Giáo trình thực tập viễn thám cơ sở phần i trần tuấn tú

NỘI DUNG YÊU CẦU THỰC HÀNH VIỄN THÁM CƠ SỞ
I.

YÊU CẦU BÀI TẬP CHO TỪNG SINH VIÊN

Mỗi sinh viên sau phần thực hành sẽ phải hoàn thành bắt buộc nội dung 4 bài thực hành
Nội dung mỗi bài:
1. Các kết quả sinh viên đã thực hiện
2. Một bài viết (*.doc) 1 trang A4 nhận xét các kết quả thực hành
Kết quả của mỗi sinh viên sẽ chép vào thực mục:
1. ftp://172.29.97.177 vào
2. sharesinhvien pass là sharesinhvien
3. Tạo tên nhóm (vd: nhom_2 là kết quả các sinh viên nhóm 2)
4. Trong Nhom_2 tạo thư mục kết quả từng sinh viên của nhóm và chép kết quả thực hiện
vào
II.
BÀI TẬP NHÓM
Trên cơ sở các bài tập đã thực hiện của các sinh viên trong nhóm, Nhóm thực hiện tổng hợp kết
quả làm thành một bài tiểu luận cho phần thực hành.
1. Các kết quả sinh viên đã thực hiện (đọc ảnh, tăng cường chất lượng, nắn chỉnh ảnh, phân
loại ảnh)
2. Một bài viết (*.doc) 1 trang A4 nhận xét các kết quả thực hành
III.

YÊU CẦU MỘT SỐ NỘI DUNG BÀI THỰC HÀNH

Bài 1: Đọc ảnh
Trong bài 1 SV phải thực hiện và nhận xét các nội dung:
1. Các đặc điểm nguồn dữ liệu ảnh (hàng, cột,…)
2. Nhận dạng ít nhất 3 đối tượng (nước, thực vật, đất) và các đối tượng khác. Mô tả chi tiết
các đặc điểm nhận dạng và giải thích.

3. Thể hiện ảnh ở các bảng màu khác nhau, nhận xét ý nghĩa của sử dụng bảng màu
Bài 2: Tăng cường chất lượng (SV làm một trong các nội dung)
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Xây dựng và nhận xét biểu đồ histogram của từng kênh ảnh
Nhân xét tương quan giữa các đối tượng trên ảnh và histogram
Thực hiện giãn ảnh làm nổi bật một yếu tố (ví dụ nước)
Tính diện tích các đối tượng sau khi giãn ảnh
Thực hiện lọc ảnh và nhận xét kết quả
Thực hiện tổ hợp màu, nhận xét ảnh tổ hợp màu thực, giả.

Bài 3: Nắn chỉnh hình học ảnh
Nhằm loại bỏ những biến dạng hình học trên ảnh. Yêu cầu:
1. Mô tả lựa chọn các điểm khống chế trên ảnh và trên chuẩn dùng nắn như (bản đồ, Google
Earth, vv…)
2. Kết quả ảnh sau khi nắn gồm: hình ảnh, tọa độ không gian, phân giải vv..
3. Lưu file thông tin kết quả nắn (chú ý sai số RMSE)
4. Thể hiện ảnh nắn trong phần mềm MapInfo
Bài 4: Phân loại ảnh
Nhận dạng và phân loại các đối tượng trên ảnh. Yêu cầu:
1. Phân loại không kiểm định (ý nghĩa, nhận xét)
2. Phân loại có kiểm định gồm (chọn vùng mẫu, đặc điểm các vùng mẫu…). Nhận xét kết
quả.
3. Tính diện tích các đối tượng sau phân loại

Giới thiêu chung
Mục tiêu:
Phần thực hành Viễn thám cơ sở nhằm trang bị cho sinh
viên nắm được một số kỹ năng cơ trong viễn thám, cũng
như các em ôn lại những kiến thức cơ bản môn học viễn
thám

Yêu cầu của môn học
Học sinh nắm vững những kiến thức cơ bản về viễn
thám.
Sử dụng thành thạo hệ điều hành Windows
Có kiến thức về bản đồ và môi trường tự nhiên.

