Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIS.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIS.

Tải bản đầy đủ

s phn x v bc x.
b. Phng phỏp vin thỏm.
Phng phỏp vin thỏm l phng phỏp s dng bc x in t (ỏnh sỏng nhit,
súng cc ngn) nh mt phng tin iu tra v o c nhng c tớnh ca i
tng.
c. B cm bin.
Thit b dựng cm nhn súng in t phn x hay bc x t vt th c gi
l b cm bin (Sensor). B cm bin cú th l cỏc mỏy chp nh hoc mỏy quột.
d. Vt mang.
Phng tin a b cm bin (sensors) ti cao, v trớ mong mun thu
nhn nng lng bc x hay phn x t vt th trờn b mt t to ra nh quang hc
hay nh Radar c gi l vt mang. Vt mang cú th l mỏy bay, khinh khớ cu, tu
con thoi hoc v tinh.
Ngun nng lng chớnh thng s dng trong vin thỏm l bc x mt tri,
nng lng ca súng in t do cỏc vt th phn x hay bc x c thu nhn bi b
cm bin t trờn vt mang.
Chp nh mỏy bay l dng u tiờn ca vin thỏm, v tn ti nh mt phng
phỏp c s dng rng rói nht trờn th gii. Vic phõn tớch nh hng khụng ó gúp
phn ỏng k trong vic phỏt hin nhiu m du v khoỏng sn trm tớch. S thnh
cụng ny s dng di nhỡn thy ca súng in t v cú th hiu qu hn nu s dng
cỏc di súng khỏc. T 1960, s tin b ca khoa hc k thut cho phộp thu c cỏc
hỡnh nh ca di súng khỏc nhau, bao gm c di súng hng ngoi v cc ngn. S
phỏt trin v s dng cỏc loi tu v tr cú ngi iu khin v v tinh khụng cú ngi
iu khin bt u t 1960 ó cung cp kh nng t trờn qu o thu c hỡnh nh
ca trỏi t.
Thụng tin v nng lng phn x ca cỏc vt th c ghi nhn bi nh vin
thỏm thụng qua x lý t ng trờn mỏy hoc gii oỏn trc tip t nh da trờn kinh
nghim ca chuyờn gia. Cui cựng, cỏc d liu hoc thụng tin liờn quan n cỏc vt
th v hin tng khỏc nhau trờn mt t s c ng dng vo trong nhiu lnh vc
khỏc nhau nh: nụng lõm nghip, a cht, khớ tng, mụi trng
10

e. Quỏ trỡnh thu nhn v x lý nh vin thỏm.
Vin thỏm c thc hin t nhiu khong cỏch, cao khỏc nhau:
-

Tng mt t.

-

Tng mỏy bay.

-

Tng v tr.

Súng in t c phn x hoc bc x t vt th l ngun cung cp thụng tin
v cỏc vt th tng ng vi nng lng bc x ng vi tng bc súng ó xỏc nh.
o lng v phõn tớch nng lng phn x ph ghi nhn bi nh vin thỏm, cho
phộp tỏch thụng tin hu ớch v tng loi lp ph mt t khỏc nhau do s tng tỏc
gia bc x in t v vt th.

Dữ liệu
số
T liệu ảnh
T liệu
mặt
đất

Hỡnh 1.1: Nguyờn lý thu nhn d liu c s dng trong vin thỏm.

11

Nng lng súng in t sau khi ti b cm bin c chuyn thnh tớn hiu s
v truyn v trm thu trờn mt t. Sau khi c x lý nh vin thỏm s cung cp
thụng tin tng ng vi tng bc súng do b cm bin nhn c trong gii ph.
2. Phõn loi vin thỏm.
Vin thỏm cú th c phõn thnh 3 loi c bn ng vi vựng bc súng s
dng.
-

Loi 1: Vin thỏm trong di súng nhỡn thy (0.4-0.7 àm ) v cn hng ngoi

(0.7-3mm).
Ngun nng lng chớnh l bc x mt tri v nh vin thỏm nhn c da
vo s o lng nng lng vựng ỏnh sỏng nhỡn thy v hng ngoi c phn x t
vt th v b mt trỏi t. nh thu c bi k thut vin thỏm ny c gi chung l
nh quang hc.
-

