Giáo trình kỹ thuật viễn thám part 1

Tổng quan về kỹ thuật viễn thám 1.1. Khái niệm về viễn thám. Viễn thám được định nghĩa như một khoa học công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định, đo đạc hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tài nguyên chủ yếu trong viễn thám. Tuy nhiên những năng lượng như từ trường, trọng trường cũng có thể được sử dụng. Thiết bị dùng để cảm nhận sóng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình kỹ thuật viễn thám part 1 Ch­¬ng 1: Tæng quan vÒ kü thuËt viÔn th¸m 1.1. Kh¸i niÖm vÒ viÔn th¸m. ViÔn th¸m ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ mét khoa häc c«ng nghÖ mµ nhê nã c¸c tÝnh chÊt cña vËt thÓ quan s¸t ®­îc x¸c ®Þnh, ®o ®¹c hoÆc ph©n tÝch mµ kh«ng cÇn tiÕp xóc trùc tiÕp víi chóng. Sãng ®iÖn tõ hoÆc ®­îc ph¶n x¹ hoÆc ®­îc bøc x¹ tõ vËt thÓ th­êng lµ nguån tµi nguyªn chñ yÕu trong viÔn th¸m. Tuy nhiªn nh÷ng n¨ng l­îng nh­ tõ tr­êng, träng tr­êng còng cã thÓ ®­îc sö dông. ThiÕt bÞ dïng ®Ó c¶m nhËn sãng ®iÖn tõ ph¶n x¹ hay bøc x¹ tõ vËt thÓ ®­îc gäi lµ bé c¶m. Ph­¬ng tiÖn dïng ®Ó mang c¸c bé c¶m ®­îc gäi lµ vËt mang. VËt mang gåm khÝ cÇu m¸y bay, vÖ tinh, tÇu vò trô. 1.2. T­ liÖu sö dông trong viÔn th¸m KÕt qu¶ cña viÖc thu nhËn ¶nh tõ vÖ tinh hay m¸y bay ta sÏ cã nh÷ng tÊm ¶nh ë d¹ng t­¬ng tù hay d¹ng sè, l­u tr÷ trªn phim ¶nh hoÆc trªn b¨ng tõ. 1. ¶nh t­¬ng tù ¶nh t­¬ng tù lµ ¶nh chôp trªn c¬ së cña líp c¶m quang halogen b¹c, ¶nh t­¬ng tù thu ®­îc tõ c¸c bé c¶m t­¬ng tù dïng phim chø kh«ng sö dông c¸c hÖ thèng quang ®iÖn tö. Nh÷ng t­ liÖu nµy cã ®é ph©n gi¶i kh«ng gian cao nh­ng kÐm vÒ ®é ph©n gi¶i phæ. Nãi chung lo¹i ¶nh nµy th­êng cã ®é mÐo h×nh lín do ¶nh h­ëng cña ®é cong bÒ mÆt tr¸i ®Êt. VÖ tinh Cosmos cña Nga th­êng sö dông lo¹i bé c¶m nµy. 2. ¶nh sè ¶nh sè lµ d¹ng t­ liÖu ¶nh kh«ng l­u trªn giÊy ¶nh hoÆc phim. Nã ®­îc chia thµnh nhiÒu ph©n tö nhá th­êng ®­îc gäi lµ pixel. Mçi pixel t­¬ng øng víi mét ®¬n vÞ kh«ng gian. Qu¸ tr×nh chia mçi ¶nh t­¬ng tù thµnh c¸c pixel ®­îc gäi lµ chia mÉu (Sampling) vµ qu¸ tr×nh chia c¸c ®é x¸m liªn tôc thµnh mét sè nguyªn h÷u h¹n gäi lµ l­îng tö hãa. C¸c pixel th­êng cã d¹ng h×nh vu«ng. Mçi pixel ®­îc x¸c ®Þnh b»ng täa ®é hµng vµ cét. HÖ täa ®é ¶nh th­êng cã ®iÓm 0 ë gãc trªn bªn tr¸i vµ t¨ng dÇn tõ tr¸i sang ph¶i ®èi víi chØ sè cét vµ tõ trªn xuèng ®èi víi chØ sè hµng. Trong tr­êng