiên chúng có liên quan chặt chẽ với nhau Cấu trúc, độ ẩm, độ mịn bề mặt, hàm lượng chất hữu cơ và ô xít sắt là những yếu tố quan trọng Vùng phản xạ và bức xạ phổ có thể sử dụng để ghi nhận thông tin hữu ích về đất còn hình ảnh ở hai vùng phổ này là dấu hiệu để đoán đọc điều vẽ các đặc tính của đất

Một điểm quan trọng cần lưu ý là mặc dù biên độ đồ thị khả năng phản

xạ phổ 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 phải nhờ khả năng phản xạ phổ phụ thuộc bước sóng (tức là đoán đọc điều vẽ ở các kênh khác nhau), nhưng với thổ nhưỡng không thể làm được như vậy, mặc dù sự khác biệt về khả năng phản xạ phổ là quan trọng nhưng nhiều đặc tính phản xạ phổ của chúng phải đoán đọc điều vẽ ở các dải sóng nhìn thấy

1.1.2.3 Khả năng phản xạ phổ của nước

Cũng như trên, khả năng 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 ở đây 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

Trong điều kiện tự nhiên, mặt nước hoặc một lớp mỏng nước sẽ hấp thụ rất mạnh năng lượng ở dải cận hồng ngoại và hồng ngoại (hình 1.6) do vậy, năng lượng phản xạ rất ít Vì khả năng phản xạ phổ của nước ở dải sóng dài

khá nhỏ nên việc sử dụng các kênh sóng dài để chụp cho ta khả năng đoán

đọc điều vẽ thủy văn, ao hồ ở dải sóng nhìn thấy khả năng phản xạ phổ của

nước tương đối phức tạp Viết phương trình cân bằng năng lượng và nghiên cứu khả năng phản xạ phổ của nước ở dải sóng nhìn thấy:

E() = E() + EH() + ET() (1.1)

E() = E() + E() + E (1.2)

Hình 1.6 Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước

Như (hình 1.7) nước cất bị hấp thụ ít năng lượng ở dải sóng nhỏ hơn

0,6m và thấu quang nhiều năng lượng ở dải sóng ngắn Nước biển, nước ngọt và nước cất có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên độ thấu quang của nước đục giảm rõ rệt và bước sóng càng dài có độ thấu quang càng lớn

Hình 1.7 Khả năng phản xạ phổ của một số loại nước Khả năng thấu quang cao và hấp thụ ít ở dải sóng nhìn thấy chứng tỏ

(m) r(%)

2- Nước đại dương 3- Nước gần bờ 4- Nước ở vịnh

(m) 0,25

0,5

1

50

2,5 r(%)

0,1

5 10

25

3 4

rằng đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và trong thì ảnh viễn thám ghi nhận

được ở dải sóng nhìn thấy là nhờ năng lượng phản xạ của chất đáy: cát, đá

Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào bước sóng như sau (bảng 1.2):

Bảng 1.2 Độ thấu quang phụ thuộc vào bước sóng

Người ta đã chứng minh rằng khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc rất nhiều vào độ đục của nước, ở dải sóng 0,6  0,7 m người ta phát hiện rằng giữa độ đục của nước và khả năng phản xạ phổ có một mối liên hệ tuyến tính

Hàm lượng clorophin trong nước cũng là một yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ của nước Nó làm giảm khả năng phản xạ phổ của nước ở bước sóng ngắn và tăng khả năng phản xạ phổ của nước ở bước sóng mầu xanh lá cây

Ngoài ra còn một số yếu tố khác có ảnh hưởng lớn tới khả năng phản xạ

phổ của nước, nhưng cũng có nhiều đặc tính quan trọng khác của nước không thể hiện được rõ qua sự khác biệt của phổ như độ mặn của nước biển, hàm

lượng khí mêtan, ôxi, nitơ, cacbonic trong nước

1.1.2.4 Sự phản xạ phổ của các đối tƣợng trong đô thị

Bên cạnh các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên cơ bản,

ta cần nghiên cứu các đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng chính trong