Loi 2: Vin thỏm hng ngoi nhit (3-104 àm ).
Ngun nng lng s dng l bc x nhit do chớnh vt th sn sinh ra, hu nh

mi vt th trong nhit bỡnh thng u t sinh ra mt bc x. nh thu c bi k
thut vin thỏm ny c gi l nh nhit.
-

Loi 3: Vin thỏm siờu cao tn(1mm-1m).
Trong vin thỏm siờu cao tn, hai loi k thut ch ng v b ng u c

ỏp dng. i vi vin thỏm siờu cao tn ch ng , v tinh cung cp nng lng riờng
v phỏt trc tip n cỏc vt th, ri thu li nng lng do súng phn x li c o
lng phõn bit gia cỏc i tng vi nhau. nh thu c bi k thut vin thỏm
siờu cao tn ch ng c gi l nh radar.
S phõn chia thnh cỏc di ph liờn quan n tớnh cht bc x t nhiờn ca cỏc
i tng, t ú to thnh cỏc phng phỏp vin thỏm khỏc nhau.
Súng in t c truyn trong mụi trng ng nht theo hỡnh sin vi tc
gn 3 ì 10 m/s (tc ỏnh sỏng).
Khong cỏch gia cỏc cc tr c gi l bc súng () vi n v l di.
S lng cỏc cc tr truyn qua mt im nht nh trong thi gian 1 giõy c
gi l tn s ( - n v: herzt).

12

3. Gii thiu mt s h thng vin thỏm.

1

m

1 - V tinh quan sỏt Trỏi t
2 - Trm thu nh v tinh
3 - Trung tõm x lý khai thỏc

ng tin vin thỏm

3
2


m
Hỡnhm1.2: Cỏc thnh phn c bn ca h thng vin thỏm.
-V tinh Landsat:
Landsat l v tinh vin thỏm u tiờn c NASA phúng lờn qu o vo nm
1972. T nm 1994 nh v tinh Landsat do cụng ty EOSAT phõn phi, tuy nhiờn
nhng nh quỏ ỏt 2 nm c a vo lu tr v do trung tõm d liu Cc a cht
M phõn phi.
V tinh u tiờn trong serie Landsat l ERTS1 phúng ngy 237-1972. Sau i
tờn l Landsat1, Landsat2 phúng ngy 22/1/1972. Cỏc v tinh tip theo l Landsat3
phúng nm 1978, Landsat 4 phúng nm 1982 v Landsat 5 phúng nm 1984,
Landsat6 phúng thỏng 10/1993 nhng ó khụng thnh cụng, Landsat7 phúng thỏng
4/1999. Hin nay cú hai v tinh hot ng l Landsat-5 v 7.
*Qu o v tinh Landsat5 v 7 c c trng bi cỏc thụng s chớnh sau:
-

cao bay: 705 km, gúc nghiờng mt phng qu o 980.

-

Qu o ng b mt tri v bỏn lp li.

-

Thi im bay qua xớch o 9h30 sỏng.

-

Chu k lp li 17 ngy.

-

B rng tuyn chp 185 km.
13

*B cm:
-

MSS (Multispectral Scanner)

-

TM (Thematic Mapper)
Thụng s k thut ca b cm MSS

-

Lc phõn gii 82m

-

4 kờnh ph:


Kờnh 1: 0.5 0.6 àm



Kờnh 2: 0.6 0.7



Kờnh 3: 0.7 0.8



Kờnh 4: 0.8- 1.1

Thụng s k thut ca b cm TM
B cm ny cho thụng tin v ph nhiu hn MSS
-

Lc phõn gii 30m.

-

7 kờnh ph


Kờnh 1: 0.45 -0.52 àm



Kờnh 2: 0.52 0.60



Kờnh 3: 0.63 0.69



Kờnh 4: 0.76 0.90



Kờnh 5: 1.55 1.75



Kờnh 6: 10.40 12.50 (120m phõn gii)



Kờnh 7: 2.08 2.35.

