Khai thác thông tin tư liệu SPOT phục vụ thành lập bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường được sự chỉ đạo giảng
dạy của các thầy cô trong trường cũng như các thầy cô trong khoa Trắc Địa - Bản
Đồ trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội. Em xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em nghiên cứu và hoàn
thành đồ án.
Bằng sự nỗ lực, cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu
đáo của Th.S Bùi Thị Thúy Đào và Th.S Nguyễn Thị Thúy Hạnh giảng viên bộ môn
Ảnh Bản Đồ, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian làm đồ án có hạn
và vốn kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như các bạn sinh viên để
bài đồ án của em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn Th.S Bùi Thị Thúy Đào và Th.S Nguyễn Thị
Thúy Hạnh cùng các thầy cô trong khoa Trắc Địa - Bản Đồ trường Đại Học Tài
Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian vừa
qua.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỤC LỤC.........................................................................................................................................2
MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM................................................................................3
1.1 Định nghĩa về viễn thám..............................................................................................................3
1.2 Lich sử phát triển của viễn thám..................................................................................................4
1.3 Nguyên lí cơ bản của viễn thám..................................................................................................8
Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.......................................................9
1.4 Phân loại viễn thám..................................................................................................................10

1.4.1 Phân loại theo nguồn năng lượng...................................................................................10
Hình 1.2: Phân loại theo nguồn năng lượng........................................................................10
1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng.........................................................................10
Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng trong viễn thám..............................................................11
1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo...................................................................................11
1.5 Một số tư liệu viễn thám............................................................................................................12
2.1 Phân tích ảnh bằng mắt..............................................................................................................16
2.1.1 Khái niệm .......................................................................................................................16
2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures).........................................................................16
2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key )..................................................................19
2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing).......................................................................20
2.2.1 Tiền xử lý........................................................................................................................21
2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement)........................................................26
2.2.3 Chuyển đổi ảnh...............................................................................................................26
2.2.4 Phân loại ảnh..................................................................................................................30
Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean..............................................32
Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA..............................................33
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ .........................................36
THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH...................................36
3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu..................................................................................................36


Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình.............................................................................................36
3.1.1 Đặc điểm tự nhiên..........................................................................................................37
3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội................................................................................................37
3.2 Tư liệu sử dụng..........................................................................................................................40
3.3 Sơ đồ các bước thực hiện...........................................................................................................40
3.3.1 Xử lý ảnh ........................................................................................................................41
3.3.1.1 Ảnh vệ tinh...............................................................................................................42
Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu.............................................................................42

3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu...............................................................................................42
Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu bằng phần mềm ENVI.................................................42
Hình 3.5: Một phần của ảnh sau khi hiệu chỉnh độ tương phản..........................................43
3.3.1.3 Phân loại..................................................................................................................43
Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean..................................................44
3.3.1.4 Xử lí sau phân loại....................................................................................................44
Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean.....................................................44
Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau khi chỉnh sửa...............................................................................45
3.3.2 Biên tập bản đồ lớp phủ bằng phần mềm ARCGIS 10.....................................................45
1. Mở ảnh và chạy nền chất lượng......................................................................................45
Hình 3.8:Bản đồ sau khi chạy nền chất lượng......................................................................46
4. Trình bày bản đồ..............................................................................................................46
3.4 Kết quả......................................................................................................................................46
Bảng 3.2: Bảng thống kê kết quả.....................................................................................46


DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỤC LỤC.........................................................................................................................................2
MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM................................................................................3
1.1 Định nghĩa về viễn thám..............................................................................................................3
1.2 Lich sử phát triển của viễn thám..................................................................................................4
1.3 Nguyên lí cơ bản của viễn thám..................................................................................................8
Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.......................................................9
1.4 Phân loại viễn thám..................................................................................................................10
1.4.1 Phân loại theo nguồn năng lượng...................................................................................10
Hình 1.2: Phân loại theo nguồn năng lượng........................................................................10
1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng.........................................................................10
Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng trong viễn thám..............................................................11

1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo...................................................................................11
1.5 Một số tư liệu viễn thám............................................................................................................12
2.1 Phân tích ảnh bằng mắt..............................................................................................................16
2.1.1 Khái niệm .......................................................................................................................16
2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures).........................................................................16
2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key )..................................................................19
2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing).......................................................................20
2.2.1 Tiền xử lý........................................................................................................................21
2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement)........................................................26
2.2.3 Chuyển đổi ảnh...............................................................................................................26
2.2.4 Phân loại ảnh..................................................................................................................30
Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean..............................................32
Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA..............................................33
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ .........................................36
THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH...................................36
3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu..................................................................................................36
Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình.............................................................................................36
3.1.1 Đặc điểm tự nhiên..........................................................................................................37


3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội................................................................................................37
3.2 Tư liệu sử dụng..........................................................................................................................40
3.3 Sơ đồ các bước thực hiện...........................................................................................................40
3.3.1 Xử lý ảnh ........................................................................................................................41
3.3.1.1 Ảnh vệ tinh...............................................................................................................42
Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu.............................................................................42
3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu...............................................................................................42
Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu bằng phần mềm ENVI.................................................42
Hình 3.5: Một phần của ảnh sau khi hiệu chỉnh độ tương phản..........................................43
3.3.1.3 Phân loại..................................................................................................................43

Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean..................................................44
3.3.1.4 Xử lí sau phân loại....................................................................................................44
Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean.....................................................44
Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau khi chỉnh sửa...............................................................................45
3.3.2 Biên tập bản đồ lớp phủ bằng phần mềm ARCGIS 10.....................................................45
1. Mở ảnh và chạy nền chất lượng......................................................................................45
Hình 3.8:Bản đồ sau khi chạy nền chất lượng......................................................................46
4. Trình bày bản đồ..............................................................................................................46
3.4 Kết quả......................................................................................................................................46
Bảng 3.2: Bảng thống kê kết quả.....................................................................................46


DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỤC LỤC.........................................................................................................................................2
MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM................................................................................3
1.1 Định nghĩa về viễn thám..............................................................................................................3
1.2 Lich sử phát triển của viễn thám..................................................................................................4
1.3 Nguyên lí cơ bản của viễn thám..................................................................................................8
Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.......................................................9
1.4 Phân loại viễn thám..................................................................................................................10
1.4.1 Phân loại theo nguồn năng lượng...................................................................................10
Hình 1.2: Phân loại theo nguồn năng lượng........................................................................10
1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng.........................................................................10
Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng trong viễn thám..............................................................11
1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo...................................................................................11
1.5 Một số tư liệu viễn thám............................................................................................................12
2.1 Phân tích ảnh bằng mắt..............................................................................................................16
2.1.1 Khái niệm .......................................................................................................................16
2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures).........................................................................16

2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key )..................................................................19
2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing).......................................................................20
2.2.1 Tiền xử lý........................................................................................................................21
2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement)........................................................26
2.2.3 Chuyển đổi ảnh...............................................................................................................26
2.2.4 Phân loại ảnh..................................................................................................................30
Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean..............................................32
Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA..............................................33
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ .........................................36
THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH...................................36
3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu..................................................................................................36
Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình.............................................................................................36
3.1.1 Đặc điểm tự nhiên..........................................................................................................37
3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội................................................................................................37
3.2 Tư liệu sử dụng..........................................................................................................................40


3.3 Sơ đồ các bước thực hiện...........................................................................................................40
3.3.1 Xử lý ảnh ........................................................................................................................41
3.3.1.1 Ảnh vệ tinh...............................................................................................................42
Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu.............................................................................42
3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu...............................................................................................42
Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu bằng phần mềm ENVI.................................................42
Hình 3.5: Một phần của ảnh sau khi hiệu chỉnh độ tương phản..........................................43
3.3.1.3 Phân loại..................................................................................................................43
Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean..................................................44
3.3.1.4 Xử lí sau phân loại....................................................................................................44
Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean.....................................................44
Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau khi chỉnh sửa...............................................................................45
3.3.2 Biên tập bản đồ lớp phủ bằng phần mềm ARCGIS 10.....................................................45

1. Mở ảnh và chạy nền chất lượng......................................................................................45
Hình 3.8:Bản đồ sau khi chạy nền chất lượng......................................................................46
4. Trình bày bản đồ..............................................................................................................46
3.4 Kết quả......................................................................................................................................46
Bảng 3.2: Bảng thống kê kết quả.....................................................................................46


MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết
Công nghệ thông tin đã và đang phát triển mạnh mẽ, thâm nhập hầu hết các
ngành khoa học, các hoạt động thực tiễn và nghiên cứu. Các thành tựu khoa học kỹ
thuật tiên tiến của công nghệ điện tử, viễn thông và tin học đã tạo ra những bước
đột
phá mới trong công nghệ viễn thám. Ảnh vệ tinh với hàm lượng thông tin lớn, được
thu nhận trên nhiều dải sóng đang là nguồn dữ liệu phong phú và trực quan giúp cho
các nghiên cứu về bề mặt và các quá trình tự nhiên trên mặt đất một cách hiệu quả.
Công nghệ xử lý, phân tích và suy giải các đối tượng địa lý nhất là lớp phủ
bề mặt đã có nhiều tiến bộ. Vì thế phương pháp xây dựng thành lập bản đồ lớp phủ
bằng công nghệ viễn thám là một phương pháp hiện đại, có nhiều ưu thế vượt trội
so với các phương pháp truyền thống cũng như tiết kiệm kinh phú, thời gian, sức
lực lao động và đảm bảo độ chính xác cao. Nó trở thành một nhu cầu thiết yếu trong
công tác nghiên cứu khoa học, đặc biệt là nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên và xã
hội. Trong đó, các loại tài nguyên đất, nước và các vấn đề môi trường là một trong
những hướng được quan tâm nhiều. Việc xây dựng bản đồ lớp phủ sẽ là cơ sở cho
công tác quy hoạch tổng thể kinh tế xã hội của địa phương.
Từ các lợi thế nêu trên của ảnh viễn thám trong công tác thành lập bản đồ nói
riêng và giám sát tài nguyên thiên nhiên nói chung, đề tài “Khai thác thông tin tư
liệu SPOT phục vụ thành lập bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình” có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế

xã hội của thành phố Hòa Bình.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác lập cơ sở khoa học cho việc thành lập bản đồ lớp phủ bằng công nghệ
viễn thám lấy ví dụ sử dụng ảnh vệ tinh SPOT cho việc thành lập bản đồ lớp phủ
thành phố Hòa Bình.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu

1


- Nghiên cứu tổng quan về bản đồ lớp phủ, ảnh vệ tinh.
- Nghiên cứu về công nghệ viễn thám trong công tác thành lập bản đồ lớp
phủ.
- Xây dựng quy trình thành lập bản đồ lớp phủ bằng công nghệ viễn thám và
ảnh vệ tinh SPOT.
- Thực nghiệm thành lập bản đồ lớp phủ thành phố Hòa Bình.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp khảo sát, điều tra tổng hợp mục đích để lấy mẫu.
- Phương pháp bản đồ viễn thám mục đích để kiểm tra, phân tích.
- Sử dụng phần mềm xử lí ảnh ENVI và phần mềm ARCGIS để biên tập bản
đồ lớp phủ.
5. Tài liệu để thực hiện đồ án
- Bản đồ địa hình thành phố Hòa Bình.
- Ảnh vệ tinh SPOT 5.
6. Bố cục đồ án
Đồ án tốt ngiệp này gồm có 51 trang.
- Chương 1: Tổng quan về viễn thám.
- Chương 2: Phân tích thông tin viễn thám.
- Chương 3: Khai thác thông tin tư liệu SPOT thành lập bản đồ lớp phủ
thành phố Hòa Bình.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM

1.1 Định nghĩa về viễn thám
Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu
nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc
phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này
không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được
nghiên cứu.
Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà
không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó.
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định
nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các
thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất". Dưới đây là định nghĩa về
viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau.
1 Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần
phải chạm vào vật đó (Ficher và nnk, 1976).
1 Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật
trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976).
2 Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ
một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong
các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... (D. A.
Land Grete, 1978).
3 Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của
trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ
phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B.
Capbell, 1996).

4 Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể,
một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện
không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát".( Lillesand và Kiefer,

3


1986)
5 Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như
ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những
đặc tính của đối tượng( Theo Floy Sabin 1987). Định nghĩa này loại trừ những quan
trắc về điện, từ và trọng lực vì những quan trắc đó thuộc lĩnh vực địa vật lý, sử dụng
để đo những trường lực nhiều hơn là đo bức xạ điện từ.
1.2 Lich sử phát triển của viễn thám
Sự phát triển của ngành viễn thám qua các thời gian được tóm tắt trong bảng
1.1. Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần
đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ
tinh trên quỹ đạo của trái đất vào năm 1960. Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát
triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh. Từ thể kỷ XIX,
vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên
cứu về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái
đất từ khinh khí cầu, được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon nhà nhiếp ảnh người Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m,
chụp ảnh vùng Bievre, Pháp. Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái
đất từ khinh khí cầu là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860.
Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ
ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên
liệu nhạy cảm với ánh sáng (photo). Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện
cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng
nhìn ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc
thông tin từ ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, được thực hiện trên các

phương tiện hàng không như máy bay, khinh khí cầu và tàu lượn hoặc một phương
tiện trên không khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu được từ
ngành chụp ảnh hàng không gọi là không ảnh. Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay,
được thực hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh người Ý, bằng
việc thu nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nước Ý.

4


Bảng 1.1: Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện
Thời gian

Sự kiện

(Năm)
1800
1839
1847
1850-1860
1873
1909
1910-1920
1920-1930
1930-1940
1940
1950
1950-1960
12-4-1961

Phát hiện ra tia hồng ngoại

Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng
Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy
Chụp ảnh từ kinh khí cầu
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ
Chụp ảnh từ máy bay
Giải đoán từ không trung
Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không
Phát triển kỹ thuật radar ( Đức, Mỹ, Anh)
Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy
Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự
Liên xô phóng thành công tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh trái đất

1960-1970
1972
1970-1980
1980-1990
1986

từ ngoài vũ trụ.
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1
Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quỹ đạo
Phát triển bộ cảm thu đo phổ, tăng dải phổ và số lượng kênh phổ,
tăng độ phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới.

Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của
công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự. Công nghệ chụp ảnh từ

máy bay đã kéo theo nhiều người hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc
làm ảnh và đo đạc ảnh. Những năm sau đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy
chụp ảnh được phát triển mạnh mẽ. Đồng thời, nghệ thuật giải đoán không ảnh và
đo đạc từ ảnh đã phát triển mạnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới là đo
đạc ảnh (photogrametry). Đây là ngành ứng dụng thực tế trong việc đo đạc chính
xác các đối tượng từ dữ liệu ảnh chụp. Yêu cầu trên đòi hỏi việc phát triển các thiết
bị chính xác cao, đáp ứng cho việc phân tích không ảnh. Trong chiến tranh thế giới
thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời

5


kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh
chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhân tạo
là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự. Các ảnh chụp với kênh phổ hồng
ngoại cho ra khả năng triết lọc thông tin nhiều hơn.ảnh màu, chụp bằng máy ảnh, đã
được dùng trong chiến tranh thế giới thứ hai. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên
Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các
phương tiện kỹ thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu mặt đất được ra đời, như
cơ quan vũ trụ châu Âu (Aeropian Remote sensing Agebcy), chương trình vũ trụ
NASA (Nationmal Aeromautics àn Space Administration) Mỹ.
Ngoài các thống kê ở trên, có thể kể đến các chương trình nghiên cứu trái đất
bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc.
Bức ảnh đầu tiên, chụp về trái đất từ vũ trụ, được cung cấp từ tàu Explorer-6
vào năm 1959. Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960), cho ra các sản
phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo trái đất có chất lượng cao, ảnh màu có kích thước 70mm,
được chụp từ một máy tự động. Vệ tinh khí tượng đầu tiên (TIR0S-1), được phóng
lên quỹ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960, mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí
tượng. Vệ tinh khí tượng NOAA, đã hoạt động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu ảnh
có độ phân giải thời gian cao nhất, đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tượng trái đất

từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật từng ngày.
Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ nghiên
cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất và các hành tinh và quyển khí. Các ảnh
chụp nổi (stereo), thực hiện theo phương đứng và xiên, cung cấp từ vệ tinh Gemini
(1965), đã thể hiện ưu thế của công việc nghiên cứu trái đất. Tiếp theo, tầu Apolo
cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thước ảnh 70mm, chụp về trái đất,
đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặt đất. Ngành hàng
không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu trái đất từ vũ trụ.
Việc nghiên cứu trái đất đã được thực hiện trên các con tàu vũ trụ có người như
Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các trạm chào mừng
Salyut. Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải

6


cao, như MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có
dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thước ảnh 18 x 18cm. Ngoài ra, các
ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6
kênh ảnh thuộc dải phổ 0.40 đến 0.89μm. Độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 x
20m.
Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS(sau đổi tên là Landsat-1), là các
vệ tinh thế hệ mới hơn như Landsat-2, Landsat-3, Landsat-4 và Landsat-5. Ngay từ
đầu, ERTS-1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và
bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài các vệ tinh
Landsat-2, Landsat-3, còn có các vệ tinh khác là SKYLAB (1973) và HCMM
(1978). Từ 1982, các ảnh chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4
và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều
này tạo nên một ưu thế mới trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau.
Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat-7 đã được phổ biến với giá rẻ hơn các
ảnh vệ tinh Landsat TM-5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để tiếp

cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh.
Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế
hệ SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 và SPOT-5, đã đưa ra sản phẩm ảnh số
thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x
10m đến 2,5 x 2,5m, và đa kênh SPOT- XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một
kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m. Đặc tính của
ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tượng nổi
(stereo) trong không gian ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái
đất đạt kết quả cao, nhất là trong việc phân tích các yếu tố địa hình. Các ảnh vệ tinh
của Nhật, như MOS-1, phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite).
Công nghệ thu ảnh vệ tinh cũng được thực hiện trên các vệ tinh của ấn độ IRS-1A,
tạo ra các ảnh vệ tinh như LISS thuộc nhiều hệ khác nhau.
Trong nghiên cứu môi trường và khí hậu trái đất, các ảnh vệ tinh NOAA có
độ phủ lớn và có sự lặp lại hàng ngày, đã cho phép nghiên cứu các hiện tượng khí

7


hậu xảy ra trong quyển khí như nhiệt độ, áp suất nhiệt đới hoặc dự báo bão.
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám được đẩy
mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh radar.
Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần và thu tia
phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, không phụ thuộc vào mây.
Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực vật và là nguồn sóng
nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm, không phụ thuộc vào
nguồn năng lượng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ radar kiểu SLAR được ghi
nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat. Đặc tính của sóng radar là thu tia phản hồi từ
nguồn phát với góc xiên rất đa dạng. Sóng này hết sức nhạy cảm với độ ghồ ghề của
bề mặt vật, được chùm tia radar phát tới, vì vậy nó được ứng dụng cho nghiên cứu
cấu trúc một khu vực nào đó.

Công nghệ máy tính ngày nay đã phát triển mạnh mẽ cùng với các sản phẩm
phần mềm chuyên dụng, tạo điều kiện cho phân tích ảnh vệ tinh dạng số hoặc ảnh
radar. Thời đại bùng nổ của Internet, công nghệ tin học với kỹ thuật xử lý ảnh số,
kết hợp với Hệ thông tin Địa lý (GIS), cho khả năng nghiên cứu trái đất bằng viễn
thám ngày càng thuận lợi và đạt hiệu quả cao hơn.
1.3 Nguyên lí cơ bản của viễn thám
Nguồn năng lượng chính sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời. Sóng
điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về
đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương
ứng với năng lượng bức xạ ở từng bước sóng đã xác định. Đo lường và phân tích
năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách các thông tin
hữu ích về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ
và vật thể.

