Chương 5 VIỄN THÁM REMOTE SENSING

Chia sẻ: Nguyễn Lê Huy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguyên tắc cơ bản về viễn thám 5.2 Bộ cảm biến 5.3 Vật mang 5.4 Các vệ tinh viễn thám 5.5 Dữ liệu sử dụng trong viễn thám 5.6 Giải đoán ảnh 5.7 Các hệ xử lý ảnh 5.8 Xử lý ảnh .5.1 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN VỀ VIỄN THÁM FUNDAMENTALS OF REMOTE SENSING 5.1.1. Lịch sử công nghệ Trắc Địa Technological history of Surveying • 19C : Không ảnh (bắt đầu của RS) • 11C - 12C : La bàn (Hàng hải) Thành lập bản đồ hiệu quả hơn • 14C - 15C : Kinh độ (quan sát mặt trăng) 20C...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 5 VIỄN THÁM REMOTE SENSING

Chöông 5 VIEÃN THAÙM REMOTE SENSING 5.1 Nguyeân taéc cô baûn veà vieãn thaùm 5.2 Boä caûm bieán 5.3 Vaät mang 5.4 Caùc veä tinh vieãn thaùm 5.5 Döõ lieäu söû duïng trong vieãn thaùm 5.6 Giaûi ñoaùn aûnh 5.7 Caùc heä xöû lyù aûnh 5.8 Xöû lyù aûnh GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 1
5.1 NGUYEÂN TAÉC CÔ BAÛN VEÀ VIEÃN THAÙM FUNDAMENTALS OF REMOTE SENSING 5.1.1. Lòch söû coâng ngheä Traéc Ñòa Technological history of Surveying • 19C : Khoâng aûnh (baét ñaàu cuûa RS) • 11C - 12C : La baøn (Haøng haûi) Thaønh laäp baûn ñoà hieäu quaû hôn • 14C - 15C : Kinh ñoä (quan saùt maët traêng) 20C : Thôøi kyø aùp duïng ñieän töû trong TÑ • 16C : World Atlas 1940 : Rada • 17C : Löôùi tam giaùc (Snell, Phaùp) 1950 : Ño daøi quang ñieän (Computer) • 18C : Löôùi chieáu Baûn ñoà ôû Phaùp 1960 : Chuïp aûnh töø veä tinh (NNSS) Cassini Map (1:86.400) Navy Navigation Satellite System Ñoàng hoà ñoä chính xaùc cao 1970 : Aûnh soá veä tinh (LANDSAT 1972) Kinh ñoä chính xaùc (John Harrison, Anh) 1980 : CCD Image Sensor (Charge Coupled Devices) : Geographical Information System GIS 1990 : Global Positioning System - GPS GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 2
5.1.2 Nguyeân lyù cuûa vieãn thaùm (Principle of Remote Sensing) Thu thaäp, ño löôøng vaø phaân tích thoâng tin cuûa vaät theå maø khoâng coù söï tieáp xuùc tröïc tieáp. • Soùng ñieän töø • Soùng aâm Xöû lyù döõ lieäu Böùc xaï hay phaûn xaï Vaät theå Computer Döõ lieäu & thoâng tin Sensor vaät theå Soùng töø caùc vaät theå khaùc GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 3
5.1.3. Khaùi nieäm veà vieãn thaùm (Concept of Remote Sensing) Böùc xaï hay phaûn xaï soùng ñieän töø laø nguoàn naêng löôïng söû duïng phoå bieán trong vieãn thaùm. Sensor (boä caûm bieán): thieát bò taùch böùc xaï hay phaûn xaï soùng töø vaät theå (Cameras, Scanners) Platform (vaät mang): phöông tieän mang boä caûm bieán Veä tinh ñòa tónh Cao ñoä :36.000Km Quan saùt töø 1 vò trí coá ñònh Veä tinh quyõ ñaïo troøn 500Km - 1.000Km Quan saùt ñeàu theo chu kyø Taøu con thoi 240Km - 350Km Quan saùt khoâng ñeàu (theo döï aùn) Maùy bay 10Km - 12Km Nghieân cöùu nhieàu ñoái töôïng khaùc nhau GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 4
