Những kiến thức cơ bản về RS

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
84

CHƯƠNG 3: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ RS






1. Lịch sử phát triển
Trên thế giới
Thuật ngữ ‘Viễn Thám’ ñược ñưa ra vào năm 1960 bởi Evelyn Pruitt thuộc viện
Hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, lịch sử viễn thám ñã có từ trước. Đầu tiên là các bức ảnh
chụp từ một khinh khí cầu gần Paris 1858. Suốt 50 năm sau ñã có sự tiến bộ rõ rệt ñó
là thiết kế máy ảnh và làm phim nhũ. Năm 1909, phi công Wilbur Wright ñã chụp bức
ảnh ñầu tiên từ máy bay khi bay qua vùng Centocelli ở Ý. Hầu hết ảnh không chụp
theo phương ngang mà xiên xuống mặt ñất. Phổ biến là hình ảnh những thành phố lớn
và các danh lam thắng cảnh. Qua ñây, các nhà khoa học nhận thấy tiềm năng chụp ảnh
trên không là công cụ tạo ra bản ñồ và từng bước khoa học quan trắc phát triển.
Mãi ñến chiến tranh thế giới thứ nhất, chụp ảnh trên không ñược sử dụng với
quy mô lớn và có hệ thông. Máy ảnh ñược thiết kế ñặc biệt ñể do thám trên không và
xử lý nhanh chóng ñể có thể chụp hàng nghìn tấm ảnh mỗi ngày. Song song ñó, công
nghệ giải ñoán ảnh ñể có những thông tin bổ ích cũng ñược phát triển. Bằng cách quan
sát diễn biến về con người và cơ sở trên mặt ñất trong thời gian dài sẽ giúp cho các nhà
chiến lược dự ñoán ñược quá trình thao diễn quân sự. Đến cuối chiến tranh thế giới thứ
nhất, ñã có những cải tiến ñáng kể về máy bay, thiết bị xử lý của máy ảnh và số lượng
người có kinh nghiệm chụp ảnh trên không, xử lý ảnh tăng lên ñáng kể.
Những cải tiến về thiết bị chụp ảnh ñược giới thiệu và những năm 1920 và 1930
và chụp ảnh trên không trở thành nguồn thông tin tin cậy ñể biên tập bản ñồ. Chụp ảnh

trên không chưa ñược sử dụng phổ biến. Chủ yếu các nhà ñịa lý, lâm nghiệp và nhà
quy hoạch ở Châu Âu và Bắc Mỹ ñã sử dụng nó cho những nghiên cứu với về ñịa lý
với quy mô nhỏ của mình ở Châu Phi và Nam Mỹ. Phim màu ñược phát triển lần ñầu
trong thời kỳ này nhưng rất ít sử dụng cho mãi ñến chiến tranh thế giới thứ 2. Một vài
lĩnh vực nghiên cứu khoa học ñã khởi xướng và tạo nền tảng cho công nghệ viễn thám
sau này.
Chiến tranh thế giới thứ 2 ñã tạo tiền ñề cho việc phát triển nhanh công nghệ
viễn thám. Việc phân tích ảnh trên không phục vụ cho trinh sát quân sự lại ñược áp
dụng. Công nghệ giải ñoán ảnh trở nên tinh vi và ñóng vai trò quan trọng cho những
nghiên cứu vùng ven biển. Khả năng chụp xuyên qua nước, ñặc biệt là ảnh màu ñã tạo
ñiều kiện thuận tiện cho việc thu thập thông tin về ñộ sâu, chướng ngại vật trên nền
ñáy biển khi mà bản ñồ hàng hải có thể không có.
Những thước phim hồng ngoại ñã xuất hiện trong thời gian chiến tranh nhằm
phát hiện quân ngụy trang. Mạng lưới Rada ñược dựng lên vào những năm 1940 ñể
cung cấp sớm những cảnh báo cho máy bay. Tiến bộ của công nghệ rada cho phép
Mục ñích:
Giúp ngư
ời học
n
ắm ñ
ư
ợc
m
ột số vấn ñề chính sau:

- Lịch sử phát triển của RS trên thế giới và Việt Nam
- Định nghĩa, nguyên lý làm việc và thành phần trong RS
- Các yếu tố ảnh hưởng ñến năng lượng sóng ñiện từ, phản xạ phổ
- Các loại RS và những vệ tinh RS
- Tổng thể vật mang, bộ cảm biến trong RS

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
85

phát triển giám sát và nhận ra những thiết bị trong phạm vi hẹp. Rada cung cấp hình
ảnh thực ñịa hình và vị trí mục tiêu nhưng ñộ chính xác phụ thuộc vào ñiều kiện thời
tiết và ánh sáng. Rada giúp xác ñịnh vị trí ñể ném bôm kể cả ban ñêm, trong ñiều kiện
thời tiết xấu, nó cũng rất hữu ích cho hàng hải ven biển.
Trong những năm 1950 hệ thống ảnh hồng ngoại ñược phát triển, nó cung cấp
hình ảnh bức xạ của vật thể và ñịa vật. Hệ thống hồng ngoại không phụ thuộc vào ánh
sáng nhưng nó không thể vượt qua ñám mây. Trong thời gian này Side Looking
Airborne Radar (SLAR) phát triển ñã cải thiện ñược những hạn chế của PPI Rada. Cả
hai hệ thống thiết kế sử dụng trong quân sự do vậy nó chỉ hoạt ñộng vài năm trong lĩnh
vực dân sự.
Năm 1957, U.S.S.R (Liên Xô) ñã tung ra SPUTNIK-1, ñánh dấu sự bắt ñầu của
‘thời ñại không gian’. Năm 1959, vệ tinh EXPLORER-6 của US ñã truyền hình ảnh
của trái ñất ñược chụp từ vệ tinh. Vệ tinh khí tượng ñầu tiên của thế giới TIROS-1
ñược phóng vào năm 1960, nó là tiền thân của những vệ tinh thời tiết thời nay. Những
vệ tinh trong không gian có vai trò ñặc biệt trong việc tạo ra nhận thức cho con người
về khả năng lập bản ñồ và giám sát mặt ñất từ dữ liệu của những vệ tinh này. Những
bức ảnh ñầu tiên về trái ñất ñược chụp từ vệ tinh ñã mang ñến sự ngạc nhiên cho mọi
người bởi tính chi tiết về ñặc ñiểm trên mặt ñất trong phạm vi rộng lớn.
Sau này, Mỹ và Liên Xô ñã ñưa những Camera và máy quét ñặc biệt ñể chụp
ảnh phục vụ cho ñánh giá tài nguyên. Trong khi chứng minh những giá trị của hình
ảnh không gian, họ sớm nhận ra vệ tinh này không có tính toàn cầu. Những hạn chế
trên ñã ñược khắc phục phần lớn bằng việc phát triển hàng loạt vệ tinh tài nguyên trái
ñất LANDSAT của Mỹ. Vệ tinh này hoạt ñộng ở quỹ ñạo thấp. LANDSAT và những
hệ thống tương tự sau này ñã cung cấp ảnh không gian với mức chi tiết hơn và giúp
ích cho những nghiên cứu trên biển, cho dù thời gian xuất hiện của nó ít.

Ngoài những vệ tinh ñang hoạt ñộng trong không gian, ñã có một hệ thống ñang
ñược thử nghiệm ñể giám sát môi trường biển. Trong số này, nổi bậc nhất là vệ tinh
NIMBUS-7 dùng chụp ảnh màu về vùng ven biển - Coastal Zone Colour Scanner
(CZCS) và vệ tinh SEASAT với những bộ cảm biến chuyên dụng ñể nghiên cứu biển.
Trong một vài năm gần ñây, Liên Xô và Mỹ ñã có những vệ tinh viễn thám riêng cho họ.
Máy bay vẫn còn ñóng vai trò chính trong viễn thám vì tính linh hoạt về ñộ cao,
lịch trình và khả năng bổ sung cảm biến dễ dàng. Tùy thuộc vào yêu cầu thông tin của
người sử dụng và nguồn lực sẵn có, máy bay phù hợp với nghiên cứu viễn thám có
tính thay ñổi về ñộ cao, ñộng cơ …. Máy bay còn ñược sử dụng ñể thử nghiệm các bộ
cảm biến trước khi ñưa lên vệ tinh.
Những tiến bộ nhanh chóng của công nghệ máy tính ñã có những ảnh hưởng lên
tất cả các khía cạnh của Viễn Thám. Sự quan tâm nhất của người sử dụng ñó sự phát
triển công nghệ xử lý ảnh phục vụ cho phân tích dữ liệu; chương trình máy tính ñể nắn
ảnh, nâng cao chất lượng và khai thác dữ liệu; tốc ñộ xử lý của máy tính cho phép một
ngươig dùng có thể thực hiện phân tích dữ liệu ở một khu vực rộng lớn trong một thời
gian ngắn.
Với những tiến bộ trong công nghệ thu thập và phân tích dữ liêu. Ngày nay,
Viễn thám cũng ñang gặp thách thức lớn ñó là làm sao cung cấp những thông tin tiện
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
86

lợi, kịp thời ñến người cần nó. Điều này cần có cơ sở hạ tầng ñể truy cập, xử lý, phân
phối và có một cộng ñồng có thể áp dụng nó cho mục ñích của mình.
Ở Việt Nam
Công nghệ viễn thám ñã ñược ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 70 của thế
kỷ 20. Thời gian ñầu là một vài cơ quan ở trong nước ñã thu nhận ảnh vệ tinh phục vụ
cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực ñịa chất và lâm nghiệp. Thời gian tiếp theo, những
ứng dụng ñược mở rộng thêm cho các lĩnh vực khác như là nông nghiệp, giám sát môi
trường và thiên thai, quy hoạch, nghiên cứu khoa học… Trong khoảng thời gian từ