8


Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám
a. Nguồn năng lượng hay là nguồn chiếu sáng (A) – Yêu cầu trước tiên đối
với một hệ thống viễn thám là phải có nguồn năng lượng để chiếu sáng, cung cấp
năng lượng điện từ cho đối tượng trên mặt đất.
b. Sự bức xạ và khí quyển (B) – Khi sóng điện từ phát ra từ nguồn năng
lượng đi tới đối tượng, sóng điện từ sẽ tương tác với khí quyển. Sự tương tác này
diễn ra ngay cả khi năng lượng điện từ phản xạ từ đối tượng trở lại Sensor.
c. Tương tác với các đối tượng trên mặt đất (C) – Ngoài sự tương tác với khí
quyển, sóng điện từ còn tương tác với các đối tượng trên mặt đất. Sự tương tác này
phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng cũng như đặc tính của sóng điện từ.
d. Thu nhận năng lượng bởi các bộ cảm biến (Sensor) (D) – Thiết bị dùng để
cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến
(Sensor). Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét. Sau khi năng

lượng điện từ bị tán xạ hoặc hấp thụ bởi đối tượng, đòi hỏi phải có một Sensor để
thu nhận phần năng lượng mà đối tượng phản xạ trở lại.
e. Truyền, thu và xử lý dữ liệu (E) – Năng lượng thu bởi Sensor sẽ được
truyền tới trạm thu và xử lý để nhận được ảnh
f. Giải đoán và phân tích (F) - Ảnh được giải đoán và phân tích bằng mắt
hoặc kỹ thuật số, chiết tách thông tin về đối tượng.
g. Ứng dụng (G) – Nguồn thông tin phong phú về đối tượng được chiết tách
từ ảnh được ứng dụng vào nhiều mục đích, giúp giải quyết các vấn đề thực tế.

9


1.4 Phân loại viễn thám
Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau:
- Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh.
- Độ cao bay của vệ tinh.
- Loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận.
- Dải phổ của các thiết bị thu.
1.4.1 Phân loại theo nguồn năng lượng
- Viễn thám bị động: Sử dụng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng do vật
thể bức xạ (ở điều kiện nhiệt độ thường, các vật thể tự phát ra bức xạ hồng ngoại).

Hình 1.2: Phân loại theo nguồn năng lượng
- Viễn thám chủ động: Thiết bị thu nhận phát ra nguồn năng lượng tới vật thể
rồi thu nhận tín hiệu phản xạ lại.
1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng
Theo dải phổ của các thiết bị thu, viễn thám có thể được phân thành 3 loại cơ
bản:
- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ: nguồn năng
lượng sử dụng là bức xạ mặt trời, ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường

năng lượng vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại được phản xạ từ vật thể và bề
mặt trái đất. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh quang học.
- Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do
chính vật thể sản sinh ra. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh
nhiệt.
10


- Viễn thám siêu cao tần: Trong viễn thám siêu cao tần hai kỹ thuật chủ động
và bị động đều được áp dụng. Viễn thám bị động thu lại sóng vô tuyến cao tần với
bước sóng lớn hơn 1mm mà được bức xạ tự nhiên hoặc phản xạ từ một số đối
tượng. Vì có bước sóng dài nên năng lượng thu nhận được của kỹ thuật viễn thám
siêu cao tần bị động thấp hơn viễn thám trong dải sóng nhìn thấy. Đối với viễn thám
siêu cao tần chủ động (Radar), vệ tinh cung cấp năng lượng riêng và phát trực tiếp
đến các vật thể, rồi thu lại năng lượng do sóng phản xạ lại từ các vật thể. Cường độ
năng lượng phản xạ được đo lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau. Ảnh
thu được từ kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh Radar.

Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng trong viễn thám
1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo
Phân loại theo quỹ đạo: Có hai nhóm chính là viễn thám vệ tinh địa tĩnh và
viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực)
- Quỹ đạo đồng bộ trái đất: Là quỹ đạo mà vệ tinh chuyển động cùng một
vận tốc góc với trái đất, nghĩa là vệ tinh quay một vòng trên quỹ đạo mất thời gian
là 24 giờ. Vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo đồng bộ trái đất và nếu mặt phẳng quỹ
đạo có góc nghiêng bằng 0 được gọi là quỹ đạo địa tĩnh. Các vệ tinh địa tĩnh có độ
cao khoảng 36000km và luôn treo lơ lửng tại một điểm trên không trung (đứng yên
so với bề mặt trái đất). Do đó, vệ tinh địa tĩnh cho phép quan sát và thu thập thông
tin liên tục trên một vùng cụ thể và được sử dụng thích hợp vào mục đích quan sát
khí tượng hoặc truyền tin…Vệ tinh Vinasat của Việt Nam là vệ tinh thông tin, có

