Giáo trình trắc địa viễn thám - Phần 2

CHƯƠNG V<br /> ðOÁN ð C VÀ ðI U V<br /> <br /> NH<br /> <br /> N i dung chính c a chương này là trình b y các chu n ñoán ñ c và ñi u v nh. Cơ s<br /> ñoán ñ c và ñi u v nh: cơ s v t lý c a ñoán ñ c và ñi u v nh, cơ s sinh lý c a ñoán ñ c<br /> và ñi u v nh, cơ s ch p nh c a ñoán ñ c và ñi u v nh. Các phương pháp ñoán ñ c và<br /> ñi u v nh. Nguyên lý chung c a vi c thành l p b n ñ b ng phương pháp nh ñơn.<br /> 5.1. Khái ni m v ñoán ñ c và ñi u v<br /> <br /> nh<br /> <br /> M t ñ t và các ñ i tư ng khác nhau trên m t ñ t trong ñi u ki n ñư c chi u sáng như<br /> nhau chúng có kh năng ph n x , b c x năng lư ng m t tr i v i nh ng m c ñ khác nhau.<br /> Do v y khi ch p nh các ñ i tư ng ñư c bi u th trên nh v i nh ng m c ñ khác nhau v s c<br /> nh, hình d ng, kích thư c, c u trúc, bóng, s phân b trong không gian như v n có c a nó<br /> trong t nhiên t i th i ñi m ch p. Nh n bi t ñư c ñ i tư ng theo s bi u th c a chúng trên<br /> nh thông qua vi c xác ñ nh ñ c trưng s lư ng, ch t lư ng c a ñ i tư ng này cho phép ta ñi<br /> t i xác ñ nh b n ch t c a chúng trong lĩnh v c chuyên môn ñư c ñ t ra. Các tài li u nh ghi<br /> nh n ñư c các tính ch t c a ñ i tư ng mà m t ngư i có th nh n bi t ñư c và c nh ng tính<br /> ch t c a chúng ngoài s nh n bi t c a m t ngư i chúng ñư c chuy n vào d ng nh. ðó là tài<br /> li u lâu dài c a các thông tin v các ñ i tư ng và quan h c a chúng mà khi ch p nh ghi<br /> nh n ñư c. Khai thác các thông tin trên nh là tìm hi u và ñi ñ n xác ñ nh b n ch t c a các<br /> ñ i tư ng nghiên c u theo s bi u th c a chúng trên nh g i là ñoán ñ c ñi u v nh.<br /> Như v y, ñoán ñ c ñi u v nh là vi c thu nh n các thông tin c a ñ a hình, ñ a v t trên<br /> nh d a trên qui lu t t o hình quang h c, t o hình hình h c và qui lu t phân b c a chúng<br /> trong không gian. Các qui lu t phân b c a ñ a v t s d ng khi ñoán ñ c ñi u v nh g i là<br /> chu n ñoán ñ c ñi u v .<br /> Vi c ñoán ñ c ñi u v nh ñư c xây d ng d a vào quá trình ch p nh ñó là quá trình<br /> quang h c, quá trình hình h c, quá trình hoá h c và cơ s ñ a lý, ñó là s phân b trong không<br /> gian c a ñ a hình, ñ a v t. Vì v y vi c ñoán ñ c ñi u v nh c n có hi u bi t ñ y ñ v các<br /> quá trình ñó. Ví d quá trình ch p nh d a trên nguyên lý c a phép chi u xuyên tâm. Quan h<br /> gi a ñi m nh và ñi m v t cũng tuân theo qui lu t trong phép chi u này. Vì v y nghiên c u<br /> các ñ nh lý trong phép chi u xuyên tâm, áp d ng chúng vào ñoán ñ c, ñi u v nh là h t s c<br /> c n thi t, ho c là khi ch p nh hình nh thu ñư c ph i qua 1 h th ng th u kính, lăng kính<br /> ch t lư ng hình nh ph thu c vào ch t lư ng c a h th ng th u kính và lăng kính l p ñ t<br /> trong máy ch p nh. N u ch t lư ng c a h th ng th u kính, lăng kính không t t s gây ra<br /> hi n tư ng méo hình. Do ñó mu n ñoán ñ c ñi u v nh t t ta ph i hi u rõ các qui lu t t o<br /> hình trong quá trình ch p nh.