CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN “CƠ SỞ VIỄN THÁM”

CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN “CƠ SỞ VIỄN THÁM”

Câu 4:
a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.
b. Khoá giải đoán là gì? Mục đích, yêu cầu khi thành lập khoá giải đoán
phục vụ cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh.
a. Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.

Nguồn năng lượng (A): thành phần đầu tiên của hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng
để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng cần nghiên cứu. Trong viễn
thám chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ nguồn phát đặt trên vật mang, còn trong
viễn thám bị động, nguồn năng lượng chủ yếu là bức xạ mặt trời.
Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên
cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua.
Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối tượng, năng lượng
sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đối tượng và sóng điện từ. Sư
tương tác này có thể là sư truyền qua, sư hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển.
Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được phát ra hoặc bị
phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng
lượng điện từ truyền về bộ cảm sẽ mang thông tin của đối tượng.
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần được
truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng
ảnh. Ảnh này là dữ liệu thô.
Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng trong các mục
đích khác nhau. Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cần phải giải đoas chúng. Ảnh
được phân loại bằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau (phân loại bằng mắt, phân
loại thưc địa, phân loại tư động,...).
Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng của hệ thống viễn thám, được thưc hiện khi
ứng dụng thông tin thu nhận được trong qúa trình xử lý ảnh vào các lĩnh vưc, bài toán cụ
thể.
b. Trình bày về khóa giải đoán:

Khóa giải đoán là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu tố và
dấu hiệu do người giải đoán thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh và đạt


kết quả chính xác thống nhất cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau..
Kết quả giải đoán chủ yếu phụ thuộc vào khóa giải đoán, thông thường khóa giải đoán
được thành lập dưa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng.
Bằng cách sử dụng khóa giải đoán, người giải đoán có thể phát triển mở rộng và phân tích
cho nhiều vùng khác trên cơ sở cùng một loại tư liệu cũng như cùng mùa và thời gian chụp
ảnh do đó giúp cho công tác giải đoán nhanh hơn, đảm bảo được tính thống nhất trong quá
trình giải đoán
Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ
thuộc vào bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng. Tại các bước sóng khác
nhau sẽ nhận được khả năng phản xạ phổ khác nhau.

Câu 6:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thưc vật.

- Khả năng phản xạ phổ của thưc vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ.
Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ
của nó, đặc biệt là hàm lượng chất diệp lục (clorophyl).
- Trong dải sóng này, thưc vật ở trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao trong lá cây
sẽ có khả năng phản xạ phổ cao ở bước sóng xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng
đỏ (red) và tăng rất mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại (NIR).
- Khả năng phản xạ phổ của lá cây ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ thấp. Hai vùng
suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục (clorophyl)
hấp thụ. Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy khả
năng phản xạ phổ của lá cây không lớn.
- Ở bước sóng xanh lá cây (green), khả năng phản xạ phổ của lá cây rất cao, do đó lá cây ở
trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận ở màu lục (green). Khi lá úa hoặc có bệnh,

hàm lượng clorophyl giảm đi, khả năng phản xạ phổ cũng thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận
lá cây có màu vàng, đỏ.


- Ở vùng sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàm
lượng nước chứa trong lá.
- Thưc vật có khả năng hấp thụ năng lượng mạnh nhất ở các bước sóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7
μm. Bước sóng 2.7 μm hấp thụ năng lượng mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ
(sư hấp thụ mạnh diễn ra với dải sóng trong khoảng từ 2.66 μm ÷2.73 μm).
- Khi hàm lượng nước chứa trong lá giảm đi, khả năng phản xạ phổ của lá cây cũng tăng
lên đáng kể.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thưc vật bao gồm: chất sắc tố, cấu
trúc tế bào lá và hàm lượng nước trong lá.

Câu 7:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước.
Vẽ đồ thị và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước.

high-high

low-high

high-low

low-low 集

Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành
phần vật chất có trong nước.
Ngoài ra, khả năng phản xạ phổ của nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của
nước.

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.
Ở dải sóng dài, khả năng phản xạ phổ của nước khá nhỏ nên có thể sử dụng các kênh ở dải
sóng ngoài để xác định ranh giới nước – đất liền.
Trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ, cho nên khả năng phản xạ phổ của
nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước.
Nước đục có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước trong, nhất là ở dải sóng dài. Hàm
lượng clorophyl cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước.
Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước, tuy
không thể hiện rõ rệt qua sư khác biệt của đồ thị phổ: độ mặn của nước biển, hàm lượng
khí metan, oxi, nitơ, cacbonic,... trong nước.


Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong. Nước biển, nước ngọt, nước cất đều
có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với
bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn. 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: cát, đá,...
Câu 8:
Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng.
Vẽ đồ thị và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước.

high-high

low-high

high-low

low-low 集

Đặc trưng phản xạ chung nhất của thổ nhưỡng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài
bước sóng, đặc biệt là bước sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt. Ở dải sóng điện từ
này, chỉ có năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu
quang.
Với các loại đất có thành phần cấu tạo các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, khả năng phản
xạ phổ sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào thành phần hợp chất có trong đất mà biên độ của đồ
thị phản xạ phổ sẽ khác nhau.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng: cấu trúc bề mặt của đất,
độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong đất.
Cấu trúc của thổ nhưỡng phụ thuộc vào thành phần sét, bụi cát có trong đất. Sét là hạn mịn
có đường kính nhỏ hơn 0.002mm, bụi có đường kính 0.002 – 0.05mm, cát có đường kính
0.05 – 2mm. Với đất hạt mịn thì khoảng cách giữa các hạt nhỏ, với đất hạt lớn, khoảng
cách giữa các hạt lớn hơn dẫn đến khả năng vận chuyển không khí và độ ẩm dễ dàng hơn.
Độ ẩm và lượng nước có trong đất ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của thổ
nhưỡng.
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Khi độ ẩm tăng, khả
năng phản xạ sẽ bị giảm
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng là hợp chất hữu cơ
có trong đất. Với hàm lượng hợp chất hữu cơ từ 0.5 – 5.0% đất sẽ có màu nâu sẫm (phản
xạ phổ yếu). Nếu hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp hơn, khả năng phản xạ phổ sẽ cao


hơn.
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng còn phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt chứa trong
đất. Khả năng phản xạ phổ tăng khi hàm lượng oxit sắt trong đất giảm xuống (đặc biệt là
vùng phổ nhìn thấy). Trong dải sóng điện từ này, khả năng phản xạ phổ có thể giảm đến
40% khi hàm lượng oxit sắt trong đất tăng lên. Khi loại bỏ oxit sắt ra khỏi đất, khả năng
phản xạ phổ tăng lên một cách rõ rệt, đặc biệt trong dải sóng điện từ 0.5 μm – 1.1 μm.
Trong nước chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ, cho nên khả năng phản xạ phổ của
nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước.

Nước đục có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước trong, nhất là ở dải sóng dài. Hàm
lượng clorophyl cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước.
Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của nước, tuy
không thể hiện rõ rệt qua sư khác biệt của đồ thị phổ: độ mặn của nước biển, hàm lượng
khí metan, oxi, nitơ, cacbonic,... trong nước.
Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/trong. Nước biển, nước ngọt, nước cất đều
có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt và với
bước sóng càng dài, độ thấu quang càng lớn. 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: cát, đá,...

Câu 9:
Phát biểu khái niệm vật mang, bộ cảm. Trình bày các dạng quỹ đạo cơ
bản của vệ tinh viễn thám
Khái niệm vật mang:
Một phương tiện dùng để mang các bộ cảm gọi là vật mang. Vệ tinh, máy bay là những vật
mang cơ bản trong viễn thám. Có nhiều loại vật mang có độ cao hoạt động từ vài chục mét trở
lên.
Khái niệm về bộ cảm:
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể được gọi là bộ
viễn cảm, thường gọi tắt là bộ cảm.
Quỹ đạo đồng bộ với Trái đất:
Là quỹ đạo của vệ tinh có chuyển động với vận tốc cùng với vận tốc quay của Trái đất. Có
nghĩa là vệ tinh quay một vòng quanh trái đất hết gần 24h hay 86164.1s
Nếu mặt phẳng quỹ đạo của vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo của trái đất, thì vệ tinh
được gọi là vệ tinh địa tĩnh
Các vệ tinh địa tĩnh có độ cao bay khoảng 30000 km đến 40000 km và luôn treo lơ lửng
tại một điểm trên không trung (đứng yên tương đối so với mặt đất), nên chúng sử dụng cho
mục đích quan sát khí tượng, giám sát môi trường cho mỗi vùng lãnh thổ và truyền tin.
Với độ cao lớn, các vệ tinh khí tượng địa tĩnh có thể giám sát thời tiết và dạng mây bao

phủ trên toàn bộ bán cầu của trái đất.


