ĐỀ CƯƠNG CƠ SỞ VIẾN THÁM Câu 1: Trình bày thành phần hệ thống viễn thám - - - - - Nguồn lượng (A): nguồn lượng để chiếu sáng hay cung cấp lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu Viễn thám chủ động sử dụng lượng phát từ nguồn phát đặt vật mang, viễn thám bị động sử dụng nguồn lượng chủ yếu từ mặt trời Những tia phát xạ khí (B): xạ điện từ từ nguồn phát từ đối tượng nghiên cứu tương tác qua lại với khí nới qua Sự tướng tác với đối tượng (C ): sau truyền qua khí đến đối tượng, lượng tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm đối tượng sóng điện từ Sự tương tác truyền qua, hấp thụ hay phản xạ trở lại khí Thu nhận lượng cảm biến (D): sau lượng phát hay bị phản xạ từ đối tượng cần có cảm biến để tập hợp lại thu nhận sóng điện từ, lượng điện từ truyền cảm mang thông tin đối tượng Trạm thu nhận xử lý liệu (E): lượng thu nhận cảm cần truyền tải đến trạm thu nhận liệu để xử lý sang dạng ảnh Phân loại phân tích ảnh (F): ảnh thô xử lý để sử dụng vào nhiều mục đích Để nhận biết đối tượng ảnh cần phải giải đoán Ảnh phân loại việc kết hợp phương pháp khác ( phân loại mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động….) ứng dụng (G): thành phần cuối hệ thống viễn thám thực ứng dụng thông tin thu nhận trình xử lý ảnh vào lĩnh vực, toán cụ thể Câu 2: Trình bày khái niệm viễn thám Vẽ sơ đồ trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám • • • - - Khái niệm viễn thám: Viễn thám ngành khoa học nghiên cứu việc đo đạc, thu thập thông tin đối tượng, vật cách sử dụng thiết bị đo tác động cách gián tiếp với đối tượng nghiên cứu Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý kỹ thuật viễn thám thu nhận lượng phản hồi sóng điện từ chiếu tới vật thể, thông qua cảm biến giá trị phản xạ phổ chuyển giá trị số Bộ cảm biến thiết bị tạo ảnh phân bố lượng phản xạ hay phát xạ vật thể từ mặt đất theo phần định quang phổ điện từ Bộ cảm biến thu nhận lượng sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể theo bước sóng xác định Sóng điện từ dùng viễn thám tuân theo định luật xạ điện từ (định luật Plank, định luật Wien,…) hệ phương trình Maxwell Các thành phần hệ thống viễn thám: gồm phần tử có quan hệ chặt chẽ với + Nguồn lượng (A) : thành phần hệ thống viễn thám nguồn lượng để chiếu sáng hay cung cấp lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu Trong viễn thám chủ động sử dụng lượng phát từ nguồn phát đặt vật mang, viễn thám bị động, nguồn lượng chủ yếu xạ mặt trời + Những tia phát xạ khí (B): xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên cứu phải tương tác qua lại với khí nơi qua + Sự tương tác với đối tượng (C): sau truyền qua khí đến đối tượng, lượng tương tác với đối tượng tùy vào đặc điểm đối tượng sóng điện từ Sự tương tác truyền qua, hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí + Thu nhận lượng cảm biến (D): sau lượng phát bị phản xạ từ đối tượng cần có cảm biến để tập hợp lại thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền cảm mang thông tin đối tượng + Sự truyền tải, thu nhận xử lý (E): lượng thu nhận cảm cần truyền tải ( thường dạng điện từ) đến trạm thu nhận liệu để xử lý sang dạng ảnh Ảnh liệu thô + Phân loại phân tích ảnh (F): ảnh thô xử lý để sử dụng mục đích khác Để nhận biết đối tượng ảnh cần phải giải đoán trúng Ảnh phân loại việc kết hợp phương pháp khác ( phân loại mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động,…) + Ứng dụng (G): thành phần cuối hệ thống viễn thám, thực ứng dụng thông tin thu nhận trình xử lý ảnh vào lĩnh vực, toán cụ thể - - - Câu 3: Vẽ đồ thị trình bày đặc trưng phản xạ phổ thực vật Khả phản xạ phổ thực vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, sắc tố ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ nó, đặc biệt hàm lượng chất diệp lục Trong dải sóng này, thực vật trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao có khả phản xạ phổ cao bước sóng xanh cây, giảm xuống vùng sóng đỏ tăng mạnh vùng sóng cận hồng ngoại Dải sóng ngắn vùng ánh sáng đỏ: khả phản xạ phổ thấp, tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục hấp thụ.Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ phần lớn lượng chiếu tới, khả phản xạ phổ không lớn Ở bước sóng xanh cây, khả phản xạ phổ cao, trạng thái tươi tốt mắt người cảm nhận màu lục Khi úa có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả phản xạ phổ cũng thay đổi, mắt người cảm nhận có màu vàng, đỏ Dải sóng hồng ngoại: ảnh hưởng chủ yếu đến khả phản xạ phổ hàm lượng nước chứa Thực vật có khả hấp thụ lượng mạnh bước sóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7 μm Bước sóng 2.7 μm hấp thụ lượng mạnh gọi dải sóng cộng hưởng hấp thụ (sự hấp thụ mạnh diễn với dải sóng khoảng từ 2.66 μm–2.73 μm) Khi hàm lượng nước chứa giảm đi, khả phản xạ phổ cũng tăng lên đáng kể Đồ thị yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thực vật o o o - Câu Phát biểu khái niệm vật mang cảm Trình bày dạng quỹ đạo vệ tinh viễn thám * Khái niệm vật mang: Vật mang phương tiện dùng để bố trí cảm biến nhằm thu nhận thông tin từ mặt đất Ví dụ: Vật mang vệ tinh, máy bay, khinh khí cầu, tàu thoi, thang trượt cần cẩu… Máy bay vệ tinh vật mang Có nhiều vật mang có độ cao hoạt động từ vài chục mét trở lên Vật mang chia thành loại sau: + Vệ tinh địa tĩnh + Vệ tinh tài nguyên +Vệ tinh quỹ đạo thấp + Vệ tinh tầng máy bay + Vệ tinh tầng thấp * khái niệm cảm: Bộ cảm biến thiết bị tạo ảnh phân bố lượng phản xạ hay phát xạ vật thể từ mặt đất theo phần định quang phổ điện từ Bộ cảm chịu trách nhiệm thu nhận lượng phát từ vật thể phản xạ từ nguồn cung cấp tự nhiên( mặt trời) hay nguồn nhân tạo( vệ tinh phát ra) Những lượng chuyển thành tín hiệu số( biến quang thành điện năng, chuyển đổi tín hiệu điện thành số nguyên hữu hạn gọi giá trị số pixel) tương ứng với lượng xạ theo bước sóng bô cảm thu nhận dải phổ xác định * Các dạng quỹ đạo vệ tinh viễn thám: Dựa vào quỹ đạo chuyển động vệ tinh so với trái đất mặt trời có dạng quỹ đạo sau: Quỹ đạo đồng với trái đất: Là quỹ đạo vệ tinh chuyển động với vân tốc với vận tốc quay trái đất, tức vệ tinh quay ngày quanh trái đất hết gần 24h Nếu mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh mà trùng với mặt phẳng xích đạo trái đât vệ tinh gọi vệ tinh địa tĩnh Vệ tinh địa tĩnh có độ cao bay khoảng 36000km treo lơ lửng điểm cố định không trung( tức đứng yên so với mặt đất) ; thường dung để giám sát khí tượng, giám sát môi trường vùng lãnh thổ truyền tin… Qũy đạo đồng với quỹ đạo trái đất: o o o  - Là quỹ đạo chuyển động vệ tinh theo hướng Bắc - Nam kết hợp với chuyển động Tây – Đông tạo thành quỹ đạo chuyển động đồng với quỹ đạo chuyển động mặt trời cho vệ tinh nhìn thấy trái đất thời điểm có độ sáng ổn định Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo gần với góc nghiêng trục quay trái đất so với mặt phẳng xích đạo nên gọi quỹ đạo gần cực Những vệ tinh có quỹ đạo chuyển động đồng với quỹ đạo mặt trời thu nhận thông tin từ vùng mặt đất vào địa phương định, có độ chiếu sáng mặt trời ổn định Đây yếu tố quan trọng nhận biết thay đổi giá trị phổ ảnh Đặc trưng chuyển động theo quỹ đạo không phân biệt độ cao bay, hình dạng, kích thước, góc nghiêng mà phụ thuộc vào chu kì lặp thời điểm quan sát Chu kỳ lặp ngày hay nhiều ngày Ví dụ: Vệ tinh giám sát mặt đất ( vệ tinh tài nguyên) có chu kì lặp vệ tinh lại nhiều ngày, cho phép cảm biến phủ hầu hết phần bề mặt trái đất Câu 5: So sánh vệ tinh quỹ đạo đồng Trái đất vệ tinh quỹ đạo đồng Mặt trời Vệ tinh quỹ đạo đồng Vệ tinh quỹ đạo đồng Trái Đất Mặt Trời Hướng Quay chiều với trái Quay qua hai cực trái đất chuyển động đất, theo chiều từ Tây cực Bắc cực Nam sang Đông Vị trí tương Không thay đổi Thay đổi theo thời gian đối so với Trái đất Tốc độ góc Bằng tốc độ góc quay Khác tốc độ góc quay quay Trái Đất Trái Đất Mặt phẳng Trùng với mặt phẳng Gần vuông góc với mặt quỹ đạo bay xích đạo phẳng xích đạo Độ cao bay 36 000km 900km Phạm vi quan Chỉ quan sát Nhiều vùng khác nhau.Thu sát khu vực định thập thông tin vùng trái đất theo địa phương định Ứng dụng Quan sát khí tượng, Giám sát tài nguyên, nguyên truyền tin… cứu bề mặt Trái Đất Vệ tinh Khí tượng, vệ tinh thông Giám sát tài nguyên môi tin:GMS,Vinasat, trường như: Landsat, Spot, SMS/Goes, Metesset Mos, Irs • - -  - o o o • o o Câu 6: Trình bày phân loại viễn thám Có cách phân loại Hình dạng quỹ đạo vệ tinh Độ cao bay vệ tinh Nguồn lượng sủ dụng Dải phổ thiết bị (vùng bước sóng sử dụng) Lĩnh vực ứng dụng Phân loại theo hình dạng quỹ đạo vệ tinh Quỹ đạo đồng với quỹ đạo Trái đất: Cùng chiều quay với trái đất từ tây sang đông, mp quỹ đạo bay vệ tinh trùng với quỹ đạo bay với xích đạo Quỹ đạo cực: bay qua hai cực Bắc Nam.MP quỹ đạo bay vệ tinh hợp với MP xích đạo góc 90 độ Quỹ đạo nghiêng ( quỹ đạo gần cực) :đi qua gần cực Trái đất, góc hợp mặt phẳng quỹ đạo bay với mặt phẳng xích đạo khác 0 khác 900 Dựa vào hình dạng quỹ đạo chia làm loại viễn thám Vệ tinh địa tĩnh: Tốc độ góc quay tốc độ góc quay TĐ, quan sát khu vực trái đất Ví dụ: vệ tinh khí tượng, vệ tinh thông tin Vệ tinh quỹ đạo cực hay gần cực: vệ tinh có mp quỹ đạo vuông góc gần vuông góc với mặt phẳng xích đạo (độ cao bay khoảng 900 km) Quay qua hai cực trái đất, tốc độ quay khác với tốc độ quay trái đất, quan sát toàn trái đất Thời gian thu ảnh vùng lãnh thổ mặt đất với địa phương, thời gian lặp lại cố định vệ tinh Ví dụ: Vệ tinh giám sát tài nguyên môi trường như: Landsat, Spot, Mos, Irs Phân loại theo nguồn lượng sử dụng : Viễn thám chủ động Dùng nguồn lượng thiết bị thu nhận phát (năng lượng nhân tạo) tới vật thể thu nhận tín hiệu phản xạ lại Có ưu điểm vượt trội dùng nhiều trường hợp (không cần dùng lượng mặt trời mà thu lượng từ trái đất) dùng giám sát bão,hoặc ban đêm - •     • - - - o o - o o • o o o o - Viễn thám bị động: Sử dụng nguồn lượng mặt trời lượng dovật thể xạ Chỉ áp dụng có lượng mặt trời, không áp dụng vào ban đêm, mưa bão… Theo độ cao bay vật mang Viễn thám mặt đất ( < 100m) : cảm biến đặt mặt đất : ô tô, thuyền, cầm tay, vật cao di động hay cố định… Viễn thám hàng không (100m-100km) : cảm biến đặt không trung : máy bay, kinh khí cầu… Viễn thám vệ tinh (240 km-36000km) : cảm biến đặt vệ tinh nhân tạo, trạm không gian, tên lửa, tàu thoi… Viễn thám vũ trụ( > 36000km) : cảm biến đặt phi thuyền hành tinh, nghiên cứu mục tiêu nằm TĐ Mặt trăng Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng Viễn thám tử ngoại (λ= 0,05- 0,38 ) : bị hấp thụ tầng ô zôn.ít sử dụng vệ tinh Viễn thám nhìn thấy: ( λ=0,38-0,76 ) Năng lượng sử dụng xạ mặt trời Ảnh thu kỹ thuật viễn thám gọi ảnh quang học bị hấp thụ ô xy, nước Viễn thám hồng ngoại: (λ= 0,76µm- 1mm) Nguồn lượng sử dụng xạ nhiệt vật thể sản sinh lượng phản xạ mạnh ( 0,5 µm) nước hấp thụ mạnh (3-22µm Viễn thám siêu cao tần: (λ=1mm – 1m) Áp dụng kỹ thuật chủ động bị động Ảnh thu từ kỹ thuật viễn thám gọi ảnh Radar Không bị hấp thụ khí (> 2cm) Thu nhận lượng ngày lẫn đêm,không bị ảnh hưởng mưa sương mây Lĩnh vực ứng dụng Lĩnh vực nghiên cứu lớn: viễn thám tầng không gian bên viễn thám tầng khí viễn thám tầng lục địa viễn thám biển Lĩnh vực ứng dụng cụ thể: Viễn thám môi trường, viễn thám khí tượng, viễn thám thủy văn,viễn thám địa chất,viễn thám nông nghiệp,viễn thám lâm nghiệp…   -  - Câu 7: Dựa theo quỹ đạo chuyển động vệ tinh so với Trái đất Mặt trời chia quỹ đạo vệ tinh thành loại nào? Trình bày loại quỹ đạo đó? Kể tên thông số vệ tinh * Dựa theo quỹ đạo chuyển động vệ tinh so với Trái Đất Mặt Trời chia vệ tinh thành hai loại bản: Vệ tinh quỹ đạo đồng Trái Đất Vệ tinh quỹ đạo đồng Mặt Trời Vệ tinh quỹ đạo đồng Trái Đất: Bay chiều quay Trái Đất( từ Tây sang Đông) Mặt phẳng quỹ đạo bay vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo Tốc độ góc quay tốc độ qua Trái Đất Có độ cao bay khoảng 36 000 km treo lơ lửng điểm không trung( đứng yên so với bề mặt Trái Đất) Quan sát thu thập thông tin liên tục vùng cụ thể Ứng dụng: giám sát khí tượng, truyền tin… Vệ tinh quỹ đạo đồng Mặt Trời: Chuyển động theo hướng Bắc- Nam Mặt phẳng quỹ đạo bay vệ tinh gần vuông góc với mặt phẳng xích đạo Tốc độ góc quay khác tốc độ góc quay Trái Đất Có độ cao bay khoảng 900 km Quan sát nhiều khu vực Trái Thu thập thông tin vùng Trái Đất theo địa phương định vị trí vệ tinh thay đối theo điều kiện chiếu sáng Mặt Trời trông năm Quỹ đạo có chu kỳ lặp lại ngày hay nhiều ngày Ứng dụng để giấm sát tài nguyên, nghiên cứu bề mặt Trái Đất Các thông số vệ tinh Bán trục lớn A quỹ đạo Độ dẹt quỹ đạo e (lệch tâm quỹ đạo) Góc nghiêng i (so với mặt phẳng xích đạo) Góc lên bên phải h Điểm gần g (góc cực cận điểm) Thời gian V qua điểm gần (cận điểm) Câu 8: vẽ đồ thị trình bày đặc trưng phản xạ phổ nước? Khả phản xạ phổ nước thay đổi theo bước sóng xạ chiếu tới thành phần vật chất có nước 10 - Một số yếu tố ảnh hưởng khác: • Hàm lượng chất hữu đất Với hàm lượng hợp chất hữu từ 0.5 – 5.0% đất có màu nâu sẫm (phản xạ phổ yếu) Nếu hàm lượng chất hữu đất thấp hơn, khả phản xạ phổ cao • Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt chứa đất Khả phản xạ phổ tăng hàm lượng oxit sắt đất giảm xuống (đặc biệt vùng phổ nhìn thấy) Trong dải sóng điện từ này, khả phản xạ phổ giảm đến 40% hàm lượng oxit sắt đất tăng lên Khi loại bỏ oxit sắt khỏi đất, khả phản xạ phổ tăng lên cách rõ rệt, đặc biệt dải sóng điện từ 0.5 μm – 1.1 μm Đồ thị yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng  - - Câu 10: Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Các đối tượng tự nhiên khác có đặc trưng phản xạ phổ khác Tuy nhiên khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên cũng chịu ảnh hưởng số yếu tố chung yếu tố thời gian, không gian, khí Yếu tố thời gian Yếu tố thời gian yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên, đặcbiệt đối tượng có thay đổi theo thời gian lớp phủ thực vật Sự thay đổi theo thời gian đối tượng tự nhiên dẫn đến khả phản xạ phổ cũng thay đổi theo Ví dụ: lúa có màu khác theo thời vụ 13 : rụng vào mùa đông nên khả phản xạ phổ cũng khác  - -  - mùa hè Do vậy, phân tích ảnh cần biết rõ thời vụ, thời điểm thu nhận ảnh đặc điểm đối tượng cần phân loại Yếu tố không gian Bao gồm yếu tố không gian cục yếu tố không gian địa lý Yếu tố không gian cục thể chụp ảnh loại đối tượng ( trồng theo hàng trồng theo mảng lớn có độ phản xạ phổ khác nhau) Yếu tố không gian địa lý thể chỗ, loại đối tượng sinh trưởng vùng khác khả phản xạ phổ khác Với góc chụp khác nhau, loại đối tượng bên sườn núi có khả phản xạ phổ khác nhau… Yếu tố khí Khí ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Khí ảnh hưởng đến số liệu viễn thám hai cách: tán xạ (làm đổi hướng tia chiếu) hấp thụ lượng Do vậy, trước phân loại đối tượng ảnh, thông thường bước bắt buộc phải hiệu chỉnh khí nhằm giảm thiểu ảnh hưởng yếu tố khí đến chất lượng ảnh - - - Câu 11: Khóa giải đoán gì? Mục đích, yêu cầu thành lập khóa giải đoán phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh Trình bày dấu hiệu giải đoán ảnh mắt Khóa giải đoán chuẩn giải đoán cho đối tượng định bao gồm tập hợp yếu tố dấu hiệu người giải đoán thiết lập Dựa vào khóa giải đoán, người giải đoán phát triển mở rộng phân tích cho nhiều vùng khác sở loại tư liệu, mùa thời gian chụp ảnh Ý nghĩa: giúp công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo tính thống trình giải đoán Mục đích, yêu cầu thành lập khóa giải đoán phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh là: Mục đích: Trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh đạt kết xác thống cho đối tượng cho từ nhiều người khác 14  - - - - - Yêu cầu: thành lập dựa vùng nghiên cứu thử nghiệm điều tra kỹ lưỡng Các dấu hiệu giải đoán ảnh mắt Bao gồm dấu hiệu: (1)kích thước, (2)hình dạng, (3)bóng râm, (4)độ đậm nhạt, độ sáng, (5)màu sắc, (6)cấu trúc, (7)hình mẫu, (8)mối liên quan Kích thước Thông tin biểu diễn hình dạng kích thước đối tượng có ý nghĩa quan trọng phân loại phân tích ảnh mắt Kích thước đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ ảnh Do vậy, phân loại ảnh mắt, phải xác định độ phân giải không gian, kích thước pixel cũng tỷ lệ ảnh Đối với ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, kích thước nhà nhận thấy rõ Ngược lại, ảnh vệ tinh có độ phân giải trung bình thấp phân biệt mắt nhà riêng biệt mà phát khu nhà, khu đô thị Hình dạng Là đặc trưng bên tiêu biểu cho đối tượng có ý nghĩa quan trọng giải đoán ảnh Hình dạng đối tượng nhìn từ cao xuống dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng ( ruộng thường có hình dạng vuông hay chữ nhật, khu vực trung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ… ) Bóng râm Xuất nguồn lượng không nằm đỉnh đầu chụp ảnh xiên Căn bóng râm xác định chiều cao đối tượng Trong ảnh radar bóng râm yếu tố giúp cho việc xác định địa hình hình dạng mặt đất Tuy nhiên bóng râm ảnh vệ tinh quang học thường làm giảm khả giải đoán Ví dụ: Khó khăn việc xác định diện tích vật thể rơi có nhiều nhà cao tầng Bóng râm mây tạo dẫn đến việc phân loại đối tượng bị bóng râm che phủ Độ đậm nhạt, độ sáng Là tổng hợp lượng phản xạ bề mặt đối tượng Mỗi đối tượng thể cấp độ sáng định tỷ lệ với cường độ ánh sáng 15 - - + Ảnh trắng đen: biến thiên từ trắng đến đen tuyền + Ảnh màu: tone ảnh cho độ đậm nhạt khác Màu sắc Là yếu tố thuận lợi cho việc xác định chi tiết đối tượng Ví dụ: kiểu loại thực vật phát dễ dàng qua màu sắc Khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, đối tượng khác có tone màu khác nhau, đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp màu Tùy theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa kênh phổ để tổ hợp màu thị tốt đối tượng mà người giải đoán quan tâm Cấu trúc Là tần số lặp lại thay đổi cấu trúc tone ảnh cho khu vực cụ thể ảnh quang học Ví dụ: tần số bố cục không gian đường viền cối, nhà, sân vận động Phân loại cấu trúc: điểm, hạt, đường hay hoa văn (vân), mịn hay sần sùi Hình mẫu Liên quan đến việc xếp đối tượng mặt không gian mà mắt người giải đoán phân biệt Các đối tượng xếp có quy luật để hình thành đồ hình có kết cấu Đây tổng hợp tiêu chí hình dạng, kích thước, màu sắc, cấu trúc Mối