Nội dung:
Thực hành các kỹ năng:
1. Sử dụng phần mềm IDRISI và đọc ảnh, hiển thị ảnh
2. Xử lý hình ảnh viễn thám
3. Nắn chỉnh hình học
4. Phân loại ảnh

Các bài thực hành
Những bài thực hành trong cuốn sách gồm 5 bài thực
hành
Thực tập Viễn Thám Cơ Sở


Bài 1 : Viễn thám và những hình ảnh viễn thám.
Bài 2 : Phép đo trên ảnh
Bài 3 : Nhận dạng các đối tượng ảnh.

Bài 4 : Ảnh số các định dạng dữ liệu.
Bài 5 : Hiển thị ảnh và thao tác con trỏ
Bài 6 : Tổ hợp màu ảnh vệ tinh.
Trong mỗi bài có cấu trúc như sau:


Mục đích bài thực tập



Những kiến thức cần thiết



Nội dung thực tập



Những câu hỏi

Dữ liệu ảnh sử dụng trong thực tập
Dữ liệu ảnh sử dụng trong thực tập cần tuân theo một số
qui định sau:
Dữ liệu chỉ sử dụng với mục đích học tập và nghiên cứu.
Không sử dụng dữ liệu này trao đổi hoặc mua bán.
Mô tả dữ liệu thực tập
Ảnh Landsat TM
Ảnh MODIS
Ảnh NASDA
Ảnh RADAR

Yêu cầu:
Thực tập Viễn Thám Cơ Sở


Học sinh phải đọc thêm tài liệu tham khảo (trên sách, giáo
trình, mạng internet vv…) (giáo viên sẽ cung cấp một
nghiên cứu mẫu). Học sinh sẽ thực hiện nghiên cứu của
mình trên ảnh được cung cấp.

Đánh giá kết quả

Thực tập Viễn Thám Cơ Sở


Kết quả đánh giá học sinh:
Học sinh trình bày kết quả bài thực tập thành báo cáo (tối
thiểu 4 trang giấy khổ A4, cỡ chữ 12) Nội dung trình bày
gồm:
I. Giới thiệu khái quát vùng nghiên cứu
II. Những vấn đề nổi bật về môi trường tự nhiên
khu vực (môi trường đất, nước, lớp phủ thực vật,
con người vv..) - thật ngắn gọn
III. Phương pháp viễn thám trong nghiên cứu của
học sinh (tập trung vào phần này)
IV. Kết quả thực hiện được

Thực tập Viễn Thám Cơ Sở

Nội dung yêu cầu môn học “Viễn thám cơ sở”
Hình thức đánh giá
Thi vấn đáp (học sinh bắt câu hỏi, chuẩn bị bài trong 5 phút).
SV mang theo cuốn bài tập thực hành nhóm và tờ ảnh máy bay

Nội dung cần nắm
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Khái niệm viễn thám, diễn giải quá trình viễn thám, thế mạnh của viễn thám?
Phân loại viễn thám, cho ví dụ ?
Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phản xạ phổ điện từ. ý nghĩa đường phản xạ phổ?
Đặc điểm phản xạ phổ của Đất, Nước, Thực vật ?
Ưu điểm viễn thám đa thời, đa tầng , đa phổ… ?
Đặc điểm dữ liệu viễn thám của Landsat (MSS, TM, eTM+, SPOT, ASTER)?
Đặc điểm Viễn thám hồng ngoại nhiệt, khả năng ứng dụng?
Viễn thám chủ động (RADAR), ưu điểm trong nghiên cứu môi trường?
Các yếu tố giải đoán ảnh (tone/màu, độ phân giải, kích thước, hình dạng, hoa văn,
vị trí, kết hợp, chiều cao, bóng đổ, địa hình, mương xói, mạng dòng chảy, thực vật
và sử dụng đất)?
10. Dữ liệu ảnh số trong Viễn thám (Cấu trúc, khuôn dạng (BSQ, BIL, BIP), phân giải, dữ
liệu mặt đất, bản đồ, mô hình số độ cao…) ?
11. Trình tự xử lý ảnh số trong viễn thám ?