-V tinh SPOT:
SPOT (systeme protatoire dopservastion de la terre)
l chng trỡnh vin thỏm do cỏc nc Phỏp, B, Thu in
hp tỏc. SPOT 1 c phúng lờn qu o thỏng 2/1986,
SPOT 2 c a lờn qu o ngy 22/1/1992, SPOT 3
vo thỏng 4/1993, SPOT - 4 vo thỏng 4/1998.
SPOT cú qu o trũn cn cc ng b mt tri vi cao bay chp l 830 km
v gúc nghiờng ca mt phng qu o l 98.70.
Thi im bay qua xớch o l 10h30 sỏng.

14

Chu k lp li mt im no ú trờn mt t l 26 ngy trong ch quan sỏt
bỡnh thng.
V tinh SPOT c trang b mt b quột a ph HRV gm 2 mỏy HRV 1 v
HRV 2 (hisgh resolution visible). B cm HRV l mỏy quột in t CCD, HRV cú
th thay i gúc quan sỏt nh mt gng nh hng, gng cho phộp thay i hng
quan sỏt t 0o n 27o so vi phng thng ng. HRV l mỏy chp nh a ph trờn ba
kờnh nh trng en XS v mt kờnh nh ton sc P (Panrtromantic). Mỏy HRV s
dng hai t bo quang in (detecter), mt dóy gm 3000 t bo v mt dóy gm 6000
t bo quang in ghi nhn hỡnh nh, cỏc t bo quang in c t vuụng gúc vi
hng bay do vy khi v tinh chuyn ng s ghi c hỡnh nh mt t trờn mt di
rng 60km, nu chp phi cnh 27o thỡ rng di quột s l 80km. SPOT cú kh nng
chp nh mt t trong di hnh lang 950km song song vi qu o bay. Trờn v tinh
SPOT 4 trang b thờm mỏy chp thc vt.
Bng 1.1: c im h thng mỏy chp nh vựng nhỡn thy cú phõn gii cao ca
v tinh SPOT.
c trng ca HRV
Band Xanh lỏ cõy

Dng a ph
0.5 0.59àm

-

Dng ton sc

0.61 0.68àm 0.51 0.73àm

- Hng ngoi phn x
Trng nhỡn
phõn gii mt t (cell) (ti tõm)
S Pixel trờn mt hng
Di rng mt t nhỡn ti tõm
ph dc
ph bờn

0.79 0.80àm
4013
20x20m
3000
60km
117 km
3 km

4013
10x10m
6000
60 km
117 km
3 km

-Cỏc h thng nh RADAR
Hin nay ang cú mt s h thng nh vin thỏm radar hot ng nh: ERS
(Chõu u), RADARSAT (Canada) v JERS (Nht).
RADARSAT l v tinh ca Canada do Trung tõm Vin thỏm Canada (CCRS
thuc c quan hng khụng v tr Canada qun lý. V tinh c phúng thỏng 11/1995
lờn qu o).

15

V tinh RADARSAT c trang b mỏy chp nh Radar SAR 5 (Synthetic
Aperture Radar) s dng kờnh C. Cú kh nng chn lc phõn gii t 10 m ti 100m v
di chp cú rng t 35 km ti 500 km. Gúc chp nghiờng trong khong t 20 0 n
500.
nh v tinh Radarsat 1 do cụng ty Radarsat International (RSI) phõn phi.
Trong cỏc loi nh radar nh Radarsat cú kh nng k thut tng i tt nht.
V tinh vin thỏm ca Canada Radarsat cung cp nhng t liu nh vin thỏm
radar trong di súng bng C v cỏc i tng b mt trỏi t. H thng Radarsat cú th
cho 25 loi nh radar chp bng cỏc bc súng v cỏc phng thc khỏc nhau, c ngy
ln ờm v trong mi thi tit. Loi nh ny cng cho phộp chp nh lp th. Kh
nng chp lp th ca nh Radarsat ó m rng ỏng k: nú cho phộp lp mụ hỡnh s
a hỡnh cỏc vựng cha c lp bn a hỡnh y . Da vo nh Radarsat lp th
cú th v ng bỡnh nhng vựng nỳi cao thng xuyờn mõy mự bao ph hoc
nhng thung lng quanh nm y mõy m chp nh mỏy bay thỡ gp rt nhiu khú
khn.
-V tinh phõn gii siờu cao QuikBird :
-

V tinh ny c phúng ngy 24 thỏng 9 nm 1999.