1979 ñến 1980 một vài tổ chức ở Việt Nam ñã bắt ñầu nắm bắt công nghệ viễn thám.
Trong 10 năm tiếp theo, viễn thám ñã ñược mở rộng cho những nghiên cứu và thí
nghiệm ñể xác ñịnh phương pháp và khả năng sử dụng dữ liệu viễn thám cho việc giải
quyết nhiệm vụ an sinh xã hội ở Việt Nam. Giai ñoạn 1990-1995, bên cạnh tiếp tục
việc mở rộng những nghiên cứu và thí nghiệm, nhiều lĩnh vực ñã sử dụng công nghệ
viễn thám vào trong những ứng dụng của cuộc sống và ñã gặt hái ñược những kết quả
có ý nghĩa về công nghệ, khoa học và kinh tế.
Hiện nay, một số tổ chức ñã hoạt ñộng một cách chuyên nghiệp trong lĩnh vực
viễn thám. Các tổ chức này tập trung nhiều ở cơ quan nhà nước và phân tán từ trung
ương ñến ñịa phương như là cán bộ ngành, cục, tỉnh, viện và trường ñại học. Số lượng
các cơ quan này gia tăng tới hàng chục tổ chức với hàng trăm cán bộ làm nhiệm vụ
trong lĩnh vực viễn thám. Các cán bộ này ñược ñào tạo cả trong và ngoài nước. Công
nghệ viễn thám ñã trở nên một trong những công cụ ñược sử dụng phổ biến ở Việt
Nam cho nghiên cứu khoa học, quản lý và tạo bản ñồ tài nguyên thiên nhiên. Công
nghệ viễn thám ñã ñược ñầu tư tổ chức trong Bộ tài nguyên và môi trường như trung
tâm viễn thám, viện nghiên cứu ñịa chất và khoáng sản ñã nghiên cứu nhiều ñề tài liên
quan tới viễn thám. Mục ñích của chúng là ñể nâng cao chất lwngj và hiệu quả những
nghiên cứu cơ bản. Nhiều dự án nghiên cứu khoa học về công nghệ viễn thám ñược
thiện hiện tại viện khoa học và công nghệ Việt Nam và những trường ñại học về các
lĩnh vực về biển, sinh thái, khoa học trái ñất, nghiên cứu môi trường và quy hoạch.
Từ thời gian bắt ñầu ñến nay, những tổ chức tham gia vào hoạt ñộng trong lĩnh
vực viễn thám ở Việt Nam ñã thu thập ñược nhiều dữ liệu viễn thám từ những ngụồn
khác nhau với những thời ñiểm khác nhau và ña dạng về loại ảnh. Tuy nhiên, dữ liệu
ảnh viễn thám phổ biến nhất là ảnh vệ tinh có ñộ phân giải thấp và trung bình (ñộ phân
giải trong khoảng 5-20m). Mục ñích chính của việc sử dụng dữ liệu này là ñể phục vụ
cho những nghiên cứu và ứng dụng chỉ ñòi hỏi ñộ chính xác trung bình và thấp như
quản lý tài nguyên môi trường, giám sát biến ñộng môi trường và nguồn tài nguyên
thiên nhiên, cập nhật thông tin cho các bản ñồ tỷ lệ nhỏ và trung bình hoặc các bản ñồ
chuyên ñề. Những phương pháp ñể giải ñoán và phân loại những ñối tượng và thông
tin là những phương pháp thủ công ñược dựa trên những kinh nghiệm và kiến thức của

chuyên gia trong lĩnh vực giải ñoán ảnh hàng không. Từ những năm cuối của thế kỷ 20
và ñầu thế kỷ 21 nhiều tổ chức, viện nghiên cứu ñã ứng dụng những phương pháp dựa
trên pixel cho việc phân loại một cách tự ñộng như là phương pháp hình hộp, khoảng
cách ngắn nhất, phương pháp xác suất nhất.
Gần ñây, các tổ chức ñã bắt ñầu sử dụng các ảnh có ñộ phân giải không gian
cao (ñộ phân giải nhỏ hơn 5m) ñến những ứng dụng mới ñòi hỏi ñộ chính xác cao như
cập nhật dữ liệu không gian cho bản ñồ tỷ lệ lớn. Tuy nhiên, việc phân loại, trích lọc
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
87

thông tin từ những phương pháp cũ ñã thể hiện nhiều vấn ñề như là hiện tượng muối
và tiêu rất nhiều, hay rất khó phân loại các ñối tượng theo mục ñích sử dụng và ñể giải
quyết vấn ñề này các tổ chức ñã sử dụng lại phương pháp trích lọc thông tin trên ảnh
bằng phương pháp thủ công.
Thấy ñược sự phát triển nhanh và cấp thiết về ứng dụng công nghệ viễn thám
trong cuộc sống, sự phát triển kinh tế xã hội trên thế giới. Chính phủ nước ta ñã có
những ñịnh hướng cho sự phát triển công nghệ vũ trụ. Ngày 14/6/2006, thủ tướng
chính phủ ñã ra quyết ñịnh về ‘chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ
ñến năm 2020’. Trong giai ñoạn 2006-2010, ñẩy mạnh chiều rộng và chiều sâu 4 lĩnh
vực trong ñó có viễn thám. Ứng dụng viễn thám vào các ngành khí tượng thủy văn, tài
nguyên và môi trường cụ thể lạ nâng cao chất lượng dự báo sớm mưa bão, lũ, lũ quét,
sạc lở ñật và các loại thiên tai khác, ñánh giá biến ñổi khí hậu toàn cầu ñến Việt Nam.
Định kỳ ñánh giá biến ñộng sử dụng ñất ñai, xây dựng cơ sở dữ liệu bản ñồ chuyên ñề
số hóa dùng chung cho nhiều cơ quan từ trung ương ñến ñịa phương. Với các ngành
nông nghiệp, thủy sản, ñiều tra tài nguyên thì mở rộng ứng dụng viễn thám trong việc
xây dựng quy trình dự báo sản lượng lúa các vùng trồng lúa trọng ñiểm, dự báo lũ lụt,
khô hạn, cháy rừng; trong quy hoạch nuôi trồng thủy sản và ñánh bắt hải sản; trong
nghiên cứu các hiện tượng tài nguyên dầu khí, nước ngầm ….
Từ năm 2011 ñến 2020 ñưa vào ứng dụng tại Việt Nam các thành tựu mới của

vệ tinh quan sát trái ñất ñộ phân giải rất cao, vệ tinh ñịnh vị có ñộ chính xác rất cao,
thiết bị mặt ñất gọn nhẹ tích hợp nhiều chức năng. Bên cạnh ñó thành lập Ủy ban vũ
trụ Việt Nam và Viện công nghệ vũ trụ ñể tập trung xây dựng khung pháp lý, phát
triển cơ sở hạ tầng, phần cứng, phần mềm và nguồn nhân lực cho việc phát triển các
ứng dụng của công nghệ vũ trụ ở Việt Nam.
2. Định nghĩa Viễn thám
Nói một cách nôm na trong “viễn thám” có hai từ “viễn” và “thám”. “Viễn” có
nghĩa là xa, từ xa, không tiếp xúc với ñối tượng. “Thám” có nghĩa là tìm hiểu, lấy
thông tin về ñối tượng. Ta có thể hiểu một cách ñơn giản viễn thám là một ngành khoa
học nghiên cứu ñối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng. Trong tiếng Anh,
viễn thám là “remote sensing”, thường ñược viết tắt là RS.
Nếu nói một cách khoa học thì chúng ta có thể dùng ñịnh nghĩa sau: Viễn thám
là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt trái ñất mà không tiếp xúc trực tiếp với
bề mặt ấy. Điều này ñược thực hiện nhờ vào việc quan sát và thu nhận năng lượng
phản xạ, bức xạ từ ñối tượng và sau ñó phân tích, xử lý, ứng dụng những thông tin nói
trên (theo CCRS).
3. Nguyên lý làm việc của RS
Sóng ñiện từ ñược phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin
chủ yếu về ñặc tính của ñối tượng. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể
tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước xóng ñã xác ñịnh. Đo lường và
phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám cho phép tách thông tin
hữu ích về từng loại lớp phủ mặt ñất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ ñiện từ và
vật thể.
Một thiết bị dùng ñể cảm nhận sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể ñược
gọi là ‘bộ cảm biến – Sensors’. Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
88

quét. Phương tiện mang các sensors ñược gọi là ‘vật mang’. Vật mang có thể là máy

bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hay vệ tinh….hình 3.1 thể hiện một số vật mang:



(a) (b) (c)

(d) (e) (f)
Hình 3.1: (a-IKONOS 2), (b-OrbView 2 (SeaStar)), (c-EROS A1) ,
(d-NOAA 12, 14, 16), (e-RADARSAT 1), (f-SPOT 1, 2, 4)

Hình 3.2: Nguyên lý thu thập dữ liệu ảnh viễn thám
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
89

Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,
năng lượng của sóng ñiện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ ñược thu nhận bởi bộ
cảm biến ñặt trên vật mang.
Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể ñược ghi nhận bởi ảnh viễn
thám và thông qua xử lý tự ñộng trên máy hoặc giải ñoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh
nghiệm của chuyên gia. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin liên quan ñến các vật thể
và hiện tượng khác nhau trên mặt ñất sẽ ñược ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác
nhau như nông lâm nghiệp, khí tượng, môi trường, ñịa chất, thủy sản…
Hình 3.3, thể hiện sơ ñồ quy trình công nghệ cơ bản ñược sử dụng trong việc
tách thông tin hữu ích từ ảnh viễn thám

Hình 3.3: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lý ảnh viễn thám có thể chia thành 5 thành
phần cơ bản sau:
- Nguồn cung cấp năng lượng.

- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển.
- Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt trái ñất.
- Chuyển ñổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh số bởi bộ cảm biến.
- Hiển thị ảnh số cho việc giải ñoán và xử lý.
4. Những thành phần trong RS
Hệ thống viễn thám thường bao
gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với
nhau. Theo trình tự hoạt ñộng của hệ
thống, chúng thể hiện như hình 3.4:
Nguồn năng lượng (A): Thành
phần ñầu tiên của một hệ thống viễn
thám là nguồn năng lượng ñể chiếu sáng
hay cung cấp năng lượng ñiện từ tới ñối
tượng quan tâm. Có loại viễn thám sử
dụng năng lượng mặt trời, có loại tự
cung cấp năng lượng tới ñối tượng.
Thông tin viễn thám thu thập ñược là
dựa vào năng lượng từ ñối tượng ñến
Hình 3.4: Những thành phần trong RS
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
90

thiết bị nhận, nếu không có nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới ñối tượng sẽ
không có năng lượng ñi từ ñối tượng ñến thiết bị nhận.
Những tia phát xạ và khí quyển (B): Vì năng lượng ñi từ nguồn năng lượng
tới ñối tượng nên sẽ phải tác qua lại với vùng khí quyển nơi năng lượng ñi qua. Sự
tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào ñó vì năng lượng còn phải ñi
theo chiều ngược lại, tức là từ ñối tượng ñến bộ cảm.
Sự tương tác với ñối tượng (C): Một khi ñược truyền qua không khí ñến ñối

tượng, năng lượng sẽ tương tác với ñối tượng tuỳ thuộc vào ñặc ñiểm của cả ñối tượng
và sóng ñiện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua ñối tượng, bị ñối tượng hấp thu
hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển.
Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm (D) Sau khi năng lượng ñược phát ra hay
bị phản xạ từ ñối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa ñể tập hợp lại và thu nhận
sóng ñiện từ. Năng lượng ñiện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về ñối tượng.
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E) Năng lượng ñược thu nhận bởi bộ cảm
cần phải ñược truyền tải, thường dưới dạng ñiện từ, ñến một trạm tiếp nhận-xử lý nơi
dữ liệu sẽ ñược xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô.
Giải ñoán và phân tích ảnh (F): Ảnh thô sẽ ñược xử lý ñể có thể sử dụng
ñược. Để lấy ñược thông tin về ñối tượng người ta phải nhận biết ñược mỗi hình ảnh
trên ảnh tương ứng với ñối tượng nào. Công ñoạn ñể có thể “nhận biết” này gọi là giải
ñoán ảnh. Ảnh ñược giải ñoán bằng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Các phương
pháp này là giải ñoán thủ công bằng mắt, giải ñoán bằng kỹ thuật số hay các công cụ
ñiện tử ñể lấy ñược thông tin về các ñối tượng của khu vực ñã chụp ảnh.
Ứng dụng (G): Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, ñược thực
hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta ñã chiết ñược từ ảnh ñể hiểu rõ hơn về ñối
tượng mà chúng ta quan tâm, ñể khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những
thông tin ñã có nhằm giải quyết những vấn ñề cụ thể.

5. Yếu tố ảnh hưởng ñến năng lượng sóng ñiện từ
Năng lượng của sóng ñiện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị các
phần tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tùy thuộc vào từng bước sóng cụ
thể. Trục ngang trong hình 3.5 thể hiện giá trị bước sóng và trục ñứng thể hiện % năng
lượng ứng với từng bước sóng cụ thể khi truyền qua khí quyển. Các vùng phổ mà
không bị ảnh hưởng mạnh bởi môi trường khí quyển (còn ñược gọi là cửa sổ khí
quyển) sẽ ñược chọn ñể sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám. Các bước sóng ngắn
hơn 0,3µm hầu như bị hấp thụ bởi tầng Ôzôn, nhưng vùng ánh sáng khả kiến do mặt
trời cung cấp rất ít bị hấp thu bởi khí quyển và năng lượng sóng ñiện từ ứng với bước
sóng 0,5µm có ưu thế cho việc thu nhận ảnh viễn thám. Bức xạ nhiệt của trái ñất có

năng lượng cao nhất tại bước sóng 10µm trong vùng cửa số khí quyển và sóng vô
tuyến cao tần với bước sóng lớn hơn 1mm cũng rất ít bị hấp thu bởi khí quyển. Do ñó,
ảnh viễn thám nhận ñược thường dựa vào sự ño lường năng lượng phản xạ của sóng
ñiện từ nằm trong vùng sóng vô tuyến cao tần (ảnh Rada) là trường hợp ngoại lệ không
sử dụng năng lượng mặt trời.
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
91


Hình 3.5: Vùng phổ sử dụng trong viễn thám ít bị hấp thu năng lượng bởi khí quyển
Trong viễn thám, người ta thường quan tâm ñến khả năng lan truyền sóng ñiện
từ trong khí quyển, vì các hiện tượng và cơ chế tương tác giữa sóng ñiện từ với khí
quyển sẽ có tác ñộng mạnh ñến thông tin ñược thu nhận bởi bộ cảm biến. Khí quyển
có ñặc ñiểm quan trọng ñó là tương tác khác nhau ñối với bức xạ ñiện từ có bước sóng
khác nhau. Đối với viễn thám quang học, nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu là do
mặt trời và sự có mặt cũng như thay ñổi các phân tử nước và khí (theo không gian và
thời gian) có trong lớp khí quyển là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự biến ñổi năng
lượng phản xạ từ mặt ñất ñến bộ cảm biến. Khoảng 75% năng lượng mặt trời khi chạm
ñến lớp ngoài của khí quyển ñược truyền xuống mặt ñất và trong quá trình lan truyền
sóng ñiện từ luôn bị hấp thu, tán xạ và khúc xạ bởi khi quyển trước khi ñến bộ cảm
biến. Các loại khí như Oxy, Nitơ, Cacbonic, Ôzôn, hơi nước,… và các phần tử lơ lửng
trong khí quyển là tác nhân chính ảnh hưởng ñến sự suy giảm năng lượng sóng ñiện từ
trong quá trình lan truyền.
Để hiểu rõ hơn cơ chế tương tác giữa sóng ñiện từ và khí quyển, việc chọn phổ
ñiện từ ñể sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám. Bảng 3.1 thể hiện ñặc ñiểm của
các dải phổ ñiện từ thường ñược sử dụng trong công nghệ viễn thám.
Bảng 3.1: Đặc ñiểm của dải phổ ñiện từ sử dụng trong công nghệ viễn thám
Dải phổ ñiện từ Bước sóng Đặc ñiểm
Tia cực tím

0,3 ÷0,4µm
Hấp thụ mạnh bởi khí quyển ở tầng cao (tầng
Ôzôn), không thể thu nhận năng lượng do dải
sóng này cung cấp nhưng hiện tượng này lại bảo
vệ con người tránh bị tác ñộng bởi tia cực tím
Khả kiến
0,4÷0,76µm
Rất ít bị hấp thu bởi Ôxy, hơi nước và năng lượng
phản xạ cực ñại ứng với bước sóng 0,5µm trong
khí quyển. Năng lượng do dải sóng này cung cấp
giữ vai trò quan trọng trong viễn thám
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
92

Hồng ngoại gần
trung bình
0,77÷1,34µm

1,55÷2,4µm
Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước sóng
hồng ngoại gần từ 0,77÷0,9µm. Sử dụng trong
chụp ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến ñổi thực vật
từ 1,55÷2,4µm
Hồng ngoại
nhiệt
3÷22µm
Một số vùng bị hấp thụ mạnh bởi hơi nước, dải
sóng này giữ vai trò trong phát hiện cháy rừng và
hoạt ñộng của núi lửa từ 3,5÷5µm. Bức xạ nhiệt của

trái ñất có năng lượng cao nhất tại bước sóng 10µm
Vô tuyến
(Rada)
1mm÷30cm
Khí quyển không hấp thụ mạnh năng lượng các
bước sóng lớn hơn 2cm, cho phép thu nhận năng
lượng cả ngày lẫn ñêm, không ảnh hưởng bởi
mây, sương mù hay mưa.

6. Phân loại ảnh viễn thám
Viễn thám có thể ñược phân thành 3 loại cơ bản ứng với vùng bước sóng sử dụng:
a. Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ
Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời và ảnh viễn thám nhận ñược dựa
vào sự ño lường năng lượng vùng ánh sáng khả kiến và hồng ngoại ñược phản xạ từ
vật thể và bề mặt trái ñất. Ảnh thu ñược bởi công nghệ viễn thám này ñược gọi chung
là ảnh quang học.
b. Viễn thám hồng ngoại nhiệt
Nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra, hầu như
mỗi vật thể trong nhiệt ñộ bình thường ñều tự phát ra một bức xạ. Ảnh thu ñược bởi
công nghệ viễn thám này gọi là ảnh nhiệt

Hình 3.6: Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời
c. Viễn thám siêu cao tần
Trong viễn thám siêu cao tần, hai loại kỹ thuật chủ ñộng và bị ñộng ñều ñược
áp dụng. Viễn thám bị ñộng ghi lại năng lượng sóng vô tuyến cao tầng với bước sóng
lớn hơn 1mm mà ñược bức xạ tự nhiên hoặc phản xạ từ một số ñối tượng.
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
93

Trong hình 3.7a: Năng lượng nhận ñược có thể là từ bức xạ của khí quyển (1);
phản xạ từ mặt ñất (2); bức xạ do chính vật thể phát ra (3) hay dựa vào bức xạ của mặt
ñất (4).
Vì có bước sóng dài nên năng lượng thu nhận ñược của công nghệ viễn thám
siêu cao tần bị ñộng thấp hơn so với viễn thám trong dải sóng khả kiến. Đối với viễn
thám siêu cao tần chủ ñộng (Radar – Radio detection and ranging), vệ tinh cung cấp
năng lượng riêng và phát trực tiếp ñến các vật thể, rồi thu lại năng lượng do sóng phản
xạ lại từ các vật thể. Cường ñộ năng lượng phản xạ ñược ño lường ñể phân biệt giữa
các ñối tượng với nhau. Ảnh thu ñược bởi kỹ thuật kiễn thám này ñược gọi là ảnh
Rada, hai loại công nghệ viễn thám siêu cao tần (bị ñộng và chủ ñộng) thường ñược sử
dụng trong việc tạo ảnh rada ñược thể hiện hình 3.7.

