Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 4: a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám. b. Khoá giải đoán là gì? Mục đích, yêu cầu khi thành lập khoá giải đoán phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh. a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám. Nguồn năng lượng (A): thành phần đầu tiên của hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu. Trong viễn thám chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ nguồn phát đặt trên vật mang, còn trong viễn thám bị động, nguồn năng lượng chủ yếu là bức xạ mặt trời. Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua. Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là sự truyền qua, sự hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển. Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được phát ra hoặc bị phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm sẽ mang thông tin của đối tượng. Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần được truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này là dữ liệu thô. Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng trong các mục đích khác nhau. Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cần phải giải đoas chúng. Ảnh được phân loại bằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau (phân loại bằng mắt, phân loại thực địa, phân loại tự động,...). Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng của hệ thống viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin thu nhận được trong qúa trình xử lý ảnh vào các lĩnh vực, bài toán cụ thể. b. Trình bày về khóa giải đoán: Khóa giải đoán là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu tố và dấu hiệu do người giải đoán thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh và đạt kết quả chính xác thống nhất cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau.. Kết quả giải đoán chủ yếu phụ thuộc vào khóa giải đoán, thông thường khóa giải đoán được thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng. Bằng cách sử dụng khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng và phân tích cho nhiều vùng khác trên cơ sở cùng một loại tư liệu cũng như cùng mùa và thời gian chụp ảnh do đó giúp cho công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo được tính thống nhất trong quá trình giải đoán Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới 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.
CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN “CƠ SỞ VIỄN THÁM” Câu 4: a Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám b Khoá giải đoán gì? Mục đích, yêu cầu thành lập khoá giải đoán phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh a Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám 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, còn viễn thám bị động, nguồn lượng chủ yếu bức xạ mặt trời Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên cứu phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó qua Sự tương tác với đối tượng (C): sau truyền qua khí quyển đến đối tượng, lượng tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm đối tượng sóng điện từ Sư tương tác có thể sư truyền qua, sư hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển Thu nhận lượng bằng bộ cảm biến (D): sau lượng được phát hoặc bị phản xạ từ đối tượng, cần có cảm biến để tập hợp lại thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền về cảm mang thông tin đối tượng Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): lượng được thu nhận bởi cảm cần được truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng ảnh Ảnh dữ liệu thô Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô được xử lý để có thể sử dụng mục đích khác Để nhận biết được đối tượng ảnh cần phải giải đoas chúng Ảnh được phân loại bằng việc kết hợp phương pháp khác (phân loại bằng mắt, phân loại thưc địa, phân loại tư động, ) Ứng dụng (G): thành phần cuối cùng hệ thống viễn thám, được thưc ứng dụng thông tin thu nhận được qúa trình xử lý ảnh vào lĩnh vưc, toán cụ thể b Trình bày khóa giải đoán: Khóa giải đoán chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp yếu tố dấu hiệu người giải đoán thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh đạt kết xác thống nhất cho đối tượng từ nhiều người khác Kết giải đoán chủ yếu phụ thuộc vào khóa giải đoán, thông thường khóa giải đoán được thành lập dưa những vùng nghiên cứu thử nghiệm được điều tra kỹ lưỡng Bằng cách sử dụng khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng phân tích cho nhiều vùng khác sở cùng loại tư liệu cùng mùa thời gian chụp ảnh đó giúp cho công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo được tính thống nhất trình giải đoán Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng Tại bước sóng khác nhận được khả phản xạ phổ khác Câu 6: Vẽ sơ đồ trình bày đặc trưng phản xạ phổ thưc vật - Khả phản xạ phổ thưc 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 (clorophyl) - Trong dải sóng này, thưc vật ở trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao có khả phản xạ phổ cao ở bước sóng xanh (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) tăng rất mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại (NIR) - Khả phản xạ phổ ở vùng sóng ngắn vùng ánh sáng đỏ thấp Hai vùng suy giảm khả phản xạ phổ tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục (clorophyl) 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 (green), khả phản xạ phổ rất cao, đó ở trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận ở màu lục (green) Khi úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả phản xạ phổ thay đổi, mắt người cảm nhận có màu vàng, đỏ - Ở vùng sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả phản xạ phổ hàm lượng nước chứa - Thưc vật có khả hấp thụ lượng mạnh nhất ở bước sóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7 μm Bước sóng 2.7 μm hấp thụ lượng mạnh nhất gọi dải sóng cộng hưởng hấp thụ (sư 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 tăng lên đáng kể - Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thưc vật bao gồm: chất sắc tố, cấu trúc tế bào hàm lượng nước Câu 7: Vẽ sơ đồ trình bày đặc trưng phản xạ phổ nước Vẽ đồ thị trình bày đặc trưng phản xạ phổ nước high-high low-high high-low low-low 集 Khả phản xạ phổ nước thay đổi theo bước sóng bức xạ chiếu tới thành phần vật chất có nước Ngoài ra, khả phản xạ phổ nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước trạng thái nước Nước có khả hấp thụ rất mạnh lượng ở bước sóng cận hồng ngoại hồng ngoại, đó lượng phản xạ rất Ở dải sóng dài, khả phản xạ phổ nước nhỏ nên có thể sử dụng kênh ở dải sóng để xác định ranh giới nước – đất liền Trong nước chứa nhiều thành phần hữu vô cơ, khả phản xạ phổ nước phụ thuộc vào thành phần trạng thái nước Nước đục có khả phản xạ phổ cao nước trong, nhất ở dải sóng dài Hàm lượng clorophyl ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước Ngoài ra, số yếu tố khác ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước, không thể rõ rệt qua sư khác biệt đồ thị phổ: độ mặn nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, nước Độ thấu quang nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất đều có chung đặc tính thấu quang, nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt với bước sóng dài, độ thấu quang lớn Khả thấu quang cao hấp thụ lượng ở dải sóng nhìn thấy đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) lượng phản xạ lớp đáy: cát, đá, Câu 8: Vẽ sơ đồ trình bày đặc trưng phản xạ phổ thổ nhưỡng Vẽ đồ thị trình bày đặc trưng phản xạ phổ nước high-high low-high high-low low-low 集 Đặc trưng phản xạ chung nhất thổ nhưỡng khả phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt bước sóng cận hồng ngoại hồng ngoại nhiệt Ở dải sóng điện từ này, chỉ có lượng hấp thụ lượng phản xạ mà không có lượng thấu quang Với loại đất có thành phần cấu tạo chất hữu vô khác nhau, khả phản xạ phổ khác Tùy thuộc vào thành phần hợp chất có đất mà biên độ đồ thị phản xạ phổ khác Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng: cấu trúc bề mặt đất, độ ẩm đất, hợp chất hữu cơ, vô có đất Cấu trúc thổ nhưỡng phụ thuộc vào thành phần sét, bụi cát có đất Sét hạn mịn có đường kính nhỏ 0.002mm, bụi có đường