Bài giảng Viễn thám và GIS - Chương 3: Tổng quan về viễn thám

Nội dung text: Bài giảng Viễn thám và GIS - Chương 3: Tổng quan về viễn thám

1. Chương 3 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN - Viễn thám (Remote Sensing) là khoa học về kỹ thuật và phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin về các đối tượng mà không có những tiếp xúc trực tiếp với đối tượng đó. - Thuật ngữ viễn thám xuất hiện từ năm 1960, do một nhà địa lý người Mỹ là E.Pruit đặt ra. - Ngày nay công nghệ viễn thám được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả trong việc trong nhiều lĩnh vực: thành lập và chỉnh lý bản đồ, điều tra hiện trạng tài nguyên, giám sát môi trường, Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
2. 3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN - Viễn thám có hai mặt: kỹ thuật thu nhận dữ liệu qua một thiết bị đặt cách xa đối tượng và kỹ thuật giải đoán các thuộc tính vật lý của đối tượng. Hai mặt này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. - Một số kỹ thuật thu thập dữ liệu khác khi bộ cảm nhận và đối tượng không tiếp xúc với nhau cũng có thể được xem là kỹ thuật viễn thám, ví dụ: các kỹ thuật khảo sát địa vật lý, Tuy nhiên, theo quy ước, thuật ngữ viễn thám nhằm biểu thị bộ cảm và đối tượng được đặt cách nhau rất xa. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN - Do bộ cảm và đối tượng cách nhau rất xa nên sóng điện từ phản xạ hoặc phát xạ từ vật thể là nguồn tư liệu chủ yếu trong viễn thám. - Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay phát xạ từ vật thể được gọi là bộ viễn cảm, hay bộ cảm biến (remote sensor), thường gọi tắt là bộ cảm (sensor). Ví dụ: camera, scanner, - Phương tiện dùng để mang các bộ cảm được gọi là vật mang (platform). Vật mang có thể là khinh khí cầu, máy bay hoặc vệ tinh, Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
3. 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Sự phát triển của kỹ thuật viễn thám gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật chụp ảnh. Năm 1858, G.F. Tumachon, người Pháp đã sử dụng khinh khí cầu bay ở độ cao 80m để chụp ảnh. Từ sự kiện này, năm 1858 được coi là năm khai sinh ngành kỹ thuật viễn thám. - Năm 1894, Aine Laussedat đã khởi xướng một chương trình sử dụng không ảnh cho mục đích thành lập bản đồ địa hình. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Sự phát triển của ngành hàng không đã tạo nên một công cụ tuyệt vời cho việc chụp ảnh từ trên không những khu vực có lựa chọn và có điều khiển. Những bức không ảnh đầu tiên được chụp từ máy bay do Wilbur Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocelli, Italia. - Các máy ảnh tự động có độ chính xác cao dần dần được thay thế các máy ảnh chụp bằng tay. - Năm 1929, Ở Liên Xô (cũ) đã thành lập Viện nghiên cứu ảnh hàng không Leningrad, sử dụng không ảnh để nghiên cứu địa mạo, thổ nhưỡng, Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
4. 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Trong thế chiến lần thứ 2, việc sử dụng phổ điện từ đã được mở rộng, những nghiên cứu trong thời gian chiến tranh và sau đó đã được phổ biến và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực dân sự. - Kỹ thuật RADAR được phát triển mạnh mẽ trong và sau chiến tranh đã tạo ra một bước phát triển mới của kỹ thuật viễn thám trong việc sử dụng những dải sóng trong vùng bức xạ không nhìn thấy (bức xạ sóng dài). Đầu tiên, kỹ thuật này chủ yếu dùng để quan sát các vật thể đang chuyển động, nghiên cứu tầng ion của khí quyển. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Bước ngoặt chính trong lịch sử viễn thám là quyết định đưa con người lên Mặt trăng và cuộc chạy đua trong lĩnh vực chinh phục không gian giữa Mỹ và Liên Xô đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống không gian. - Bức ảnh đầu tiên về Trái đất do Explore-6 chụp năm 1959. Chương trình sao Thủy 1960 đã cung cấp các bức ảnh quỹ đạo (ảnh màu 70mm) từ một camera tự động trên máy bay không người lái. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