<br /> Tuỳ thu c vào m c ñích s d ng nh, ngư i ta chia ra ñoán ñ c ñi u v nh thành 2<br /> d ng: ðoán ñ c ñi u v nh t ng h p và ñoán ñ c ñi u v nh chuyên ñ (ñoán ñ c ñi u v<br /> nh ñ a ch t, ñoán ñ c ñi u v nh lâm nghi p ph c v thành l p các b n ñ chuyên ñ ). Theo<br /> quan ñi m c a lý thuy t nh n d ng ñoán ñ c ñi u v nh ñư c chia thành hai nhóm:<br /> Nhóm th nh t: g m các phương pháp ñoán ñ c ñi u v nh d a trên nguyên lý ho t<br /> ñ ng sáng t o c a con ngư i. Vi c ñoán ñ c ñi u v nh ñư c ti n hành b ng c m th th giác<br /> và s d ng sáng t o các thông tin. ðây là phương pháp ch y u ñư c dùng trong th c t s n<br /> xu t hi n nay.<br /> <br /> Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Tr c ñ a nh vi n thám…………….. ………….………… 64<br /> <br /> Nhóm th hai: vi c ñoán ñ c ñi u v ñư c ti n hành b ng cách bi n ñ i hình nh<br /> ch p ñư c thành các tín hi u ánh sáng hay các tín hi u ñi n sau ñó mã hoá tín hi u này và gia<br /> công các hình nh ñư c mã hoá theo các qui lu t toán h c th ng kê và lý thuy t nh n d ng.<br /> Theo phương th c ñi u v<br /> ñoán ñ c ñi u v ngoài tr i.<br /> <br /> nh ngư i ta phân ra làm ñoán ñ c ñi u v trong phòng và<br /> <br /> ðoán ñ c ñi u v trong phòng: là d a vào các tri th c v nh ñ nh n bi t các ñ i<br /> tư ng: trong ñó ngư i làm công tác này c n có hi u bi t ñ y ñ v nh, qui lu t t o hình trong<br /> ch p nh, các tính ch t c a nh, tính ch t màu s c ñ nh n bi t các ñ i tư ng trên nh.<br /> Phương pháp này có s d ng các d ng c ñi u v . Hi n nay có nhi u lo i d ng c r t thu n<br /> l i cho vi c quan sát cho phép nâng cao kh năng th c m th giác b ng cách phóng to hình<br /> nh quang h c, b ng cách d ng l i mô hình l p th c a khu ño và cho phép xác ñ nh ph n<br /> ñ nh lư ng c a ñ a v t c n ñoán ñ c ñi u v nh các thi t b ño thích h p. Ưu ñi m c a<br /> phương pháp này là hi u qu kinh t cao, có ñi u ki n ti n hành trong phòng thí nghi m nên<br /> ñư c tr giúp c a các d ng c , máy móc hi n ñ i. Tuy nhiên như c ñi m chính c a phương<br /> pháp là ñ chính xác không cao.<br /> ðoán ñ c ñi u v nh ngoài tr i: là ti n hành mang nh ra th c ñ a ñ ñ i soát gi a<br /> hình nh ghi l i trên nh và ñ a v t tương ng ngoài th c ñ a. Phương pháp này có ñ chính<br /> xác cao nhưng ph i chi phí th i gian, công s c và ti n c a. Vì v y ch thư ng ñư c áp d ng<br /> khi chưa nh n bi t ñư c các ñ i tư ng trong phòng, c n ph i mang nh ra th c ñ a ñ tr c<br /> ti p ñ i soát. Ngoài ra còn ph i chuy n các ñ i tư ng chưa có trên nh lên nh theo n i dung<br /> c a b n ñ c n thành l p. (N u nh ñư c dùng vào vi c thành l p b n ñ ).