Quỹ đạo đồng bộ với quỹ đạo mặt trời:
Là quỹ đạo chuyển động của vệ tinh hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển động Đông –
Tây của Trái đất tạo thành quỹ đạo chuyển động đồng bộ với quỹ đạo chuyển động của
mặt trời, sao cho vệ tinh luôn nhìn bề mặt trái đất tại thời điểm có độ sáng ổn định.
Góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo gần bằng góc nghiêng của trục quay trái đất so với
mặt phẳng xích đạo, do vậy còn gọi là quỹ đạo cưc.
Những vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ với mặt trời sẽ thu thập thông tin trên
một vùng nào đó trên mặt đất theo một giờ địa phương nhất định và với độ chiếu sáng của
mặt trời ổn định. Đây là yếu tố quan trọng cho việc giám sát sư thay đổi giá trị phổ giữa
các ảnh.
Đặc trưng chuyển động của vệ tinh theo quỹ đạo không chỉ được phân biệt theo hình dạng,
kích thước, góc nghiêng... mà còn theo chu kỳ lặp lại của nó tại thời điểm quan sát. Chu kỳ
lặp có thể là 1 hay nhiều ngày. Vệ tinh giám sát mặt đất (vệ tinh tài nguyên) thường sử
dụng quỹ đạo chuyển động với chu kỳ lặp nhiều ngày, cho phép bộ cảm nhìn bao phủ hầu
hết các phần trên bề mặt trái đất.
Câu 10:
Độ phân giải của ảnh vệ tinh là gì? Có những loại độ phân giải nào? Trình
bày đặc điểm của từng loại.
Độ phân giải của ảnh vệ tinh là thông số cơ bản nhất phản ánh chất lượng và tính năng
của ảnh vệ tinh mà dưa vào đó ta có thể xác định khả năng phân loại, nghiên cứu vật thể.
Độ phân giải ảnh vệ tinh bao gồm:
- Độ phân giải không gian
- Độ phân giải bức xạ
- Độ phân giải phổ
- Độ phân giải thời gian
Độ phân giải không gian (Spatial resolution) của ảnh vệ tinh là kích thước nhỏ nhất của
một đối tượng hay khoảng cách tối thiểu giữa hai đối tượng liền kề có khả năng phân biệt

được trên ảnh
Độ phân giải không gian cũng được gọi là độ phân giải mặt đất khi hình chiếu của một
pixel tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất.
Ví dụ, ảnh vệ tinh LANDSAT 7 ở các kênh blue, green, red có độ phân giải 30 x 30 m,
điều đó có nghĩa là trên các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30 x
30 m trên mặt đất
Độ phân giải bức xạ là khả năng nhạy cảm của các thiết bị thu để phát hiện những sư
khác nhau rất nhỏ trong năng lượng sóng điện từ (số bit dùng để ghi nhận thông tin ảnh vệ
tinh)
Phần lớn dữ liệu ảnh viễn thám hiện nay được lưu trữ ở dạng 8 bit, một số ảnh vệ tinh độ
phân giải cao có thể lưu trữ ở dạng 16 bit. Ảnh vệ tinh được lưu trữ ở dạng 8 bit sẽ có 256
cấp độ xám (0 – 255), 16 bit có 65536 cấp độ xám (0 – 65535).


Độ phân giải phổ thể hiện bởi kích thước và số kênh phổ, bề rộng phổ hoặc sư phân chia
vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân biệt một số lượng lớn các bước sóng có kích thước
tương tư, cũng như tách biệt được các bức xạ từ nhiều vùng phổ khác nhau
Độ phân giải phổ thể hiện độ nhạy tuyến tính của bộ cảm biến trong khả năng phân biệt sư
thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể. Ví dụ, ảnh LANDSAT 7 có
vùng phổ từ 0.45 μm đến 12.5 μm , bao gồm 8 kênh phổ
Độ phân giải thời gian là thời gian chụp lặp lại tại cùng một vị trí của ảnh vệ tinh.
Ví dụ, độ phân giải thời gian của ảnh vệ tinh LANDSAT 7 là 16 ngày, của ảnh vệ tinh
MODIS là 0.5 – 1 ngày

Câu 12:
a. Khái niệm ảnh số? So với tư liệu ảnh tương tư, dữ liệu ảnh số có những
ưu điểm gì vượt trội?
b. Trình bày khái niệm và nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại
nhiệt. Nêu các đặc điểm chính của ảnh hồng ngoại nhiệt.
Ảnh số là một ma trận không gian của các đơn vị ảnh (pixel ảnh) được xếp theo dòng và