đô thị như: bê tông, ván lợp, đường nhựa, đất trống…Các đặc trưng này là thông tin quan trọng trong quá trình giải đoán các đối tượng đô thị

Hình 1.8 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng trong đô thị

1.1.3 Giới thiệu một số tƣ liệu ảnh viễn thám

1.1.3.1 LANDSAT

LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do cơ quan hàng không và vũ trụ NASA (National Aeronautics and Space Administration) quản lý Cho đến nay đã có nhiều thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển

Vệ tinh LANDSAT 1 được phóng năm 1972, lúc đó bộ cảm cung cấp

tư liệu chủ yếu là MSS (Multispectral scanner) thuộc loại máy quét quang cơ

(Optical-Mechanical Scanner) Vệ tinh LandSat có độ cao bay 705km, góc nghiêng mặt phẳng quĩ đạo là 980 Quĩ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp Thời điểm bay qua xích đạo là 9h39' sáng và chu kỳ lặp 17 ngày Bề rộng tuyến chụp 185km Hệ thống Landsat MSS hoạt động ở dải phổ nhìn thấy và gần

hồng ngoại (bảng 1.3) Đặc điểm của MSS là:

- Sử dụng 4 băng phổ

- Mỗi băng phổ có trang bị 6 bộ thu, có sử dụng sợi quang học

- Ghi tín hiệu năng lượng phản xạ từ bề mặt trái đất

- Tín hiệu được mã thành 64 cấp độ sáng

- Độ phân giải mặt đất 80m

- Góc quét từ Đông sang Tây là 11,60

- Thời gian lộ quang 33 mili giây

- Độ rộng mỗi đường quét 185 km

Bảng 1.3 Các kênh phổ của MSS Kênh phổ Dạng phản xạ phổ Bước sóng (m)

sử dụng nhiều nhất là TM Hệ thống Landsat TM sử dụng vùng thổ nhìn thấy, gần hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt Bộ cảm TM có các thông số chính được nêu trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM Kênh phổ Bước sóng (m) Phổ điện từ Độ phân giải (m)

Kênh3 0.63 - 0.69 Đỏ 30

Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày Có thể nói TM là

bộ cảm quan trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường Tư liệu TM được cung cấp dưới dạng CCT, CD ROM và băng từ 8mm

Tư liệu vệ tinh Landsat là tư liệu viễn thám đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam

1.1.3.2 SPOT

Vào đầu năm 1978 chính phủ Pháp quyết định phát triển chương trình SPOT (Système Pour l'Observation de la Terre) với sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre National d'Etudes Spatiales - 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-5 lần lượt vào các năm 1990,

1993, 1998 và 2002 trên đó mang hệ thống quét CCD

Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo

là 98.70, thời điểm bay qua xích đạo là 10h30' sáng và chu kỳ lặp 26 ngày Các thế hệ vệ tinh SPOT 1, 2, 3 có bộ cảm HRV (High Resolution Visible) với kênh toàn sắc (0,51 - 0,73m) độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m, phân bố trong vùng sóng nhìn thấy gồm xanh lục (0,50 - 0,59m), đỏ (0,61 - 0,68m), gần hồng ngoại (0,79 - 0,89m) Mỗi cảnh có

độ bao phủ mặt đất là 60km x 60km Vệ tinh SPOT 4 với kênh toàn sắc (0,49

- 0,73m); ba kênh đa phổ của HRV tương đương với 3 kênh phổ truyền

thống HRV; thêm kênh hồng ngoại (1,58 - 1,75m) có độ phân giải 20m Khả năng chụp nghiêng của SPOT cho phép tạo cặp ảnh lập thể từ hai ảnh chụp vào hai thời điểm với các góc chụp nghiêng khác nhau