kính 0.002 – 0.05mm, cát có đường kính 0.05 – 2mm Với đất hạt mịn khoảng cách giữa hạt nhỏ, với đất hạt lớn, khoảng cách giữa hạt lớn dẫn đến khả vận chuyển không khí độ ẩm dễ dàng Độ ẩm lượng nước có đất ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm đất Khi độ ẩm tăng, khả phản xạ bị giảm Một yếu tố khác ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ thổ nhưỡng hợp chất hữu có 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 còn 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 có thể 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 Trong nước chứa nhiều thành phần hữu vô cơ, khả phản xạ phổ nước phụ thuộc vào thành phần trạng thái nước Nước đục có khả phản xạ phổ cao nước trong, nhất ở dải sóng dài Hàm lượng clorophyl ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước Ngoài ra, số yếu tố khác ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ nước, không thể rõ rệt qua sư khác biệt đồ thị phổ: độ mặn nước biển, hàm lượng khí metan, oxi, nitơ, cacbonic, nước Độ thấu quang nước phụ thuộc vào độ đục/trong Nước biển, nước ngọt, nước cất đều có chung đặc tính thấu quang, nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt với bước sóng dài, độ thấu quang lớn Khả thấu quang cao hấp thụ lượng ở dải sóng nhìn thấy đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) lượng phản xạ lớp đáy: cát, đá, Câu 9: Phát biểu khái niệm vật mang, cảm Trình bày dạng quỹ đạo vệ tinh viễn thám Khái niệm vật mang: Một phương tiện dùng để mang cảm gọi vật mang Vệ tinh, máy bay những vật mang viễn thám Có nhiều loại vật mang có độ cao hoạt động từ vài chục mét trở lên Khái niệm cảm: Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể được gọi viễn cảm, thường gọi tắt cảm Quỹ đạo đồng với Trái đất: Là quỹ đạo vệ tinh có chuyển động với vận tốc cùng với vận tốc quay Trái đất Có nghĩa vệ tinh quay vòng quanh trái đất hết gần 24h hay 86164.1s Nếu mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo trái đất, vệ tinh được gọi vệ tinh địa tĩnh Các vệ tinh địa tĩnh có độ cao bay khoảng 30000 km đến 40000 km treo lơ lửng điểm không trung (đứng yên tương đối so với mặt đất), nên chúng sử dụng cho mục đích quan sát khí tượng, giám sát môi trường cho vùng lãnh thổ truyền tin Với độ cao lớn, vệ tinh khí tượng địa tĩnh có thể giám sát thời tiết dạng mây bao phủ toàn bán cầu trái đất Quỹ đạo đồng với quỹ đạo mặt trời: Là quỹ đạo chuyển động vệ tinh hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển động Đông – Tây Trái đất tạo thành quỹ đạo chuyển động đồng với quỹ đạo chuyển động mặt trời, cho vệ tinh nhìn bề mặt trái đất thời điểm có độ sáng ổn định Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo gần bằng góc nghiêng trục quay trái đất so với mặt phẳng xích đạo, còn gọi quỹ đạo cưc Những vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo đồng với mặt trời thu thập thông tin vùng đó mặt đất theo giờ địa phương nhất định với độ chiếu sáng mặt trời ổn định Đây yếu tố quan trọng cho việc giám sát sư thay đổi giá trị phổ giữa ảnh Đặc trưng chuyển động vệ tinh theo quỹ đạo không chỉ được phân biệt theo hình dạng, kích thước, góc nghiêng mà còn theo chu kỳ lặp lại nó thời điểm quan sát Chu kỳ lặp có thể hay nhiều ngày Vệ tinh giám sát mặt đất (vệ tinh tài nguyên) thường sử dụng quỹ đạo chuyển động với chu kỳ lặp nhiều ngày, cho phép cảm nhìn bao phủ hầu hết phần bề mặt trái đất Câu 10: Độ phân giải ảnh vệ tinh gì? Có những loại độ phân giải nào? Trình bày đặc điểm từng loại Độ phân giải ảnh vệ tinh thông số nhất phản ánh chất lượng tính ảnh vệ tinh mà dưa vào đó ta có thể xác định khả phân loại, nghiên cứu vật thể Độ phân giải ảnh vệ tinh bao gồm: - Độ phân giải không gian - Độ phân giải bức xạ - Độ phân giải phổ - Độ phân giải thời gian Độ phân giải không gian (Spatial resolution) ảnh vệ tinh kích thước nhỏ nhất đối tượng hay khoảng cách tối thiểu giữa hai đối tượng liền kề có khả phân biệt được ảnh Độ phân giải không gian được gọi độ phân giải mặt đất hình chiếu pixel tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Ví dụ, ảnh vệ tinh LANDSAT ở kênh blue, green, red có độ phân giải 30 x 30 