cột theo một trật tư nhất định dưới dạng số.
Giá trị độ xám là sư mã hoá tương ứng cường độ sáng của mỗi điểm ảnh bởi một giá trị
số. Quá trình mã hoá này được nhờ hoạt động của các thiết bị tích điện kép trong các bộ
cảm biến.
So với dữ liệu tương tư (ảnh phim), dữ liệu ảnh số có nhiều ưu điểm vượt trội như:
+ Dữ liệu ảnh số chứa thông tin gốc về một đối tượng tốt hơn dữ liệu trên ảnh chụp phim
có cùng độ phân giải (khi rửa phim có thể làm mất thông tin);
+ Dữ liệu ảnh số cho phép xử lý tư động và phân loại nhanh;
+ Dữ liệu ảnh số có dải phổ lớn và nhiều kênh hơn so với dữ liệu chụp
trên phim ảnh;
+ Dữ liệu ảnh số phủ một vùng rộng lớn hơn khả năng của ảnh chụp phim;
+ Có thể lưu trữ gọn nhẹ trên máy tính;
+ Truyền tải nhanh trên mạng;
+ Ít khả năng hỏng như ảnh chụp phim
Viễn thám hồng ngoại nhiệt là phương pháp viễn thám sử dụng các bức xạ điện từ có
bước sóng trong khoảng

. Tuy nhiên, trong phần lớn các ứng dụng của ảnh

hồng ngoại nhiệt thường sử dụng dãy sóng với bước sóng

.

Nguyên lý cơ bản của viễn thám hồng ngoại nhiệt là ghi nhận thông tin về nhiệt độ bức
xạ của vật thể trong dải sóng hồng ngoại nhiệt bằng phương pháp quét


Vẽ sơ đồ nguyên lý:

Bức xạ nhiệt có cường độ yếu, lại bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển nên để thu các tín hiệu

phải có thiết bị quét nhiệt với độ nhạy cao. Tính chất bức xạ nhiệt các đối tượng tư nhiên
dưa vào nguyên lý bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối.
Ảnh hồng ngoại nhiệt có các đặc điểm hình học chính sau:
- Rất hay bị méo do ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết, môi trường như gió, mưa, mây,
thưc vật
- Ảnh hồng ngoại nhiệt thu nhận ban ngày và ban đêm có sư khác biệt rất lớn do phụ
thuộc vào mô hình nhiệt của các vật chất khác nhau.
Câu 13:
Trình bày khái niệm viễn thám Radar. Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng ảnh Radar.
Khái niệm:
Radar (Radio Detection and Ranging) là hệ thống đo đạc sử dụng nguồn năng lượng do
chính nó phát ra ở dải sóng siêu cao tần (sóng radar). Hệ thống radar phát ra các xung điện
về phía đối tượng và thu lại năng lượng được phản hồi từ đối tượng trong phạm vi trường
nhìn của hệ thống
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh Radar:
Bước sóng radar: các bước sóng radar khác nhau sẽ cho năng lượng phản hồi khác nhau.
Các bước sóng nhỏ hơn 4 cm ít nhiều chịu ảnh hưởng của thời tiết. Ở bước sóng Ka, bề
mặt vật thể có thể gồ ghề, nhưng tại bước sóng L, bề mặt lại phẳng.
Góc hạ của sóng radar: chất lượng ảnh radar (giá trị độ sáng) phụ thuộc vào góc hạ của
tia sóng radar. Trên hình 6.11 thể hiện ảnh radar tại cùng một địa điểm với các góc hạ khác
nha ( 30, 45, 80 độ)
Hiệu ứng phân cực sóng radar: tia sóng radar có tính chất phân cưc, điều này ảnh hưởng
đến chất lượng của ảnh radar thu được.
Hướng nhìn của sóng radar: tác động lên bề mặt địa hình. Nếu hướng nhìn vuông góc
với bề mặt phản xạ sẽ cho tín hiệu phản xạ mạnh.


Tầm xiên (khoảng cách nghiêng): trong radar hàng không, tầm xiên khoảng 5 – 20 km,
trong radar vệ tinh khoảng 250 – 850 km.