11


quỹ đạo địa tĩnh. 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 mặt trời : Là quỹ đạo cho phép vệ tinh chuyển động theo
hướng Bắc – Nam kết hợp với chuyển động quay của trái đất (Tây - Đông) sao cho
vệ tinh luôn luôn nhìn bề mặt trái đất tại thời điểm có sự chiếu sáng tốt nhất của mặt
trời. Như vậy góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo này gần với góc nghiêng của trục
quay trái đất(so với mặt phẳng xích đạo) nên còn được gọi là quỹ đạo gần cực.
Những vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ mặt trời sẽ thu thập thông tin trên
vùng nào đó của trái đất theo giờ địa phương nhất định và vị trí của vệ tinh sẽ thay
đổi theo điều kiện chiếu sáng của mặt trời trong một năm. Loại quỹ đạo này đảm
bảo điều 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 đạo đồng bộ mặt trời vì có ưu điểm luôn tạo được một
điều kiện chiếu sáng ổn định. Đây là yếu tố quan trọng cho vịêc giám sát sự thay đổi
giá trị phổ giữa các ảnh mà không cần hiệu chỉnh do điều kiện chiếu sáng khác
nhau.
Quỹ đạo có chu kỳ lặp một ngày và nhiều ngày: Là những quỹ đạo mà cho
phép vệ tinh trở lại điểm đỉnh đầu trên khu vực chụp ảnh trong cùng một ngày hoặc
sau nhiều ngày.
1.5 Một số tư liệu viễn thám
Dưới đây là một số hệ thống vệ tinh:
1. Vệ tinh LANDSAT
LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do cơ quan hàng không và vũ trụ
NASA (National Aeronautics and Space Administration) quản lý. Cho đến nay đã
có bảy thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển. Vệ tinh LANDSAT 1
được phóng năm 1972, lúc đó bộ cảm cung cấp tư liệu chủ yếu là MSS
(Multispectral scanner) thuộc loại máy quét quang cơ (Optical-Mechanical

Scanner). Vệ tinh LANDSAT có độ cao bay 705km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ
đạo là 980. Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp. Thời điểm bay qua xích đạo là
12


9h39' sáng và chu kỳ lặp 17 ngày. Bề rộng tuyến chụp 185km. Hệ thống Landsat
MSS hoạt động ở dải phổ nhìn thấy và gần hồng ngoại. Từ năm 1985 vệ tinh
LANDAT 3 được phóng và mang bộ cảm TM (Thematic Mapper). Vệ tinh
LANDSAT 7 mới được phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với bộ cảm TM cải tiến
gọi là ETM (Enhaced Thematic Mapper). Trên vệ tinh LANDSAT, bộ cảm có ý
nghĩa quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất là TM. Bộ cảm TM có các thông
số chính được nêu trong bảng .
Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM
Kênh phổ

Bớc sóng

Phổ điện từ

Độ phân giải

Kênh 1

0.45 - 0.52 micromet

Xanh lam

30m

Kênh 2

0.52- 0.60 micromet

Xanh lục

30m

Kênh3

0.63 - 0.69 micromet

Đỏ

30m

Kênh 4

0.76 - 0.90 micromet

Gần hồng ngoại

30m

Kênh 5

1.55 - 1.75 micromet

Hồng ngoại

30m

Kênh 6

10.4 - 12.5 micromet

Hồng ngoại nhiệt

120m

Kênh 7

2.08 - 2.35 micromet

Hồng ngoại trung

30m

Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất
là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày. Có thể nói TM là bộ cảm quan
trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường. Tư liệu TM được cung
cấp dưới dạng CCT, CD ROM và băng từ 8mm.
2. Vệ tinh SPOT
Vào đầu năm 1978, chính phủ Pháp quyết định phát triển chương trình SPOT
(Système Pour l'Observation de la Terre) với sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển. Hệ
thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre
National d'Etudes Spatiales -CNES) của Pháp chế tạo và phát triển. Vệ tinh đầu tiên
SPOT-1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4
và SPOT-5 lần lượt vào các năm 1990, 1993, 1998 và 2002 trên đó mang hệ thống
13

quét CCD.
Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là
98.70, thời điểm bay qua xích đạo là 10h30' sáng và chu kỳ lặp 26 ngày. Các thế hệ
vệ tinh SPOT 1, 2, 3 có bộ cảm HRV (High Resolution Visible), kênh toàn sắc
(0,51 -0,73μm) độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m, phân bố
trong vùng sóng nhìn thấy gồm xanh lục (0,50 -0,59 μm), đỏ (0,61 - 0,68 μm), gần
hồng ngoại (0,79 -0,89μm). Mỗi cảnh có độ bao phủ mặt đất là 60 km x 60 km.
Vệ tinh SPOT 4 với kênh toàn sắc (0,49 - 0,73μm); ba kênh đa phổ của HRV
tương đương với 3 kênh phổ truyền thống HRV; thêm kênh hồng ngoại (1,58
-1,75μm) có độ phân giải 20 m. Khả năng chụp nghiêng của SPOT cho phép tạo cặp
ảnh lập thể từ hai ảnh chụp vào hai thời điểm với các góc chụp nghiêng khác nhau.
Vệ tinh SPOT - 5 phóng lên quỹ đạo ngày 03 tháng 5 năm 2002, được trang bị
một cặp Sensors HRG (High Resolution Geometric) là loại Sensor ưu việt hơn các
loại trước đó. Mỗi một Sensor HRG có thể thu được ảnh với độ phân giải 5 m đen trắng và 10 m với ảnh màu. Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt được ảnh độ
phân giải 2,5 m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km.
Đây là ưu điểm của ảnh SPOT, điều mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ
phân giải này đều không đạt.
Kỹ thuật thu ảnh HRG cho phép định vị ảnh với độ chính xác nhỏ hơn 50 m
nhờ hệ thống định vị vệ tinh DOGIS và Star Tracker lắp đặt trên vệ tinh. Trên vệ
tinh SPOT-5 còn lắp thêm hai máy chụp ảnh nữa. Máy thứ nhất HRS (High
Resolution Stereoscopic) -Máy chụp ảnh lập thể lực phân giải cao. Máy này chụp
ảnh lập thể dọc theo đường bay với độ phủ 120 x 600km. Nhờ ảnh lập thể độ phủ
rộng này tạo lập mô hình số độ cao (DEM) với độ chính xác 10 m mà không cần tới
điểm khống chế mặt đất. Máy chụp ảnh thứ hai mang tên VEGETATION, giống
như VEGETATION lắp trên vệ tinh SPOT-4 hàng ngày chụp ảnh mặt đất trên một
dải rộng 22.5km với kích thước pixel 1 x 1 km trong 4 kênh phổ. Ảnh
VEGETATION được sử dụng rất hữu hiệu cho mục đích theo dõi biến động địa cầu