liên quan Phối hợp tất yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh mối liên quan đối tượng nghiên cứu với đối tượng khác cung cấp thông tin giải đoán quan trọng để xác định xác đối tượng Ví dụ: đường hầm qua núi : thảo nguyên, đường nhỏ dẫn tới dòng nước nhỏ Câu 12 Trình bày dạng tương tác lượng xạ điện từ với đối tượng tự nhiên Sóng điện từ chiếu tới mặt đất, lượng tác động lên bề mặt vật thể xảy tượng: phản xạ lượng, hấp thụ lượng thấu quang lượng Năng lượng xạ chuyển đổi thành ba dạng lượng khác Quá trình mô tả theo công thức: E = E ρ + Eα + E Trong đó: E0 – lượng ban đầu xạ chiếu xuống; 16 Eρ - lượng phản xạ; Eα - lượng hấp thụ; E - lượng thấu quang Năng lượng xạ điện từ phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng Tùy thuộc đối tượng, lượng phản xạ phổ phản xạ toàn phần, phản xạ phần, tán xạ toàn phần, tán xạ phần a) b) c) d) Phản xạ toàn phần (a), phản xạ phần (b), tán xạ toàn phần (c), tán xạ phần (d) + Phản xạ tượng song điện từ lan truyền tới bề mặt tiếp xúc môi trường bị đối tượng lan truyền quay trở lại quay trở lại môi trường tới Độ phản xạ : ρ = Eρ E0 + Tán xạ: tượng hạt bay lệch theo hướng khác va chạm vào hạt khác + Hấp thụ: tượng vật lý hay hóa học mà phần tử, nguyên tử ion bị hút, khuyếch tán qua mặt phân cách vào toàn vật chất khác α = Eα E0 Độ hấp thụ: + Thấu quang: tượng lượng truyền qua vật chất Độ thấu quang: τ = lượng thấu quang/ lượng tới Năng lượng xạ điện từ chiếu tới đối tượng phản xạ phụ thuộc vào bề mặt đối tượng mà phụ thuộc vào bước sóng Tại bước sóng khác nhận khả phản xạ phổ khác 17 Câu 13: Trình bày đặc điểm hệ vệ tinh Landsat? Landsat-1,2,3 + Bộ cảm: Landsat MSS (máy quét đa phổ) + H= 905 – 918 km, i=990125, n=13.994 + Chu kỳ lặp: 18 ngày, e=0.0006, T=103.267 phút + Độ phân giải không gian: 79m x 79m + Gồm kênh: kênh nằm vùng nhìn thấy, kênh nằm vùng hồng ngoại + Độ dài ảnh: 185 x 185 km + Khoảng cách vòng bay thứ ngày với vòng bay thứ ngày là: 159km + Bộ cảm MSS hệ thống máy quang học mà yếu tố tách song riêng biệt quét qua bề mặt trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay MSS có lọc tách sóng Landsat-4,5,7 + Bộ cảm: Landsat TM, ETM (quét đồ chuyên đề) + Độ cao so với mặt đất: 705 km + Độ dài ảnh: 185 x 172 km + Chu kỳ lặp: 16 ngày + Độ phân giải không gian Landsat TM 30 x 30m, cho kênh (1,2,3,4,5,7) 120 x 120m cho kênh hồng ngoại nhiệt + Bộ cảm TM có lọc tách sóng Hệ thống cảm quang học ghi lại lượng vùng nhìn thấy: hồng ngoại phản xạ, trung hồng hồng ngoại hồng ngoại nhiệt quang phổ Bảng2.CácthếhệvệtinhLandsat Vệ tinh Ngày phóng Landsat Landsat Landsat Landsat Landsat Landsat 23/6/1972 22/1/1975 05/3/1978 16/7/1982 01/3/1984 05/3/1993 Landsat 15/4/1999 Ngày ngừng hoạt động 6/1/1978 25/2/1982 31/3/1983 15/6/2001 Đang hoạt động Bịhỏng phóng Đang hoạt động 18 Bộ cảm MSS MSS MSS TM, MSS TM, MSS ETM ETM+ Landsat 11/02/2013 Đang hoạt động 19 OLL TIRS - - • • • • •    o o o o •  Câu 14: Độ phân giải ảnh vệ tinh gì? Có loại độ phân giải nào? Đặc điểm loại độ phân giải? Độ phân giải thông số phản ánh chất lượng tính ảnh vệ tinh mà dựa vào ta xác định khả phân loại, nghiên cứu vật thể Đối với toán, phải xác định yêu cầu cụ thể mặt kỹ thuật thông số Ví dụ: nghiên cứu biến động thực vật cần liệu ảnh vệ tinh đa phổ, chụp thời gian khác nhau, ảnh mây Khi thành lập hiệu chỉnh đồ, tùy thuộc vào tỷ lệ đồ mà yêu cầu với thông số khác Bản đồ tỷ lệ 1:100000 dùng ảnh vệ tinh độ phân giải không gian 30x30m, đồ tỷ lệ 1:25000 dùng ảnh vệ tinh độ phân giải 10x10m Có loại độ phân giải: Độ phân giải không gian Độ phân giải xạ Độ phân giải phổ Độ phân giải thời gian Đặc điểm loại độ phân giải Độ phân giải không gian: Độ phân giải hình học : kích thước nhỏ đối tượng hay khoảng cách tối thiểu đối tượng liền kề có khả phân biệt ảnh Ảnh có độ phân giải không gian cao có kích thước pixel nhỏ Độ phân giải mặt đất: hình chiếu pixel tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Độ phân giải mặt đất tỷ lệ nghịch với kích thước pixel Ví dụ: ảnh vệ tinh LANDSAT kênh blue, green, red có độ phân giải 30x30 m, điều có nghĩa kênh ảnh nhận biết vật thể có kích thước 30x30 m mặt đất Dựa vào độ phân giải không gian, ảnh vệ tinh chia làm loại sau: ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao ( độ phân giải 1m) ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1-10m) ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình (10-100m) ảnh vệ tinh độ phân giải thấp (>100 m) Độ phân giải xạ Độ phân giải xạ khả nhạy cảm thiết bị