<br /> Nhi m v c a ñoán ñ c ñi u v nh hàng không là thu nh n các thông tin t ng h p<br /> c a b m t trái ñ t và xác ñ nh ñ c tính c a t p h p các ñ a v t riêng bi t trên m t ñ t cũng<br /> như trong khí quy n. ðoán ñ c ñi u v nh ph c v 2 m c ñích chính là:<br /> Nhi m v th nh t: Là phân vùng khu v c b m t trái ñ t, phát hi n các h th ng<br /> thu văn, h th ng giao thông, các vùng dân cư, th m th c v t… xác ñ nh m i quan h gi a<br /> chúng, thành l p và hi u ch nh b n ñ ñ a hình.<br /> Nhi m v th 2: Bao g m các công vi c r ng hơn như vi c ño v b n ñ ñ a hình,<br /> b n ñ ñ a chính, b n ñ tìm ki m và khai thác khoáng s n có ích, ñánh giá r ng, nghiên c u<br /> khí tư ng, trinh sát các m c tiêu quân s và các m c ñích khác.<br /> Trong nh ng năm g n ñây do khoa h c vũ tr phát tri n nên ñã ñ t ra công tác ñoán<br /> ñ c ñi u v nhi u nhi m v m i như ñoán ñ c, ñi u v nh vũ tr .<br /> 5.2. Các chu n ñoán ñ c ñi u v<br /> <br /> nh<br /> <br /> Vi c ñoán ñ c ñi u v nh ñư c ti n hành theo các chu n ñoán ñ c ñi u v tr c ti p,<br /> gián ti p, t ng h p các tài li u b sung như b n ñ nh, b n ñ ñ a hình ñã có.<br /> ðoán ñ c ñi u v nh trư c h t ñ a v t ñư c nh n bi t d a vào các ñ c tính có trên<br /> nh mà m t ngư i c m th ñư c. Nh ng ñ c trưng ñó g i là chu n tr c ti p. Chu n tr c ti p<br /> là chu n thông qua nó ngư i ta có th nh n bi t ñư c ñ i tư ng ñi u v , bao g m: hình d ng,<br /> kích thư c, n n m u nh, nh bóng c a ñ a v t. Thông thư ng chu n tr c ti p là chu n d<br /> dàng nh n bi t thông qua s c m th c a con ngư i. Tuy nhiên ñôi khi nó v n ch a ñ ñ<br /> ñoán ñ c, ñi u v vì ñ c tính c a các ñ a v t không th hi n trên nh (Ví d các công trình<br /> ng m hư ng c a dòng ch y) hay m t s ñ a v t không có chu n xác ñ nh, m t chu n có th<br /> ng v i nhi u ñ a v t (Ví d m t nư c h , ao có nh v i các n n m u khác nhau ph thu c<br /> vào góc t i c a tia m t tr i, các ch t ñáy… hay m t hình ch nh t màu xám trên nh có th<br /> là ru ng lúa hay ru ng màu). Do ñó ngư i ta ph i s d ng m t s chu n b sung g i là chu n<br /> Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Tr c ñ a nh vi n thám…………….. ………….………… 65<br /> <br /> gián ti p, chu n này cho ta bi t rõ thêm s t n t i c a ñ a v t và lo i tr tính b t ñ nh c a<br /> chu n tr c ti p. Chu n gián ti p d a vào qui lu t t n t i t nhiên, quan h tương h không<br /> gian c a các ñ a v t hay c a nhóm các ñ a v t. Chu n gián ti p bao g m chu n phân b , quan<br /> h tương h , d u v t ho t ñ ng c a các ñ a v t hay hi n tư ng. Chu n gián ti p ñóng vai trò<br /> tham kh o ñ xác ñ nh tính b t ñ nh c a chu n tr c ti p. Tuy hiên nó ñóng vai trò r t quan<br /> tr ng trong ñoán ñ c ñi u v nh.<br /> 5.2.1. Chu n ñoán ñ c ñi u v tr c ti p<br /> Các ñ c tính c a ñ a v t ñư c ph n ánh tr c ti p trên nh và ñư c m t ngư i c m th<br /> ñư c g i là chu n ñoán ñ c ñi u v tr c ti p. Chúng bao g m hình d ng, kích thư c, n n<br /> m u, m u s c và nh bóng c a ñ a v t.