Vệ tinh SPOT - 5 phóng lên quỹ đạo ngày 03 tháng 5 năm 2002, được trang bị một cặp Sensors HRG (High Resolution Geometric) là loại Sensor ưu việt hơn các loại trước đó Mỗi một Sensor HRG có thể thu được ảnh với độ phân giải 5m đen - trắng và 10m với ảnh mầu Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt được ảnh độ phân giải 2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT, điều

mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt

Kỹ thuật thu ảnh HRG cho phép định vị ảnh với độ chính xác nhỏ hơn 50m nhờ hệ thống định vị vệ tinh DOGIS và Star Tracker lắp đặt trên vệ tinh Trên vệ tinh SPOT-5 còn lắp thêm hai máy chụp ảnh nữa Máy thứ nhất HSR (High Resolution Stereoscopic) - Máy chụp ảnh lập thể lực phân giải cao Máy này chụp ảnh lập thể dọc theo đường bay với độ phủ 120 x 600km Nhờ ảnh lập thể độ phủ rộng này tạo lập mô hình số độ cao (DEM) với độ chính xác 10m mà không cần tới điểm khống chế mặt đất Máy chụp ảnh thứ hai mang tên VEGETATION, giống như VEGETATION lắp trên vệ tinh SPOT-

4 hàng ngày chụp ảnh mặt đất trên một dải rộng 22.5km với kích thước pixel

1 x 1km trong 4 kênh phổ Ảnh VEGETATION được sử dụng rất hữu hiệu cho mục đích theo dõi biến động địa cầu và đo vẽ bản đồ hiện trạng đất

Hai vệ tinh SPOT-4 và SPOT-5 có thêm kênh phổ chụp SWIR nằm phía trên ba kênh phổ của các vệ tinh SPOT trước đó, nhờ vậy rất thuận lợi cho nghiên cứu về độ ẩm và lớp phủ thực vật Sự cải tiến này đã tạo ra rất nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, nghiên cứu hiện trạng đất và quản lý tài nguyên thiên nhiên Bảng 1.5 và 1.6 giới thiệu tổng hợp về các thông số của thế hệ ảnh Spot

Bảng 1.5 Các đặc trưng chính của ảnh vệ tinh SPOT

kênh

Độ phân giải (m)

Các kênh đa phổ

4 20 x 20

Lục, đỏ, gần hồng ngoại, Hồng ngoại trung bình

M

(Monospectral) SPOT 4

HRVIR (High Resolution Visible)

4 10 x 10*

Lục, đỏ, gần hồng ngoại, Hồng ngoại trung bình

Lục, đỏ, gần hồng ngoại, Hồng ngoại trung bình

HMX (HM and

HRG (High Resolution Geometric)

hồng ngoại THR (Very

High

Resolution)

SPOT 5

HRG (High Resolution Geometric)

2,5**

Lục, đỏ, gần hồng ngoại

2 (FW/BW)

- 5 có độ phân giải cao, đặc biệt ảnh độ phân giải 2,5m mở ra triển vọng của nhiều ứng dụng mà trước đây chỉ có thể thực hiện với ảnh hàng không như thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, quy hoạch đô thị, quản lý hiểm hoạ và thiên tai…

Bảng 1.6 Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5

SPOT 4, 5 Kênh 4 1,58 - 1,75m Toàn sắc 10m

SPOT 1, 2, 3 Kênh toàn sắc 0,51 - 0,73m Toàn sắc 10m

1.1.3.3 COMSMOS và RESURS-01

Chương trình vệ tinh COSMOS của Liên Xô trước đây rất quen thuộc đối với Việt Nam Tư liệu ảnh viễn thám COSMOS gồm có 2 loại ảnh độ phân giải cao có độ bay chụp 270km, máy ảnh tiêu cự 1.000mm, kích thước ảnh 30 x 30cm, độ phủ dọc trên 60%, độ phân giải mặt đất 6 - 7m ảnh độ phân giải trung bình có độ cao bay chụp 250km, máy ảnh tiêu cự 200mm, kích thước ảnh 18 x 18cm, độ phủ dọc trên 60%, độ phân giải mặt đất 30cm, chụp ở 3 phổ là xanh lục (0,51 - 0,60m), đỏ (0,60 - 0,70m), gần hồng ngoại (0,70 - 0,85m)