12. Biểu đồ Histogram và ý nghĩa ?
13. Tăng cường chất lượng ảnh gồm: Tổ hợp màu (màu thực, màu giả), giãn, lọc…?
14. Hiệu chỉnh hình học ảnh (Ý nghĩa, nội dung, sai số RMSE…)?
15. Phân loại ảnh (Ý nghĩa, nội dung, các phương pháp…)?


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Bài 1
PHẦN MỀM IDRISI32HIỂN THỊ ẢNH VÀ THAO TÁC CON TRỎ

Mục đích bài thực tập
Làm quen với phần mềm IDRISI 32.
Đọc và hiểu các thông số ảnh số
Hiển thị ảnh cấp độ xám
HS làm quen với một số loại ảnh số thu nhận từ các loại thiết bị viễn thám
khác nhau. Các dữ liệu được hiển thị trong dạng dữ liệu “thô”.

Những kiến thức cần thiết
Các phương pháp hiệu chỉnh ảnh
Cấu trúc ảnh Raster, Cấp độ xám ảnh, thống kê ảnh.
Phân giải ảnh ảnh số, Tọa độ ảnh số
Các loại dữ liệu viễn thám, các kênh ảnh số (Ảnh MSS, TM, SPOT,
MODISS, NOAA vv…)
Các định dạng dữ liệu ảnh số (BSQ, BIP, BIL)
Các đầu thu viễn thám, các thông số phân giải phổ, phân giải thời gian,
phân giải không gian của ảnh (Landsat TM, MSS,MERR, MODIS, Radar)
Ảnh ETM (Landsat 7), Ảnh AVHRR
Ảnh SeaWiFS web address: (seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html)
Ảnh – RADAR

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Nội dung thực tập
Thực tập 1: Thiết đặt môi trường làm việc, làm quen với các
Menu.
Trước khi thực tập cần chọn thư mục làm việc bắt buộc khi sử dụng dữ
liệu trong IDRISI. Tất cả dữ liệu làm việc của HS lưu trữ trong thư mục
này. Trong lần mở đầu tiên, cần khai báo thư mục làm việc. Thực hiện bởi
ENVIRON. IDRISI lưu trữ những đường dẫn này trong file ASCII
(IDRISI.ENV) và nằm trong thư mục cài đặt IDRISI.
Trong cách thức chung các chức năng IDRISI tạo ra từ một tới nhiều ảnh
như đầu vào và tính toán tạo ra một hay nhiều ảnh raster. Một vài modul
tạo ra bảng kết quả, một số khác tạo ra biểu đồ. Tránh tình trạng ghi
chồng dữ liệu, chuyển chế độ Overwrite Protection trong menu
ENVIRONMENT.

Thực hiện
Nhấn menu FileData Paths.
Nhấn biểu tượng.
Cho phép truy xuất tới biến môi trường xác định thự mục làm việc
(Working Folder).

Thực tập 2: Các thanh công cụ

Thực tập 3: Sử dụng menu FILE>Idrisi file Explorer
Xem danh sách các loại file trong thư mục làm việc

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Cửa sổ Map Composer Window: Đây là công cụ sẽ tự động mở
khi hiển thị ảnh. Nó cho phép người sử dụng thêm các lớp dữ
liệu vector, thay đổi bảng màu hiển thị trong lớp dữ liệu

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Thực tập 4: Xác định thông số ảnh
Ảnh viễn thám (ảnh số) xây dựng trên cơ sở cấu trúc raster nên có một số
thông số cơ bản sau:
Số hàng.
Số cột
Kiểu dữ liệu (Bye, Interger, real).
Kiểu file (Binary, ASCII).
Hệ thống tọa độ ảnh.
Giá trị nhỏ nhất và lớn nhất cấp độ sáng trên ảnh.
Header, ngày tháng chụp ảnh.
Đơn vị đo trên ảnh.
Dạng format.
Các thông số này rất quan trọng đối với phân tích và xử lý ảnh.