thu để phát khác nhỏ từ xạ điện từ 20    •   •      Để lưu trữ, xử lý hiển thị ảnh vệ tinh máy tính kiểu raster, tùy thuộc vào số bit dùng để ghi nhận thông tin, pixel có giá trị hữu hạn với cấp độ xám Phần lớn liệu ảnh viễn thám lưu trữ dạng bit, số ảnh vệ tinh độ phân giải cao lưu trữ dạng 16 bit Ảnh vệ tinh lưu trữ dạng bit có 256 cấp độ xám (0-255), 16 bit có 65536 cấp độ xám (0-65535) Độ phân giải xạ cao ảnh sắc nét Độ phân giải phổ Là bề rộng hẹp kênh phổ mà cảm phân biệt thu nhận xạ điện từ từ đối tượng Bề rộng kênh phổ hẹp >> lượng kênh phổ nhiều >> độ phân giải phổ cao >> phản ánh xác đặc tính phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Ví dụ:ảnh LANDSAT có vùng phổ từ 0,45µm đên 12,5µm, bao gồm kênh phổ, kênh dải sóng nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại có độ phân giải không gian 30x30 m; kênh hồng ngoại nhiệt có độ phân giải 60x60m; kênh toàn sắc có độ phân giải 10x10 m Độ phân giải thời gian Là thời gian chụp lặp lại vị trí ảnh vệ tinh Độ phân giải thời gian cho biết số ngày ( giờ) mà hệ thống cảm biến vệ tinh quay lại để chụp vị trí định Độ phân giải thời gian không liên quan đến thiết bị ghi ảnh mà liên quan đến khả lặp lại vệ tinh Ảnh chụp vào ngày khác cho phép so sánh đặc trưng bề mặt theo thời gian Ưu điểm : cung cấp thông tin xác nhận biết biến động khu vực cần nghiên cứu ví dụ: độ phân giải thời gian ảnh vệ tinh: LANDSAT -4,5,7 16 ngày MODIS 0,5-1 ngày SPOT 26 ngày I KONOS ngày >> MODIS có độ phân giải thời gian cao ảnh viễn thám đa thời gian thường sử dụng nghiên cứu biến động bề mặt Trái đất, xác định khả sinh trưởng trồng cũng dự báo suất mùa vụ, nghiên cứu trạng thực vật… 21 o o o o o o o - Câu 15: Trình bày khuôn dạng liệu ảnh vệ tinh Dữ liệu ảnh số thường lưu trữ theo khuôn dạng khác bao gồm: BSQ, BIL, BIP Đây phối hợp vị trí không gian (hàng, cột) giá trị độ xám để thu nhận, lưu trữ, thể phân tích ảnh Khuôn dạng liệu kiểu BSQ: Trong khuôn dạng liệu kiểu tất liệu thuộc kênh ảnh lưu trữ riêng thành file Nếu ảnh số khu vực gồm nhiều kênh ảnh có nhiêu file liệu Ưu điểm: dễ đọc, cho phép chọn kênh thuận tiện xuất ảnh tổ hợp màu ảnh vệ tinh Khuôn dạng liệu kiểu BIL: Là cấu trúc xen đường băng phổ Giá trị số kênh ghi nhận thứ tự từ dòng hết cho file liệu chung cho tất kênh ảnh Khuôn dạng liệu kiểu BIP: Cấu trúc xen pixel băng phổ Mỗi pixel ảnh lưu trữ theo kênh Kết thúc tổ hợp phổ pixel lại chuyển sang tổ hợp phổ pixel khác Tất pixel ảnh thuộc kênh ảnh lưu trữ vào file giữ liệu chung Sử dụng thuận lợi phân loại tự động đối tượng ảnh xử lý ảnh đa biến Ngoài khuôn dạng liệu ảnh có khuôn dạng liệu khác như: định dạng quen thuộc ( BMP, GIF, JPEG, PNG), Mỗi phần mềm xử lý ảnh vệ tinh (ENVI, ERDAS, ….) sử dụng định dạng khác IMG, HDR(ENVI) 22 o o o o o o o o o o o • • • • • • • • Câu 16: Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm phương pháp phân loại ảnh mắt dấu hiệu Khái niệm: Phân tích(giải đoán) ảnh mắt trình sử dụng mắt người với trí tuệ để tách chiết thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh Việc phân tích ảnh mắt trợ giúp số thiết bị quang học từ đơn giản đến phức tạp kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, kính tổ hợp màu… nhằm nâng cao khả phân tích mắt người Phân tích ảnh mắt công việc áp dụng cách dễ dàng điều kiện phục vụ cho nhiều nội dung nghiên cứu khác cứu khác nhau: nghiên cứu lớp phủ mặt đất, nghiên cứu rừng, thổ nhưỡng, địa chất, địa mạo, thuỷ văn, sinh thái, môi trường Kết phân loại ảnh mắt có ý nghĩa đặc biệt quan trọng việc lẫy mẫu phân loại phục vụ việc phân loại tự động có kiểm định Ưu điểm: đơn giản nhanh chóng phát huy trí tuệ người sử dụng Nhược điểm: Độ xác không cao Phụ thuộc vào khả người phân loại Phương pháp phân loại ảnh mắt xử lý lượng thông tin lớn cũng không phát đối tượng ngụy trạng Phương pháp thông thường sử dụng trường hợp phân loại đối tượng đơn giản (cây cối, nhà cửa, sông hồ) tỏ có hiệu với ảnh độ phân giải không gian cao Các dấu hiệu phân loại: Bao gồm dấu hiệu phân loại Kích thước Hình dạng Bóng râm Độ đạm nhạt – độ sáng Màu sắc Cấu trúc Hình mẫu Mối liên quan 1.Kích thước 23 - - - - - - Thông tin biểu diễn hình dạng kích thước đối tượng có ý nghĩa quan trọng phân loại phân tích ảnh mắt Kích thước đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ ảnh Do vậy, phân loại ảnh mắt, phải xác định độ phân giải không gian, kích thước pixel cũng tỷ lệ ảnh Đối với ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, kích thước nhà nhận thấy rõ Ngược lại, ảnh vệ tinh có độ phân giải trung bình thấp phân biệt mắt nhà riêng biệt mà phát khu nhà, khu đô thị Hình dạng Là đặc trưng bên tiêu biểu cho đối tượng có ý nghĩa quan trọng giải đoán ảnh Hình dạng đối tượng nhìn từ cao xuống dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng ( ruộng thường có hình dạng vuông hay chữ nhật, khu vực trung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ… ) Bóng râm Xuất nguồn lượng không nằm đỉnh đầu chụp ảnh xiên Căn bóng râm xác định chiều cao đối tượng Trong ảnh radar bóng râm yếu tố giúp cho việc xác định địa hình hình dạng mặt đất Tuy nhiên bóng râm ảnh vệ tinh quang học thường làm giảm khả giải đoán Ví dụ: Khó khăn việc xác định diện tích vật thể rơi có nhiều nhà cao tầng Bóng râm mây tạo dẫn đến việc phân loại đối tượng bị bóng râm che phủ Độ đậm nhạt, độ sáng Là tổng hợp lượng phản xạ bề mặt đối tượng Mỗi đối tượng thể cấp độ sáng định tỷ lệ với cường độ ánh sáng + Ảnh trắng đen: biến thiên từ trắng đến đen tuyền + Ảnh màu: tone ảnh cho độ đậm nhạt khác Màu sắc Là yếu tố thuận lợi cho việc xác định chi tiết đối tượng Ví dụ: kiểu loại thực vật phát dễ dàng qua màu sắc Khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, đối tượng khác có tone màu khác nhau, đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp màu 24 - - Tùy theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa kênh phổ để tổ hợp màu thị tốt đối tượng mà người giải đoán quan tâm Cấu trúc Là tần số lặp lại thay đổi cấu trúc tone ảnh cho khu vực cụ thể ảnh quang học Ví dụ: tần số bố cục không gian đường viền cối, nhà, sân vận động Phân loại cấu trúc: điểm, hạt, đường hay hoa văn (vân), mịn hay sần sùi Hình mẫu Liên quan đến việc xếp đối tượng mặt không gian mà mắt người giải đoán phân biệt Các đối tượng xếp có quy luật để hình thành đồ hình có kết cấu Đây tổng hợp tiêu chí hình dạng, kích thước, màu sắc, cấu trúc Mối liên quan Phối hợp tất yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh mối liên quan đối tượng nghiên cứu với đối tượng khác cung cấp thông tin giải đoán quan trọng để xác định xác đối tượng Ví dụ: đường hầm qua núi : thảo nguyên, đường nhỏ dẫn tới dòng nước nhỏ 25 Câu 17: Phân tích khác vệ tinh địa tĩnh vệ tinh quỹ đạo cực Kể tên số vệ tinh địa tĩnh vệ tinh quỹ đạo cực Hướng chuyển động Vị trí tương đối so với Trái đất Tốc độ góc quay Mặt phẳng quỹ đạo bay Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh Quay chiều với trái đất, theo chiều từ Tây sang Đông Không thay đổi Vệ tinh quỹ đạo cực Quay qua hai cực trái đất cực Bắc cực Nam Bằng tốc độ góc quay Trái Đất Trùng với mặt phẳng xích đạo Khác tốc độ góc quay Trái Đất Vuông góc gần vuông góc với mặt phẳng xích đạo trái đất 900km Quan sát toàn trái đất.Thu thập thông tin vùng theo địa phương định Giám sát tài nguyên, nguyên cứu bề mặt Trái Đất Giám sát tài nguyên môi trường như: Landsat, Spot, Mos, Irs Độ cao bay Phạm vi quan sát 36 000km Chỉ quan sát khu vực định trái đất Ứng dụng Quan sát khí tượng, truyền tin… Khí tượng, vệ tinh thông tin:GMS,Vinasat, SMS/Goes, Metesset Tên số vệ tinh 26 Thay đổi theo thời gian - - - - Câu 18 Khái niệm ảnh số? So với tư liệu ảnh tương tự, liệu ảnh số có ưu điểm vượt trội? * Ảnh số: ảnh tạo mảng chiều sử dụng liệu số Dữ liệu số liệu có giá trị rời rạc theo thời gian ví dụ: ảnh viễn tham thu nhận từ vệ tinh Pixel ảnh phần tử ảnh kích thước, xác định tọa độ hàng(m), cột (n) giá trị độ xám g(m,n) Giá trị độ xám mã hóa tương ứng cường độ sáng điểm ảnh giá trị số Giá trị độ xám (rời rạc) ảnh số thể 0≤ f(x,y)≤k ( số nguyên hữu hạn) f(x,y) làm hàm rời rạc, lấy giá trị phạm vi 0,1,2,…,127 0,1,2,…,255 (mã hóa bit) Thang độ xám số lượng giá trị số sử dụng để mã hóa cường độ sáng điểm ảnh >> Ảnh n bít cần thang độ xám từ đến (2n – 1) + ảnh bít >> thang độ xám: 0,1,2… 127 + ảnh bít >> thang độ xám: 0,1,2… 255 + ảnh 16 bít >> thang độ xám: 0,1,2… 6535 * Ưu điểm liệu ảnh số so với liệu ảnh tương tự là: Dữ liệu ảnh số chứa thông tin gốc đối tượng tốt liệu ảnh chụp phim có độ phân giải( rửa phim làm thong tin) Dữ liệu ảnh số cho phép xử lý tự động phân loại nhanh Dữ liệu ảnh số có dải phổ lớn nhiều kênh so với liệu chụp phim ảnh Dữ liệu ảnh số phủ vùng rộng lớn so với liệu chụp phim Có thể lưu trữ gọn nhẹ máy tính Truyền tải nhanh mạng Ít khả hư hỏng chụp ảnh phim 27 [...]... thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm của đất Khi độ ẩm tăng, khả năng phản xạ sẽ bị giảm 12 - Một số yếu tố ảnh hưởng khác: • Hàm lượng chất hữu cơ trong đất Với hàm lượng hợp chất hữu cơ từ 0.5 – 5.0% đất sẽ có màu nâu sẫm (phản xạ phổ yếu) Nếu hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp hơn, khả năng phản xạ phổ sẽ cao hơn • Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng còn phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt chứa trong... hồng ngoại nhiệt - Ở dải sóng điện từ, chỉ có năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu quang - Thành phần hợp chất: cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong đất khác nhau thì biên độ đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau - Cấu trúc của thổ nhưỡng phụ thuộc vào thành phần sét, bụi cát có trong đất o Sét là hạt mịn có đường kính nhỏ hơn 0.002mm o...- Phản xạ phổ của nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước do trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ Dải sóng hồng ngoại và cận hồng ngoại: nước có khả năng hấp thụ rất mạnh do đó năng lượng phản xạ sẽ rất ít Dải sóng dài: khả năng phản xạ phổ của nước khá nhỏ nên có thể sử dụng các kênh ở dải... đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu tố và dấu hiệu do người giải đoán thiết lập Dựa vào khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng và phân tích cho nhiều vùng khác trên cơ sở cùng loại tư liệu, cùng mùa và cùng thời gian chụp ảnh Ý nghĩa: giúp công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo tính thống nhất trong quá trình giải đoán Mục đích, yêu cầu khi thành lập khóa giải đoán... đối tượng 2 bên sườn núi sẽ có khả năng phản xạ phổ khác nhau… Yếu tố khí quyển Khí quyển ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên Khí quyển có thể ảnh hưởng đến số liệu viễn thám bằng hai cách: tán xạ (làm đổi hướng tia chiếu) và hấp thụ năng lượng Do vậy, trước khi phân loại các đối tượng trên ảnh, thông thường một bước bắt buộc là phải hiệu chỉnh khí quyển nhằm giảm thiểu... rõ rệt qua sự khác biệt của đồ thị phổ: độ mặn của nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, trong nước - Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất đều có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn Khả năng thấu quang cao và hấp thụ năng lượng ít ở dải sóng nhìn thấy... đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng Tại các bước sóng khác nhau sẽ nhận được khả năng phản xạ phổ khác nhau 17 Câu 13: Trình bày các đặc điểm cơ bản của các thế hệ vệ tinh Landsat? Landsat-1,2,3 + Bộ cảm: Landsat MSS (máy quét đa phổ) + H= 905 – 918 km, i=990125, n=13.994 + Chu kỳ lặp: 18 ngày, e=0.0006, T=103.267 phút + Độ phân giải không gian:... học mà trong đó các yếu tố tách song riêng biệt được quét qua bề mặt trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay MSS có 4 bộ lọc và tách sóng Landsat-4,5,7 + Bộ cảm: Landsat TM, ETM (quét bản đồ chuyên đề) + Độ cao so với mặt đất: 705 km + Độ dài ảnh: 185 x 172 km + Chu kỳ lặp: 16 ngày + Độ phân giải không gian của Landsat TM 30 x 30m, cho 6 kênh (1,2,3,4,5,7) và 120 x 120m cho kênh 6 hồng ngoại nhiệt... 11/02/2013 Đang hoạt động 19 OLL TIRS - - • • • • •    o o o o •  Câu 14: Độ phân giải của ảnh vệ tinh là gì? Có những loại độ phân giải nào? Đặc điểm của từng loại độ phân giải? Độ phân giải là thông số cơ bản nhất phản ánh chất lượng và tính năng của ảnh vệ tinh mà dựa vào đó ta có thể xác định khả năng phân loại, nghiên cứu vật thể Đối với từng bài toán, phải xác định được yêu cầu cụ thể về mặt kỹ thuật... phân giải 30x30 m, điều đó có nghĩa là trên các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30x30 m trên mặt đất Dựa vào độ phân giải không gian, ảnh vệ tinh có thể được chia làm các loại cơ bản sau: ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao ( độ phân giải trên 1m) ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1-10m) ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình (10-100m) ảnh vệ tinh độ phân giải thấp (>100 m) Độ phân giải ... tầng khí viễn thám tầng lục địa viễn thám biển Lĩnh vực ứng dụng cụ thể: Viễn thám môi trường, viễn thám khí tượng, viễn thám thủy văn,viễn thám địa chất,viễn thám nông nghiệp,viễn thám lâm nghiệp…... thám hàng không (100m-100km) : cảm biến đặt không trung : máy bay, kinh khí cầu… Viễn thám vệ tinh (240 km-36000km) : cảm biến đặt vệ tinh nhân tạo, trạm không gian, tên lửa, tàu thoi… Viễn thám. .. sử dụng Viễn thám tử ngoại (λ= 0,05- 0,38 ) : bị hấp thụ tầng ô zôn.ít sử dụng vệ tinh Viễn thám nhìn thấy: ( λ=0,38-0,76 ) Năng lượng sử dụng xạ mặt trời Ảnh thu kỹ thuật viễn thám gọi ảnh quang