Các yếu tố địa hình: Do cơ chế thu nhận ảnh radar mà các yếu tố địa hình có ảnh hưởng
rất lớn đến hình ảnh thu được. Ảnh hưởng của địa hình đến chất lượng ảnh radar thu được
xảy ra dưới dạng 3 hiện tượng: đảo ngược ảnh, bóng đổ và co ảnh.
Hiện tượng đảo ngược: thứ tư của các đối tượng trên ảnh radar bị đảo ngược so với vị trí
của chúng trên mặt đất thường gặp trong trường hợp chụp ảnh ở vùng núi
Hiện tượng co ảnh: là một hiện tượng ảnh hưởng đến hình ảnh radar xảy ra trong trường
hợp chụp ảnh vùng núi, khi tia radar chạm vào phần chân của sườn núi trước khi nó chạm
đỉnh núi. Do radar đo khoảng cách theo hướng nghiêng nên sườn núi sẽ trở nên ngắn hơn
do với thưc địa và hình ảnh của sườn núi sẽ bị co lại
Hiện tượng bóng đổ: diễn ra ở phía sau của các đối tượng dưng đứng hoặc có độ dốc.
Bóng đổ trên ảnh radar sẽ xảy ra khi sóng radar không chạm tới được đối tượng (đối tượng
không được rọi bởi tia sóng radar).
Câu 14:
Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của phương pháp phân loại ảnh bằng
mắt. Các dấu hiệu phân loại ảnh bằng mắt.
Phân tích hay giải đoán ảnh bằng mắt là quá trình sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để
tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh.
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp phân loại ảnh bằng mắt là đơn giản, nhanh chóng và
phát huy được trí tuệ của người sử dụng.
Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là độ chính xác không cao và phụ thuộc vào khả
năng của người phân loại. Bên cạnh đó, phương pháp phân loại bằng mắt không thể xử lý
lượng thông tin lớn cũng như không phát hiện được các đối tượng ngụy trang. Phương
pháp này thông thường chỉ sử dụng trong trường hợp phân loại các đối tượng đơn giản
Kích thước: Thông tin biểu diễn hình dạng và kích thước đối tượng có ý nghĩa quan trọng
trong phân loại và phân tích ảnh bằng mắt. Kích thước của đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ
ảnh, kích thước có thể được xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với nghịch
đảo tỷ lệ của ảnh. Do vậy, khi phân loại ảnh bằng mắt, điều quan trong phải xác định được
độ phân giải không gian, kích thước pixel cũng như tỉ lệ ảnh. Đối với ảnh vệ tinh độ phân
giải cao, kích thước các ngôi nhà có thể được nhận thấy rõ. Ngược lại, trên ảnh vệ tinh độ
phân giải trung bình và thấp không thể phân biệt bằng mắt các ngôi nhà riêng biệt mà chỉ

phát hiện được các khu nhà, khu đô thị.
Hình dạng: Là đặc trưng bên ngoài tiêu biểu cho đối tượng và có ý nghĩa quan trọng trong
giải đoán ảnh. Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi
là dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng (ruộng thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu
vưc chung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ).
Bóng râm: Khi nguồn phát năng lượng (mặt trời hay radar) không nằm ngay trên đỉnh đầu
hoặc trong trường hợp chụp ảnh xiên sẽ xuất hiện bóng của đối tượng. Căn cứ theo bóng
của vật thể có thể xác định được chiều cao của chúng, trong ảnh radar bóng râm là yếu tố


giúp cho việc xác định địa hình và hình dạng mặt đất. Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ
tinh quang học thường làm giảm khả năng giải đoán đối với khu vưc nhiều nhà cao tầng,
rất khó khăn trong việc xác định diện tích của vật thể. Trong nhiều trường hợp, bóng râm
do mây tạo ra dẫn đến việc không thể phân loại được đối tượng bị bóng râm che phủ.
Độ đậm nhạt – độ sáng: Là tổng hợp năng lượng phản xạ bởi bề mặt của đối tượng. Mỗi
vật thể được thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng
của nó (ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen tuyền, ảnh màu thì tone ảnh sẽ cho độ
đậm nhạt màu để phân biệt các vật thể khác nhau). Trong ảnh quang học, khi tổ hợp màu
đúng 3, 2, 1, rừng tư nhiên có màu xanh đậm hơn rừng trồng, nước trong có màu xanh hơn
nước chứa nhiều phù sa, ... Độ đậm nhạt của ảnh là yếu tố rất quan trọng và cơ bản trong
việc giải đoán ảnh.
Màu sắc: Là một yếu tố rất thuận lợi trong việc xác định chi tiết các đối tượng. Ví dụ, các
kiểu loài thưc vật vật có thể được phát hiện dễ dàng qua màu sắc (ngay cả cho những người
không có kinh nghiệm). Trong phân tích ảnh bằng mắt khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu,
các đối tượng khác nhau sẽ có tone màu khác nhau, đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp
màu. Tùy theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lưa các kênh phổ để tổ hợp màu sẽ hiển thị
được tốt nhất các đối tượng mà người giải đoán quan tâm.
Cấu trúc: Là tần số lặp lại của sư thay đổi cấu trúc tone ảnh cho một khu vưc cụ thể trên
ảnh quang học. Cấu trúc còn là một tập hợp của nhiều đối tượng nhỏ phân bố thường theo
một quy luật nhất định trên một vùng ảnh mà trong một mối quan hệ với đối tượng cần