Thực hiện:

Vào Menu FileIdrisi file Explorer.
Chọn từng kênh ảnh theo dõi các thông số ảnh hiện ra bên cửa sổ
bên phải.

Thực tập 5: Hiển thị ảnh thô
Nhằm mục đích hiển thị ảnh từng kênh trên màn hình máy tính, phục vụ
cho việc phân tích ảnh, người phân tích sẽ quan sát trên màn hình và
thực hiện các phân tích chuyên môn.

Thực hiện:
Nhấn biểu tượng Display (
launcher.

). Hay Menu DisplayDisplay

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở
Chọn kiểu file dữ liệu hiển thị.
Chọn file dữ liệu.
Chọn bảng màu thể hiện Palette file:
Nhấn OK. Hiển thị ảnh.
Quan sát và thực tập các chức năng trong cửa sổ window composer
Thay đổi bảng màu, thể hiện ảnh với các bảng màu khác nhau.

Thực tập 6: Sử dụng các công cụ phóng to, thu nhỏ vùng hiển
thị ảnh.

Thực tập 7: Xem cấp độ xám từng điểm ảnh.

Nhằm mục đích quan sát cấp độ xám từng điểm ảnh.

Thực hiện:
Nhấn biểu tượng dấu hỏi.
Tìm hiểu các con số khi nhấn con trỏ trên màn hình.

Thực tập 8: Sử dụng menu FILE>Import để chuyển đổi cấu trúc
ảnh

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở
Các thông số ảnh được ghi trong thư mục cùng ảnh gốc

Câu hỏi
Lập bảng danh sách cấp độ xám lớn nhất và nhỏ nhất các kênh ảnh 1, 2,
3, 4, 5, 7.
Tại sao khi hiển thị ảnh toàn bộ khoảng sáng không sử dụng, giải thích tại
sao?
Cho biết nguyên nhân cái gì ảnh hưởng tới cấp độ xám của những điểm
tối nhất trên ảnh ?
Band ảnh nào có khoảng cấp độ xám hẹp nhất vì vậy có độ tương phản ít
nhất?
Tìm hiểu thiết bị ghi các loại ảnh trên?
Khái niệm phân giải không gian? (sử dụng sách giáo trình)
Tính diện tích vùng nghiên cứu sử dụng số hàng số cột ảnh.
Khác nhau giữa ETM - Landsat 7 và Landsat 5?
Phân giải thời gian Landsat?

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Bài 2
TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH
Mục đích bài thực tập
Hiểu rõ biểu đồ Histogram
Hiểu rõ phương pháp giãn ảnh
Nắm vững phương pháp tổ hợp màu (tổ hợp màu thực, màu giả, giả hồng
ngoại).

Những kiến thức cần thiết
Cấp độ xám ảnh, thống kê ảnh.
Các phương pháp giãn ảnh
Các kênh ảnh số (Ảnh MSS, TM, SPOT, MODISS, NOAA vv…)
Tổ hợp cộng màu, trừ màu.

Nội dung thực tập
Thực tập 1: Hiển thị biểu đồ ảnh – histogram
Thực hiện:


Trên Menu Display chọn HISTO.



Xuất hiện cửa sổ HISTOGRM.



Chọn File ảnh cần xây dựng histogram.



Chọn độ rộng bước tính.



Giới hạn hiển thị.



Chọn kiểu hiển thị histogram (dạng số, dạng đồ thị)

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

Thực tập trên 3 kênh ảnh, ra hai dạng số và đồ thị
So sánh biểu đồ histogram của các kênh ảnh khác nhau trên ảnh TM.

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở
Trục X thể hiện giá trị cấp độ xám (DN 0-255). Trục Y chỉ ra số điểm ảnh
(pixels) tại giá trị x (tần số). Giá trị lớn nhất trục y sẽ tùy thuộc vào từng

ảnh.
Thực tập tính biểu đồ histogram xuất ra dạng biểu đồ.
Thực tập tính biểu đồ histogram xuất ra dạng text.
Thực tập tính biểu đồ histogram cho các kênh ảnh và nhận xét.