5.1.4. Ñaëc tröng böùc xaï soùng ñieän töø (Characteristics of Electro-Magnetic Radiation) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 5
5.1.5. Thang soùng ñieän töø (Wavelength Regions of Electro-Magnetic Radiation) Cöïc tím (Ultraviolet) 0,3 - 0,4 µm AÙS nhìn thaáy (Visible light) 0,4 - 0,7 µm Gaàn hoàng ngoaïi soùng ngaén & nhieät (Near shortwave & thermal infrared) 0,7 - 14 µm Soùng sieâu cao taàn (Micro wave) 1mm - 1 m: Kyõ thuaät Radar Hoàng ngoaïi phaûn xaï (Reflective infrared) 0,7 - 3 µm: Phaûn xaï chuû yeáu töø aùnh saùng maët trôøi GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 6
5.1.6. Caùc loaïi vieãn thaùm (Types of Remote Sensing): 3 loaïi öùng vôùi vuøng böôùc soùng söû duïng • Vuøng nhìn thaáy vaø hoàng ngoaïi phaûn xaï (Visible and Reflective Infrared Remote Sensing) Döõ lieäu nhaän ñöôïc döïa vaøo phaûn xaï naêng löôïng maët trôøi töø caùc vaät theå. Cöïc ñaïi vôùi λ= 0,5µm • Hoàng ngoaïi nhieät (Thermal Infrared Remote Sensing) Söû duïng naêng löôïng böùc xaï töø caùc vaät theå. Cöïc ñaïi öùng vôùi λ= 10µm • Vuøng soùng cöïc ngaén (Microwave Remote Sensing): Chuû ñoäng vaø bò ñoäng Vieãn thaùm bò ñoäng: ghi nhaän böùc xaï soùng cöïc ngaén töø caùc vaät theå VT chuû ñoäng: ghi nhaän phaûn xaï soùng töø caùc vaät theå khi ñöôïc cung caáp naêng löôïng rieâng (Radar) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 7
5.1.7. Phaûn xaï phoå cuûa lôùp phuû maët ñaát (Spectral reflectance of Land covers) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 8
5.2 BOÄ CAÛM BIEÁN (SENSORS) 5.2.1 Phaân loaïi (Types of Sensors) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 9
Phaân loaïi (Types of Sensors) 5.2.2. Ñaëc tính cuûa boä caûm quang hoïc (Characteristics of Optical Sensors) Phoå Keânh phoå & beà roäng cuûa chuùng Ñoä nhaäy cuûa phim, khaû naêng cuûa kính loïc phoå Boä caûm quang hoïc Caûm bieán chính xaùc Böùc xaï Möùc ñoä nhieãu Ñoä nhaäy tuyeán tính... Hình hoïc Tröôøng nhìn; tröôøng nhìn khoâng ñoåi Bieán daïng… GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 10
5.2.3. Maùy queùt quang cô (Optical Mechanical Scanner) ÑN: Maùy ño böùc xaï ña phoå taïo aûnh 2 chieàu döïa treân söï phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa platform vaø göông quay queùt vuoâng goùc vôùi höôùng bay Caáu taïo: Heä thoáng quang hoïc: thaáu kính thieân vaên; Phoå kyù: göông löôõng saéc, loïc aùnh saùng... Heä thoáng queùt: göông quay hoaëc dao ñoäng; Boä taùch soùng (phaân tích): chuyeån naêng löôïng ñieän töø sang tín hieäu ñieän (Diod quang ñieän...) Heä thoáng kieåm tra (tham khaûo): nguoàn saùng coù cöôøng ñoä vaø nhieät ñoä coá ñònh ñeå kieåm tra tín hieäu ñieän LANDSAT: MSS (Multispectral Scanner System) TM (Thematic mapper) NOAA: AVHRR (Advandced Very High Resolution Radiometer) Öu ñieåm: goùc nhìn heïp ⇒ sai soá giöõa caùc daûi soùng nhoû; ñoä phaân giaûi cao Nhöôïc: tæ soá (tín hieäu / nhieãu) nhoû (do thôì gian tích hôïp taïi boä taùch quang khoâng theå keùo daøi) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 11