nghiên cứu, các đối tượng nhỏ này sẽ quyết định đối tượng đó có cấu trúc là mịn hay sần
sùi.
Hình mẫu: Liên quan đến việc sắp xếp của các đối tượng về mặt không gian và mắt người
giải đoán có thể phân biệt được. Đây là dạng tương ứng với vật thể theo một quy luật nhất
định, nghĩa là sư lặp lại theo trật tư cụ thể của tone ảnh hay cấu trúc sẽ tạo ra sư phân biệt
và đồng thời có thể nhận biết được hình mẫu. Hình mẫu cung cấp thông tin từ sư đồng nhất
về hình dạng của chúng.
Mối liên quan: Sư phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối
liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin giải
đoán quan trọng để xác định chính xác đối tượng.
Câu 15:
Trình bày nguyên nhân dẫn tới sai số của ảnh viễn thám.
Trình bày nguyên lý cơ bản của các phương pháp nội suy lại giá trị độ
xám. Ưu nhược điểm của từng phương pháp.
a. Nguyên nhân dẫn tới sai số của ảnh viễn thám.
Có 2 loại sai số của ảnh viễn thám: sai số về phổ và sai số về hình học
Nguyên nhân dẫn tới sai số hình học:
Các sai số hình học làm méo mó ảnh viễn thám được chia làm 2 nhóm: sai số hình học
của chính hệ thống sensor và sai số do ảnh hưởng của các yếu tố ngoài hệ thống.
Sai số méo hình học của hệ thống sensor phát sinh chủ yếu do có sư thay đổi trong hoạt
động của sensor như méo hình quang học của sensor, thay đổi tốc độ quét tuyến tính, sư


lặp lại của các đường quét,.... Các sai số này nhìn chung là nhỏ so với các sai số do ảnh
hưởng của các yếu tố ngoài hệ thống, trong một chừng mưc nào đó có thể bỏ qua sai số
này.
Sai số do các yếu tố ngoài hệ thống gây ra do sư thay đổi các nguyên tố định hướng ngoài
(vị trí quỹ đạo sensor), khúc xạ khí quyển, độ cong Trái đất, chênh độ cao địa hình
Sư thay đổi độ cao, vận tốc bay, vị trí của vệ tinh cũng dẫn đến sai số hình học ảnh viễn
thám

Trái đất quay từ đông sang tây quanh trục của nó ảnh hưởng đến sư méo hình của ảnh viễn
thám
Nguyên nhân dẫn tới sai số phổ: Sai số về phổ thường xuất phát từ các nguyên nhân như
ảnh hưởng của bầu khí quyển, tán xạ năng lượng (hiệu ứng Rayleigh, hiệu ứng Mie), do
lỗi của sensor.

b. Trình bày nguyên lý cơ bản của các phương pháp nội suy lại giá trị độ xám.
Ưu và nhược điểm của từng phương pháp.
Phương pháp lân cận gần nhất: nội suy dưa vào giá trị độ sáng của pixel gần nhất trong
ảnh gốc.
Ưu điểm: Đơn giản, nhanh, không có các giá trị ngoại lai.
Nhược điểm: vị trí của pixel bị di dời làm cho độ chính xác kém
Phương pháp nội suy song tuyến: 4 pixel gốc trong vùng tái chia mẫu của điểm cần nội
suy được sử dụng để tính toán nội suy. Việc tính toán khi tái chia mẫu có thể thưc hiện
riêng biệt theo hướng x và hướng y.
Ưu điểm: đơn giản, ảnh có độ tương phản dịu hơn
Nhược điểm: độ chính xác không cao
Phương pháp xoắn bậc 3: sử dụng 16 giá trị độ xám của các pixel lân cận để nội suy độ
xám mới của pixel ảnh sau khi nắn. Quá trình tính toán nội suy có thể được thưc hiện riêng
rẽ theo hướng x, hướng y hoặc có thể giải một lần theo sư phân bố trọng số của 16 pixel
quanh điểm lấy mẫu.
Ưu điểm: độ chính xác cao
Nhược điểm: tốc độ nội suy và tái chia mẫu chậm hơn
Câu 16:
Trình bày khái niệm và các bước trong phân loại tư động ảnh viễn thám.
Liệt kê các phương pháp phân loại tư động đã được học?.
Phân loại ảnh là quá trình tách gộp thông tin dưa trên các tính chất phổ,
không gian và thời gian. Phân loại thường được biểu diễn bởi tập hợp các kênh
ảnh và quá trình này là gán từng pixel trên ảnh vào các lớp khác nhau dưa trên
đặc tính thống kê của các giá trị độ xám của từng pixel.