<br /> 1. Chu n hình dáng:<br /> Chu n hình dáng là chu n ñoán ñ c ñi u v tr c ti p cơ b n. D a vào chu n này ta<br /> xác ñ nh ñư c s có m t c a ñ a v t và tính ch t c a ñ a v t ñó. B ng m t ngư i làm công tác<br /> ñoán ñ c ñi u v d dàng phát hi n ra di n m o c a ñ a v t trên nh. Trên nh b ng các ñ a<br /> v t ñư c bi u th b ng hình dáng gi ng như trên b n ñ , t c là gi nguyên tính ñ ng d ng v i<br /> ñ a v t nhưng kích thư c nh hơn ph thu c vào t l nh. vùng tâm nh tính ñ ng d ng<br /> ñư c b o t n, còn mép nh các ñ a v t có th bi n d ng ñôi chút. Các ñ a v t cao như ng<br /> khói nhà máy, nhà cao t ng ñư c ch p lên nh có s bi n d ng hư ng vào tâm nh. Có 2 lo i<br /> hình d ng: hình d ng xác ñ nh và hình d ng không xác ñ nh. Hình d ng xác ñ nh là chu n<br /> ñoán ñ c ñi u v tin c y và m c tiêu nhân t o chúng thư ng có nh là các hình d ng xác ñ nh.<br /> (Như nhà c a, ñư ng xá….). Hình d ng không xác ñ nh là nh ng chu n ñoán ñ c ñi u v<br /> không tin c y như cánh ñ ng c , khu r ng, bãi c hoang, ñ m l y… Ngoài ra ngư i ta còn<br /> chia ra thành hình tuy n, hình v t, hình kh i, hình ph ng… D ng hình tuy n r t quan tr ng<br /> khi ñoán ñ c ñi u v các ñ a v t như các y u t giao thông, thu l i. Ngư i ta d dàng phát<br /> hi n ra chúng ngay c trên nh có t l nh . Hình tuy n thư ng là chu n ñoán ñ c ñi u v<br /> quan tr ng, nó d phát hi n. Ví d theo ñ c ñi m c a ñư ng cong ta có th phân bi t ñư c<br /> ñư ng s t và ñư ng b . Nhìn qua kính l p th ta có th phân bi t ñư c ñ a v t ph ng và ñ a<br /> v t hình kh i. D ng không gian c a ñ a v t là chu n ñ ñoán ñ c ñi u v t t ñ nh n bi t các<br /> m c tiêu nhân t o và m c tiêu trên t nhiên. Tóm l i hình d ng c a v t th là chu n quan<br /> tr ng ñ nh n bi t v t th .<br /> 2. Chu n kích thư c<br /> Kích thư c c a nh là chu n ñoán ñ c ñi u v tr c ti p nhưng ít ch c ch n hơn so v i<br /> chu n hình d ng. Theo t l nh có th xác ñ nh ñư c kích thư c c a v t th . Theo chu n kích<br /> thư c ngư i ta bi t ñư c m t s tính ch t ñ c trưng c a ñ a v t b ng cách gián ti p. Ví d :<br /> d a vào kích thư c c a c u ngư i ta xác ñ nh ñư c tr ng t i c a c u. Chu n kích thư c dùng<br /> ñ ñoán ñ c ñi u v các ñ a v t.<br /> 3. N n nh<br /> N n nh là ñ hoá ñen c a phim ch p ch tương ng c a nh ñ a v t và sau này là<br /> ñ ñen trên nh. Cư ng ñ ánh sáng ph n x t v t ch p chi u lên v t hi u nh s làm hoá<br /> ñen l p nhũ nh m c ñ khác nhau. N n nh c a ñ a v t ñư c ch p lên nh ph thu c vào<br /> các y u t sau:<br /> - Kh năng ph n x c a ñ a v t:<br /> V t càng tr ng thì kh năng ph n x tia sáng càng l n do ñó nh c a nó nh n ñư c<br /> càng sáng.<br /> Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Tr c ñ a nh vi n thám…………….. ………….………… 66<br /> <br /> - C u trúc b ngoài c a ñ a v t:<br /> B m t ñ a v t càng bóng, càng ph ng thì nh c a nó nh n ñư c càng sáng. Ví d cánh<br /> ñ ng ñã cày có m u th m hơn cánh ñ ng chu n b c y m c d u m u c a chúng trên th c ñ a<br /> là gi ng nhau.<br /> - ð nh y c m c a nhũ nh trên các v t hi n nh khác nhau s t o nên n n nh khác<br /> nhau ngay c ñ i v i cùng m t ñ i tư ng ch p.