Bài giảng Cơ sở viễn thám

Cơ sở viễn thám Bộ môn đo ảnh và viễn thám Khái niệm của viễn thám Khái quát về công nghệ viễn thám Ứng dụng của viễn thám Nội dung Viễn thám là gì? “Viễn thám (Remote Sensing) được định nghĩa như một khoa học và công nghệ mà các đặc tính của sự vật được xác định mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. ” Concept of Remote Sensing Hệ thống viễn thám Nguồn năng lượng hay là nguồn chiếu sáng (A) Sự bức xạ và khí quyển(B) Tương tác với các đối tượng trên mặt đất (C) Thu nhận năng lượng bởi các bộ cảm biến (Sensor) (D) Truyền, phản xạ và xử lý (E) Giải đoán và phân tích (F) Ứng dụng (G) CCRS Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ bao gồm một trường điện (E) mà nó biến đổi với một cường độ theo hướng vuông góc với hướng truyền và một trường từ (M) có hướng vuông góc sang phía bên phải của trường điện. Cả hai trường này đều được truyền với vận tốc ánh sáng (c). Bức xạ điện từ có hai đặc trưng chính đó là bước sóng và tần số CCRS Phổ điện từ Phổ điện từ Cực tím (λ14 m~1mm), và nó làm nóng bầu khí quyển Hơi nước trong khí quyển thì hấp thụ những bước sóng dài của dải sóng hồng ngoại và siêu cao tần. (22 m đến 1mm ) Cửa sổ khí quyển CCRS Do sự hấp thụ năng lượng điện từ của lớp khí quyển ở những vùng rất đặc biệt của phổ điện từ, chúng ảnh hưởng ở những nơi (trong phổ điện từ) mà chúng ta có thể “nhìn” cho các mục đích của viễn thám. Ở hình bên thể hiện giá trị bước sóng và trục đứng thể hiện giá trị phần trăm năng lượng ứng với từng bước sóng cụ thể khi truyền qua khí quyển. Các vùng phổ mà không bị ảnh hưởng bởi môi trường khí quyển còn được gọi là cửa sổ khí quyển sẽ được chọn để thu nhận ảnh viễn thám. Các bước sóng ngắn hơn 0.3mm hầu như bị hấp thụ bởi tầng ozon Bức xạ điện từ tác động đến địa vật Phản xạ phản chiếu Phản xạ khuyếch tán CCRS Sóng điện từ khi lan truyền đến bề mặt trái đất năng lượng sóng điện từ sẽ tương tác với vật thể đó dưới dạng hấp thụ (A), phản xạ (R), và truyền qua (T). Năng lượng phản xạ từ vật thể thường có hai dạng: Phản xạ phản chiếu Phản xạ khuếch tán Năng lượng sóng điện từ bị vật thể hấp thụ nhiều hay ít phụ thuộc vào bước sóng và loại vật thể Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên - Nước trong sẽ hấp thụ nhiều và phản xạ ít, do đó mầu sắc của nó sẽ rất thẫm trên ảnh. Nước đục sẽ phản xạ mạnh hơn nước trong vì khả năng phản xạ của nó phụ thuộc vào khả năng phản xạ của các đối tượng trong nước (ví dụ như phù sa hoặc rong rêu) Đất phản xạ rất mạnh và khả năng phản xạ phụ thuộc vào chiều dài bước sóng Thực vật phản xạ ở bước sóng 0.54 mm và phần hồng ngoại. Khả năng phản xạ phổ của thực vật ở phần hồng ngoại lớn hơn rất nhiều lần so với vùng ánh sáng nhìn thấy. Khả năng phản xạ phổ (tiếp) Ngoài ra đối với đối tượng là đất, mặc dù nó có thể phản xạ ở mọi bước sóng nhưng nếu trong đất có chứa các tạp chất và nước thì khả năng phản xạ phổ của nó sẽ thay đổi. Ví dụ như nếu trong đất có nước thì nó sẽ hấp thụ nhiều năng lượng và phản xạ ít năng lượng hơn. Hoặc là nếu trong đất có chứa các chất phù sa hoặc chất sắt thì nó cũng hấp thụ nhiều năng lượng và mầu sắc của nó sẽ trở nên sẫm hơn. Khả năng phản xạ phổ (tiếp) Các bộ cảm biến thu nhận cái gì? Năng lượng phản xạ từ trái đất Năng lượng phát xạ từ trái đất Năng lượng tán xạ từ trái đất Bộ cảm biến chính là sensor được đặt trên máy bay hoặc vệ tinh. Ví dụ như máy chụp ảnh, hoặc máy quét Phân loại viễn thám theo bước sóng Viễn thám được phân thành 4 loại chính theo bước sóng; (1)Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại (2) Viễn thám hồng ngoại nhiệt ( thu năng lượng nhiệt của địa vật) (3) Viễn thám siêu cao tần (Radar) (thu năng lượng tán xạ) (4) Viễn thám sử dụng công nghệ Lidar (thu năng lượng sóng lazer) VT quang học (bị động) VT chủ động Viễn thám quang học - Các bộ cảm quang học hay còn được gọi là bộ cảm bị động thu nhận các bức xạ điện từ của mặt trời trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại phản xạ, hay phát xạ từ bề mặt trái đất. Các bộ cảm biến hồng ngoại đo các bức xạ hồng ngoại nhiệt phát ra từ bề mặt trái đất. Viễn thám chủ động CCRS Viễn thám chủ động : Cung cấp một nguồn năng lượng riêng. Bộ cảm biến phát ra bức xạ về phía các đối tượng cần chụp. Bức xạ phản xạ từ các đối tượng chụp được ghi nhận bởi bộ cảm biến (sensor). Ví dụ về viễn thám chủ động: Các hệ thống Radar, và Lidar đều là loại viễn thám chủ động. Núi Mayon ở Philippines(20 -5-1996). Chụp bằng Radar SAR BEO Các loại viễn thám chủ động thường làm nổi rõ cấu trúc của địa hình Ảnh tổ hợp mầu SIR-B khu vực San Francisco-C.A L-bands HH (red), HV (green), C-band HV (blue)