Hình 3.7: (a-viễn thám bị ñộng) (b, c- viễn thám chủ ñộng)
7. Tổng thể về vật mang
Để bộ cảm biến thu nhận năng lượng bức xạ và phát xạ từ các vật thể trên bề
mặt ñất tạo ra ảnh quang học hay ảnh rada, các bộ cảm biến ñược bố trí trên vật mang
là một phương tiện dùng ñể ñưa các bộ cảm ñến một ñộ cao và vị trí mong muốn sao
cho việc thu nhận thông tin từ mặt ñất ñạt hiệu quả nhất, ñáp ứng cho nhiều mục ñích
ứng dụng khác nhau.
Vệ tinh và máy bay là những vật mang cơ bản thường ñược sử dụng trong viễn
thám. Chụp ảnh từ máy bay (tạo ảnh hàng không) có thể xem là dạng ñầu tiên của viễn
thám và tồn tại như một phương pháp ñược sử dụng khá rộng rãi trong thành lập bản
ñồ ñịa hình và chuyên ñề phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát
môi trường cũng như quy hoạch và quản lý ñộ thị…
Ngoài ra còn có nhiều loại vật mang khác có ñộ cao hoạt ñộng từ vài chục mét
trở lên như thang trượt của các cần cẩu, máy bay không người lái,… ñể chụp ảnh các
khu vực nhỏ trên mặt ñất, khinh khí cầu cùng ñể nghiên cứu nhiều ñối tượng khác
nhau, tàu con thôi thực hiện theo các chương trình thí nghiệm khác nhau.

Hình 3.8: Các dạng vật mang ñược sử dụng trong công nghệ viễn thám

(a) (b) (c) (d)
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
94

Vệ tinh nhân tạo bao gồm những vật mang ñược phóng vào không gian và
chuyển ñộng theo những quỹ ñạo nhất ñịnh phục vụ công tác liên lạc viễn thông, ñịnh
vị và hàng hải, thám sát khí tượng và quan sát mặt ñất….
Vệ tinh viễn thám cho phép nhìn thấy một vùng rộng trên mặt ñất bao gồm tất
cả các ñối tượng và có ưu thế là cung cấp ảnh ña phổ, ña thời gian cho toàn thế giới.
Ảnh vệ tinh có các ưu ñiểm sau:
- Bao phủ một vùng rộng lớn trên trái ñât
- Khu vực cần nghiên cứu ñược chụp lặp lại thường xuyên nhiều lần theo chu kỳ.
- Ảnh ñược xử lý và phân tích trên máy tính
- Chi phí tương ñối thấp tính trên một ñơn vị diện tích vùng phủ của ảnh.
Tuy nhiên, ảnh vệ tinh có ñộ phân giải mặt ñất thấp hơn so với ảnh hàng không.
Hiện nay, trên thị trường chỉ cung cấp ảnh vệ tinh có ñộ phân giải cao nhất là 0,6m
nhưng trong tương lai gần với việc phóng các vệ tinh thương mại sẽ cho phép cung
cấp các ảnh có ñộ phân giải cao hơn rất nhiều. Tuy nhiên, giá thành của ảnh viễn thám
ñộ phân giải cao thường là yếu tố chính trong việc chọn lựa giữa các nhà cung cấp loại
ảnh vệ tinh.
Hình 3.9 thể hiện các vệ tinh nhân tạo
thông dụng ñang ñược sử dụng trong công nghệ
viễn thám có quỹ ñạo hoạt ñộng và ñộ phân giải
khác nhau.
Các vệ tinh nhân tạo thường chuyển
ñộng theo lộ trình ñã ñược thiết kế trước sao
cho phù hợp vứi khả năng và mục tiêu của bộ
cảm biến ñược ñặt trên vệ tinh. Lộ trình ñược
thiết kế ñể vệ tinh chuyển ñộng trong vũ trụ sẽ

ñược xác ñịnh bởi 6 thông số cơ bản theo ñịnh
luật Kepler áp dụng cho các vật thể chuyển
ñộng trong vũ trụ ñược gọi là quỹ ñạo của vệ tinh. Sự lựa chọn quỹ ñạo tùy thuộc vào
giá trị của tập hợp các thông số cơ bản này; thông thường các vệ tinh khác nhau sẽ
chuyển ñộng theo những quỹ ñạo khác nhau ñược phân biệt bởi:
- Những ñộ cao khác nhau sơ với mặt ñất
- Theo quỹ ñạo elip nằm trong một mặt phẳng có góc nghiêng khác nhau so với
mặt phẳng chứa xích ñạo.
- Theo thời gian vệ tinh di chuyển hoàn tất một vòng quay trên quỹ ñạo, còn
ñược gọi là chu kỳ của quỹ ñạo.
- Theo khoảng thời gian cố ñịnh mà vệ tinh trở lại ñúng vị trí chụp ảnh ban ñầu,
còn ñược gọi là chu kỳ lặp lại của vệ tinh (do bộ cảm biến có trường nhìn cố ñịnh, nên
khi vệ tinh di chuyển sẽ tạo nên tuyến chụp trên mặt ñất có bề rộng cố ñịnh còn ñược
gọi là ñộ rộng của tuyến chụp. Vì trái ñất quay nên vệ tinh sẽ chụp ảnh theo tuyến khác
trên mặt ñất sau mỗi chu kỳ tiếp theo, sau khoảng thời gian cố ñịnh vệ tinh sẽ lặp lại vị
trí ban ñầu và thời gian này ñược gọi là tần suất lặp lại hay chu kù lặp).
Hình 3.9 : Các vệ tinh nhân tạo
thông dụng ñang ñược sử dụng
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
95

Cao ñộ vệ tinh ảnh hưởng ñến ñộ phân giải mặt ñất của ảnh khi khả năng của bộ
cảm biến là cố ñịnh, chu kỳ lặp lại của vệ tinh giữ vao trò rất quan trọng trong việc
cung cấp ảnh ña thời gian phục vụ công tác giám sát liên tục các biến ñộng trên bề mặt
ñất. Hình 3.10 minh họa quỹ ñạo, tuyến chụp và khả năng chụp phủ toàn bộ mặt ñất
của vệ tinh khi lựa chọn các thông số cơ bản của quỹ ñạo ñể phù hợp với khả năng và
mục tiêu của bộ cảm biến ñược ñặt trên vệ tinh.

(a) (b)


(c) (d)
Hình 3.10
(a) Quỹ ñạo của vệ tinh nhân tạo (b) Tuyến chụp tạo ra khi vệ tinh di chuyển
(c) Tuyến mới ñược tạo ra do trái ñất quay (d) Vùng chụp trên mặt ñất của vệ tinh
Nhìn chung dựa theo quỹ ñạo chuyển ñộng của vệ tinh so với trái ñất và mặt
trời có thể chia quỹ ñạo vệ tinh thành các loại cơ bản sau:
Quỹ ñạo ñồng bộ trái ñất: là quỹ ñạ mà vệ tinh chuyển ñộng cùng một vận tốc
gốc với trái ñất, nghĩa là vệ tinh quay một vòng trên quỹ ñạo mất khoảng thừi gian
24giờ hay 86164,1 giây. Vệ tinh chuyển ñộng trên quỹ ñạo ñồng bộ trái ñất và nếu mặt
phẳng quỹ ñạo trùng với mặt phẳng chứa xích ñạo (có góc nghiên bằng không) ñược
gọi là quỹ ñạo ñịa tĩnh. Các vệ tinh ñịa tĩnh có ñộ cao khoảng 36000km và luôn treo lơ
lửng tại một ñiểm trên không trung (ñứng yên so với bề mặt trái ñất). Do vậy, vệ tinh
ñịa tĩnh cho phép quan sát và thu thập thông tin liên tục trên một vùng cụ thể và ñược
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
96

sử dụng thích hợp vào mục ñích quan sát khí tượng hoặc truyền tin… Với ñộ cao lớn,
các vệ tinh khí tượng ñịa tĩnh có thể giám sát thời tiết và dạng mây bao phủ trên toàn
bộ bán cầu của trái ñất.
Quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời
: là quỹ ñạo cho phép vệ tinh chuyển ñộng theo
hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển ñộng quay của trái ñất (Tây – Đông) sao cho vệ
tinh luôn luôn nhìn ñược bề mặt trái ñất tại thời ñiểm có sự chiếu sáng tốt nhất của mặt
trời. Như vậy góc nghiêng của mặt phẳng quỹ ñạo này gần với góc nghiêng của trục
quay của trái ñất (so với mặt phẳng xích ñạo) nên còn ñược gọi là quỹ ñạo gần cực.
Những vệ tinh chuyển ñộng theo quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời sẽ thu thập thông tin trên

vùng nào ñó của trái ñất theo giờ ñịa phương nhất ñịnh và vị trí của vệ tinh sẽ thay ñổi
theo ñiều kiện chiếu sáng của mặt trời trong một năm. Loại quỹ ñạo này ñảm bảo ñiều
kiện chiếu sáng của mặt trời là như nhau khi thu thập ảnh vệ tinh trên cùng khu vực cụ
thể theo các ngày và từng mùa khác nhau trong năm. Các vệ tinh tài nguyên thường sử
dụng quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời vì có ưu ñiểm luôn tạo ñược một ñiều kiện chiếu sáng
ổn ñịnh. Đây là yếu tố quan trọng cho việc giám sát sự thay ñổi giá trị phổ giữa các
ảnh mà không cần hiệu chỉnh do ñiều kiện chiếu sáng khác nhau.
Quỹ ñạo có chu kỳ lặp lại một ngày và nhiều ngày
: là những quỹ ñạo mà cho
phép vệ tinh trở lại ñiểm ñỉnh ñầu trên khu vực chụp ảnh trong cùng một ngày hoặc
sau nhiều ngày.
Hình 3.11: Minh hoạc các quỹ ñạo cơ bản cho phép vệ tinh có khả năng thu
thập thông tin mặt ñất.