Các bước trong việc phân loại:
+ Chọn trước một tập hợp các lớp phủ mà theo đó ảnh sẽ được phân lớp.
+ Với mỗi lớp, chọn ra môt tập các pixel tiêu biểu cho lớp đó (gọi là samples
hoặc training data)


+ Các tập training có thể lấy được từ đi thưc địa, từ bản đồ, hay từ các nguồn
hình ảnh khác
+ Các tập training được dùng để ước đoán các tham số của giải thuật phân loại sẽ
sử dụng (các tham số thuộc 1 lớp training gọi là tín hiệu hay signature của lớp
đó)
+ Dưa vào các tập training, xếp loại tất cả các pixel của ảnh sao cho mỗi pixel sẽ
thuộc về một lớp duy nhất
+ Tạo ảnh (hoặc bản đồ) phân loại, tính toán các thống kê của việc phân loại
Có hai phương pháp phân loại tư động ảnh viễn thám:
- Có kiểm định:
+ Thuật toán hình hộp
+ Thuật toán khoảng cách ngắn nhất
+ Thuật toán xác suất cưc đại.
- Không kiểm định:
+ Phương pháp K giá trị trung bình (K – Mean)
+ Phương pháp ISODATA
Câu 17:
Hãy trình bày phương pháp phân loại không kiểm định và các thuật toán
thường được sử dụng trong phương pháp này. Nêu ưu, nhược điểm của phân
loại tư động so với giải đoán ảnh bằng mắt.
Trình bày phân loại tự động không kiểm định :
Phương pháp phân loại không kiểm định là phương pháp chỉ sử dụng thuần túy thông tin
ảnh, quá trình xử lý hoàn toàn tư động. Đây là quá trình nhóm các đối tượng không gian
trên ảnh viễn thám theo khoảng giá trị phổ của các kênh ảnh bằng áp dụng thuật toán xử lý

ảnh để xem xét các pixel chưa biết.
Ưu điểm: hiệu quả kinh tế cao, không phụ thuộc vào trình độ người phân loại.
Nhược điểm: độ chính xác của kết quả phân loại rất thấp Do kết quả phân loại có độ chính
xác không cao, phương pháp phân loại không kiểm định rất ít được sử dụng trong xử lý
ảnh viễn thám.
Phương pháp này chỉ được sử dụng trong trường hợp thông tin về lớp phủ không đầy đủ,
hoặc thậm chí không có. Trong một trường hợp khác, khi biết rõ số lượng lớp đối tượng
trên ảnh và số lượng đối tượng là không nhiều cũng có thể áp dụng hiệu quả phương pháp
phân loại không kiểm định
Trong phân loại không kiểm định thường dùng hai thuật toán cơ bản: K – trung bình (K –
Mean) và ISODATA.
Phương pháp K giá trị trung bình (K – Mean)
Với phương pháp này số lớp cần phân loại phải được xác định từ trước. Khởi đầu, ta chọn
ra K tâm ban đầu của các lớp. rồi tiến hành phân loại các điểm ảnh theo nguyên tắc
khoảng cách tối thiểu. Sau đó xác định vị trí trung bình của tất cả các điểm ảnh thuộc lớp,
để nhận làm tâm mới, rồi tiến hành phân loại lại tất cả các điểm ảnh. Quá trình này được
lặp lại cho tới khi nào tâm của các lớp giữa hai lần lặp không còn thay đổi thì kết thúc.


Ưu điểm: do các tâm lớp được điều chỉnh dần trong quá trình lặp nên kết quả phân lớp
không phụ thuộc vào việc lưa chọn các tâm ban đầu cũng như trình tư các điểm ảnh được
xét và do vậy cho ta kết quả đáng tin cậy nếu số lượng các lớp được xác định đúng ngay từ
đầu.
Nhược điểm: là đòi hỏi người sử dụng phải xác định trước số lớp cần phân loại. Trong khi
đó việc ước lượng số lớp phổ tồn tại trên ảnh lại hoàn toàn không đơn giản, nhất là đối với
những ảnh có số lượng kênh phổ lớn.
Phương pháp ISODATA (Interactive Self -Organizing Data Analysis)
Đây có thể coi như một cải biên của phương pháp K giá trị trung bình nhằm khắc phục
nhược điểm đã nêu của phương pháp này bằng cách sau mỗi lần lặp tiến hành kiểm tra để
nhóm gộp, loại bỏ hay tách lớp khi cần, nhờ đó tư điều chỉnh được số lớp trong kết quả