CHLB Nga đưa lên quỹ đạo 3 vệ tinh viễn thám RESURS - 01 vào các năm 1985, 1988 và 1994 Vệ tinh RESURS - 01 bay ở độ cao 678km, trang bị

bộ cảm đa phổ MSU-SK, có độ phân giải không gian là 170m đối với 4 kênh gồm kênh xanh lục (0,5 - 0,6m), đỏ (0,6 - 0,7m), gần hồng ngoại (0,7 - 0,8m và 0,8 - 1,1m) Kênh hồng ngoại nhiệt (10,4 - 12,6m) có độ phân giải 600m Một cảnh có độ bao phủ 600 x 600km

1.1.3.4 IKONOS

Vệ tinh viễn thám IKONOS được phóng lên quỹ đạo ngày 24 tháng 9

năm 1999 và do Space Imaging LLC của Mỹ quản lý, điều hành Đây là thế

hệ vệ tinh thương mại đầu tiên cung cấp ảnh chụp mặt đất độ phân giải siêu cao 1m Các kênh đa phổ có độ phân giải mặt đất độ phân giải siêu cao 1m Các kênh đa phổ có độ phân giải mặt đất là 4m gồm kênh xanh chàm (0,45 - 0,53m), xanh lục (0,51 - 0,60m), đỏ (0,60 - 0,70m), gần hồng ngoại (0,70

- 0,85m) Kênh toàn sắc (0,45 - 0,90m) có độ phân giải 1mét

Một ảnh IKONOS chuẩn có kích thước 11 x 11km Vệ tinh có thể chụp một dải rộng 11km và dài 1000km liên tục hoặc chụp và tạo ảnh ghép thành khối rộng tới 12.000 km2

Bảng 1.7 Các đặc tính của vệ tinh IKONOS

Thời gian chụp hết một chu

26o off – Nadir 1,0 m Panchromantic 4,0 m Multispectral

13,8 km ở kiểu quét off - Nadir Thời gian bay qua mặt

1.1.3.5 QUICKBIRD

Vệ tinh Quickbird đã được phóng vào tháng 10 năm 2001 ở California

Vệ tinh được định vị ở độ cao quĩ đạo là 450 km với góc nghiêng quĩ đạo là 97,2o

, đồng bộ mặt trời Các đặc tính của vệ tinh Quickbird được trình

bày ở (bảng 1.8)

Vệ tinh QuickBird của Công ty Digital Globe cung cấp dải quét rộng nhất, khả năng lưu trữ trong lớn nhất và độ phân giải cao nhất trong tất cả các loại vệ tinh thương mại hiện hành Vệ tinh QuickBird có khả năng thu nhận

trên 75 triệu km2

dữ liệu ảnh mỗi năm (lớn hơn 3 lần diện tích vùng Bắc Mỹ), cho phép Công ty Digital Globe có thể chụp và cập nhật các dữ liệu lưu trữ của Công ty với tốc độ cao chưa từng có trước đây Vệ tinh Quickbird đã và đang nhanh chóng trở thành sự lựa chọn tốt nhất cho việc sử dụng ảnh vệ tinh phân giải cao cho mục đích thành lập bản đồ

Từ khi phóng thành công vệ tinh Quickbird Digital Globe và có thể thu nhận được dữ liệu, ảnh Quickbird nhanh chóng được nghiên cứu sử dụng trong công tác hiện chỉnh và thành lập bản đồ tỷ lệ lớn khu đô thị