14

và đo vẽ bản đồ hiện trạng đất.
Nhờ vậy rất thuận lợi cho nghiên cứu về độ ẩm và lớp phủ thực vật. Sự cải tiến
này đã tạo ra rất nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, nghiên cứu hiện trạng đất và
quản lý tài nguyên thiên nhiên.
Bảng 1.3 Các thông số của ảnh vệ tinh SPOT từ 1 đến 5
Vệ tinh SPOT

Kênh phổ

Bước sóng

Phổ điện từ

Độ phân giải

SPOT 1, 2, 3

Kênh 1

0,50 - 0,59 mm

Xanh lục

20m

SPOT 1, 2, 3

Kênh 2

0,61 - 0,68 mm

Đỏ

20m

SPOT 1, 2, 3

Kênh 3

0,79-0,89mm

Gần hồng ngoại

20m

SPOT 4, 5

Kênh 4

1,58 - 1,75mm

Toàn sắc

10m

SPOT 5

Kênh 1

0,50 - 0,59 mm

Xanh lục

10m

SPOT 5

Kênh 2

0,61 - 0,68 mm

Đỏ

10m

SPOT 5

Kênh 3

0,79-0,89mm

Gần hồng ngoại

10m

SPOT 1, 2, 3

Kênh toàn sắc

0,51 - 0,73mm

Toàn sắc

10m

SPOT 4

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

10m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

5m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

2,5m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

5 x 10m

Ngoài ra còn nhiều hệ thống vệ tinh như: vệ tinh COSMOS, vệ tinh viễn thám
IKONOS, vệ tinh Quickbird…

15


CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THÔNG TIN VIỄN THÁM

2.1 Phân tích ảnh bằng mắt
2.1.1 Khái niệm
Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các
thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh. Trong việc xử lý thông tin viễn thám
thì giải đoán bằng mắt (visual interpretaion) là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và

có thể áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp. Việc
phân tích ảnh bằng mắt có thể được trợ giúp bằng một số thiết bị quang học Phân
tích hay giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt thường hoặc có sự trợ giúp của các dụng
cụ quang học như: kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, máy tổng hợp màu,...
nhằm nâng cao khả năng phân tích của mắt người. Phân tích ảnh bằng mắt là công
việc có thể áp dụng một cách dễ dàng trong mọi điều kiện và có thể phục vụ cho
nhiều nội dung nghiên cứu khác nhau: nghiên cứu lớp phủ mặt đất, nghiên cứu
rừng, thổ nhưỡng, địa chất, địa mạo, thuỷ văn, sinh thái, môi trường...
Cơ sở để giải đoán bằng mắt là dựa vào các dấu hiệu giải đoán trực tiếp hoặc
gián tiếp và chìa khoá giải đoán.
Phân tích ảnh bằng mắt là công việc tổng hợp, kết hợp nhiều thông số của
ảnh, bản đồ, tài liệu thực địa và kiến thức chuyên môn.
2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures)
Về nguyên tắc chung, các dấu hiệu giải đoán được xếp theo hai nhóm chính:
dấu hiệu trực tiếp và gián tiếp
* Dấu hiệu trực tiếp (direct signatures)
a. Hình dạng (shape): Là hình dáng, cấu trúc hoặc đường nét chung của một
vật thể riêng biệt, thông thường đó là hình ảnh hai chiều, đối với ảnh lập thể có thể
nhìn thấy cả chiều cao của đối tượng. Hình dạng có thể là dấu hiệu vô cùng quan
trọng cho công tác điều vẽ. Hình dạng đường thẳng và các ô điển hình mô tả các đối

