Môn học: Viễn thám GIS Bức xạ điện từ Giới thiệu Phổ điện từ Các dải phổ điện từ Các luật xạ Tương tác với khí Tương tác với bề mặt Kết luận: mơ hình viễn thám Giới thiệu    Hầu hết vật thể phát xạ điện từ, trừ vật thể phát xạ điện từ không; Hầu hết vật thể phản xạ xạ điện từ phát từ vật thể khác; Ghi lại xạ phát hay phản xạ áp dụng hiểu biết cách thức xạ qua khí trái đất tương tác với vật thể, nhà phân tích viễn thám hiểu biết thêm đặc điểm vật thể bề mặt trái đất cối, kiến tạo, đất, đá hay nước Giới thiệu    Giải đoán ảnh viễn thám phụ thuộc vào hiểu biết xạ điện từ tương tác với bề mặt khí Đây chủ đề viễn thám Dạng phổ biến xạ điện từ ánh sáng nhìn thấy, phần nhỏ (nhưng quan trọng) toàn phổ điện từ Tuy nhiên phần lớn phổ điện từ ngồi dải nhìn thấy cần quan tâm khác biệt so với dải phổ ánh sáng nhìn thấy Phổ điện từ  Năng lượng điện từ phát theo vài cách như:       Thay đổi mức lượng electron, Tạo gia tốc sạc điện, Phân rã chất phóng xạ, Chuyển động nhiệt nguyên tử phân tử, … Phản ứng hạt nhân mặt trời tạo xạ điện từ toàn phổ Bức xạ qua khí tới mặt đất Một phần xạ phản xạ trở lên sở để tạo ảnh bề mặt trái đất Phổ điện từ    Các xạ mặt trời bị hấp thụ bề mặt trái đất tái xạ lượng nhiệt Năng lượng dùng để tạo ảnh viễn thám cho dù ảnh khác ảnh chụp thường Bức xạ khác người tạo ra, ví dụ ảnh radar, sử dụng viễn thám Bức xạ điện từ bao gồm:  Điện trường (E): độ lớn biến thiên theo phương vng góc với hướng truyền sóng  Từ trường (H): hướng theo góc phải pha với điện trường Phổ điện từ Phổ điện từ  Các đặc trưng lượng điện từ:  Bước sóng: khoảng cách từ đỉnh sóng tới đỉnh kế tiếp, đo đơn vị đo độ dài thông thường  Tần số: đo số đỉnh qua điểm cố định khoảng thời gian Đơn vị đo hertz  Biên độ: độ cao đỉnh Biên độ dùng để đo mức lượng theo oát (watt)  Pha: độ lệch đỉnh so với đỉnh sóng khác, đo đơn vị góc Hai sóng đồng pha (in phase) dịch pha độ, lệch pha (out of phase) dịch pha khác Phổ điện từ Phổ điện từ    Vận tốc lượng điện từ số: c = 299,792 km/giây Quan hệ tần số bước sóng: : Tần số : Bước sóng Trong viễn thám, dải phổ thường định nghĩa theo bước sóng (µm, mm, m) Phổ điện từ Tương tác với bề mặt Tương tác với bề mặt Phân cực (polarization)  Phân cực xạ điện từ biểu thị hướng dao động điện trường lượng điện từ Tương tác với bề mặt Phân cực (polarization)  Ví dụ: kính râm phân cực thiết kế để giảm lóa Thơng thường, ánh nắng mặt trời khí có phân cực hỗn hợp Khi tia nắng chiếu xuống đất với góc dốc đứng, xạ phản xạ có phân cực hỗn hợp Tuy nhiên mặt trời xuống thấp, có nhiều bề mặt phản xạ thành phần phân cực ngang Bởi với kính phân cực, mắt kính sản xuất với số lọa phân tử hấp thụ tia phân cực ngang làm giảm lóa Tương tác với bề mặt Tỷ số phản xạ (reflectance)  Trong nhiều ứng dụng viễn thám, độ sáng bề mặt biểu diễn tốt xạ đơn vị diện tích (irradiance) mà tỷ số phản xạ (reflectance)  Tỷ số phản xạ xem độ sáng tương đối bề mặt đo cho khoảng bước sóng  Trong viễn thám, tỷ số phản xạ đo trực tiếp ta quan sát độ sáng phải ước lượng irradiance Tương tác với bề mặt Tính chất phổ vật thể  Viễn thám bao gồm tìm hiểu xạ phát hay phản xạ từ đặc điểm bề mặt trái đất Loại xạ phát thân vật thể phát (hồng ngoại xa), hay xạ phản xạ với nguồn mặt trời hay khí (do tán xạ xạ mặt trời) hay xạ nhân tạo  Điều viễn thám người hiểu thêm vật thể hay đặc điểm bề mặt trái đất cách nghiên cứu xạ phát hay phản xạ đặc điểm  Sử dụng camera hay thiết bị viễn thám khác, ta quan sát độ sáng vật