hîp chia mÉu mét ¶nh t­¬ng tù thµnh mét ¶nh sè th× ®é lín cña pixel hay tÇn sè chia mÉu ph¶i ®­îc chän tèi ­u. §é lín cña pixel qu¸ lín th× chÊt l­îng ¶nh sÏ tåi, cßn trong tr­êng hîp ng­îc l¹i th× dung l­îng th«ng tin l¹i qu¸ lín. H×nh 3 chØ ra s¬ ®å nguyªn lý chia mÉu vµ l­îng tö hãa. Sè pixel Sè dßng Sù ph©n bè liªn tôc cña pixel cÊp ®é x¸m hay mÇu Chia mÉu a. Kh¸i niÖm chia mÉu Tèc ®é chia mÉu ¶nh t­¬ng tù ¶nh sè fd f: §é t­¬ng tù fd: §é l­îng tö ho¸ V: §¬n vÞ c­êng ®é n: Sè nguyªn (n-0,5)V  f < (n+0,5)V  fd =n Sai sè l­îng tö ho¸: f-fd (PhÇn bãng) V f b. Kh¸i niÖm l­îng tö ho¸ Ra V µo c. L­îng tö hãa trong tr­êng hîp tÝn hiÖu cã chøa nhiÔu H×nh1.3. S¬ ®å nguyªn lý chia mÉu vµ l­îng tö hãa ¶nh sè ®­îc ®Æc tr­ng bëi mét sè th«ng sè c¬ b¶n vÒ h×nh häc bøc x¹ bao gåm: - Tr­êng nh×n kh«ng ®æi lµ gãc kh«ng gian t­¬ng øng víi mét ®¬n vÞ chia mÉu trªn mÆt ®Êt. L­îng th«ng tin ghi ®­îc trong tr­êng h×nh kh«ng ®æi t­¬ng øng víi gi¸ trÞ pixel. - Gãc nh×n tèi ®a mµ bé c¶m cã thÓ thu ®­îc sãng ®iÖn tõ gäi lµ tr­êng nh×n. Kho¶ng kh«ng gian trªn mÆt ®Êt do tr­êng nh×n t¹o nªn chÝnh lµ bÒ réng tuyÕn bay. - Vïng bÐ nhÊt trªn mÆt ®Êt mµ bé c¶m nhËn ®­îc gäi lµ ®é ph©n gi¶i mÆt ®Êt. §«i khi h×nh chiÕu cña mét pixel lªn mÆt ®Êt ®­îc gäi lµ ®é ph©n gi¶i. Bëi v× ¶nh sè ®­îc ghi l¹i theo nh÷ng d¶i phæ kh¸c nhau nªn ng­êi ta gäi lµ t­ liÖu ®a phæ (h×nh 1. 4). N¨ng l­îng sãng ®iÖn tõ sau khi tíi bé dß ®­îc chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn vµ sau khi l­îng tö hãa trë thµnh ¶nh sè. Trong toµn bé d¶i sãng t­¬ng tù thu ®­îc chØ cã phÇn biÕn ®æi tuyÕn tÝnh ®­îc l­îng tö hãa. Hai phÇn biªn cña tÝn hiÖu kh«ng ®­îc xÐt ®Õn v× chóng chøa nhiÒu nhiÔu vµ kh«ng gi÷ ®­îc quan hÖ tuyÕn tÝnh gi÷a th«ng tin vµ tÝn hiÖu. X¸c ®Þnh ng­ìng nhiÔu lµ mét viÖc hÕt søc cÈn thËn. ChÊt l­îng cña t­ liÖu ®­îc ®¸nh gi¸ qua tû sè tÝn hiÖu/nhiÔu. Tû sè tÝn hiÖu/nhiÔu ®­îc ®Þnh nghÜa th«ng qua biÓu thøc sau: S = 20*lg (S/N)[dB]. Nratio Th«ng tin ®­îc ghi theo ®¬n vÞ bit. Trong xö lý sè, ®¬n vÞ xö lý th­êng lµ byte. Do vËy ®èi víi t­ liÖu cã sè bit nhá h¬n hoÆc b»ng 8 th× ®­îc l­u ë d¹ng 1 byte (v× 1 byte b»ng 8 bit) vµ t­ liÖu sè cã sè bit lín h¬n 8 ®­îc l­u ë d¹ng 2 byte hay trong 1 tõ. Trong 1 byte cã thÓ l­u ®­îc 256 cÊp ®é x¸m, cßn trong 1 tõ cã thÓ l­u ®­îc 65536 cÊp ®é x¸m. Ngoµi c¸c th«ng tin ¶nh, trong mçi lÇn l­u tr÷ ng­ê ...