<br /> - ð m c a ñ i tư ng ch p: v t có ñ m l n s cho ta nh có n n m u th m hơn. Ví<br /> d : nh c a bãi cát m có n n th m hơn nh c a bãi cát khô.<br /> 4. Bóng c a ñ a v t<br /> Bóng c a ñ a v t trên nh là chu n ñoán ñ c ñi m v ngư c. ðôi khi ch có bóng m i<br /> cho phép xác ñ nh tính ch t c a ñ a v t. Nhi u khi bóng c a ñ a v t gây nên nh hư ng x u<br /> cho vi c ñoán ñ c ñi m v vì nó làm l p các ñ a v t lân c n. Có 2 lo i bóng và là bóng b n<br /> thân và bóng ñ .<br /> Bóng b n thân:<br /> Bóng b n thân là bóng n m ngay t i chính b n thân ñ a v t ñó, t c là phía ñ a v t<br /> không ñư c chi u sáng. Bóng b n thân làm n i b t tính không gian c a v t. N u m t ñ a v t<br /> g y góc thì gi a ph n sáng và ph n t i trên nh có ranh gi i rõ ràng. N u m t ñ a v t cong<br /> ñ u thì ranh gi i này không rõ ràng do không có s khác bi t v ñ chi u sáng.<br /> Bóng ñ :<br /> Bóng ñ là bóng do ñ a v t h t xu ng m t ñ t hay h t xu ng m t ñ a v t khác. Bóng<br /> ñ có hình d ng quen thu c c a ñ a v t. Các ñ a v t ñ c l p như: c t ăng ten, ng khói, cây<br /> ñ c l p thư ng ñư c ñoán ñ c ñi u v r t t t nh bóng ñ c a chúng. Vì bóng ñ ñư c t ra<br /> b ng tia chi u nghiêng nên gi a hình d ng c a bóng ñ và hình d ng ñ a v t nhìn bên c nh<br /> không hoàn toàn ñ ng d ng. ð a hình cũng nh hư ng ñ n chi u dài bóng ñ , nó làm cho<br /> bóng dài ra hay ng n l i tuỳ thu c vào hư ng d c c a ñ a hình, ñ tương ph n gi a bóng và<br /> n n có th l n hơn ñ tương ph n c a ñ a v t và n n, ví d cây ñ c l p trên n n c . Trong<br /> trư ng h p này bóng có th là chu n ñoán ñ c ñi u v duy nh t. Trong m t s trư ng h p<br /> vi c xác ñ nh chi u cao c a ñ a v t b ng cách ño chi u dài bóng nhanh và chính xác hơn ño<br /> l p th .<br /> 5.2.2. Chu n ñoán ñ c ñi u v gián ti p<br /> Chu n ñoán ñ c ñi u v gián ti p dùng ñ ch ra s có m t c a tính ch t c a ñ a v t<br /> không th hi n trên nh ho c không ñư c xác ñ nh theo chu n tr c ti p. Ví d ñư ng ng m<br /> xuyên núi ñư c ñoán nh n theo ch gián ño n hình nh c a con ñư ng ñi xuyên qua núi.<br /> Chu n gián ti p dùng ñ b sung cho tính ña tr c a chu n tr c ti p. Các chu n này ñư c xây<br /> d ng trên cơ s m i quan h tương h mang tính qui lu t xu t hi n trong t nhiên c a ñ a v t<br /> hay m t nhóm ñ a v t nào ñó.<br /> Các ñ a v t mà theo chu n tr c ti p c a chúng không th nh n bi t ñư c vì chúng th<br /> hi n không rõ ràng và không ñ y ñ . Ví d : ñư ng ñ t ñi ñ n b sông và l i b t ñ u t b<br /> sông bên kia cho phép ta phán ñoán v vi c có m t c a b n ñò hay ch l i c a ngư i qua l i,<br /> s t p trung c a t u thuy n c nh b sông nói lên kh năng ch c có 1 b n c ng, các ñ a v t<br /> ch p lên nh cùng m t n n m u. Ví d ru ng ñ và ao th bèo: ru ng ñ thư ng vùng ñ t<br /> cao và ao th bèo thư ng vùng ñ t th p hơn. Ta có th phân bi t chúng m t cách d dàng<br /> m c dù chúng có m t n n m u, m t hình dáng trên nh nh qui lu t phân b c a 2 ñ i tư ng<br /> này. Cũng có khi ta phát hi n ñư c ñ a v t b che l p b i các ñ a v t khác. Ví d có 1 con<br /> Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Tr c ñ a nh vi n thám…………….. ………….