5. Biên soạn: GV. Phạm Thế Hùng 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Vào 1956, người ta đã tiến hành thử nghiệm khả năng của ảnh máy bay trong việc phân loại và phát hiện kiểu thực vật. Những năm 1960, nhiều cuộc thử nghiệm về ứng dụng ảnh hồng ngoại màu và ảnh đa phổ đã được tiến hành dưới sự bảo trợ của NASA. Tháng 4/1960, vệ tinh quan sát khí tượng đầu tiên TIROS-1 được phóng vào quỹ đạo. Các thành tựu và kinh nghiệm thu được đã cung cấp cơ sở cho sự phát triển của các vệ tinh quan sát tài nguyên sau này. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
6. 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Ngày 23/7/1972, Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1, đến nay đã có 7 vệ tinh LANDSAT và các thế hệ tiếp theo của vệ tinh khí tượng NOAA được đưa vào quỹ đạo: mở ra một khả năng mới về việc thu nhận thông tin mang tính chất toàn cầu về các hành tinh và môi trường xung quanh. - Những bộ cảm đặt trên vệ tinh nhân tạo có khả năng cung cấp thông tin có tính chất toàn cục về trạng thái của mây, lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, diễn biến của nhiệt độ, gió trên bề mặt lục địa và đại dương. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM Vệ tinh SPOT Vệ tinh LANDSAT Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
7. 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Sự tồn tại tương đối lâu của vệ tinh trên quỹ đạo, cũng như khả năng lập lại chu kỳ đường bay của nó cho phép theo dõi những biến đổi theo mùa, theo năm và trong khoảng thời gian tương đối dài của các đối tượng trên bề mặt đất. - Trong những thập niên cuối của thế kỷ XX, nhiều nước phát triển trên thế giới: Nhật Bản, các nước châu Âu đều đã đưa vệ tinh giám sát tài nguyên của mình lên quỹ đạo: các thế hệ vệ tinh SPOT(1-5) của Pháp, IRS-1A(B,C,D) của Ấn Độ, JERS- 1, ADEOS của Nhật Bản, Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT VIỄN THÁM - Ngày nay, tia Laser cũng bắt đầu được ứng dụng trong viễn thám, chủ yếu cho các mục đích nghiên cứu khí quyển, làm bản đồ địa hình và nghiên cứu lớp phủ bề mặt. - Viễn thám cung cấp những thông tin tổng hợp, tức thời để khắc phục các vấn đề thiên tai, theo dõi sự biến động các nguồn tài nguyên, - Tóm lại, sự phát triển của viễn thám gắn liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ, phương pháp chụp ảnh và thu nhận thông tin của các đối tượng trên mặt đất. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
8. 3.3. NHỮNG BƯỚC PHÁT TRIỂN VIỄN THÁM Ở VIỆT NAM - Kỹ thuật viễn thám lần đầu tiên được ứng dụng ở Việt Nam từ năm 1976 (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng). - Mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển của viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác của chương trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay kết hợp Xô – Việt tháng 7/1980. - Kết quả nghiên cứu này được công bố trong một hội nghị khoa học năm 1982, trong đó có phần quan trọng là sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập bản đồ chuyên đề: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thủy văn, rừng, Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng 3.3. NHỮNG BƯỚC PHÁT TRIỂN VIỄN THÁM Ở VIỆT NAM - Từ những năm 1990, nhiều ngành đã đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn các lĩnh vực như: khí tượng, đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài nguyên rừng và đã thu được những kết quả rõ rệt. - Công nghệ viễn thám tích hợp GIS đã được nghiên cứu và bước đầu triển khai ở các đề tài nghiên cứu khoa học. - Giai đoạn này, viễn thám nước ta đã chuyển từ việc sử dụng công nghệ analog sang digital. Nhiều ngành đã trang bị các phần mềm xử lý viễn thám mạnh và phổ biến trên thế giới. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng
9. 3.4. ƯU ĐIỂM CỦA VIỄN THÁM - Cho phép nghiên cứu tổng quan mối quan hệ không gian giữa các đối tượng và phác thảo các đặc điểm, khuynh hướng phát triển của chúng. - Là cách tiếp cận duy nhất khi nghiên cứu các khu vực không thể tiếp cận được. - Tiết kiệm thời gian, nhân lực, thông tin về một khu vực lớn được thu thập nhanh chóng. - Ứng dụng đa ngành: dữ liệu viễn thám có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Biên soạn:: Ths.GV. Phạm Thế Hùng