Hình 3.11: a-Qũy ñạo ñồng bộ trái ñất, b-quý ñạo ñồng bộ mặt trời, c-các quỹ ñạo cơ bản
8. Tổng quan bộ cảm biến
Bộ cảm biến chỉ thu nhận năng lượng sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật
thể theo từng bước sóng xác ñịnh. Năng lượng sóng ñiện từ sau khi tới ñược bộ cảm
biến chuyển thành tín hiệu số (chuyển ñổi tín hiệu ñiện thành một số nguyên hữu hạn
gị là giá trị Pixel) tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng do bộ
cảm biến nhận ñược trong dải phổ ñã xác ñịnh.
Máy quét với trường nhìn không ñổi (instantaneous field of view –IFOV) (góc
nhìn không gian tương ứng giữa một pixel với một ñơn vị chia mẫu trên bề mặt ñất)
ñược sử dụng ñể tạ ảnh hai chiều của bề mặt ñất dựa trên sự phối hợp chuyển ñộng vật
mang và hệ thống quét vuông góc với hướng bay. Lượng thông tin về năng lượng bức
xạ ghi ñược trong IFOV sẽ ñược bộ cảm biến ñổi thành giá trị của pixel. Hệ thống quét
sử dụng ñể ghi nhận năng lượng bức xạ ứng với các bước sóng khác nhau trong gải tần
ñã xác ñịnh (từ cực tím ñến hồng ngoại) ñược gọi là hệ thống quét ña phổ. Hai phương
pháp quét cơ bản thường ñược sử dụng trong việc tạo ảnh ña phổ ñó là quét vuông góc
với tuyến chụp và quét dọc tuyến chụp.

(a) (b) (c)
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
97

Quét vuông góc với tuyến chụp
Gương quay (A) chuyển ñộng trong mặt phẳng vuông góc với ñường bay ñược
sử dụng ñể dịch chuyển trường nhìn không ñổi IFOV tạo thành dòng quét vuông góc
với hướng di chuyển của vệ tinh. Năng lượng phản xạ ñược phân chia ứng với từng
bước sóng khác nhau (thông qua kính lọc phổ) ñược bộ tách sóng (B -Detectors) ño
lường năng lượng ứng vứi từng kênh phổ và chuyển thành giá trị số của từng pixel.
Sau khi kết thúc dòng quét, gương quay trả vệ vị trí ban ñầu ñể tạo dòng kế tiếp nhờ sự
dịch chuyển ñồng bộ của vệ tinh, kết quả nhận ñược ảnh vệ tinh là tập hợp của các
dòng ảnh liên tiếp lên nhau.
Trường nhìn không ñổi IFOV (C) của bộ cảm biến và ñộ cao của vệ tinh xác
ñịnh ñộ phân giải mặt ñất (D) và góc nhìn tối ña (E) mà một bộ cảm biến có thể thu
ñược sóng ñiện từ (ñược quét bởi gương quay) ñược gọi là trường nhìn (field of view –
FOV). Khoảng cách không gian trên mặt ñất do FOV tạo nên tương ứng với ñộ cao
của vệ tinh chính là bề rộng tuyến chụp (F) và còn ñược sử dụng ñể xác ñịnh bề rộng
của ảnh vệ tinh.

Hình 3.12: Tạo ảnh ña phổ theo phương pháp quýet vuông góc với tuyến chụp
Quét dọc tuyến chụp

Quét dọc tuyến chụp sử dụng các hệ thống quét ñiện tử hoặc bộ tách sóng mảng
tuyến tính ñể ghi nhận năng lượng bức xạ ứng với dòng quét cố ñịnh vuông góc với
phương chuyển ñộng của vệ tinh. Bộ tách sóng mảng tuyến tình (A) ñược xây dựng tại
mặt phẳng tạo ảnh (B) của hệ thống lăng kính (C) cho phép tạo thành dòng quét vuông
góc với hướng di chuyển của vệ tinh. Mỗi bộ tách sóng riêng biệt (detector – diod
quang ñiện) ño lường năng lượng phản xạ ứng với từng Pixel (D) ñược phân chia ứng

với từng bước sóng khác nhau (thông qua kính lọc phổ). Trong phương pháp này, mỗi
bộ tách sóng mảng tuyến tính riêng sẽ ñảm nhiệm việc ño lường năng lượng ứng với
từng kênh phổ và kích thước của IFOV ứng với bộ tách sóng riêng biệt sẽ xác ñịnh ñộ
phân giải mặt ñất của ảnh vệ tinh.
Từ phương pháp cơ bản cho thấy, các phần tử của ảnh vệ tinh thường có dạng
hình vuông và thể hiện một khu vực nào ñó trên mặt ñất. Điều quan trọng cần chú ý ñó
là phân biệt rõ ràng giữa kích thước của pixel ảnh với ñộ phân giải không gian, ñối với
ảnh vệ tinh ñiều này không phải tương ứng trong mọi trường hợp. Nếu bọ cảm biến có
ñộ phân giải không gian là 20m và một ảnh thu ñược từ bộ cảm biến này ñược thể hiện
ñúng ñộ phân giải thì mỗi pixel tương ứng cho một ñiện tích 20x20m trên mặt ñất.
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
98

Trong trường hợp này kích thước của pixel và ñộ phân giải không gian là như nhau.
Tuy nhiên, các thiết bị hiển thị ảnh số có thể cho phép thể hiện với những kích thước
pixel khác nhau so với ñộ phân giải không gian của ảnh vệ tinh.

Hình 3.13: Tạo ảnh ña phổ theo phương pháp quét dọc tuyến chụp
Nói chung, ảnh chỉ thể hiện ñược những vật thể lớn gọi là ảnh có ñộ phân giải
thấp, còn ảnh cho phép tách các ñối tượng nhỏ và thấy ñủ chi tiết trên mặt ñất ñược gọi
là ảnh có ñộ phân giải cao. Độ phân giải càng cao thì diện tích mặt ñất ñược thể hiện
trên ảnh càng nhỏ, hiên nay các bọ cảm biến ñặt trên vệ tinh phục vụ cho mục ñích
quân sự ñược thiết kế sao cho thu ñược càng nhiều thông tin càng tốt, nên ảnh nhận
ñược thường có ñộ phân giải cao hơn sơ với ảnh do các công ty thương mại cung cấp.
Ngoài ra, khải niệm tỷ lệ ảnh cũng cho biết mức ñộ chi tiết ñược cung cấp bởi ảnh vệ
tinh, ñó là tỷ số giữa khoảng cách trên ảnh với khoẳng cách thực trên mặt ñất. Nếu tỷ
lệ ảnh là 1:100.000 thì một ñối tượng có chiều dài 1cm trên ảnh sẽ có chiều dài thật
trên mặt ñất là 100.000cm (1km). Ảnh có tỷ lệ nhỏ khi tỷ số này nhỏ và ngược lại gọi
là ảnh tỷ lệ lớn.

9. Các yếu tố ảnh hưởng ñến phản xạ phổ
Phản xạ phổ ứng với từng loại lớp phủ mặt ñất cho thấy có sự khác nhau do
tương tác giữa bức xạ ñiện từ và vật thể. Điều này cho phép viễn thám có thể xác ñịnh
hoặc phân tích ñược ñặc ñiểm của lớp phủ thông qua việc ño lường phản xạ phổ. Bộ
cảm biến thu nhận năng lượng sóng ñiện từ từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể theo từng
bước sóng xác ñịnh. Năng lượng sóng ñiện từ trước khi tới ñược bộ cảm biến ñể
chuyển thành tín hiệu số (chuyển ñỏi tín hiệu ñiện thành một số nguyên hữu hạn gọi là
giá trị của pixel) sẽ chịu tác ñộng bởi các yếu tố cơ bản sau:
1. Tín hiệu nhận ñược sẽ mạnh hay yếu tùy thuộc vào cường ñộ của sóng phản
xạ. Nếu thu nhận tín hiệu vào một ngày có bầu trời không mây, sẽ nhận ñược năng
lượng mặt trời phản xạ từ cùng một vật thể mạnh hơn so với ngày có mây.
2. Năng lượng sóng phản xạ sẽ suy giảm nhiều do ảnh hưởng của khí quyển,
nên ñộ cao của vệ tinh càng lớn thì tín hiệu thu ñược tại bộ cảm biến càng nhỏ.
3. Bộ cảm biến thu nhận năng lượng sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể
theo từng bước sóng xác ñịnh nên bộ cảm biến có băng thông càng lớn sẽ thu nhận
ñược nhiều năng lượng hữu ích ñể tạo tín hiệu mạnh, nhưng ñộ phân giải phổ sẽ thấp
do khả năng của bộ tách sóng trong việc ghi nhận năng lượng ứng với từng bước sóng
nhất ñịnh.
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
99

4. Trường nhìn tức thời (IFOV) của bộ cảm biến và ñộ cao của vệ tinh quyết
ñịnh ñộ phân giải mặt ñất, nếu cao ñộ bay của vệ tinh là cố ñịnh. Chúng ta có thể thay
ñổi IFOV bằng cách tăng cường thấy kính phóng ñại. Tuy nhiên, ñiều này dẫn ñến
giảm năng lượng sóng phản xạ ñến các bộ tách sóng nên trường nhìn tức tới IFOV của
bộ cảm biến thường phải ñược xây dựng sao cho nhỏ nhất có thể thực hiện ñược.
5. Do vệ tinh và trái ñất luôn dịch chuển nên thời gian thu nhận tín hiệu phải
ñược tính toán phù hợp ñể thu nhận tín hiệu tốt nhất, nghĩa là tỷ số giữa tín hiệu nhập
và mức ñộ nhiễu càng lớn càng tốt.

