1

1

XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM
A.


1
2

3

4

5

Lý thuyết
Câu 1.Khái niệm viễn thám.Trình bày các thành phần cơ bản
và quá trình của viễn thám.So sánh ảnh sự giống và khác nhau
giữa ảnh số và ảnh viễn thám.
Viễn thám (remotesensing) là môn khoa học thuthập các
thông tin về một đốitượng, một khu vực hoặc mộthiện tượng
từ một khoảngcách nào đó mà không có sựtiếp xúc trực tiếp
với đốitượng hoặc hiện tượng đó.
•
Các thành phần cơ bản:
1. Đối tượng quan sát
2. Thiết bị ghi nhận (sensors)
3. Vật truyền tải thông tin.
•


Năng lượng được truyền đi thường ở dạng điện. Trạm thu nhận sẽ
xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dạng bản cứng hoặc là số.
Quá trình 2: Giải đoán, phân tích và sử dụng
Sự giải đoán và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ
được giải đoán trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách
thông tin về đối tượng.
Ứng dụng (G) - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý
của công nghệ viễn thám. Thông tin sau khi được tách ra từ ảnh có
thể được ứng dụng để hiểu tốt hơn về đối tượng, khám phá một
vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một vấn đề cụ
thể.
Câu 2. Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng.
- Bức xạ mà bộ cảm thu được không chỉ chứa riêng năng lượng
hữu ích mà còn chứa nhiều thành phần nhiễu khác như tán xạ, bức
xạ, hấp thụ từ vật thể…
- Hiệu chỉnh khí quyển là một công đoạn tiền xử lý nhằm loại trừ
những thành phần bức xạ không mang thông tin hữu ích.
Các phương pháp hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển:
- Phương pháp sử dụng hàm truyền khí quyển:
+) Là giải pháp gần đúng hay được sử dụng.
+) Mọi thông số đều dựa trên trạng thái trung bình của khí quyển
kể cả các hạt bụi lơ lửng và hơi nước.
- Phương pháp sử dụng các số liệu quan trắc thực địa:
+) Tiến hành đo đạc bức xạ các đối tượng nghiên cứu ngay tại thời
điểm bay chụp.
+) Dựa trên sự khác biệt cường độ bức xạ thu được từ vệ tinh và
giá trị đo được để tiến hành hiệu chỉnh bức xạ.
=> Thu được kết quả tốt nhưng không phải lúc nào cũng thực hiện
được.

bước sóng mà các bộ cảm thu nhận và ghi lại dữ liệu.
=> Không phải toàn bộ giải sóng điện từ được sử dụng trong thu
nhận ảnh viễn thám.
- Các khoảng bước sóng này được gọi là các kênh.
=> Độ phân giải phổ: là số lượng các kênh ảnh.
- Độ phân giải phổ càng cao thì thông tin thu thập từ đối tượng
càng nhiều
. - Ảnh thông thường có từ 3-10 kênh phổ.
3.Độ phân giải thời gian: là khoảng thời gian nhất định mà bộ
cảm chụp lại vùng đã chụp.
=> Nếu khoảng thời gian lặp càng nhỏ thì thông tin thu thập (hay
ảnh chụp) càng nhiều.
3

3


4

4

4. Độ phân giải bức xạ: là khả năng nhạy cảm của các thiết bị thu
để phát hiện những sự khác nhau rất nhỏ trong năng lượng sóng
điện từ.
- Ảnh ghi nhận ở các mức độ xám khác nhau
VD: ảnh ghi nhận ở dạng 8 bit => có 256 giá trị màu
- Ảnh đa phổ: RGB => có 16 triệu màu
Câu 4.Trình bày phổ phản xạ của 1 số đối tượng tự nhiên.
Phản xạ phổ của các đối tượng thực vật:
+ Thực vật: phụ thuộc vào sắc tố, cấu trúc tế bào, thành phần nước