16


tượng là thành phố hoặc ruộng đồng, trong khi các yếu tố tự nhiên như bìa rừng
thường có hình dạng không đều, trừ những nơi con người tạo ra hoặc phát quang.
Hình dạng gồm có hình dạng xác định, không xác định, hình tuyến, vết, khối
b. Hình mẫu (pattern): Là sự sắp xếp về mặt không gian của các vật thể có
thể nhìn thấy rõ. Sự lặp lại một cách điển hình và có thứ tự của các tông màu và cấu
trúc sẽ tạo nên mẫu đặc thù và cuối cùng có thể nhận dạng được. Các vườn cây ăn

quả với các cây được trồng cách xa đều nhau và các đường phố trong thành phố với
những ngôi nhà cách đều nhau là những ví dụ điển hình về mẫu hình.
c. Kích thước (size): Là thông số về độ lớn, độ dài, độ rộng của đối tượng.
Kích thước liên quan đến tỉ lệ của ảnh. Về hình dạng có thể giống nhau nhưng kích
thước khác nhau thì có thể là hai đối tượng khác nhau. Ðiều quan trọng là đánh giá
kích thước của đối tượng trong mối tương quan với các vật thể khác tại thực địa,
cũng như kích thước chính xác để hỗ trợ cho việc điều vẽ đối tượng đó. Việc ước
lượng nhanh kích thước đối tượng có thể giúp quá trình điều vẽ có kết quả nhanh
tương ứng.
Ví dụ, nếu một người điều vẽ phải phân biệt các khu vực sử dụng đất, và đã
nhận dạng một vùng với rất nhiều toà nhà trong đó, những khu nhà lớn như nhà
máy hoặc nhà kho sẽ làm liên tưởng đến cơ sở kinh doanh, trong khi những khu nhà
nhỏ sẽ cho thấy khu dân cư.
d. Sắc ảnh (tone): Là tổng hợp lượng ánh sáng được phản xạ từ bề mặt đối
tượng, là dấu hiệu hết sức quan trọng để xác định đối tượng. Tone ảnh được chia ra
nhiều cấp khác nhau, trong giải đoán bằng mắt thường có 10-12 cấp. Sự khác biệt
của tone ảnh phụ thuộc vào nhiều tính chất khác nhau của đối tượng.
e. Nền màu (colour): Màu của đối tượng trên ảnh màu giả (FCC) giúp cho
người giải đoán có thể phân biệt được nhiều đối tượng có đặc điểm tone ảnh tương
tự như nhau trên ảnh đen trắng.
Tổ hợp màu giả thông dụng trong ảnh Landsat là xanh lơ (blue), xanh
lục(green) và đỏ (red), thể hiện các nhóm yếu tố cơ bản là : thực vật từ màu hồng
đến màu đỏ, nước xanh lơ nhạt đến xanh lơ xẩm, đất trồng, đá lộ có màu trắng.

17


Ngoài ra một số đối tượng khác cũng có màu đặc biệt: đô thị màu xanh lơ, rừng
ngập mặn màu đỏ xẫm đến màu nâu xẩm, đất trồng màu cây vụ đông các loại có
màu hồng đến màu vàng,..ngoài ba tổ hợp màu giả đã nêu trên, người ta có thể tạo

nên rất nhiều tổ hợp ảnh màu giả khác bằng phương pháp quang học (dùng các tấm
lọc màu) hoặc bằng kỹ thuật xử lý ảnh số. Vì vậy khi giải đoán các đối tượng trên
ảnh màu giả phải có những định hướng ngay từ đầu về tổ hợp màu giả, từ đó mới
tránh được những sự nhầm lẫn ngay từ đầu.
f. Cấu trúc (texture): Là cách sắp xếp và tần số xuất hiện của mức độ thay đổi
về sắc thái trong các vùng cụ thể trên ảnh. Cấu trúc gồ ghề gồm có sắc thái vằn khi
các mức độ của màu xám thay đổi đột ngột trong khu vực nhỏ, trong khi cấu trúc
nhẵn có rất ít sự thay đổi về tông màu. Cấu trúc nhẵn thường là kết quả của việc
đồng đều, bề mặt bằng phẳng như đồng ruộng, đường nhựa hoặc bãi cỏ. Đối tượng
có bề mặt gồ ghề và cấu trúc không đều như tán rừng dẫn đến hình dáng cấu trúc gồ
ghề trong ảnh. Cấu trúc là một trong những yếu tố quan trọng nhất để phân biệt các
đặc tính trong ảnh ra-đa. Ðây là sự khác nhau của bìa rừng được thể hiện qua cấu
trúc. Trong phần giữa, chúng ta có thể nhìn thấy cấu trúc nhẵn và đồng đều miêu tả rừng
cây rụng lá sớm.
g. Bóng (shadow): Là phần bị che lấp, không có ánh sáng mặt trời chiếu tới
(hoặc từ nguồn chủ động), do đó không có ánh sáng phản hồi tới thiết bị thu. Bóng
thường được thể hiện bằng tone ảnh đen trên ảnh đen trắng và màu xẫm đến đen
trên ảnh màu. Bóng có thể phản ánh lên độ cao của đối tượng. Bóng là yếu tố quan
trọng tạo nên cấu trúc đặc trưng cho các đối tượng. Tuy nhiên bóng cũng là phần
mà thông tin về đối tượng không có hoặc rất ít, vì vậy phải bổ xung lượng thông tin
ở vùng bóng.
* Dấu hiệu gián tiếp (indirect signatures)
a. Vị trí (Site): Vị trí của đối tượng trong không gian địa lý của vùng nghiên
cứu là thông số rất quan trọng giúp cho người giải đoán có thể phân biệt đối tượng.
Rất nhiều trường hợp cùng một dấu hiệu ảnh, song ở vị trí khác nhau lại là các đối

18