m, điều đó có nghĩa kênh ảnh có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30 x 30 m mặt đất Độ phân giải bức xạ khả nhạy cảm thiết bị thu để phát những sư khác rất nhỏ lượng sóng điện từ (số bit dùng để ghi nhận thông tin ảnh vệ tinh) Phần lớn dữ liệu ảnh viễn thám được lưu trữ ở dạng bit, số ảnh vệ tinh độ phân giải cao có thể lưu trữ ở dạng 16 bit Ảnh vệ tinh được lưu trữ ở dạng bit có 256 cấp độ xám (0 – 255), 16 bit có 65536 cấp độ xám (0 – 65535) Độ phân giải phổ thể bởi kích thước số kênh phổ, bề rộng phổ hoặc sư phân chia vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân biệt số lượng lớn bước sóng có kích thước tương tư, tách biệt được bức xạ từ nhiều vùng phổ khác Độ phân giải phổ thể độ nhạy tuyến tính cảm biến khả phân biệt sư thay đổi nhỏ nhất cường độ phản xạ sóng từ vật thể Ví dụ, ảnh LANDSAT có vùng phổ từ 0.45 μm đến 12.5 μm , bao gồm kênh phổ Độ phân giải thời gian thời gian chụp lặp lại cùng vị trí ảnh vệ tinh Ví dụ, độ phân giải thời gian ảnh vệ tinh LANDSAT 16 ngày, ảnh vệ tinh MODIS 0.5 – ngày Câu 12: a Khái niệm ảnh số? So với tư liệu ảnh tương tư, dữ liệu ảnh số có những ưu điểm vượt trội? b Trình bày khái niệm nguyên lý viễn thám hồng ngoại nhiệt Nêu đặc điểm ảnh hồng ngoại nhiệt Ảnh số ma trận không gian đơn vị ảnh (pixel ảnh) được xếp theo dòng cột theo trật tư nhất định dưới dạng số Giá trị độ xám sư mã hoá tương ứng cường độ sáng điểm ảnh bởi giá trị số Quá trình mã hoá được nhờ hoạt động thiết bị tích điện kép cảm biến So với dữ liệu tương tư (ảnh phim), dữ liệu ảnh số có nhiều ưu điểm vượt trội như: + Dữ liệu ảnh số chứa thông tin gốc về một đối tượng tốt dữ liệu ảnh chụp phim có cùng độ phân giải (khi rửa phim có thể làm mất thông tin); + Dữ liệu ảnh số cho phép xử lý tư động phân loại nhanh; + Dữ liệu ảnh số có dải phổ lớn nhiều kênh so với dữ liệu chụp phim ảnh; + Dữ liệu ảnh số phủ vùng rộng lớn khả ảnh chụp phim; + Có thể lưu trữ gọn nhẹ máy tính; + Truyền tải nhanh mạng; + Ít khả hỏng ảnh chụp phim Viễn thám hồng ngoại nhiệt phương pháp viễn thám sử dụng bức xạ điện từ có bước sóng khoảng Tuy nhiên, phần lớn ứng dụng ảnh hồng ngoại nhiệt thường sử dụng dãy sóng với bước sóng Nguyên lý viễn thám hồng ngoại nhiệt ghi nhận thông tin về nhiệt độ bức xạ vật thể dải sóng hồng ngoại nhiệt bằng phương pháp quét Vẽ sơ đồ nguyên lý: Bức xạ nhiệt có cường độ yếu, lại bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển nên để thu tín hiệu phải có thiết bị quét nhiệt với độ nhạy cao Tính chất bức xạ nhiệt đối tượng tư nhiên dưa vào nguyên lý bức xạ nhiệt vật đen tuyệt đối Ảnh hồng ngoại nhiệt có đặc điểm hình học chính sau: - Rất hay bị méo ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết, môi trường gió, mưa, mây, thưc vật - Ảnh hồng ngoại nhiệt thu nhận ban ngày ban đêm có sư khác biệt rất lớn phụ thuộc vào mô hình nhiệt vật chất khác Câu 13: Trình bày khái niệm viễn thám Radar Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh Radar Khái niệm: Radar (Radio Detection and Ranging) hệ thống đo đạc sử dụng nguồn lượng nó phát ở dải sóng siêu cao tần (sóng radar) Hệ thống radar phát xung điện về phía đối tượng thu lại lượng được phản hồi từ đối tượng phạm vi trường nhìn hệ thống Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh Radar: Bước sóng radar: bước sóng radar khác cho lượng phản hồi khác Các bước sóng nhỏ cm nhiều chịu ảnh hưởng thời tiết Ở bước sóng Ka, bề mặt vật thể có thể gồ ghề, bước sóng L, bề mặt lại phẳng Góc hạ sóng radar: chất lượng ảnh radar (giá trị độ sáng) phụ thuộc vào góc hạ tia sóng radar Trên hình 6.11 thể ảnh radar cùng địa điểm với góc hạ khác nha ( 30, 45, 80 độ) Hiệu ứng phân cực sóng radar: tia sóng radar có tính chất phân cưc, điều ảnh hưởng đến chất lượng ảnh radar thu được Hướng nhìn sóng radar: tác động lên bề mặt địa hình Nếu hướng nhìn vuông góc với bề mặt phản xạ cho tín hiệu phản xạ mạnh Tầm xiên (khoảng cách nghiêng): radar hàng không, tầm xiên khoảng – 20 km, radar vệ tinh khoảng 250 – 850 km Các yếu tố địa hình: Do chế thu nhận ảnh radar mà yếu tố địa hình có ảnh hưởng rất lớn đến hình ảnh thu được Ảnh hưởng địa hình đến chất