Khái niệm:Một thiết bị dùng để cảm nhận song điện từ phản xạ
hoặc bức xạ từ vật thể được gọi là bộ viễn cảm thường gọi tắt là
bộ cảm. Máy chụp ảnh hoặc máy quét là những bộ viễn cảm
Phân loại:
Bộ cảm chủ động(Active sensor): Là bộ cảm biến phát ra
nguồn nănglượng điện từ đến các vật thể.Khi chùm tia năng
lượng này tới cácvật thể thì nó phát xạ về thiết bị ghinhận.
=> Ưu, nhược điểm :
- Ghi nhận cả ngày lẫn đêm, hay tất cảcác mùa trong năm,
ngay cả điềukiện thời tiết xấu.
- Có thể bổ sung nguồn thông tin đốitượng quan tâm trogn
thời điểm bộ
cảm thụ động không cung cấp được.
- Cần có nguồn năng lượng lớn đủ sứcthay thế cho nguồn
năng lượng tự
nhiên.
VD: Radar SLR, SLAR.
Bộ cảm thụ động (Passive sensor): Ghi nhận sóng phản xạ
của vật thểkhi có nguồn năng lượng tự nhiênhoặc ghi nhận
sóng bức xạ phát ratừ chính vật thể đó. Bộ cảm thụ động có
thể ghi nhậnbức xạ nhiệt của các vật thể này cả
ngày lẫn đêm
- Ưu khuyết điểm:
+) Phụ thuộc vào nguồn năng lượng tựnhiên.
+) Bộ cảm này hoạt động kém tạinhững vùng ở gần vĩ độ cực.
+) Ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết.
- VD: Vệ tinh Landsat, SPOT, IRS…

5


Phân loại hệ thống chụp ảnh viễn thám
Hệ thống chụp ảnh khung.
Hệ thống chụp ảnh phim.
Các camera chụp phim có bước sóng từ vùng cận cực tím, nhìn
thấy đến cận hồng ngoại.
Hệ thống chụp ảnh băng từ.
Sử dụng camera ghi nhận tức thời hình ảnh của 1 vùng. Sau đó ghi
chúng vào băng từ dạng raster.
Các camera chụp phim hay ghi băng từ có bước sóng từ vùng cận
cực tím, nhìn thấy đến cận hồng ngoại.
Hệ thống quét đa phổ.
Dựa vào số lượng các kênh phổ, hệ thống tạo ảnh quét đa phổ có 3
dạng:
Ảnh quét đa phổ (Multiple spectral): lượng kênh phổ< 10.
Ảnh quét siêu phổ (supperspectral): lượng kênh phổ> 10
Ảnh quét siêu siêu phổ (hyperspectral imageries): có số lượng
kênh phổ từ 200 hơn.
Dựa vào cách thức quét, có 3 hệ thống tạo ảnh quét đa phổ
Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét ngang (across track scanningwhisk broom scanning)
Hệ thống tạo ảnh theo quét dọc (Along track scanning – Push
broom scanning)
Hệ thống tạo ảnh theo kiểu quét bên sườn : Radar
Dựa vào bước sóng trong dãy phổ điện từ, ảnh được chụp từ hệ
thống quét đa phổ có 3 loại:
6

6


7

đối tượng như độ cao của cây, sinh khối, độ sâu đáy của vùng có
nước che phủ…
a) Độ phân giải không gian.
- Độ phân giải của 1 ảnh radar phụ thuộc vào độ dài của xung và
độ rộng của chùm anten.
- Gồm: độ phân giải theo hướng bắn và độ phân giải theo phương
vị.
Phân giải theo hướng bắn: là khả năng phân cách 2 đối tượng
không gian nằm gần nhau theo hướng bắn tia radar.
Độ phân giải phương vị: Được xác định bằng độ rộng của dải quét
tia radar và sự liên
7

7


8

8

hệ giữa góc phương vị của tia β do anten phát ra và độ phân giải
theo hướng bắn trên mặt đất.
b) Bóng trên ảnh Radar:
- Do tia radar phóng ra nhìn nghiêng 1 phía so với địa hình, phần
sườn phơi ra phía tia chiếu tới sẽ có sự phản hồi lại.
- Ở phần sau của đối tượng, không có sự phản hồi trở về của tia
radar => không có tín hiệu.
- Khu vực đó trên ảnh có màu đen và gọi là bóng radar.
- Có 2 yếu tố chi phối độ dài bóng trong ảnh radar:
- +) Đối tượng có sự chênh cao tương đối với đáy thì bóng càng