phân loại. Thuật toán đòi hỏi người sử dụng phải biết ước lượng để lưa chọn các tham số
điều khiển quá trình phân loại
Ưu, nhược điểm của phân loại ảnh so với giải đoán ảnh bằng mắt:
Ưu điểm:
+ Năng suất lao động cao: chiết tách được thông tin phục vụ cho các ứng dụng trong khoảng
thời gian ngắn với chi phí thấp.
+ Có thể đáp ứng được nhiệm vụ cấp bách: theo dõi ngập lụt, giám sát mùa màng.
Nhược điểm:
+ Độ chính xác phụ thuộc vào phương pháp xử lý, không linh hoạt.
+ Đòi hỏi đầu tư các trang thiết bị (máy tính, phần mềm chuyên dụng) và đội ngũ cán bộ kỹ
thuật được đào tạo chuyên sâu...
Câu 18:
Hãy trình bày phương pháp phân loại tư động có kiểm định và các thuật
toán thường được sử dụng trong phương pháp này. Nêu ưu, nhược điểm của
từng phương pháp.
Phương pháp phân loại có kiểm định là hình thức phân loại kết hợp giữa phân loại tư
động nhờ sư trợ giúp của máy tính, kết quả điều tra thưc địa và trình độ của người phân
loại. Thưc chất của phân loại có kiểm định là gán nhãn cho pixel vào từng loại thông tin cụ
thể dưa trên thông tin về giá trị phổ của chúng kết hợp với các dữ liệu khác.
Phương pháp phân loại có kiểm định cho phép người phân loại có thể thiết lập các loại
thông tin cần thiết phù hợp với mục đích bài toán và vùng nghiên cứu cụ thể. Bên cạnh đó,
người phân loại có thể kết hợp sử dụng các tư liệu khác về vùng nghiên cứu để có thể có
được thông tin chính xác nhất về các đối tượng cần phân loại.
Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp phân loại có kiểm định là độ chính xác cao, mẫu
phân loại có thể dùng trong thời gian dài, tốc độ tính toán nhanh. Bên cạnh đó, phương
pháp này cũng có nhược điểm là độ chính xác của kết quả phân loại phụ thuộc vào độ
chính xác của mẫu phân loại cũng như trình độ của người phân loại.
Phân loại tư động có kiểm định bao gồm các bước chọn dữ liệu mẫu, chọn phương pháp
phân loại, tiến hành phân loại và đánh giá kết quả.
Các thuật toán phân loại:

Thuật toán hình hộp. Thuật toán phân loại hình hộp (parallelepiped) là một trong những
thuật toán được ứng dụng rộng rãi nhất trong phân loại tư động có kiểm định ảnh viễn
thám.
Ưu điểm của thuật toán này là đơn giản và dễ hiểu, khả năng tính toán nhanh so với các
thuật toán phân loại khác.
Nhược điểm cơ bản là kết quả phân loại không cao trong trường hợp có sư tương quan
giữa hai kênh ảnh. Ngoài ra, do khoảng chia cách giữa các hình hộp là đáng kể, những
pixel nằm trong vùng này sẽ không được xử lý. Trong một trường hợp khác, khi có sư
trùng lắp phần nào giữa hai hình hộp, thuật toán phân loại hình hộp sẽ chỉ định pixel vào
hộp đầu tiên.
Thuật toán khoảng cách ngắn nhất. Phương pháp phân loại tư động có kiểm định bằng
thuật toán khoảng cách ngắn nhất (Minimum distancce) là một trong những phương pháp
thông dụng đơn giản nhất trong phân loại ảnh vệ tinh.
Ưu điểm của thuật toán phân loại khoảng cách ngắn nhất là tốc độ tính toán nhanh. Ngoài
ra, tất cả các pixel sẽ được phân vào loại tương ứng.
Nhược điểm cơ bản là do không quan tâm đến đặc trưng phân bố của mẫu phân loại, vì thế
dù khoảng cách ngắn nhất nhưng thưc tế pixel không thuộc vào chính loại đó.
Thuật toán xác suất cực đại. Phương pháp xác suất cưc đại (Maximum likelihood) được
sử dụng rất thông dụng trong viễn thám và được xem như là thuật toán chuẩn để so sánh
với các thuật toán phân loại khác. Thuật toán xác suất cưc đại được xây dưng trên cơ sở
giả thuyết hàm mật độ xác suất tuân theo luật phân bố chuẩn. Trong phương pháp này, mỗi
pixel được tính xác suất thuộc một lớp nào đó và được gán vào lớp có xác suất cao nhất.
Ưu điểm: độ chính xác cao
Nhược điểm: cơ sở toán học phức tạp