Lần đầu tiên vệ tinh cho ảnh toàn sắc panchromatic và ảnh đa phổ Multispectral với độ phân gải 61 – 72 cm và 2.44 – 2.88 m, phụ thuộc vào hình ảnh nadir thu nhận được với góc (0 – 25 độ) Bởi thế các đầu thu (sensor) có thể phủ chùm độ rộng từ 16,5 – 19 km trong khi quét vuông góc với hướng chuyển động của vệ tinh (across-track direction) Thêm vào đó theo hướng dọc (along-track) và hướng ngang (across-track) có thể cung cấp một cặp ảnh lập thể với tần suất chụp lặp từ 1 – 3.5 ngày Kết quả, dữ liệu có thể có nhiều khuôn dạng khác nhau, giữ liệu thô (Basic Imagery), loại này được bảo toàn thông số hình học của vệ tinh, loại dữ liệu này được quan tâm hơn trong trắc địa ảnh, cụ thể là tăng dày, đo vẽ và thành lập bản đồ Sử dụng loại dữ liệu thô này cho kết quả độ chính xác hiệu chỉnh hỉnh học cao và sản phẩm về ảnh phổ tốt hơn nhiều

Bảng 1.8 Các đặc tính của vệ tinh Quickbird Các đặc điểm của quickbird

Tốc độ 7.1 km/giây

Thời gian cắt qua xích

Thời gian hoàn thành

Đỏ (red): 630 - 690 nm Cận hồng ngoại ( NIR): 760 - 900 nm

1.1.3.6 Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ

- Đối với ảnh Landsat

Bảng 1.9 Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ

đối với ảnh Landsat

TM2 0.52 – 0.60 (lục) Thành lập bản đồ thực phủ, xác định khối

lượng trồng trọt TM3 0.63 – 0.69 (đỏ) Phân biệt loại cây trồng, vùng có và không

có thực vật

(gần IR)

Xác định loại cây trồng, vùng có và không

có thực vật, độ ẩm của đất, sinh quyển TM5 1.55 – 1.75 (Hồng

ngoại sóng ngắn IR)

Cảm nhận độ ẩm của đất và thực vật, phân biệt vùng bao phủ bởi mây và tuyết TM6 10.4 – 12.5 (Hồng

ngoại nhiệt IR)

Phân biệt độ ẩm của đất và sự dày đặc của rừng, thành lập bản đồ nhiệt, xác định cháy

rừng TM7 2.08 – 2.35 (Hồng

ngoại sóng ngắn IR)

Phân biệt loại đá và khoáng, hàm lượng độ

ẩm của cây

- Đối với ảnh SPOT

Bảng 1.10 Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ

đối với ảnh SPOT

0,79-Xác định loại cây trồng, vùng có và không có thực vật, độ ẩm của đất, sinh

quyển

Gần hồng ngoại

Kênh 4 1,58 -

1,75m Xác định độ ẩm của đất và thực vật Toàn sắc

1.1.4 Khả năng khai thác thông tin chuyên đề từ tƣ liệu viễn thám

Trong những năm gần đây, kỹ thuật viễn thám ngày càng phát triển và phạm vi ứng dụng của nó ngày càng rộng lớn, đặc biệt là trong ngành Trắc địa

và Bản đồ Ngày nay tư liệu viễn thám hoàn toàn có khả năng là tư liệu độc lập để thành lập bản đồ vì những thông tin mà chúng ta khai thác được

từ tư liệu viễn thám là những thông tin có giá trị nội dung bản đồ rất tốt Nghiên cứu khả năng khai thác thông tin chuyên đề từ tư liệu viễn thám thực chất là nghiên cứu khả năng giải đoán các thông tin là nội dung chuyên đề của bản đồ từ tư liệu viễn thám

Từ tư liệu viễn thám chúng ta có thể giải đoán được các yếu tố nội dung sau:

1.1.4.1 Hệ thống thuỷ văn

Hệ thống thuỷ văn được nhận biết trên ảnh không mấy khó khăn bởi chúng là các địa vật hình tuyến, hệ thống đường bờ thể hiện rất rõ, rất đặc trưng về hình dáng cong lượn tự nhiên và hình ảnh của bề mặt nước thường rất khác biệt so với các đối tượng xung quanh Những hình ảnh đặc trưng này

là do độ xám của các yếu tố thủy văn thể hiện trên ảnh được quyết định bởi điều kiện chụp ảnh, độ sâu, chất đáy, độ trong của nước