………… 67<br /> <br /> ñư ng tư i nư c b gián ño n khi ñi qua ñư ng ô tô thì ch c ch n dư i ñư ng ô tô ch c t<br /> nhau s có c ng ng m m c dù cây c i 2 bên ñư ng có th che khu t mi ng c ng này.<br /> Ta cũng có th d a theo s thay ñ i tính ch t c a ñ a v t này do nh hư ng c a ñ a v t<br /> khác ñ ñoán nh n ñ i tư ng ñi u v :<br /> Các ñ a v t không có trên m t ñ t nhưng có nh hư ng ñ n tính ch t c a ñ a v t trên<br /> chúng vì v y làm cho chu n tr c ti p c a ñ a v t này thay ñ i. Ví d : th m th c v t trên túi<br /> nư c ng m thư ng xanh t t hơn vùng lân c n. Do ñó có th ñoán nh n ñi u v nư c ng m<br /> d a vào chu n tr c ti p c a th m th c v t trên nó. Th m th c v t này ñư c g i là "v t ch<br /> báo".<br /> Chu n d u v t ho t ñ ng là chu n ñoán d c ñi u v gián ti p quan tr ng khi ñoán ñ c<br /> ñi u v các ñ a v t ñ ng như: su i, ñư ng xá, khu dân cư. Chu n này r t quan tr ng khi xác<br /> ñ nh các ñ c tính c a các m c tiêu nhân t o, các xí nghi p công nghi p, các ñư ng giao<br /> thông…. Tuy nhiên chu n d u v t ho t ñ ng còn ñư c dùng khi ñoán ñ c ñi u v các ñ a v t<br /> t nhiên. Ví d : theo m i quan h tương tác gi a nư c và b sông, gi a nư c và d i cát ta có<br /> th xác ñ nh hư ng c a dòng ch y và tính ch t c a ñ t ñá 2 bên b . Vi c s d ng chu n gián<br /> ti p ñ ñoán ñ c ñi m v ñ a v t khi không có chu n tr c ti p trong t ng trư ng h p c th<br /> ph i nghiên c u k ñ c ñi m ñ a v t c a khu ño và chú ý ñ n t n xu t xu t hi n các chu n ñó.<br /> Như v y cùng v i chu n tr c ti p, chu n gián ti p cũng ñóng vai trò h t s c quan<br /> tr ng trong vi c ñoán ñ c và ñi u v nh. Gi a chúng cũng có m i quan h nh t ñ nh mang<br /> tính qui lu t.<br /> 5.2.3. Chu n ñoán ñ c ñi u v t ng h p<br /> Chu n ñoán ñ c ñi u v t ng h p ph n ánh c u trúc c a t p h p lãnh th t nhiên là<br /> chu n n ñ nh và rõ ràng hơn chu n tr c ti p c a các y u t ñ a v t. C u trúc n n c a hình<br /> nh ñư c hình thành t các thành ph n như sau:<br /> Hình d ng, di n tích, m u. N u n n m u là ñ i lư ng thay ñ i thì hình dáng là chu n<br /> n ñ nh, ch c ch n hơn. C u trúc hình nh là ki u s p x p các y u t c a nh theo m t tr t t<br /> qui lu t nh t ñ nh ph thu c vào tính ch t quang h c, hình h c c a ñ a v t th hi n dư i các<br /> trư ng ng u nhiên c a ñ ñen thông qua các m c ñ n n nh khác nhau. C u trúc hình nh<br /> g m: ch m m n, ch m thô, d ng loang l , d ng v y, d ng d i g n sóng, d ng răng lư c, d ng<br /> ô m ng, d ng kh m, d ng cành cây (hình 5.1).<br /> <br /> Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Tr c ñ a nh vi n thám…………….. ………….………… 68<br /> <br />