6. Phương pháp quét dọc tuyến chụp cho phép cho phép tăng thời gian thu nhận
tín hiệu nhưng do sư chênh lệch ñộ nhạy giữa các bộ tách sóng trên cùng một hàng nên
thường bị xuất hiện nhiễu gây ra trên một hặc nhiều cột của ảnh.
10. Các vệ tinh viễn thám
Vệ tinh khí tượng hay thời tiết: ñược sử dụng ñể dự báo hoặc giám sát ñiều
kiện thời tiết, loại vệ tinh này sử dụng quỹ ñạo ñịa tĩnh như GMS ( Geosynchronous
Meteorological Satellite) của Nhật Bản bay ở ñộ cao 36.000 km hoặc ở tầng thấp hơn
(850 km) với quỹ ñạo cực như vệ tinh NOAA của Hoa Kỳ là thế hệ thứ 3 của vệ tinh
khí tượng vận hành bởi National Oceanic and Administration (NOAA). Thế hệ ñầu
tiên là TIROS-1 ( Television and Infrared Observation Satellite -1) ñược phóng vào
quỹ ñạo năm 1960 phục vụ cho mục ñích dự báo thời tiết trong dân sự, sau ñó NASA
(National Aeronautics and Space Administration) ñã phóng vệ tinh ATS-1
(Applications Technology Satellite) vào năm 1966 cung cấp ảnh bán cầu cảu bề mặt
trái ñất và các lớp mây bao phủ (sau mỗi 30phút nhận ñược 1 ảnh).
Hiện nay, ñã có nhiều quốc gia ñưa vệ tinh khí tượng vào quỹ ñạo ñể sử dụng
cho mục ñích giám sát ñiều kiện thời tiết. Tuy nhiên, nhìn chung những vệ tinh này
ñều sử dụng bộ cảm biến có ñộ phân giải không gian thấp (so với vệ tinh quan sát tài
nguyên mặt ñất) bao phủ 1 vùng rộng và có ñộ phân giải thời gian khá cao nhằm cung
cấp thường xuyên thông tin về ñộ ẩm của khí quyển, ñộ phủ của mây… nhằm dự báo
ñiều kiện thời tiết toàn cầu.
Vệ tinh quan sát mặt ñất hay vệ tinh tài nguyên: ñược sử dụng ñể quan sát
tài nguyên trên mặt ñất như Lansat, SPOT có ñộ phân giải không gian trung bình hay
ñộ phân giải cao như IKONOS, Quickbird. Tất cả ñều sử dụng ñồng bộ mặt trời, chụp
trên nhiều kênh phổ và thường ở ñộ cao từ 700 ÷ 900 km nhằm thành lập bản ñồ và
giám sát biến ñộng trên bề mặt ñất. Ngoài ra, còn có các vệ tinh chuyên quan trắc vùng
biển như MOS ( Marine Observation Satellite) của Nhật Bản ñể nghiên cứu môi
trường biển, thế hệ ñầu tiên ñược phóng vào năm 1987 với 3 thiết bị ño phổ chính
MESSR, VTIR, MSR ñã ñược ứng dụng khá hiệu quả trong việc xác ñịnh nhiệt ñộ mặt
biển, hơi nước và màu nước biển, quan sát tuyết, băng và nhiệt ñộ bề mặt trái ñất…
Nhìn chung, xu thế của các vệ tinh hiện nay là ñược chế tạo gọn nhẹ, mang các bộ cảm

biến ña mục tiêu và vận hành theo quỹ ñạo cực ñồng bộ mặt trời.
10.1. Các vệ tinh khí tượng
a. Vệ tinh GOES ( Geostationary operational Environmental Satellite)
Vệ tinh khí tượng GOES ñược thiết kế bởi NASA ñể cung cấp thường xuyên
thông tin về ñiều kiện thời tiết của Hoa Kỳ và cho ảnh bề mặt ñất với tỉ lệ nhỏ. 1 loạt
các thế hệ của vệ tinh này ñược các nhà khí tượng sử dụng ñể giám sát và dự báo thời
tiết trong hơn 20 năm qua. Thế hệ thứ nhất của vệ tinh bao gồm từ GOES-1 ( phóng
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
100

vào quỹ ñạo năm 1975 ) ñến GOES – 7 (năm 1992) nhằm ño lường nhiệt ñộ khí
quyển, gió, ñộ ẩm và ñộ phủ của mây. Thế hệ thứ 2 bắt ñầu từ GOES-8 (phóng vào
quỹ ñạo năm 1994) với nhiều cải tiến kĩ thuật ñáng kể nhằm tảo ảnh thường xuyên hơn
(15phút thu ảnh 1 lần), ñọ phân giải không gian và bức xạ tốt hơn. Việc sử dụng sensor
thu nhận ñồng thời năng lượng phản xạ vùng phổ khả biến, hồng ngoại và rada cho
phép rút ngắn thời gian dự báo, tạo ảnh cả ngày lẫn ñêm và chụp ảnh tỷ lệ thu nhỏ ứng
với vùng ñược chọn trước. Bảng 3.2 tổng kết các kênh chính ñược sử dụng của bộ cảm
biến và khả năng ứng dụng ảnh GOES trong lĩnh vực theo dõi và dự báo thời tiết.

Bảng 3.2: Các kênh chính ñược sử dụng và khả năng ứng dụng ảnh của vệ tinh GOES
Kênh

Bước sóng
µm
Độ phân giải
không gian (Km)
Khả năng ứng dụng

1

0,52 ÷ 0,72
(khả biến)
1
Tách ñám mây, vùng ô nhiễm, xác ñịnh
mưa bão
2
3,78 ÷ 4,03
(sóng ngắn IR)
4
Xác ñịnh sương mù, phân biệt mây
chứa nước, tuyết ban ngày, tách ñấm
cháy, núi lửa ban ñêm, xác ñinh nhiệt
ñộ ñại dương
3
6,47 ÷ 7,02
4
Ước tính hàm lượng hơi nước, chuyển
ñộng của khí quyển
4
10,2 ÷ 11,2
(sóng dài IR)
4
Xác ñịnh giông, bão và mưa lớn

5
11,5 ÷ 12,5
4
Xác ñịnh hơi nước, ñộ ẩm tầng thấp,
xác ñịnh nhiệt ñộ ñại dương, tách bụi
và tro phun trào bởi núi lửa.

b.Vệ tinh Meteosat
Đây cũng là vệ tinh khí tượng, ñươc thiết kế phục vụ chương trình giám sát và
dự báo thường xuyên ñiều kiện thời tiết của toàn thế giới, chương trình này bao gồm 7
vệ tinh do cơ quan hàng không gian châu âu thực hiện. Các Vệ tinh Meteosat lần lượt
ñược ñưa vào quỹ ñạo vệ tinh ñịa tĩnh từ năm 1997 (vệ tinh ñầu tiên) ñến nay là
Meteosat-5 và 6 ñang sử dụng bộ cảm biến VISSR (Visible ana Infrared band - VIS), 1
kênh hồng ngoại cung cấp thông tin về hơi nước chứa trong khí quyển và 1 kênh hồng
ngoại nhiệt liên quan ñến việc xác ñịnh nhiệt ñộ các ñám mây ñể ước tính và dự báo
lượng mưa. Trong trường hợp bầu trời không mây, ảnh nhiệt cho phép cug cấp thông
tin về nhiệt ñộ ñại dương và bề mặt ñất.
Ngoài ra, còn 1 số vệ tinh khí tượng ñại tĩnh tương tự ñược các nước phóng lên
quỹ ñạo ñể thực hiện dự án WWW ( Worl Weather Watch) bởi WMO (Worl
Meteorological Organization) từ năm 1991 như: INSAT (Ấn Độ), GMS (Nhật) kết hợp
cùng Meteosat và GOES bao phủ toàn bộ trái ñất. GMS-4 có bộ cảm VISSR (Visible
and Infrared Scan Radiometer) với 2 kênh ở vùng ánh sáng khả biến và hồng ngoại
nhiệt. VISSR quét bốn hàng cho kênh khả biến và 1 hàng cho kênh hồng ngoại nhiệt
ñồng thời từ Bắc ñến Nam. Tổng số hàng quét là 10.000 cho kênh khả biến và 2.500
cho kênh hồng ngoại nhiệt. Ngoài ra, GMS còn có hệ thống các platform (DCP – Data
Collection Platform) thu nhận dữ liệu không chỉ trên mặt ñất mà còn tại các trạm ngoài
khơi ñại dương.

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
101

c. Vệ tinh NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
Vệ tinh NOAA có chu kì lặp là 101,4 phút, với góc nghiêng của mặt phẳng quỹ
ñạo so với mặt phẳng xích ñạo là 98,7 ñộ; vệ tinh chuyển ñộng từ cực bắc cực Nam và
cao ñộ so với mặt nước biển là 870km.

Hai bộ cảm chính của NOAA là AVHRR/2 (Advanced Very High Resolution
Radiometer) với trường nhìn tức thời IFOV là 1,1km và bề rộng tuyến chụp là 2800km
và TOVS (TIROS – Operational Vertical Sounder) bao gồm 3 bộ cảm chính: HIRS/2
(High Resolution Infrared Sounder) có IFOV là 20km tương ứng với Swatch là
2200km và bộ cảm biến SSU (Stratospheric Sounding Unit) có IFOV là 147km với
Swatch là 736km cùng với bộ cảm MSU (Microwave Sounding Unit) có IFOV là
110km với bề mặt tuyến chụp là 2347km. Vệ tinh NOAA cung cấp ảnh cho vùng phủ
toàn cầu với cả 2 chức năng giám sát ñiều kiện thời tiết và cho ảnh bề mặt ñất với tỷ lệ nhỏ.
Bảng 3.3 thể hiện các kênh chính, bước sóng ñược sử dụng trong thu nhận ảnh và khả
năng ứng dụng của ảnh vệ tinh NOAA

Kênh

Bước sóng
µm
Độ phân giải
không gian (km)
Khả năng ứng dụng

1
0,58 ÷ 0,68
(red)
1,1 Giám sát băng, tuyết và mây
2
0,725 ÷ 1,1
(near IR)
1,1 Khảo sát nông nghiệp, thực phủ và nước
3
3,55 ÷ 3,93
(mid IR)

1,1
Xác ñịnh nhiệt ñộ ñại dương, núi lửa và
cháy rừng
4
10,3 ÷ 11,3
(thermal IR)
1,1 Xác ñịnh nhiệt ñộ ñại dương và ñộ ẩm của ñất
5
11,5 ÷ 12,5
(thermal IR)
1,1 Xác ñịnh nhiệt ñộ ñại dương và ñộ ẩm của ñất

