Công nghệ viễn thám – Tìm hiểu về hệ thống công nghệ viễn thám và ứng dụng

Bình luận: 0 Ngày đăng: 06/06/2019

Công nghệ viễn thám – Tìm hiểu về hệ thống công nghệ viễn thám và ứng dụng

Khái quát về công nghệ viễn thám

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, công nghệ viễn thám trên thế giới đã có những bước phát triển vượt bậc, cả về khoa học kỹ thuật và ứng dụng. Nhiều quốc gia trên thế giới đang sở hữu các công nghệ tiên tiến trong ứng dụng công nghệ viễn thám, trong đó Cơ quan Hàng không Vũ trụ Pháp là một trong những tổ chức có nhiều thành tựu mới về phát triển công nghệ vũ trụ và ứng dụng. Việc tổ chức Hội thảo này sẽ tạo cơ hội cho các tổ chức khoa học và công nghệ, các chuyên gia trong nước có thể trao đổi, chia sẻ những kinh nghiệm, ứng dụng mới của viễn thám với các chuyên gia quốc tế hàng đầu đến từ Hoa Kỳ, Pháp. Từ đó, có tiềm năng mở ra các cơ hội hợp tác giữa các bên.

>> Khái niệm viễn thám và ứng dụng trong thực tế

Hệ thống viễn thám bao gồm

  1. Nguồn năng lượng hay là nguồn chiếu sáng (A)
  2. Sự bức xạ và khí quyển(B)
  3. Tương tác với các đối tượng trên mặt đất (C)
  4. Thu nhận năng lượng bởi các bộ cảm biến (Sensor) (D)
  5. Truyền, phản xạ và xử lý (E)
  6. Giải đoán và phân tích (F)
  7. Ứng dụng (G)
Hệ thống viễn thám

Bức xạ điện từ

Bức xạ điện từ

Bức xạ điện từ (hay sóng điện từ) là sự kết hợp (nhân vector) của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng. Sóng điện từ cũng bị lượng tử hoá thành những “đợt sóng” có tính chất như các hạt chuyển động gọi là photon.

Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Sóng điện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằng mắt người và gọi là ánh sáng. Môn vật lý nghiên cứu sóng điện từ là điện động lực học, một chuyên ngành của điện từ học.

  • Bức xạ điện từ bao gồm một trường điện (E) mà nó biến đổi với một cường độ theo hướng vuông góc với hướng truyền và một trường từ (M) có hướng vuông góc sang phía bên phải của trường điện. Cả hai trường này đều được truyền với vận tốc ánh sáng (c).
  • Bức xạ điện từ có hai đặc trưng chính đó là bước sóng và tần số

>> Tìm hiểu thêm về bức xạ điện từ (hay sóng điện từ)

Phổ điện từ

  • Cực tím (λ<0.4)
  • Nhìn thấy (0.4-0.7μm)
  • Hồng ngoại phản xạ IR (0.7μm-2.4 μm)
  • Phát xạ (nhiệt) IR (2.4μm-20 μm)
  • Siêu cao tần (1cm-1m)

 

Phổ điện từ

Cửa số khí quyền

Cửa sổ khí quyền trong thu nhận ảnh viễn thám
  • Do sự hấp thụ năng lượng điện từ của lớp khí quyển ở những vùng rất đặc biệt của phổ điện từ, chúng ảnh hưởng ở những nơi (trong phổ điện từ) mà chúng ta có thể “nhìn” cho các mục đích của viễn thám.
  • Ở hình bên thể hiện giá trị bước sóng và trục đứng thể hiện giá trị phần trăm năng lượng ứng với từng bước sóng cụ thể khi truyền qua khí quyển.
  • Các vùng phổ mà không bị ảnh hưởng bởi môi trường khí quyển còn được gọi là cửa sổ khí quyển sẽ được chọn để thu nhận ảnh viễn thám. Các bước sóng ngắn hơn 0.3mm hầu như bị hấp thụ bởi tầng ozon

Bức xạ điện tử tác động đến địa vật

Sóng điện từ khi lan truyền đến bề mặt trái đất năng lượng sóng điện từ sẽ tương tác với vật thể đó dưới dạng hấp thụ (A), phản xạ (R), và truyền qua (T).

Năng lượng phản xạ từ vật thể thường có hai dạng:

  • Phản xạ phản chiếu
  • Phản xạ khuếch tánNăng lượng sóng điện từ bị vật thể hấp thụ nhiều hay ít phụ thuộc vào bước sóng và loại vật thể

 

Bức xạ điện từ tác động đến địa vật trông công nghệ viễn thám

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
  • Nước trong (Clear River Water) sẽ hấp thụ nhiều và phản xạ ít, do đó mầu sắc của nó sẽ rất thẫm trên ảnh.
  • Nước đục( Turbid River Water) sẽ phản xạ mạnh hơn nước trong vì khả năng phản xạ của nó phụ thuộc vào khả năng phản xạ của các đối tượng trong nước (ví dụ như phù sa hoặc rong rêu)
  • Đất (Soil) phản xạ rất mạnh và khả năng phản xạ phụ thuộc vào chiều dài bước sóng
  • Thực vật(Vegetation) phản xạ ở bước sóng 0.54 mm và phần hồng ngoại. Khả năng phản xạ phổ của thực vật ở phần hồng ngoại lớn hơn rất nhiều lần so với vùng ánh sáng nhìn thấy.

 

Các bộ cảm biến thu nhận cái gì

Bộ cảm biến chính là sensor được đặt trên máy bay hoặc vệ tinh. Trong bay chụp ảnh

Thiết bị này thu nhận:

  • Năng lượng phản xạ từ trái đất
  • Năng lượng phát xạ từ trái đất
  • Năng lượng tán xạ từ trái đất

Ứng dụng của công nghệ viễn thám

Viễn thám được phân thành 4 loại chính theo bước sóng

Viễn thám quang học ( Viễn thám bị động)

(1)Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại

(2) Viễn thám hồng ngoại nhiệt ( thu năng lượng nhiệt của địa vật)

Viễn thám chủ động

(3) Viễn thám siêu cao tần (Radar) (thu năng lượng tán xạ)

(4) Viễn thám sử dụng công nghệ Lidar (thu năng lượng sóng lazer)

Viễn thám quang học

Viễn thám quang học
  • Các bộ cảm quang học hay còn được gọi là bộ cảm bị động thu nhận các bức xạ điện từ của mặt trời trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại phản xạ, hay phát xạ từ bề mặt trái đất.
  • Các bộ cảm biến hồng ngoại đo các bức xạ hồng ngoại nhiệt phát ra từ bề mặt trái đất

Viễn thám chủ động

Viễn thám chủ động
  • Viễn thám chủ động : Cung cấp một nguồn năng lượng riêng.
  • Bộ cảm biến phát ra bức xạ về phía các đối tượng cần chụp.
  • Bức xạ phản xạ từ các đối tượng chụp được ghi nhận bởi bộ cảm biến (sensor).
  • Ví dụ về viễn thám chủ động: Các hệ thống Radar, và Lidar đều là loại viễn thám chủ động