thể dải bước sóng, có nhiều điểm để so sánh độ sáng vật thể phân biệt Tương tác với bề mặt Tính chất phổ vật thể  Một phép đo tạo nên mẫu đáp ứng phổ hay goi dấu hiệu phổ vật thể  Một cách lý tưởng, biết rõ mẫu đáp ứng phổ cho phép xác định đặc điểm cần quan tâm loại mùa màng, rừng hay khoáng sản  Phát biểu Parker Wolff (1965): Tất vật có riêng phân bố xạ phản xạ, phát hấp thụ Các đặc tính phổ - đươc khai thác triệt để – dùng để phân biệt với khác hay để có thơng tin hình dạng, kich thước đặc tính hóa lý khác  Phát biểu diễn giải khái niệm dấu hiệu phổ Tương tác với bề mặt Tính chất phổ vật thể  Lưu ý đặc điểm hiển thị đáp ứng phổ Điều cho phép xác định rõ thông tin mùa màng, đất, …, từ thơng tin phổ từ ảnh viễn thám  Thực tế phổ đặc điểm thay đổi theo thời gian khoảng cách  Trong viễn thám, tìm hiểu đặc tính phổ vật thể quan trọng Một số nghiên cứu tập trung xem xét đặc tính phổ lớp đặc điểm khác Vậy gặp khó khăn việc định nghĩa dấu hiệu phổ, ví dụ, lớp từ phân biệt vùng có cối khơng cối, hay vài trường hợp ta phát cối có bệnh Kết luận: mơ hình cho viễn thám   Mơ hình cho viễn thám phụ thuộc vào bước sóng lượng cảm nhận mục đích tìm hiểu Mơ hình đơn giản ghi lại phản xạ xạ mặt trời từ bề mặt trái đất Kết luận: mơ hình cho viễn thám    Ví dụ: film camera ghi lai xạ từ mặt trời sau phản xạ từ vật thể xem xét Kiểu viễn thám chủ yếu sử dụng lượng vùng phổ ánh sáng nhìn thấy hồng ngoại gần Các biến chủ yếu bao gồm độ khí quyển, đặc tính phổ đối tượng, góc độ mạnh tia mặt trời, lựa chọn film lọc, … Cách thứ hai ghi lại xạ phát từ bề mặt trái đất Do lượng phát mạnh vùng phổ hồng ngoại xa nên kiểu viễn thám yêu cầu sử dụng thiết bị viễn thám đặc biệt ghi lại xạ Năng lượng phát từ bề mặt trái đất chủ yếu lấy từ lượng sóng ngắn từ mặt trời, lượng hấp thụ tái xạ bước sóng dài Kết luận: mơ hình cho viễn thám Kết luận: mơ hình cho viễn thám      Năng lượng phát từ bề mặt trái đất cho biết thông tin đặc tính nhiệt vật liệu Thơng tin cho phép giải đoán mẫu độ ẩm, cối, vật liệu mặt đất, cấu trúc nhân tạo Các nguồn phát xạ khác bao gồm lượng địa nhiệt, nóng ống hơi, tòa nhà hay cháy rừng Hai mơ hình viễn thám viễn thám thụ động Mơ hình thứ thiết bị viễn thám phát lượng nó, sau ghi lại lượng sau phản xạ lại từ bề mặt trái đất Mơ hình thứ ba gọi viễn thám “chủ động” Ví dụ: hệ thống ảnh radar hay lidar Kết luận: mơ hình cho viễn thám Thông báo  Nghỉ học môn Viễn thám GIS tuần  Thứ 2, ngày 9/9/2013  Thứ 4, ngày 11/9/2013  Dự kiến học bù vào tuần 10 Bài tập lớn: Ứng dụng Viễn thám  10 nhóm làm tập lớn, nhóm 3-4 SV, SV tự ghép nhóm, đề Khoa học thực vật => Nhóm 1,2  Khoa học trái đất => Nhóm 3,4  Khoa học nước => Nhóm 5,6  Sử dụng đất che phủ đất => Nhóm 7,8  Viễn thám tồn cầu => Nhóm 9,10 => Khả ứng dụng Việt nam     Tài liệu tham khảo: phần IV, tài liệu tham khảo Nộp báo cáo: Tuần Trình bày: Tuần (2 buổi) ... tương tự lượng nhiệt hồng ngoại xa Các bước sóng dài vùng vi ba nhập với dải bước sóng vơ tuyến dung viễn thông 4 Các luật xạ   Năng lượng điện từ lan truyền tu n theo số luật vật lý Max Plank:... xạ phát (tính theo W hay ốt.cm-2) nhiệt độ T (theo nhiệt độ tuyệt đối, oK)  Bức xạ tổng cộng từ vật đen tỷ lệ với lũy thừa nhiệt độ tuyệt đối  Vật đen phát nóng phát nhiều lượng vật đen nguội... (scattering)   Ví dụ: màu xanh da trời (blue) bị tán xạ nhiều gấp lần màu đỏ, ánh sáng cực tím tán xạ gấp 16 lần màu đỏ Tán xạ Rayleigh lý bầu trời ban ngày có màu xanh chuyển sang màu đỏ sáng