lượng ảnh radar thu được xảy dưới dạng tượng: đảo ngược ảnh, bóng đổ co ảnh Hiện tượng đảo ngược: thứ tư đối tượng ảnh radar bị đảo ngược so với vị trí chúng mặt đất thường gặp trường hợp chụp ảnh ở vùng núi Hiện tượng co ảnh: tượng ảnh hưởng đến hình ảnh radar xảy trường hợp chụp ảnh vùng núi, tia radar chạm vào phần chân sườn núi trước nó chạm đỉnh núi Do radar đo khoảng cách theo hướng nghiêng nên sườn núi trở nên ngắn với thưc địa hình ảnh sườn núi bị co lại Hiện tượng bóng đổ: diễn ở phía sau đối tượng dưng đứng hoặc có độ dốc Bóng đổ ảnh radar xảy sóng radar không chạm tới được đối tượng (đối tượng không được rọi bởi tia sóng radar) Câu 14: Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm phương pháp phân loại ảnh bằng mắt Các dấu hiệu phân loại ảnh bằng mắt Phân tích hay giải đoán ảnh mắt trình sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh Ưu điểm lớn nhất phương pháp phân loại ảnh bằng mắt đơn giản, nhanh chóng phát huy được trí tuệ người sử dụng Nhược điểm phương pháp độ xác không cao phụ thuộc vào khả người phân loại Bên cạnh đó, phương pháp phân loại bằng mắt không thể xử lý lượng thông tin lớn không phát được đối tượng ngụy trang Phương pháp thông thường chỉ sử dụng trường hợp phân loại đối tượng đơn giản Kích thước: Thông tin biểu diễn hình dạng kích thước đối tượng có ý nghĩa quan trọng phân loại phân tích ảnh bằng mắt Kích thước đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ ảnh, kích thước có thể được xác định nếu lấy kích thước đo được ảnh nhân với nghịch đảo tỷ lệ ảnh Do vậy, phân loại ảnh bằng mắt, điều quan phải xác định được độ phân giải không gian, kích thước pixel tỉ lệ ảnh Đối với ảnh vệ tinh độ phân giải cao, kích thước nhà có thể được nhận thấy rõ Ngược lại, ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình thấp không thể phân biệt bằng mắt nhà riêng biệt mà chỉ phát được 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 đặc trưng cho đối tượng nhìn từ cao xuống được coi dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng (ruộng thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu vưc chung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ) Bóng râm: Khi nguồn phát lượng (mặt trời hay radar) không nằm đỉnh đầu hoặc trường hợp chụp ảnh xiên xuất bóng đối tượng Căn cứ theo bóng vật thể có thể xác định được chiều cao chúng, 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 đối với khu vưc nhiều nhà cao tầng, rất khó khăn việc xác định diện tích vật thể Trong nhiều trường hợp, bóng râm mây tạo dẫn đến việc không thể phân loại được đối tượng bị bóng râm che phủ Độ đậm nhạt – độ sáng: Là tổng hợp lượng phản xạ bởi bề mặt đối tượng Mỗi vật thể được thể bằng cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng nó (ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen tuyền, ảnh màu tone ảnh cho độ đậm nhạt màu để phân biệt vật thể khác nhau) Trong ảnh quang học, tổ hợp màu đúng 3, 2, 1, rừng tư nhiên có màu xanh đậm rừng trồng, nước có màu xanh nước chứa nhiều phù sa, Độ đậm nhạt ảnh yếu tố rất quan trọng việc giải đoán ảnh Màu sắc: Là yếu tố rất thuận lợi việc xác định chi tiết đối tượng Ví dụ, kiểu loài thưc vật vật có thể được phát dễ dàng qua màu sắc (ngay cho những người không có kinh nghiệm) Trong phân tích ảnh bằng mắt 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 lưa kênh phổ để tổ hợp màu hiển thị được tốt nhất đối tượng mà người giải đoán quan tâm Cấu trúc: Là tần số lặp lại sư thay đổi cấu trúc tone ảnh cho khu vưc cụ thể ảnh quang học Cấu trúc còn tập hợp nhiều đối tượng nhỏ phân bố thường theo quy luật nhất định vùng ảnh mà mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu, đối tượng nhỏ quyết định đối tượng đó có cấu trúc mịn hay sần sùi Hình mẫu: Liên quan đến việc sắp xếp đối tượng về mặt không gian mắt người giải đoán có thể phân biệt được Đây dạng tương ứng với vật thể theo quy luật nhất định, nghĩa sư lặp lại theo trật tư cụ thể tone ảnh hay cấu trúc tạo sư phân biệt đồng thời có thể nhận biết được hình mẫu Hình mẫu cung cấp thông tin từ sư đồng nhất về hình dạng chúng Mối liên quan: Sư phối hợp tất yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc 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 Câu 15: Trình bày nguyên nhân dẫn tới sai số ảnh viễn thám Trình bày nguyên lý phương pháp nội suy lại giá trị độ xám Ưu nhược điểm từng phương pháp a Nguyên nhân dẫn tới sai số ảnh viễn thám Có loại sai số ảnh viễn thám: sai số về phổ sai số về hình học Nguyên nhân dẫn tới sai số hình học: Các sai số hình học làm méo mó ảnh viễn thám được chia làm nhóm: sai số hình học hệ thống sensor sai số ảnh hưởng yếu tố hệ thống Sai số méo hình học hệ thống sensor phát sinh chủ yếu có sư thay đổi hoạt động sensor méo hình quang học sensor, thay đổi tốc độ quét tuyến tính, sư lặp lại đường quét, Các sai số nhìn chung nhỏ so với sai số ảnh hưởng yếu tố hệ thống, chừng mưc đó có thể bỏ qua sai số Sai số yếu tố hệ thống gây sư thay đổi nguyên tố định hướng (vị trí quỹ đạo sensor), khúc xạ khí quyển, độ cong Trái đất, chênh độ cao địa hình Sư thay đổi độ cao, vận tốc bay, vị trí vệ tinh dẫn đến sai số hình học ảnh viễn thám Trái đất quay từ đông sang tây quanh trục nó ảnh hưởng đến sư méo hình ảnh viễn thám Nguyên nhân dẫn tới sai số phổ: Sai số về phổ thường xuất phát từ nguyên nhân ảnh hưởng bầu khí quyển, tán xạ lượng (hiệu ứng Rayleigh, hiệu ứng Mie), lỗi sensor b Trình bày nguyên lý phương pháp nội suy lại giá trị độ xám Ưu nhược điểm phương pháp Phương pháp lân cận gần nhất: nội suy dưa vào giá trị độ sáng pixel gần nhất ảnh gốc Ưu điểm: Đơn giản, nhanh, không có giá trị ngoại lai Nhược điểm: vị trí pixel bị di dời làm cho độ xác kém Phương pháp nội suy song tuyến: pixel gốc vùng tái chia mẫu điểm cần nội suy được sử dụng để tính toán nội suy Việc tính toán tái chia mẫu có thể thưc riêng biệt theo hướng x hướng y Ưu điểm: đơn giản, ảnh có độ tương phản dịu Nhược điểm: độ xác không cao Phương pháp xoắn bậc 3: sử dụng 16 giá trị độ xám pixel lân cận để nội suy độ xám mới pixel ảnh sau nắn Quá trình tính toán nội suy có thể được thưc riêng rẽ theo hướng x, hướng y hoặc có thể giải lần theo sư phân bố trọng số 16 pixel quanh điểm lấy mẫu Ưu điểm: độ xác cao Nhược điểm: tốc độ nội suy tái chia mẫu chậm Câu 16: Trình bày khái niệm bước phân loại tư động ảnh viễn thám Liệt kê phương pháp phân loại tư động được học? Phân loại ảnh trình tách gộp thông tin dưa tính chất phổ, không gian thời gian Phân loại thường được biểu diễn bởi tập hợp kênh ảnh trình gán từng pixel ảnh vào lớp khác dưa đặc tính thống kê giá trị độ xám từng pixel Các bước việc phân loại: + Chọn trước tập hợp lớp phủ mà theo đó ảnh được phân lớp + Với lớp, chọn môt tập pixel tiêu biểu cho lớp đó (gọi samples hoặc training data) + Các tập training có thể lấy được từ thưc địa, từ đồ, hay từ nguồn hình ảnh khác + Các tập training được dùng để ước đoán tham số giải thuật phân loại sử dụng (các tham số thuộc lớp training gọi tín hiệu hay signature lớp đó) + Dưa vào tập training, xếp loại tất pixel ảnh cho pixel thuộc về lớp nhất + Tạo ảnh (hoặc đồ) phân loại, tính toán thống kê việc phân loại Có hai phương pháp phân loại tư động ảnh viễn thám: - Có kiểm định: + Thuật toán hình hộp + Thuật toán khoảng cách ngắn nhất + Thuật toán xác suất cưc đại - Không kiểm định: + Phương pháp K giá trị trung bình (K – Mean) + Phương pháp ISODATA Câu 17: Hãy trình bày phương pháp phân loại không kiểm định thuật toán thường được sử dụng phương pháp Nêu ưu, nhược điểm phân loại tư động so với giải đoán ảnh bằng mắt Trình bày phân loại tự động không kiểm định : Phương pháp phân loại không kiểm định phương pháp chỉ sử dụng túy thông tin ảnh, trình xử lý hoàn toàn tư động Đây trình nhóm đối tượng không gian ảnh viễn thám theo khoảng giá trị phổ kênh ảnh bằng áp dụng thuật toán xử lý ảnh để xem xét pixel chưa biết Ưu điểm: hiệu kinh tế cao, không phụ thuộc vào trình độ người phân loại Nhược điểm: độ xác kết phân loại rất thấp Do kết phân loại có độ xác không cao, phương pháp phân loại không kiểm định rất được sử dụng xử lý ảnh viễn thám Phương pháp chỉ được sử dụng trường hợp thông tin về lớp phủ không đầy đủ, hoặc chí không có Trong trường hợp khác, biết rõ số lượng lớp đối tượng ảnh số lượng đối tượng không nhiều có thể áp dụng hiệu phương pháp phân loại không kiểm định Trong phân loại không kiểm định thường dùng hai thuật toán bản: K – trung bình (K – Mean) ISODATA Phương pháp K giá trị trung bình (K – Mean) Với phương pháp số lớp cần phân loại phải được xác định từ trước Khởi đầu, ta chọn K tâm ban đầu lớp tiến hành phân loại điểm ảnh theo nguyên tắc khoảng cách tối thiểu Sau đó xác định vị trí trung bình tất điểm ảnh thuộc lớp, để nhận làm tâm mới, tiến hành phân loại lại tất điểm ảnh Quá trình được lặp lại cho tới tâm lớp giữa hai lần lặp không còn thay đổi kết thúc Ưu điểm: tâm lớp được điều chỉnh dần trình lặp nên kết phân lớp không phụ thuộc vào việc lưa chọn tâm ban đầu trình tư điểm ảnh được xét cho ta kết đáng tin cậy nếu số lượng lớp được xác định đúng từ đầu Nhược điểm: đòi hỏi người sử dụng phải xác định trước số lớp cần phân loại Trong đó việc ước lượng số lớp phổ tồn ảnh lại hoàn toàn không đơn giản, nhất đối với những ảnh có số lượng kênh phổ lớn Phương pháp ISODATA (Interactive Self -Organizing Data Analysis) Đây có thể coi cải biên phương pháp K giá trị trung bình nhằm khắc phục nhược điểm nêu phương pháp bằng cách sau lần lặp tiến hành kiểm tra để nhóm gộp, loại bỏ hay tách lớp cần, nhờ đó tư điều chỉnh được số lớp kết phân loại Thuật toán đòi hỏi người sử dụng phải biết ước lượng để lưa chọn tham số điều khiển trình phân loại Ưu, nhược điểm phân loại ảnh so với giải đoán ảnh mắt: Ưu điểm: + Năng suất lao động cao: chiết tách được thông tin phục vụ cho ứng dụng khoảng thời gian ngắn với chi phí thấp + Có thể đáp ứng được nhiệm vụ cấp bách: theo dõi ngập lụt, giám sát mùa màng Nhược điểm: + Độ xác phụ thuộc vào phương pháp xử lý, không linh hoạt + Đòi hỏi đầu tư trang thiết bị (máy tính, phần mềm chuyên dụng) đội ngũ cán kỹ thuật được đào tạo chuyên sâu Câu 18: Hãy trình bày phương pháp phân loại tư động có kiểm định thuật toán thường được sử dụng phương pháp Nêu ưu, nhược điểm từng phương pháp Phương pháp phân loại có kiểm định hình thức phân loại kết hợp giữa phân loại tư động nhờ sư trợ giúp máy tính, kết điều tra thưc địa trình độ người phân loại Thưc chất phân loại có kiểm định gán nhãn cho pixel vào từng loại thông tin cụ thể dưa thông tin về giá trị phổ chúng kết hợp với dữ liệu khác Phương pháp phân loại có kiểm định cho phép người phân loại có thể thiết lập loại thông tin cần thiết phù hợp với mục đích toán vùng nghiên cứu cụ thể Bên cạnh đó, người phân loại có thể kết hợp sử dụng tư liệu khác về vùng nghiên cứu để có thể có được thông tin xác nhất về đối tượng cần phân loại Ưu điểm nổi bật nhất phương pháp phân loại có kiểm định độ xác cao, mẫu phân loại có thể dùng thời gian dài, tốc độ tính toán nhanh Bên cạnh đó, phương pháp có nhược điểm độ xác kết phân loại phụ thuộc vào độ xác mẫu phân loại trình độ người phân loại Phân loại tư động có kiểm định bao gồm bước chọn dữ liệu mẫu, chọn phương pháp phân loại, tiến hành phân loại đánh giá kết Các thuật toán phân loại: Thuật toán hình hộp Thuật toán phân loại hình hộp (parallelepiped) những thuật toán được ứng dụng rộng rãi nhất phân loại tư động có kiểm định ảnh viễn thám Ưu điểm thuật toán đơn giản dễ hiểu, khả tính toán nhanh so với thuật toán phân loại khác Nhược điểm kết phân loại không cao trường hợp có sư tương quan giữa hai kênh ảnh Ngoài ra, khoảng chia cách giữa hình hộp đáng kể, những pixel nằm vùng không được xử lý Trong trường hợp khác, có sư trùng lắp phần giữa hai hình hộp, thuật toán phân loại hình hộp chỉ định pixel vào hộp Thuật toán khoảng cách ngắn Phương pháp phân loại tư động có kiểm định bằng thuật toán khoảng cách ngắn nhất (Minimum distancce) những phương pháp thông dụng đơn giản nhất phân loại ảnh vệ tinh Ưu điểm thuật toán phân loại khoảng cách ngắn nhất tốc độ tính toán nhanh Ngoài ra, tất pixel được phân vào loại tương ứng Nhược điểm không quan tâm đến đặc trưng phân bố mẫu phân loại, thế dù khoảng cách ngắn nhất thưc tế pixel không thuộc vào loại đó Thuật toán xác suất cực đại Phương pháp xác suất cưc đại (Maximum likelihood) được sử dụng rất thông dụng viễn thám được xem thuật toán chuẩn để so sánh với thuật toán phân loại khác Thuật toán xác suất cưc đại được xây dưng sở giả thuyết hàm mật độ xác suất tuân theo luật phân bố chuẩn Trong phương pháp này, pixel được tính xác suất thuộc lớp đó được gán vào lớp có xác suất cao nhất Ưu điểm: độ xác cao Nhược điểm: sở toán học phức tạp [...]