-

Gúc nghiờng qu o: 97.2 .

-

Vn tc qu o: 7.1 km/s.

-

S vũng quay quanh trỏi t: 14.7 trong thi
gian 24 h.

-

di qu o: 450 km.

-

di tiờu c: 8.78 m.

-

Gúc nhỡn: 2.12.

-

GSD: theo phng dõy di: 0.61m trong di ph PAN, 2.44 m trong di ph
MS.

-

GSD: khi nghiờng 26 : 0.72m trong di ph PAN, 2.88 m trong di ph MS.

-

rng bng quột: theo dõy di v nghiờng 26: 16.5 km.

-

S pixel trờn mi hng: Trờn PAN 13 818, trờn MS 3 454.

16

-

Thi gian v tinh i qua xớch o: 10:30 a.m.

-

Thi gian tỏi quan trc mt im: Khong 3 ngy

-

phõn gii bc x (radio): 11 bit.
Bng 1.2: Cỏc bng ph ca nh a ph ca nh v tinh QuikBird.
STT

Band Width

Spatial Resolution

Band 1
Band 2
Band 3
Band 4

0.45 - 0.52 àm (blue)
0.52 - 0.60 àm (green)
0.63 - 0.69 àm (red)
0.76 - 0.90 àm (near infra-red)

2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m

-V tinh phõn gii siờu cao IKONOS :
-

V tinh ny c phúng ngy 18 thỏng 10 nm 2001.

-

Gúc nghiờng qu o : 98.1 .

-

Vn tc trờn qu o: 7.5 km/s.

-

Vn tc so vi mt t: 6.8 km/s.

-

S vũng quay quanh trỏi t: 14.7 trong thi

gian

24

h.
-

cao qu o: 681 km.

-

di tiờu c: 10.2 m.

-

Gúc nhỡn: 0.95.

-

GSD: theo phng dõy di: 0.82m trong di ph PAN, 3.22m trong di ph
MS.

-

GSD: khi nghiờng 26 : 1.0m trong di ph PAN, 4.0 m trong di ph MS.

-

rng bng quột: Theo dõy di v nghiờng 26: 11.3 km v 13.8 km

-

S pixel trờn mi hng: Trờn PAN 27 832, trờn MS 6 856.

-

Thi gian v tinh i qua xớch o: 10:30 a.m.

-

Thi gian tỏi quan trc mt im: Khong 3 ngy.

-

phõn gii bc x (radio): 11 bit.

Bng 1.3: Cỏc bng ph ca nh a ph v tinh phõn gii siờu cao IKONOS.
STT

Band Width
17

Spatial Resolution

Panchromatic
0.45 - 0.90 àm
Band 1
0.45 - 0.53 àm (blue)
Band 2
0.52 - 0.61 àm (green)
Band 3
0.64 - 0.72 àm (red)
Band 4
0.77 - 0.88 àm (near infra-red)

1m
4m
4m
4m
4m

4. Mt s ng dng ca vin thỏm.

Hỡnh 1.3: Biu th hin t l ng dng ca vin thỏm.
-

S dng t liu nh vin thỏm thnh lp bn .

-

Vin thỏm trong nghiờn cu a cht.

-

Vin thỏm trong nghiờn cu s dng t v lp ph mt t.

-

S dng k thut vin thỏm iu tra v qun lý ti nguyờn.

-

Vin thỏm trong nghiờn cu thu vn.

-

Vin thỏm trong nghiờn cu mụi trng.

-

Vin thỏm trong nghiờn cu cỏc tai bin t nhiờn.

-

Vin thỏm trong nghiờn cu cnh quan v cnh quan ng dng.