Thực tập 2: Tăng cường độ tương phản trên ảnh (giãn ảnh)
Mục đích làm ảnh rõ, sáng hơn, dễ dàng phân biệt các đối tượng trên ảnh.

Thực hiện:


Chọn Display->STRETCH . Một cửa sổ thực hiện chức năng giãn
ảnh hiện ra.

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở


Chọn một trong 3 phương pháp tuyến tính, cân bằng histogram,
tuyến tính với độ tập trung.



Chọn file ảnh tạo ra.



Nhấn OK.

Xem lại file ảnh vừa thực hiện.

Thực tập 3: Thực hiện tăng cường độ tương phản trên kênh
ảnh
Thực hiện:


Tham khảo biểu đồ histogram



Biểu diễn histogram của kênh ảnh (TM4),



Biểu diễn sự riêng biệt của đất và nước bằng cách xác định cấp độ
xám từ ảnh TM4 và từ histogram.

Sử dụng thanh trượt trong
Layer properties

Thực tập 4: Tăng cường độ mịn ảnh, loại bỏ nhiễu trên ảnh.
Lọc ảnh:
Mục đích làm ảnh rõ, loại bỏ những tín hiệu nhiễu khi thu ảnh, đồng nhất
các đối tượng trên ảnh hay nhằm làm rõ một kiểu yếu tố trên ảnh theo
mục đích người phân tích.

Thực hiện:


Chọn Menu Image processing->Enhancement->FILTER.



Cửa sổ FILTER hiện ra.



Chọn phương pháp lọc ảnh.

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở


Chọn file ảnh lọc.

Chọn file ảnh tạo ra.

Thực tập với các phương pháp lọc ảnh, theo dõi kết quả từng phương
pháp.

Thực tập 5: Tổ hợp màu ảnh.
Tổ hợp màu:
Mục đích phân tích các yếu tố, cấu trúc, thành phần đối tượng trên ảnh
trên cơ sở tổ hợp những kênh ảnh khác nhau và gán những màu khác
nhau.

Thực hiện:


Chọn Display->COMPOSIT.



Cửa sổ COMPOSIT hiện ra.



Chọn 3 kênh màu gồm kênh red, green, blue.



Chọn file kết quả tổ hợp màu.



Chọn phương pháp tổ hợp màu.

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở


Thực tập với các kênh ảnh khác nhau và với các phương pháp khác
nhau, theo dõi kết quả.

Ví dụ:
Thừa nhận rằng chúng ta sử dụng ảnh đã tăng cường chất lượng từ dữ
liệu ảnh thô. Nó thể hiện những con số từ 3 kênh phổ như mã màu (RGBcolor codes). Chúng ta sẽ hiển thị những đặc điểm thành hiển thị trên ảnh:
những đối tượng có giá trị phản xạ rất cao ví dụ trong kênh 3 sẽ xuất hiện
phần màu đỏ lấy từ kênh này. Trong kết quả cho phép hiển thị theo tiêu
tổ hợp chuẩn (normal), màu giả (false color) và màu tùy ý (arbitrary color).
Tùy thuộc vào đối tượng cần quan tâm, HS chọn cách kết hợp tốt nhất.
Một số ví dụ tổ hợp từ ảnh Landsat TM 5. Có 7 kênh và có 4 cách kết hợp
khác nhau (phân giải không gian 120 m của kênh 6 – so với 30 m của các
kênh khác – nó sẽ mờ hơn):
BAND 1

BAND 2

BAND 3

BAND 4

BAND 5

BAND 6

Biên soạn: Trần Tuấn Tú


Giáo trình thực tập - Viễn Thám Cơ Sở

RGB 741

RGB 572

RGB 543

RGB 432

BAND 7

Biên soạn: Trần Tuấn Tú