... ít được sử dụng trong xử lý ảnh viễn thám Phương pháp này chỉ được sử dụng trong trường hợp thông tin về lớp phủ không đầy đủ, hoặc thậm chí không có Trong một trường hợp khác, khi biết rõ số lượng lớp đối tượng trên ảnh và số lượng đối tượng là không nhiều cũng có thể áp dụng hiệu quả phương pháp phân loại không kiểm định Trong phân loại không kiểm định thường dùng hai... bình (K – Mean) + Phương pháp ISODATA Câu 17: Hãy trình bày phương pháp phân loại không kiểm định và các thuật toán thường được sử dụng trong phương pháp này Nêu ưu, nhược điểm của phân loại tư động so với giải đoán ảnh bằng mắt Trình bày phân loại tự động không kiểm định : Phương pháp phân loại không kiểm định là phương pháp chỉ sử dụng thuần túy thông tin ảnh, quá trình xử lý hoàn... nhóm các đối tượng không gian trên ảnh viễn thám theo khoảng giá trị phổ của các kênh ảnh bằng áp dụng thuật toán xử lý ảnh để xem xét các pixel chưa biết Ưu điểm: hiệu quả kinh tế cao, không phụ thuộc vào trình độ người phân loại Nhược điểm: độ chính xác của kết quả phân loại rất thấp Do kết quả phân loại có độ chính xác không cao, phương pháp phân loại không kiểm định rất ít... xác cao Nhược điểm: tốc độ nội suy và tái chia mẫu chậm hơn Câu 16: Trình bày khái niệm và các bước trong phân loại tư động ảnh viễn thám Liệt kê các phương pháp phân loại tư động đã được học? Phân loại ảnh là quá trình tách gộp thông tin dưa trên các tính chất phổ, không gian và thời gian Phân loại thường được biểu diễn bởi tập hợp các kênh ảnh và quá trình này là gán từng pixel trên... của từng pixel Các bước trong việc phân loại: + Chọn trước một tập hợp các lớp phủ mà theo đó ảnh sẽ được phân lớp + Với mỗi lớp, chọn ra môt tập các pixel tiêu biểu cho lớp đó (gọi là samples hoặc training data) + Các tập training có thể lấy được từ đi thưc địa, từ bản đồ, hay từ các nguồn hình ảnh khác + Các tập training được dùng để ước đoán các tham số của giải thuật... thông tin cụ thể dưa trên thông tin về giá trị phổ của chúng kết hợp với các dữ liệu khác Phương pháp phân loại có kiểm định cho phép người phân loại có thể thiết lập các loại thông tin cần thiết phù hợp với mục đích bài toán và vùng nghiên cứu cụ thể Bên cạnh đó, người phân loại có thể kết hợp sử dụng các tư liệu khác về vùng nghiên cứu để có thể có được thông... khúc xạ khí quyển, độ cong Trái đất, chênh độ cao địa hình Sư thay đổi độ cao, vận tốc bay, vị trí của vệ tinh cũng dẫn đến sai số hình học ảnh viễn thám Trái đất quay từ đông sang tây quanh trục của nó ảnh hưởng đến sư méo hình của ảnh viễn thám Nguyên nhân dẫn tới sai số phổ: Sai số về phổ thường xuất phát từ các nguyên nhân như ảnh hưởng của bầu khí quyển, tán xạ năng lượng... tách được thông tin phục vụ cho các ứng dụng trong khoảng thời gian ngắn với chi phí thấp + Có thể đáp ứng được nhiệm vụ cấp bách: theo dõi ngập lụt, giám sát mùa màng Nhược điểm: + Độ chính xác phụ thuộc vào phương pháp xử lý, không linh hoạt + Đòi hỏi đầu tư các trang thiết bị (máy tính, phần mềm chuyên dụng) và đội ngũ cán bộ kỹ thuật được đào tạo chuyên sâu Câu 18: Hãy trình... của lớp đó) + Dưa vào các tập training, xếp loại tất cả các pixel của ảnh sao cho mỗi pixel sẽ thuộc về một lớp duy nhất + Tạo ảnh (hoặc bản đồ) phân loại, tính toán các thống kê của việc phân loại Có hai phương pháp phân loại tư động ảnh viễn thám: - Có kiểm định: + Thuật toán hình hộp + Thuật toán khoảng cách ngắn nhất + Thuật toán xác suất cưc đại - Không kiểm định: + Phương pháp... loại tư động có kiểm định ảnh viễn thám Ưu điểm của thuật toán này là đơn giản và dễ hiểu, khả năng tính toán nhanh so với các thuật toán phân loại khác Nhược điểm cơ bản là kết quả phân loại không cao trong trường hợp có sư tương quan giữa hai kênh ảnh Ngoài ra, do khoảng chia cách giữa các hình hộp là đáng kể, những pixel nằm trong vùng này sẽ không được xử lý Trong một trường