1.1.2. Cụng ngh vin thỏm trong theo dừi lp ph mt t.
1. C s vt lý v nguyờn lý thu nhn nh v tinh.
a. C s vt lý.
Tớn hiu in t thu nhn t i tng nghiờn cu mang theo cỏc thụng tin v
i tng. Vin thỏm thu nhn, x lý cỏc thụng tin ny, t cỏc thụng tin ph nhn bit,
xỏc nh c cỏc i tng. Bc x in t truyn nng lng in t da trờn cỏc

18

dao ng ca trng in t trong khụng gian cng nh trong lũng vt cht. Quỏ trỡnh
lan truyn ny tuõn theo nh lut Maxwel ti cỏc di súng cú bc súng khỏc nhau .
Mt s vn vt lý nh:
B mt trỏi t v cỏc u o vin thỏm c ngn cỏch bi bu khớ quyn v
chớnh khớ quyn ú lm bin i tớn hiu m u o vin thỏm thu nhn c t mt
trỏi t. Nguyờn nhõn gõy nờn s bin i ny l cỏc nhiu lm thay i mt s tớnh
cht vt lý ca súng in t.
ln ca cỏc nhiu ny ph thuc vo s hin din thc t ca cỏc phõn t
khớ v phõn t cht lng hoc cht rn cú trong khớ quyn v gõy ra ba hin tng :
hp th, tỏn x v khỳc x. Khớ quyn cú cu to phõn lp do s phõn b ca cỏc phõn
t bin i trong khụng gian v theo thi gian. iu ny lm khớ quyn cú tỏc dng
nh l mt tm mng lc tỏc ng rt mnh n quỏ trỡnh ghi nhn d liu bng cỏc
thit b vin thỏm.
Hin tng hp th, truyn qua v cỏc ca s khớ quyn.
S hp th súng in t ca khớ quyn din ra l do cú s bin i trng thỏi ni
ti ca cỏc nguyờn t v phõn t trong di súng nhỡn thy, hng ngoi gn v do cú s
tn ti ca cỏc trng thỏi quay v trng thỏi dao ng ca cỏc phõn t trong di hng
ngoi xa v di súng siờu cao tn. Cỏc loi khớ hp th súng in t trong khớ quyn
bao gm cú Oxy (O2), O zụn (O3), hi nc (H2O), khớ cỏcbonnic (CO2), nit (N2), oxớt
cỏcbon (CO) v mờtan (CH4). Quỏ trỡnh hp th s lm gim tớn hiu trờn ng i
ca nú. Bc x in t s b khớ quyn hp th ri sau ú c phỏt x li di dng
bc x nhit. S thay i v mt nhit lng ny s to ra s khỏc bit v nhit v
m tng i vi cỏc khi khụng khớ cỏc kiu khớ hu khỏc nhau.
Trong vin thỏm chỳng ta ch quan tõm n kh nng lan truyn v kh nng
tỏn x ca khớ quyn vỡ cỏc hin tng ny s tỏc ng mnh n tớn hiu m u o
vin thỏm s nhn c v lm thay i thụng tin m cỏc tớn hiu ny cung cp. Khớ
quyn cú mt c im rt quan trng l cú phn ng khỏc nhau i vi cỏc bc x
in t cú bc súng khỏc nhau. i vi cỏc bc x in t cú bc súng nh hn
0,35 à m (tia cc tớm) gn vựng nhỡn thy thỡ khớ quyn l mt dng vt cht chn
sỏng v ti cỏc vựng ny quỏ trỡnh lan truyn s khụng th xy ra c.

19

Trong khong t 0,4 à m n gn 14 à m, quỏ trỡnh lan truyn qua khớ quyn
li cú th xy ra mt s bc súng nht nh nm gia hai ngng ny. Trong vựng
t 14 à m n 1 mm thỡ kh nng truyn qua ca khớ quyn li b hn ch mt cỏch
ỏng k. Cui cựng, h s truyn qua ca khớ quyn li tng lờn khong t 1mm n
8 cm v t mc ti a di súng siờu cao tn. Di õy l hỡnh th hin cỏc vựng ca
s khớ quyn, l nhng vựng ph m v tinh khụng thu nhn c.

VNG PH KHễNG THU C NH
Hỡnh 1.4: Ca s khớ quyn.

Bng 1.4: Cỏc vựng súng cú ca s khớ quyn.
Ca s khớ quyn

T bc súng
20

n bc súng