1.1.4.2 Địa hình

Các đối tượng của địa hình thường thể hiện rất rõ các đường đứt gãy đột biến như các vách sụt lở, các khe vực Những yếu tố này có nền màu rất khác biệt, phía trên thường có dải xám trắng, phía dưới thường có màu xám đen

1.1.4.3 Lớp phủ thực vật

Đây là một trong những yếu tố dễ dàng nhận biết trên ảnh viễn thám nhất Các yếu tố thực phủ được nhận biết trên ảnh thông qua màu sắc, nền màu, cấu trúc kết hợp với hình dáng, diện tích và vị trí địa lý Khi giải đoán

yếu tố này, không những nhận biết được chính xác mà còn xác định được rất nhiều các đặc trưng khác của chúng như: nguồn gốc, tuổi rừng, tầng thứ, độ tàn che, mật độ, độ che phủ, chiều cao cây, độ đầy của rừng và đặc trưng quan trọng là diện tích của lớp phủ thực vật Xác định được những yếu tố đặc trưng trên là rất có ý nghĩa trong thành lập các bản đồ chuyên đề về lớp phủ thực vật, dựa vào đó có thể xây dựng các bản đồ động thái, đánh giá biến động

1.1.4.4 Thổ nhƣỡng

Cũng như lớp phủ thực vật, loại đối tượng này cũng dễ dàng nhận biết được trên ảnh viễn thám Dựa vào các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng thổ nhưỡng mà ta có thể xác định được một số các loại thổ nhưỡng khác nhau như: đất cát (cát khô, cát ẩm), đất sét (sét khô, sét ẩm, sét hạt to, sét hạt mịn, sét kết ), đá vôi, đất đồi, đất Bazan Việc có khả năng xác định được các yếu tố này trên ảnh có ý nghĩa vô cùng thiết thực trong việc xây dựng bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ hiện trạng sử dụng đất

1.1.4.5 Dân cƣ

Đây là yếu tố địa vật rất đặc trưng, việc nhận biết yếu tố này chủ yếu dựa vào đặc trưng cấu trúc và vị trí phân bố Dựa vào một số đặc trưng ta có thể phân biệt được các loại hình dân cư như: đô thị (thị xã, thành phố, thi trấn), nông thôn ( đông đúc, thưa thớt)

1.1.4.6 Hệ thống giao thông

Đây là các yếu tố có dạng hình tuyến, dựa vào hình dáng và vị trí tương hỗ với các đối tượng khác có thể nhận biết được chúng và các yếu tố phụ trợ khác như: cầu, cống, đập tràn, đò, phà

Như vậy với khă năng khai thác được những thông tin trên từ tư liệu viễn thám, đặc biệt là xác định chính xác và chi tiết được các yếu tố thực phủ và thổ nhưỡng cho phép ta xây dựng được bản đồ lớp phủ từ các tư liệu

này Đối với các tư liệu viễn thám như Landsat, Spot, là các ảnh viễn thám

ở dạng số nên hoàn toàn có thể áp dụng việc tự động hoá trong xử lý và phân loại các yếu tố nội dung của bản đồ lớp phủ

1.2 Ứng dụng tƣ liệu viễn thám

Năm 1979-1980, các cơ quan Việt Nam bắt đầu tiếp cận công nghệ viễn thám và trong 10 năm tiếp theo (1980-1990) đã triển khai các nghiên cứu, thử nghiệm nhằm xác định khả năng và phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám

để giải quyết nhiệm vụ của mình Từ những năm 1990-1995 , bên cạnh việc

mở rộng công tác nghiên cứu, thử nghiệm, nhiều ngành đã thu được một số kết quả rõ rệt về khoa học và kinh tế Trong các lĩnh vực khí tượng, đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, công nghệ viễn thám thực sự đã trở thành công

cụ để thực hiện các nhiệm vụ chức năng của ngành

Đồng thời công nghệ viễn thám đã được ứng dụng để thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu khoa học và nhiều dự án liên quan đến điều tra, khảo sát điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, giảm thiểu thiên tai ở một số vùng Những công trình này đã đem lại kết quả quan trọng về phương pháp luận cũng như tư liệu Tuy nhiên các đề tài cũng như các dự án này đều có quy mô nhỏ, còn tản mạn về chủ đề, thiếu nhiệm vụ cụ thể, thiếu điều kiện để ứng dụng nên mới chỉ dừng lại ở mức độ dự án thử, chưa chuyển sang ứng dụng một cách rộng rãi và có hệ thống Vì vậy, công nghệ viễn thám

