Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh bức xạ đối với ảnh vệ tinh viễn thám phục vụ giám sát tài nguyên và môi trường

Bài viết Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh bức xạ đối với ảnh vệ tinh viễn thám phục vụ giám sát tài nguyên và môi trường trình bày kết quả thực nghiệm hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh Landsat TM năm 2017 cho khu vực huyện Lộc Bình (Lạng Sơn).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh bức xạ đối với ảnh vệ tinh viễn thám phục vụ giám sát tài nguyên và môi trường NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH BỨC XẠ ĐỐI VỚI ẢNH VỆ TINH VIỄN THÁM PHỤC VỤ GIÁM SÁT TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Nguyễn Ngọc Hồng Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Ảnh vệ tinh viễn thám sau khi được thu nhận tồn tại nhiều sai số. Các sai số của ảnh viễnthám làm sai lệch giá trị phổ. Hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh viễn thám là bài toán cần thiết. Nghiêncứu trình bày kết quả thực nghiệm hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh Landsat TM năm 2017 cho khuvực huyện Lộc Bình (Lạng Sơn). Nghiên cứu trước tiên hiệu chỉnh ảnh hưởng của bộ cảm, sau đólà hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển đối với ảnh vệ tinh Landsat. Kết quả nghiên cứu cho thấy:(i) Ảnh sau hiệu chỉnh có hệ số phản xạ cao hơn so với ảnh trước hiệu chỉnh; (ii) Đường cong phảnxạ phổ thực nghiệm (của thực vật và nước) của ảnh sau hiệu chỉnh tuân theo xu hướng của đườngcong phản xạ phổ lý thuyết. Từ khóa: Ảnh vệ tinh; Hiệu chỉnh bức xạ; Tài nguyên môi trường; Viễn thám. Abstract Research on methods of radiometric correction for satellite images to service for monitoring resources and environment Remote sensing satellite images after being acquired have many errors. The errors of theremote sensing images distort the spectral value. Radiometric correction of of remote sensingsatellite images is a necessary problem. The study presents experimental results of satelliteimage radiometric correction of Landsat TM in 2017 in Loc Binh district (Lang Son). The studyfirst corrects the effect of the sensor and then corrects for the effects of the atmosphere on theLandsat satellite images. The research results show that: (i) The image after correction has ahigher reflectance than the image before correction; (ii) The reflectance curve of the experimentalspectrum (of plants and water) of the image after correction follow the trend of the theoreticalspectral reflectance curve. Keywords: Remote sensing images; Radiometric correction; Environmental resources;Remote sensing. 1. Đặt vấn đề Ảnh viễn thám sau khi được thu nhận từ vệ tinh thông thường vẫn tồn tại nhiều sai số. Saisố của ảnh viễn thám là những yếu tố làm sai lệch giá trị phổ hoặc đặc điểm hình học của ảnh [1].Do vậy, để có thể sử dụng trong các bài toán cụ thể, một yêu cầu bắt buộc là phải tiền xử lý ảnhviễn thám. Có 2 loại sai số của ảnh viễn thám, bao gồm sai số về phổ liên quan đến độ xám củacác pixel ảnh và sai số về hình học (Geometric error) - liên quan đến hình dạng ảnh. Sai số về phổthường xuất phát từ các nguyên nhân như ảnh hưởng của bầu khí quyển, tán xạ năng lượng (Hiệuứng Rayleigh, hiệu ứng Mie), do lỗi của bộ cảm [2]. Việc hiệu chỉnh các sai số về phổ thường đượcthực hiện bởi nhà cung cấp ảnh ở giai đoạn tiền xử lý. Chất lượng ảnh vệ tinh thường bị ảnh hưởng do bộ cảm, địa hình và khí quyển như tán xạ,phản xạ, bức xạ và hấp thụ. Trong quá trình thu nhận ảnh vệ tinh, năng lượng bức xạ điện từ bị ảnhhưởng bởi bộ cảm đặt trên vệ tinh và bị suy giảm do tán xạ ánh sáng bởi sol khí (Cát, bụi, khói,CO2,…) và hấp thụ bởi hơi nước trong quá trình truyền qua tầng khí quyển [1 - 3], do đó việc hiệu Hội thảo Quốc gia 2022 277chỉnh ảnh hưởng đối với ảnh vệ tinh quang học là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng các ứngdụng thực tế [4, 5]. Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh được hiệu chỉnh ở mức L1TP nên trong nghiêncứu này, trình bày kết quả thực nghiệm hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh Landsat cho khu vực huyệnLộc Bình (Lạng Sơn). 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Hiệu chỉnh ảnh hưởng của bộ cảm Bước đầu tiên trong hiệu chỉnh bức xạ ảnh LANDSAT TM là việc chuyển đổi giá trị sốnguyên của ảnh sang giá trị thực của bức xạ điện từ. Việc hiệu chỉnh này giúp tăng cường chấtlượng ảnh cũng như giảm thiểu sự khác biệt khi ghép các cảnh ảnh khác nhau. Thông thường,phương pháp xác định giá trị bức xạ phổ được cung cấp bởi nhà sản xuất ảnh. Đối với các thế hệảnh LANDSAT thu nhận từ các bộ cảm biến khác nhau, phương pháp xác định giá trị bức xạ phổlà khác nhau. Đối với ảnh vệ tinh LANDSAT 5 TM, việc chuyển đổi từ giá trị số nguyên sang giá trị bứcxạ với ảnh được thực hiện như sau [4 - 9]: (1) Trong đó: Lλ: Giá t ...