5.2.4. Maùy queùt ñieän töû (Pushbroom Scanner) ÑN: Maùy khoâng coù göông queùt cô hoïc, nhöng cho pheùp taïo doøng aûnh ñoàng thôøi döïa treân maûng tuyeán tính cuûa taùch soùng baùn daãn Caáu taïo: Nhôø thaáu kính quang, doøng aûnh ñöôïc taùch ñoàng thôøi vuoâng goùc vôùi höôùng bay CCD (Charge Couple Devices) ñöôïc söû duïng phoå bieán cho boä caûm maûng tuyeán tính SPOT: HRV (High Resolution Visible imaging system) MOS-1: MESSER Öu ñieåm: oån ñònh cô hoïc cao Nhöôïc: nhieãu treân moät soá doøng (do khaùc bieät giöõa caùc boä taùch soùng) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 12
5.3 VAÄT MANG (PLATFORMS) 5.3.1. Phaân loaïi (Types of Platforms) Veä tinh ñòa tónh Cao ñoä: 36.000Km Veä tinh quyõ ñaïo troøn 500Km - 1.000Km Taøu con thoi 240Km - 350Km Maùy bay 10Km - 12Km Cao ñoä cuûa Platforms xaùc ñònh ñoä phaân giaûi cuûa maët ñaát neáu IFOV (instantaneous field of view) cuûa boä caûm bieán laø constant 5.3.2. Vò theá cuûa Platforms (Attitude of Platforms) Moâi tröôøng xung quanh ⇒ Maát oån ñònh: goùc quay quanh 3 truïc & dao ñoäng ngaãu nhieân Bieát vò theá chính xaùc (thoâng soá moâ taû vò theá) ⇒ Hieäu chænh hình hoïc chính xaùc döõ lieäu thu ñöôïc (Toác ñoä & cao ñoâ keá, Radar Doppler, Xaùc ñònh ñöôøng chaân trôøi, Camera voâ tuyeán, Nhaät kyù bay... GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 13
5.3.3. Caùc phaàn töû quyõ ñaïo cuûa veä tinh (Orbital Elements of Satellite) Veä tinh chuyeån ñoäng theo ñònh luaät Kepler ⇒ 6 phaàn töû cô baûn Kích thöôùc & hình daïng: A & e; Maët phaúng: i & h; Vò trí baùn truïc lôùn: g; Vò trí veä tinh: V GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 14
5.3.4. Quyõ ñaïo cuûa veä tinh (Orbit of Satellite) Chuyeån ñoäng Veä tinh ⇒ Kích thöôùc & hình daïng; goùc nghieâng; chu kyø & taàn xuaát laëp Quyõ ñaïo ñoàng boä traùi ñaát (Geosynchronous orbit): cuøng vaän toác goác vôùi TÑ (24h # 86164,1”) Neáu goùc nghieâng = 0 ⇒ Quyõ ñaïo ñòa tónh (Geostationary orbit): Meteorological & Communication S. Quyõ ñaïo ñoàng boä maët trôøi (Sun synchronous orbit): maët phaúng quyõ ñaïo quay theo chieáu saùng cuûa MT/year Veä tinh taøi nguyeân (Landsat...) söû duïng phoå bieán vì ñieàu kieän chieáu saùng oån ñònh Quyõ ñaïo coù chu kyø laëp (Semi-recurrent orbit): Veä tinh trôû laïi ñieåm Nadir trong ngaøy hoaëc sau nhieàu ngaøy GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 15