ở nước ta còn chưa giải quyết được nhiều vấn đề bức xúc do thực tiễn đặt ra, chưa đóng góp trực tiếp cho công tác quản lý Nhà nước tầm vĩ mô về các vấn

đề quan trọng như: quản lý tài nguyên rừng, quản lý và quy hoạch đất đai, chưa phục vụ sát thực các chương trình phát triển kinh tế xã hội như trồng 5 triệu ha rừng, đánh bắt hải sản xa bờ…Trong một số lĩnh vực điều tra nghiên cứu biển, phòng chống thiên tai, giám sát môi trường, an ninh quỗc phòng, công nghệ viễn thám mới được ứng dụng rất hạn chế

Bên cạnh đó, viễn thám còn được ứng dụng để thống kê rất hiệu quả diện tích đất rừng, đất nông nghiệp, vùng dân cư…

Trong các ứng dụng nêu trên, ngoài ảnh vệ tinh khí tượng NOAA và GMS, các cơ quan đã sử dụng nhiều loại ảnh vệ tinh quang học như Landsat, Spot, KFA-1000, ADEOS… Đối với ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao (0.6m-2.5m) như Quickbird, Ikonos, Spot 5 từ những năm 2002 đến nay đã được ứng dụng nhiều để quản lý biến động kênh rạch, nhà cửa, đất đai, đường giao thông phát triển và thay đổi từng ngày, cập nhật bản đồ nền Từ đó thành

lập bản đồ quy hoạch chi tiết nhằm mục đích phát triển có định hướng

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ - CHIẾT TÁCH

THÔNG TIN TỪ TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM 2.1 Công tác chuẩn bị xử lý ảnh

Như chúng ta đã biết, trong quá trình thu nhận thông tin theo kỹ thuật viễn thám, các thông tin hình học thu được trên ảnh của các đối tượng không đồng dạng với thực tế (hay nói cách khác là biến dạng hình học) do hai nhóm nguyên nhân chính gây ra là méo hình hình học của hệ thống Sensor và các yếu tố ngoài hệ thống sensor Để có thể hạn chế đến mức tối đa sự biến dạng hình học này, trước khi xử lý ảnh viễn thám phục vụ cho các bài toán phân loại, thành lập hoặc hiện chỉnh bản đồ, chồng xếp thông tin chuyên đề, xây dựng cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý chúng ta cần phải nắn chỉnh hình học Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám giữ một vai trò rất quan

trọng trong quy trình công nghệ và nó thực hiện các nhiệm vụ chính sau:

- Xử lý ảnh hưởng độ nghiêng của quỹ đạo vệ tinh

- Xử lý ảnh hưởng của độ cong quả đất và chênh cao địa hình

- Chiết tách thông tin ảnh trong hệ quy chiếu được chọn

- Tái chia mẫu lại giá trị độ xám của các pixel

Về lý thuyết, có thể thực hiện nắn chỉnh hình học tư liệu ảnh viễn thám theo một trong hai phương thức sau:

- Nắn ảnh tương tự (theo phương thức quang học hoặc giải tích)

- Nắn ảnh rời rạc hay còn gọi là nắn ảnh số

Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam chỉ thực hiện công nghệ nắn ảnh số

2.1.1 Méo hình của ảnh viễn thám

Các sai số làm méo ảnh viễn thám có thể được chia làm hai nhóm là sai

số méo hình hình học của chính hệ thống Sensor và sai số méo hình do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài hệ thống