10.2. Vệ tinh giám sát tài nguyên
a. Vệ tinh Landsat
Vệ tinh Landsat là vệ tinh viễn thám tài nguyên ñầu tiên ñược phóng lên quỹ
ñạo năm 1972, cho ñến nay ñã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat ñã ñược phóng lên quỹ ñạo
và dữ liệu ñã ñược sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Hiện nay ảnh vệ tinh Landsat
ñược cung cấp từ 15 trạm thu nhằm phục vụ quản lý tài nguyên và giám sát môi
trường. Landsat ñược NASA thiết kế ñầu tiên như là thực nghiệm kiểm tra tính khả thi
việc sử dụng bộ cảm biến ña phổ trong thu thập dữ liệu thám sát mặt ñất. Sự thành
công của Landsat nhờ vào việc kết hợp nhiều lên phổ ñể quan sát mặt ñất, ảnh có ñộ
phân giải không gian tốt và phủ 1 vùng khá rộng với chu kì lặp ngắn.
Vệ tinh Landsat ñược thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185 km và có thời ñiểm
bay qua xích ñạo là 9:39 sáng. Dữ liệu cung cấp bởi 2 bộ cảm biến TM và MSS ñược
chia thành các cảnh phủ 1 vùng trên mặt ñất 185 x 170km ñược ñánh số theo hệ quy
chiếu toàn cầu gồm số liệu của tuyến và hàng. Các giá trị của pixel ñược mã hóa 8 bit,
tức là cấp ñộ xám ở trong khoảng 0 ÷255. Đặc trưng chính của quỹ ñạo và vệ tinh
Landsat ñược thể hiện bởi các thông số sau:

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS

Phạm Văn Thông
102

Bảng 3.4: Đặc trưng chính của qũy ñạo và vệ tinh
Độ cao bay 915km (Landsat -1-3)
705km (Landsat-4-5-7)
Quỹ ñạo Đồng bộ mặt trời
Chu kì lặp 18 ngày (Landsat -1-3)
16 ngày (Landsat-4-5-7)
Thời gian hoàn tất chu kì quỹ ñạo Khoảng 103 phút (Landsat -1-3)
Khoảng 99 phút (Landsat-4,5,7)
Năm phóng vào quỹ ñạo 1972 Landsat 1; 1975 Landsat 2
1978 Landsat 3; 1982 Landsat 4
1984 Landsat 5, 1999 Landsat 7
Cả hai bộ cảm biến MSS (Multispectral Scanner) và TM (Trematic Mapper) sử
dụng trên vệ tinh Landsat ñều là máy quét quang cơ. Đặc trưng chính của Sensor và ñộ
phân giải không gian của ảnh vệ tinh Landsat ñược thể hiện bởi các thong số sau:
Bảng 3.5: Đặc trưng chính của sensor và ñộ phân giải không gian
Tên của
Sensors
Kênh Bước sóng

µm
Loại Độ phân giải
không gian
TM
Thematic
Mapper
(Landsat 1, 5)
Kênh 1

Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
0,45÷0,52
0,52÷0,60
0,63÷0,69
0,76÷0,90
1,55÷1,75
10,4÷12,5
2,08÷2,35
Xanh lơ
Lục
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại trung bình
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung bình
30 m
30 m
30 m
30 m
30 m
120 m
30 m
MSS
Multi spectral
Scanner

(Landsat 1, 5)
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
0,5÷0,6
0,6÷0,7
0,7÷0,8
0,8÷1,1
Lục
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại gần
80 m
80 m
80 m
80 m
EMT+
Enhanced
Thematic
Mapper, Plus
(Landsat 7)

Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7

Kênh 8 (Pan)
0,45÷0,52
0,52÷0,61
0,63÷0,69
0,75÷0,90
1,55÷1,75
10,4÷12,5
2,09÷2,35
0,52÷0,90
Xanh lơ
Lục
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại trung bình
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung bình
Lục ñến hồng ngoại gần
30 m
30 m
30 m
30 m
30 m
60 m
30 m
15 m

Bảng 3.6: Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ
Kênh Bước sóng Ứng dụng
TM 1
0,45÷0,52

(xanh lơ)
Phân biệt thực phủ, thành lập bản ñồ vùng ven bờ biển,
xác ñịnh ñối tượng trồng trọt
TM 2
0,52÷0,60
(lục)
Thành lập bản ñồ thực phủ, xác ñịnh ñối tượng trồng trọt
TM 3
0,63÷0,60
(ñỏ)
Phân biệt loại cây trồng, vùng có và không có thực vật,
xác ñịnh ñối tượng trồng trọt
TM 4
0,76÷0,90
(gần IR)
Xác ñịnh loại cây trồng, vùng có và không có thực vật,
ñộ ẩm của ñất, sinh quyển
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
103

TM 5
1,55÷1,75
(Hồng ngoại
sóng ngắn IR)
Cảm nhận ñộ ẩm của ñất và thực vật, phân biệt vùng
bao phủ bởi mây và tuyết
TM 6
10,4÷12,5
(Hồng ngoại

nhiệt IR)
Phân biết ñộ ẩm của ñất và sự dày ñặc của rừng, thành
lập bản ñồ nhiệt, xác ñịnh cháy rừng
TM 7
2,08÷2,35
(Hồng ngoại
sóng ngắn IR)
Phân biệt loại ñá và khoáng, hàm lượng ñộ ẩm của cây

b. Vệ tinh SPOT
Vệ tinh SPOT ñược cơ quan hàng không Pháp (Système Poul l’Observation de
la Terre) phóng lên quỹ ñạo năm 1986, sau ñó vào các năm 1990, 1993, 1998 và 2002
lần lượt các vệ tinh SPOT 2-3-4 và 5 ñược ñưa vào họat ñộng. Đây là loại vệ tinh ñầu
tiên sử dụng kỹ thuật quét dọc tuyến chụp với hệ thống quét ñiện tử có khả năng cho
ảnh lập thể dựa trên nguyên lý thám sát nghiêng. Bộ cảm biến HRV (High Resolution
Visible) ñược chế tạo cho vệ tinh SPOT là máy quét ñiện tử CCD. Tuy nhiên, HRV có
thể thay ñổi góc quan sát nhờ một gương ñịnh hướng và gương này cho phép quan sát
nghiêng 27
0
nên có thể thu ñược ảnh lập thể. Đến SPOT-4 bộ cảm biến ñược cải tiến
ñể thu nhận vùng phổ hồng ngoại và có tên gọi là HRVIR (High Resolution Visible
and Middle Infrared). SPOT ñược thiết kế, vận hành và khai thác phục vụ mục ñích
thương mại, nhằm cung cấp dữ liệu giám sát tài nguyên và môi trường. Ảnh SPOT
ñược cung cấp ở hai dạng khác nhau là ảnh toàn sắc Panchromatic có ñộ phân giải
không gian cao hơn sơ với ảnh ña phổ (trên 3 kênh) và cũng ñược sử lý ở các cập ñộ
khác nhau.
Cấp 1: Đã hiệu chỉnh cơ bản về phổ và hình học
Cấp 2: Sử dụng ñiểm khống chế mặt ñất ñể hiệu chỉnh hình học
Cấp 3: Hiệu chỉnh hình học có sử dụng mô hình ñộ cao số của mặt ñất (DEM)
Ảnh SPOT ñược nhận tại 14 trạm thu trên mặt ñất, mỗi cảnh ñược xác ñịnh theo

số hiệu cột và hàng trong hệ thống quy chiếu lưới toàn cầu SPOT-GRS (Grid
Reference System). Do ảnh SPOT phủ một vùng trên mặt ñất rộng 60x60km, ñộ phân
giải không gian cao và cho phép tạ ảnh lập thể nên ñược ứng dụng khác phổ biến trong
nghiên cứu hiện trạng sử dụng ñất, phân tích biến ñộng và thành lập bản ñồ tỷ lệ
1:10.000 và nhỏ hơn.
Bảng 3.7: Đặc trưng chính của sensor và ñộ phân giải không gian
Tên bộ cảm biến Kênh
Bước sóng
µm
Loại
Độ phân giải
không gian
SPOT 1-3
HRV-XS:
Khả kiến ñộ phân giải
cao
Đa phổ
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
0,50÷0,59
0,61÷0,68
0,79÷0,89
Lục ñến vàng
Đỏ
Hồng ngoại gần
20m
20m
20m
HRV-P:

Khả kiến ñộ phân giải
cao
Toàn sắc
Kênh P
0,51÷0,73
Lục ñến ñỏ 10m
SPOT-4
HRVIR-X:
Kênh 1
Kênh 2
0,50÷0,59
0,61÷0,68
Lục ñến vàng
Đỏ
20m
20m
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
104

Khả kiến ñộ phân giải
cao và hồng ngoại/ña
phổ
Kênh 3
Kênh 4
0,79÷0,89
1,58÷1,75
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại trung bình
20m

20m
HRVIR-M:
Khả kiến ñộ phân giải
cao và hồng ngoại/ñơn
sắc
Kênh P
0,61÷0,68

Đỏ 10m
Thực phủ
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
0,43÷0,47
0,61÷0,68
0,79÷0,89
1,58÷1,75
Xanh lơ
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại trung bình
1km
1km
1km
1km

Bảng 3.8: Đặc trưng chính của quỹ ñạo và vệt inh SPOT
Độ cao bay Altitude 822 km
Quỹ ñạo Orbit Đòng bộ mặt trời