5.4 CAÙC VEÄ TINH VIEÃN THAÙM (REMOTE SENSING SATELLITES) 5.4.1. Khaùi nieäm Caùc veä tinh naøy ñöôïc phaân bieät bôûi caùc ñaëc tröng veà ñoä cao, quyõ ñaïo vaø boä caûm bieán ñöôïc söû duïng. Veä tinh vieãn thaùm coù theå ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm chính sau: Veä tinh khí töôïng ñòa tónh: GMS (Geosynchronous Meteorological Satellite) 36.000km Veä tinh khí töôïng quyõ ñaïo cöïc: NOAA (quan saùt khí töôïng &ø giaùm saùt thöïc phuû) 850km Veä tinh taøi nguyeân: Landsat - 705km, SPOT - 832km… (quan saùt taøi nguyeân maët ñaát). Caùc heä thoáng thieát bò chính cuûa veä tinh vieãn thaùm bao goàm: Kieåm tra theo doõi tuyeán bay TACS (Tracking And Control System) Heä thoáng kieåm tra hoaït ñoäng cuûa veä tinh (Operation Control System) Heä thoáng thu nhaän soá lieäu (Data Acquisition System) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 16
5.4.2. Veä tinh Landsat Veä tinh Landsat laø veä tinh vieãn thaùm ñaàu tieân ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo naêm 1972. Cho ñeán nay ñaõ coù 7 theá heä veä tinh Landsat ñaõ ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo vaø döõ lieäu ñöôïc söû duïng roäng raõi treân toaøn theá giôùi ñöôïc cung caáp töø 15 traïm thu phuïc vuï quaûn lyù taøi nguyeân vaø giaùm saùt moâi tröôøng. Rieâng veä tinh Landsat 7 phoùng vaøo 15/04/99 mang boä caûm ETM+ cung caáp keânh hoàng ngoaïi nhieät (band 6) vôùi ñoä phaân giaûi 60m, vaø theâm keânh aûnh toaøn saéc (panchromatic) 15m. GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 17
5.4.2. Veä tinh Landsat (tt) a. Quyõ ñaïo veä tinh Landsat 4, 5, 6 vaø 7 ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc thoâng soá sau: Ñoä cao bay: 705 km, goùc nghieâng maët phaúng quyõ ñaïo: 98 ñoä Quyõ ñaïo ñoàng boä maët trôøi vaø baùn laëp laïi (chu kyø laëp 16 ngaøy) Thôøi ñieåm bay qua xích ñaïo 9:39 saùng Beà roäng tuyeán chuïp: 185km b. Boä caûm: MSS (Multispectral Scanner) vaø TM (Thematic Mapper) Caû hai boä caûm bieán naøy ñeàu laø maùy queùt quang cô. Döõ lieäu cung caáp bôûi TM vaø MSS ñöôïc chia thaønh caùc caûnh phuû moät vuøng treân maët ñaát 185x170km ñöôïc ñaùnh soá theo heä quy chieáu toaøn caàu goàm soá lieäu cuûa tuyeán vaø haøng (path, row). Caùc giaù trò cuûa pixel ñöôïc maõ 8 bit töùc laø caáp ñoä xaùm ôû trong khoaûng 0 - 255. ETM (Thematic Mapper Plus); ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 18
5.4.2. Veä tinh Landsat (tt) GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 19
5.4.3. Veä tinh SPOT Veä tinh SPOT-1 ñöôïc cô quan haøng khoâng Phaùp phoùng leân quyõ ñaïo naêm 1986, sau ñoù vaøo caùc naêm 1990, 1993 vaø 1998 laàn löôït caùc veä tinh SPOT-2, 3 vaø 4 ñöôïc ñöa vaøo hoaït ñoäng. Ñaây laø loaïi veä tinh coù khaû naêng cho aûnh laäp theå döïa treân nguyeân lyù thaùm saùt nghieâng. SPOT-5 phoùng vaøo naêm 2002 coù keânh toaøn saéc vôùi ñoä phaân giaûi 5m, 2,5m, caùc keânh ña phoå laø 10m, rieâng keânh hoàng ngoaïi soùng ngaén (1,58 – 1,75 micro m) laø 20m. GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT 20