sáng mặt trời nên rất yếu.
- Để thu được tín hiêu radar này cần sử dụng nguyên tắc biểu thị
nhiệt độ anten: là hệ thống hiệu chỉnh tín hiệu nhiệt của anten.
- Chỉ chụp ảnh vào ban ngày
Méo hình học của ảnh Radar:
ϖ Sự méo hệ thống của ảnh:
- Phụ thuộc vào hướng bắn của tia radar.
- Trên hình ảnh thu theo hướng bắn, kích thước của các đối tượng
theo xu hướng càng xa hướng bắn càng bị méo, hình ảnh của đối
tượng càng bị kéo dài hơn.
ϖ Độ lệch của địa hình: phụ thuộc vào hướng bay và hướng bắn
của tia và góc ép của tia.
- Các đối tượng có chiều cao lớn hơn thì đỉnh có xu hướng tiến
gần tới hướng đường bay hơn phần đáy của đối tượng còn phần
thấp của địa hình có xu hướng nằm ở xa đường bay hơn.
Hiệu ứng phản xạ góc
- Là hiện tượng tia radar chiếu tới các vật có độ nhám lớn.
- Tia radar tới được phản xạ tại vị trí góc của đối tượng và năng
lượng radar phản hồi trở về là cực đại.
- Hiện tượng phản xạ góc xảy ra phụ thuộc vào độ nhám của đối
tượng: gồm chiều cao đối tượng và bước sóng của tia radar

9

9


10



trắng. Vùng lạnh sẽ có màu đen, xám. Mức độ xám sẽ thể hiện
thang nhiệt độ của ảnh của khu vực.
Câu 10.Trình bày các nguyên nhân phải tiến hành hiệu chỉnh
bức xạ ảnh và các hiệu ứng của các nguyên nhân đó gây ra
trên ảnh.
Nguyên nhân phải tiến hành hiệu chỉnh bức xạ:
Do độ nhạy của cảm biến.
Do địa hình và góc chiếu mặt trời.
Do ảnh hướng của tầng khí quyển.
Hiệu ứng của các nguyên nhân:
Do độ nhạy của cảm biến:
Cảm biến quang – hiệu ứng vignetting
Hiệu chỉnh bức xạ: xác định sai khác giữa cường độ bức xạ trước
và sau sensor.
10

10


11

•
•
•
•

•
•
•


Nguyên nhân: sai số trong khí quyển dữ liệu hoặc bị gián đoạn
tạm thời.
Kết quả: tạo các điểm sáng hoặc sậm đen trên ảnh.
Hiệu chỉnh: sử dụng cửa sổ lọc.
Cảm biến từ- hiệu ứng uncertaindetector.
Do địa hình và góc chiếu mặt trời: tạo hiệu ứng góc chiếu mặt trời.
Bóng chói
Nguyên nhân: cường độ chiếu và góc chiếu của mặt trời.
Hiệu ứng: giống vigneting.
Hiệu chỉnh: ước tính đường cong bóng râm  phân tích chuỗi
Fourier  loại bỏ thành phần tần số thấp.
Bóng râm.
Nguyên nhân: địa hình (đồi núi, khu nhà cao tầng,…).
Hiệu ứng: che khuất nguồn bức xạ hoặc phản xạ.
Hiệu chỉnh: DEM, tọa độ vệ tinh (góc giữa tia bức xạ và vector
trực giao với bề mặt địa hình).
Góc chiếu mặt trời.
11

11


12

•
•
•


12


12


13

13

Hiệu chỉnh hệ thống ( Systematic correction ) : số liệu tham
chiếu hay tính chất hình học của cảm biến
Hiệu chỉnh phi hệ thống ( Non-Systematic Correction ) : PP
số bình phương nhỏ nhất
Hiệu chỉnh phối hợp
Nguyên tắc chọn điểm khống chế:
- Phân bố đều
- Đủ số điểm
- Độ chính xác cao
- Các đối tượng dễ nhận dạng

•

•
-

Câu 13.Trình bày quy trình và nguyên tắc về yếu tố ảnh trong
giải đoán ảnh bằng mắt thường.
Quy trình giải đoán ảnh bằng mắt thường:

Các yếu tố giải đoán ảnh (2 yếu tố):
Các yếu tố ảnh:

Mạng lưới thủy văn
Hệ thông khe nứt: cần biết hướng , mật độ, hình dạng, độ lớn…
Hiện trạng sử dụng đất: Vừa là mục tiêu vừa là dấu hiệu. Cung cấp
các thông tin gián tiếp và quan trọng trong việc các định các
hướng đối tượng.
Dạng địa hình: cho phép nhận biết các yếu tố sơ bộ. Định hướng
phân tích giải đoán ảnh.
Thực vật: kiểu thực vật mức độ phát triển của thực vật cho phép
xác định các yếu tố tự nhiên dưới nó như loại đất, mức độ ẩm, độ
sâu mực nước ngầm, kể cả chất lượng nước

Câu 14.Khái niệm phân loại ảnh có kiểm định?Vẽ sơ đồ và
trình bày quá trình phân loại ảnh có kiểm định.
Phân loại có kiểm định (suppervice Classsification).
14

14


15

•

•
•



•
•


16


-

16

chỉ tiêu. Các chỉ tiêu này cần được lựa chọn có chú ý đến đặc thù
của tư liệu ảnh.
Bước 2: Lựa chọn các đặc tính.
Các đặc tính phổ hoặc cấu trúc cho phép phân biệt các lớp cần
được tập hợp, lựa chọn.
Bước 3: Chọn vùng mẫu
Các tệp mẫu cần được lựa chọn dựa vào kết quả của bước 1 và
2.Các số liệu lấy được dựa vào tệp mẫu có ý nghĩa quyết định
trong việc thành lập chỉ tiêu phân loại.
Bước 4: Lựa chọn các phương pháp phân loại.
Có thể sử dụng nhiều cách phân loại khác nhau trong khuôn khổ
tệp mẫu và so sánh kết quả đạt được để lựa chọn cách phân loại tối
ưu nhất, cho kết quả chính xác nhất.
Bước 5: Phân loại
Dựa trên các luật quyết đinh và các chỉ tiêu đã thiết lập, các pixel
sẽ được phân loại tuần tự theo các lớp đã chọn.
Bước 6: Kiểm tra kết quả phân loại
Các kết quả sau phân loại cần được kiểm tra độ chính xác và độ
tin cậy.Nếu các chỉ tiêu chính xác không đảm bảo thì cần thay đổi
hoặc điều chỉnh các chỉ tiêu phân loại một cách phù hợp nhằm đạt
kết quả tốt hơn.
Câu 15.Khái niệm phân loại ảnh không kiểm định?Vẽ sơ đồ và

Lặp lại cho đến khi khoảng cách trên là không đổi.
Các tham số phải xác định trước của Isodata
N là số lượng tối đa các nhóm đối tượng sẽ phân loại.
M là số lần lặp tối đa.
T là ngưỡng thay đổi, là ngưỡng mà sau mỗi lẫn lặp số % pixel
của các nhóm không vượt quá T.

•
•
•
•
•




17

17


18

18

Câu 16.Trình bày thuật toán phân loại ảnh có kiểm định
Maximum Likelihood Classifiacation (MLC) (có vẽ hình minh
hoạ).Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại MLC.
- Là phương pháp phân loại có kiểm định.
- Sử dụng số liệu mẫu để xác định.

19

19


20

20

B. Bài tập
1. Chuyển định dạng ảnh BIL, BIP, BSQ.
2. Tính toán độ phân giải ảnh RADAR.
3. Giải thích màu ảnh trên ảnh ENVI (sử dụng nguyên tắc
RGB).
Dạng bài 1.
Mô tả phổ phản xạ của thực vật, nước trên ảnh SPOT.
Sử dụng phương pháp phối màu RGB, hãy giải thích màu của
chúng trên ảnh màu giả (IR,G,B), biết đường cong phổ phản
xạ của chúng được thể hiện như trên hình.

Gợi ý trả lời:
Mô tả phổ phản xạ của thực vật, nước trên ảnh SPOT (mô tả lý
thuyết (câu 4) + đường cong phổ phản xạ thực tế mà đầu bài cho).
Sử dụng phương pháp phối màu RGB, hãy giải thích màu của
chúng trên ảnh màu giả (NIR,G,B), biết đường cong phổ phản xạ
của chúng được thể hiện như trên hình.

20

20


21


22

22

Dạng bài 2.Chuyển định dạng giữa BSQ, BIP, BIL.
VD: Một ảnh vệ tinh X có 3 kênh phổ đang lưu trữ ở dạng
BIP, hãy chuyển sang dạng BSQ





đáp án

22

22