Chy kỳ lặp Recurrent period 26 ngày
Thời gian hoàn tất chu kỳ quỹ ñạo Period per revolution Khoảng 101 phút
Năm phóng vào quỹ ñạo Launch year
1986 (SPOT-1)
1990 (SPOT-2)
1993 (SPOT-3)
1998 (SPOT-4)
2002 (SPOT-5)
c. Vệ tinh MOS (Marine Observation Satellite)
Vệ tinh MOS-1 là thế hệ ñầu tiên ñược Nhật Bản phóng lên quỹ ñạo vào tháng
2 năm 1987 ñể thám sát ñại dương và nghiên cứu môi trường biển, sau ñó MOS-1b
(tháng 2/1990) với ba thiết bị ño phỏ chính có phạm vi vùng phổ tương tự như bộ cảm
biến ña phổ của vệ tinh Landsat. Các thông số kỹ thuật chính của sensor và ñộ phân
giỉa không gian của vệ tinh MOS ñược thể hiện bảng 3.9:
Bảng 3.9
Tên bộ cảm biến Kênh
Bước sóng
µm
Loại
Độ phân giải
không gian
MESSR
Bức xạ kế tự quét
Đa phổ
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
0,51÷0,59
0,61÷0,69

0,72÷0,80
0,80÷1,10
Lục
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại gần
50 m
50 m
50 m
50 m
MSR
Bức xạ kế quét
Vô tuyến tần cao

23,8±0,2GHz
31,4±0,25GHz

Vô tuyến cao tần
Vô tuyến cao tần
32 km
23 km
VTIR
Khả kiến và nhiệt
Bức xạ kế hồng ngoại
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
0,50÷0,70
6,00÷7,00

10,5÷11,5
11,5÷12,5
Khả kiến
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại nhiệt
900 m
2700 m
2700 m
2700 m
Bảng 3.10:

Độ cao bay 909 km Thời gian hoàn tất chu kỹ quỹ ñạo Khoảng 103 phút
Quỹ ñạo Đồng bộ mặt trời Nắm phòng vào quỹ ñạo 1987 (MOS-1),
1990 (MOS-1b)
Chu kỳ lặp 17 ngày
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
105

d. Vệ tinh IRS (Indian Remote Sensing Satellite)
Một loạt các vệ tinh viễn thám của Ấn Độ ñược phóng lên qũy ñạo ñể thực hiện
việc nghiên cứu toàn bộ phần lục ñại của bề mặt trái ñất, bao gồm vệ tinh IRS-1 phóng
vào ñầu năm 1988, ñến tháng 12/1995 là thế hệ thứ 3 IRS-1c ñược ñưa vào quỹ ñạo
với 3 bộ cảm biến chính PAN (Panchromatic) kênh ñơn với ñộ phân giải cao, LISS-3
(Linear Image Self-scanning Sensor) với ñộ phân giải trung bình cho cả bốn kênh phổ
và WiFS (Wide Field Sensor) ứng với hai kênh phổ có ñộ phân giải thấp. Ngoài ra, vệ
tinh IRS có thể tạo ảnh lập thể ứng với kênh toàn sắc (PAN) giống như ảnh SPOT
nhưng quan sát nghiêng của vệ tinh IRS là 26
0

. Ảnh IRS ñộ phân giải cao có khả năng
ứng dụng rất tốt trong thành lập bản ñồ và quy hoạch thành phố, ảnh ña phổ cung cấp
bởi LISS-3 có ñặc tính tương tự như Landsat TM từ kênh 1 ñến kênh 4 nên áp dụng tốt
cho việc phân biệt thực vật, thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất và quy hoạch tài
nguyên thiên nhiên. Các thông số kỹ thuật chính của sensor và ñộ phân giải không
gian của ảnh vệ tinh IRS ñược liệt kê ở bảng 3.11
Bảng 3.11
Tên bộ cảm
biến
Kênh Bước sóng
µm
Loại
Độ phân giải
(IRS-1C)
Độ phân giải
(IRS-1D)
PAN:
Bộ cảm biến
toàn sắc
P
0,50÷0,75
Khả kiến (lục ñến hồng
ngoại gần)
5,8 m
5,2÷5,8m
LISS-3:
Bộ cảm trợ
quét ảnh
tuyến tính
Kênh 2

Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
0,52÷0,59
0,62÷0,68
0,77÷0,86
1,55÷1,70
Khả kiến (lục ñến vàng)
Khả kiến (lục ñến ñỏ)
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại trung bình
24 m
24 m
24 m
70 m
5,2÷5,8m
5,2÷5,8m
5,2÷5,8m
5,2÷5,8m

Bảng 3.12: Đặc trưng chính của quỹ ñạo và vệ tinh IRS

IRS-1C IRS-1D
Độ cao bay 817 km 780 km
Quỹ ñạo Đồng bộ mặt trời Đồng bộ mặt trời
Chu kỳ lặp 24 ngày 25 ngày
Thời gian hoàn tất chu kỳ quỹ ñạo - -
Năm phóng vệ tinh 1995 1997

e. Vệ tinh IKONOS

IKONOS là loại vệ tinh thương mại ñầu tiên có ñộ phân giải cao (1m) ñược ñưa
vào không gian tháng 9/1999 bởi công ty SpaceImage (USA based Earth observation
company) và bắt ñầu phổ biến ảnh ñộ phân giải cao từ tháng 3/2000. Bộ cảm biến
OSA (Optical Sensor Assembly) của vệ tinh IKONOS sử dụng nguyên lý quét ñiện tử
(Pushbroom-12µm CCD elements) và có khả năng thu ñồng thời bởi ảnh toàn sắc và
ña phổ. Ngoài khả năng tạo ảnh có ñộ phân giải cao nhất vào thời ñiểm năm 2000, ảnh
IKONOS còn có ñộ phân giải bức xạ rất cao vì sử dụng ñến 11bits ñể ghi nhận năng
lượng bức xạ. Nhiều ứng dụng cho việc quản lý ñô thị và quy hoạch tại các thành phố
lớn trên thế giới ñã minh chứng cho thấy ưu thế của ảnh IKONOS ñộ phân giải cao,
trong tương lai ảnh ñộ phân giải cao giữ vai trò quan trọng trong việc thành lập bản ñồ
và giám sát thành phố.
IKONOS chuyển ñộng theo quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời với ñộ cao 680km và góc
nghiên của mặt phẳng quỹ ñạo là 98,2
0
. Vệ tinh IKONOS có chu kỳ lặp là 14 ngày
(thời gian chụp lại trên cùng vùng ñất chỉ từ 1 ñến 3 ngày) và thời gian ñi qua xích ñạo
Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
106

là 10h30 sáng, với bề rộng tuyến chụp là 11km. Các thông số cơ bản của sensor và ñộ
phân giải không gian của ảnh vệ tinh IKONOS ñược thể hiện qua bảng sau:

Bảng 3.13: Đặc trưng chính của quỹ ñạo và vệ tinh IKONOS
Tên bộ cảm biến Kênh
Bước sóng (µm)
Độ phân giải
OSA:
Bộ cảm biến toàn sắc
Đa phổ

P
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4

0,45÷0,90
0,45÷0,52
0,52÷0,60
0,63÷0,69
0,76÷0,90

1m

4m


Các loại ảnh vệ tinh thương mại có ñộ phân giải cao khác có thể sử dụng hiện
nay như Orbview-3 (Orbimage), Quickbird (Earth watch), và EROS-A1 (west india space).
10.3. Ảnh vệ tinh có ñộ phân giải cao
Các loại ảnh vệ tinh thương mại có ñộ phân giải cao HSRI (High Resolution
Satellite Image) hiện nay ñang ñược sử dụng phổ biến ñể thành lập bản ñồ ñịa hình,
chuyên ñề và phục vụ cho việc quản lý ñô thị. Ảnh vệ tinh ñộ phân giải cao có ưu thế
về ñộ chính xác với sai số về mặt bằng khoảng 0,3m, có thể thành lập bản ñồ tỷ lệ
1:10.000 với khoảng cao ñều từ 2,5 ñến 5m và cho phép cập nhật bản ñồ tỷ lệ 1:5.000.
Ảnh còn có khả năng tạo ảnh lập thể và ñặc biết thời gian chụp trở lại trên cùng vùng
ñất rất nhanh nên dễ dàng tích hợp với dữ liệu GIS và cho phép tạo ra nhiều sản phẩm
mới từ ảnh vệ tinh một cách tự ñộng hoặc bán tự ñộng.

Bảng 3.14: Bốn loại vệ tinh cung cấp ảnh có ñộ phân giải cao dưới 1m
Vệ tinh IKONOS EROS Quickbird Orbview
Độ phân giải

0,82 m PAN
3.28 m MS
1,8 m PAN 0,61 m PAN
2,5 m MS
1 m PAN
4 m MS
Chu kỳ lặp 14 ngày 15 ngày 20 ngày 16 ngày
Năm phóng 1999 2000 2001 2003
Cơ quan SpaceImage West Indian Space Digital Globe Orbital Sciences

Bảng 3.15: Tỷ lệ lập bản ñồ

1972 Landsat MSS, 80m
1982 Landsat TM, 30m
1986 Spot 10m, PAN
1991 KVA 1000, 2m
1996 IRS 1C/D, 6m
1: 250.000

1: 100.000

1:50.000
1999 IKONOS-1, 1m
2000 EROS A1, 1,8m
2001 Quickbird, 0,6m
2002 Spot-5, 2,5m

2003 Orbview, 1m
1: 10.000

1: 10.000

1: 10.000

10.4. Ảnh vệ tinh thường dùng trong lĩnh vực hải dương học và khai thác thủy sản
- Ảnh từ một số vệ tinh dùng ñể thành lập bản ñồ các hệ sinh thái ven bờ
: Ảnh
Landsat MSS; ảnh Landsat 4, 5 TM; ảnh Landsat 7 ETM+; ảnh ASTER; ảnh SPOT
3, 4, 5; ảnh ALOS; ảnh JERS và ảnh ERS và chúng có thể tải miễn phí từ các
website sau:


/>
:8080/esdi/index.jsp

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS
Phạm Văn Thông
107


/>

- Sử dụng ảnh từ các website của MODIS, Seawifs, AVHRR, Topex/Poceidon ,
NSCAT, MODAS, … ñể nghiên cứu các yếu tốt bề mặt nhiệt ñộ nước biển
(SST), chầp diệp lục, nước trồi…. phục vụ lĩnh vực khai thác thủy sản:
MODIS 1km:
MODIS 250m: />

Giovanni:
AVHRR: />
MODAS:
PFEL:
NSCAT: />
Topex/Poceidon: