Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Đặc trưng phản xạ phổ của nước

2 Đặc trưng phản xạ phổ của nước

Tải bản đầy đủ - 0trang

các đối tượng trên bề mặt Trái đất. Các đối tượng khác nhau sẽ có đặc trưng phản xạ phổ

khác nhau. Đặc trưng phản xạ phổ là thông tin hết sức quan trọnggiúp phân loại các đối

tượng trên ảnh viễn thám quang học, cũng như giúp lựa chọn các kênh phổ phù hợp với

mục đích nghiên cứu.

Nhìn chung, khả năng phản xạ phổ của nước thấp so với các đối tượng khác như

thực vật, đất và có xu hướng giảm dần theo chiều tăng của chiều dài bước sóng (hình

2.1). Phần năng lượng phản xạ trên bề mặt nước kết hợp phần năng lượng sinh ra sau

quá trình tán xạ các hạt vật chất lơ lửng trong nước phản xạ lại, tạo thành năng lượng

phản xạ của nước.



Hình 2.1 Đặc trưng phản xạ phổ của nước và một số đối tượng khác(ng̀n Internet)

Nước có khả năng hấp thụ rất mạnh năng lượng ở bước sóng cận hồng ngoại và

hồng ngoại, do đó năng lượng phản xạ sẽ rất ít. Trên các kênh ảnh ở dải sóng này, nước

hầu như có màu đen và phân biệt rõ ràng với các đối tượng khác (hình 2.2). Do đặc điểm

này, có thể sử dụng phương pháp tổ hợp màu để xác định đường bờ nước từ các kênh

ảnh ở dải sóng cận hồng ngoại (NIR) và hồng ngoại giữa (MIR), trong đó phương pháp

tổ hợp màu tốt nhất để tạo sự tương phản giữa nước và đất liền là tổ hợp màu RGB gồm

3 kênh ảnh: hồng ngoại giữa, cận hồng ngoại và đỏ (Hình 2.3).



41



Hình 2.2 Đối tượng nước tương phản rõ rệt với đất liền ở kênh cận hồng ngoại ảnh vệ

tinh Landsat ETM+ tại hờ Trị An năm 2010



Hình 2.3 Tổ hợp màu RGB=MIR:NIR:RED ảnh Landsat 5 TM năm 2009

khu vực ven biển Cà Mau giúp thể hiện rõ đường bờ nước

Trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ, cho nên khả năng phản xạ

phổ của nước còn phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước. Nước đục có khả

năng phản xạ phổ cao hơn nước trong, đặc biệt ở dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại

do ảnh hưởng của các hợp chất có trong nước (hình 2.4).



42



Hình 2.4 Phản xạ phở của nước trong và nước đục

Cũng giống như độ đục, nước có hàm lượng chất lơ lửng (TSS) càng cao có khả

năng phản xạ phổ càng mạnh, đặc biệt ở dải sóng từ xanh lục đến cận hồng ngoại (Hình

2.5), trong khi phản xạ phổ ở dải sóng ngắn thấp. Do vậy, để ước lượng hàm lượng chất

lơ lửng trong nước mặt, một số nghiên cứu đã sử dụng các ảnh tỉ lệ giữa kênh đỏ và

kênh xanh lam (blue) để xây dựng hàm quan hệ với kết quả đo hàm lượng chất lơ lửng

tại các điểm lấy mẫu.



Hình 2.5 Phản xạ phổ của nước chứa hàm lượng chất lơ lửng khác nhau

(nguồn Internet)

Hàm lượng chất diệp lục (chlorophyll-a) cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ

phổ của nước, làm giảm khả năng phản xạ phổ ở dải sóng ngắn và tăng ở dải sóng màu

xanh lá cây (Hình 2.6).



43



Hình 2.6 Ảnh hưởng của hàm lượng chlorophyll-a đến phản xạ phổ của nước

Ngồi ra, một số thơng số chất lượng nước mặt khác cũng ảnh hưởng đến khả

năng phản xạ phổ của nước, tuy không thể hiện rõ rệt qua sự khác biệt của đồ thị phổ

như độ mặn của nước, hàm lượng các chất như BOD (Biochemical Oxygen Demand),

COD (Chemical oxygen demand), DO (Dissolved oxygen), oxi, nitơ, cacbonic...trong

nước.

Khả năng thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong của nước. Các loại

nước khác nhau như nước biển, nước ngọt và nước cất đều có chung đặc tính thấu

quang, tuy nhiên độ thấu quang của nước đục giảm rõ rệt so với nước trong và ở bước

sóng càng dài thì độ thấu quang càng lớn (bảng 2.1). Khả năng thấu quang cao và hấp

thụ năng lượng ít ở dải sóng nhìn thấy đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và trong là

do năng lượng phản xạ của lớp đáy như cát, đá...Như vậy, hình ảnh đối tượng nước thu

nhận được từ ảnh viễn thám ở dải sóng nhìn thấy là năng lượng phản xạ của các chất

đáy.

Bảng 2.1 Độ thấu quang của nước phụ thuộc bước sóng

Bước sóng

0,5 μm - 0,6 μm

0,6 μm - 0,7 μm

0,7 μm - 0,8 μm

0,8 μm - 1,1 μm



Độ thấu quang

Đến 10 m

3m

1m

<10 cm



44



2.3 Phương pháp xác định phổ phản xạ bề mặt từ ảnh vệ tinh Landsat

2.3.1 Chuyển giá trị số của ảnh sang giá trị bức xạ phổ

Để xác định giá trị phản xạ phổ, bước đầu tiên phải tiến hành chuyển đổi giá trị số

nguyên của ảnh sang giá trị thực của bức xạ (). Việc chuyển đổi từ giá trị số nguyên sang

giá trị bức xạ với ảnh Landsat 5 TM được thực hiện như sau:

(2.1)

Trong đó, – giá trị bức xạ phổ;

, – hệ số chuyển đổi;

Ngoài ra, giá trị số nguyên ảnh Landsat TM cũng có thể được chuyển đổi sang giá

trị bức xạ phổ như đối với ảnh Landsat 7 ETM+ theo cơng thức sau:

(2.2)

Trong đó, Lmax, Lmin – giá trị bức xạ phổ ứng với DNmax và DNmin ở kênh 6

(giá trị này được lấy từ file metadata trong dữ liệu ảnh Landsat TM, ETM+);

DNmax – giá trị số lớn nhất (=255);

DNmin – giá trị số nhỏ nhất (=1)

Ảnh Landsat 7 ETM+ chụp ở chế độ tần số thấp (Low gain) và tần số cao (High

gain) có các hệ số Lmax và Lmin khác nhau, tương ứng như trong bảng 2.2, 2.3.

Bảng 2.2 Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh

Landsat 7 ETM+ Low gain (LPGS)

STT



Kênh



Bước sóng



LMINλ



LMAXλ



(µm)



W/m2.sr.µm



W/m2.sr.µm



1



Blue



0.45 – 0.52



-6.2



293.7



2



Green



0.52 – 0.60



-6.4



300.9



3



Red



0.63 – 0.69



-5.0



234.4



4



Near Infrared



0.76 – 0.90



-5.1



241.1



5



Near Infrared



1.55 – 1.75



-1.0



47.57



6



Thermal



10.40 – 12.50



0.0



17.04



45



Bước sóng



LMINλ



LMAXλ



(µm)



W/m2.sr.µm



W/m2.sr.µm



Mid – Infrared



2.08 – 2.35



-0.35



16.54



PAN



2.08 – 2.35



-4.7



243.1



STT



Kênh



7

8



(Nguồn: LANDSAT Science data user’s Handbook)

Bảng 2.3 Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh

Landsat 7 ETM+ High gain (LPGS)

STT



Kênh



Bước sóng



LMINλ



LMAXλ



(µm)



W/m2.sr.µm



W/m2.sr.µm



1



Blue



0.45 – 0.52



-6.2



191.6



2



Green



0.52 – 0.60



-6.4



196.5



3



Red



0.63 – 0.69



-5.0



152.9



4



Near Infrared



0.76 – 0.90



-5.1



157.4



5



Near Infrared



1.55 – 1.75



-1.0



31.06



6



Thermal



10.40 – 12.50



0.0



12.65



7



Mid – Infrared



2.08 – 2.35



-0.35



10.80



8



PAN



2.08 – 2.35

-4.7

158.3

(Nguồn: LANDSAT Science data user’s Handbook)



2.3.2 Xác định giá trị phản xạ phổ đối với ảnh Landsat TM, ETM+

Giá trị bức xạ phổ nhận được trong bước trên sẽ được sử dụng để xác định giá trị

phản xạ phổ (reflectance). Giá trị phản xạ phổ đối với ảnh Landsat TM và ETM+ được

thực hiện như sau:

- Trong đó:

D – thứ tự ngày trong năm;

Lλ – giá trịbức xạ phổ nhận được từ bước trên;

46



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Đặc trưng phản xạ phổ của nước

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×