LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thị Làn, người đã tận tình chỉ
bảo, động viên, hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn
thiện đồ án tốt nghiệp này.
Em cũng xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Bộ môn chuyên
ngành Trắc Địa Mỏ, các thầy cô Trắc địa, các thầy cô khác trong Trường Đại Học Mỏ
Địa Chất , cùng gia đình, bạn bè đã hỗ trợ, động viên khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi
giúp đỡ em trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Nguyễn Minh Khiêm
1
MỤC LỤC
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................................6
2. Mục tiêu và nhiệm vụ................................................................................................................7
a. Mục tiêu :........................................................................................................................................... 7
b. Nhiệm vụ :......................................................................................................................................... 7
3. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................................7
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................................7
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................................................8
6. Bố cục đồ án..............................................................................................................................8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIS...........................................9
1.1. VIỄN THÁM.............................................................................................................................9
1.1.1. Giới thiệu chung về viễn thám.......................................................................................................... 9
1. Khái niệm về viễn thám...................................................................................................................... 9
1. Chọn tư liệu ảnh viễn thám.............................................................................................................. 52
2. Nắn chỉnh hình học.......................................................................................................................... 53
3. Đồng nhất về độ phân giải của các ảnh tư liệu..................................................................................53
4. Phân loại ảnh viễn thám................................................................................................................... 54
5. Kiểm chứng...................................................................................................................................... 60
6. Kết quả phân loại............................................................................................................................. 60
2.2.3.Thành lập bản đồ biến động và tính biến động lớp phủ mặt đất bằng GIS........................................60
2
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT HUYỆN KINH MÔN –
TỈNH HẢI DƯƠNG..................................................................................................60
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG HUYỆN KINH MÔN, TỈNH HẢI DƯƠNG...................................................60
3.1.1. Giới thiệu chung............................................................................................................................. 60
3.1.2. Vị trí địa lý....................................................................................................................................... 61
3.1.3. Các tài nguyên................................................................................................................................ 62
3.1.4. Kinh tế............................................................................................................................................ 62
3.1.5. Du lịch............................................................................................................................................. 64
3.1.6.Văn hóa – Giáo dục.......................................................................................................................... 64
3.2. Sử dụng phần mềm ENVI và ArcGIS thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất huyện Kinh
Môn, tỉnh Hải Dương..................................................................................................................65
3.2.1. Dữ liệu thu thập.............................................................................................................................. 65
3.2.2. Quá trình thực nghiệm.................................................................................................................... 65
1. Nhập ảnh......................................................................................................................................... 65
2. Cắt ảnh theo file danh giới huyện Kinh Môn trên phần mềm ENVI...................................................65
3. Phân loại ảnh................................................................................................................................... 66
Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thám.....................................13
Hình 1.3: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ ứng dụng của viễn thám.......................................18
Hình 1.4: Cửa sổ khí quyển.......................................................................................20
Hình 1.5: Cơ chế thu ảnh quang học........................................................................21
Hình 1.6: Đặc tính phản xạ phổ của một sô đối tượng tự nhiên.............................23
Hình 1.7: Đặc tính phản xạ phổ của thực vật..........................................................23
Hình 1.8: Đặc tính hấp thụ của lá cây và của nước.................................................24
Hình 1.9: Đặc tính phản xạ phổ của thực vật..........................................................25
Hình 1.10: Các thành phần của GIS.........................................................................27
Hình 1.11: Dữ liệu GIS..............................................................................................29
Hình 1.12: Vùng đệm trong GIS...............................................................................30
Hình 1.13: Phân lớp thông tin trong mô hình chồng xếp........................................31
Hình 1.14: Sự thể hiện quang cảnh sự vật dưới các lớp bản đồ khác nhau..........32
Hình 1.15: Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ.......................................................32
Hình 1.16: Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng..............................33
Hình 1.17: Một thí dụ trong việc chồng lắp các bản đồ.........................................33
Hình 1.18: Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ....................................34
Hình 1.19: Ví dụ bản đồ nền.....................................................................................34
Hình 1.20: Ví dụ bản đồ và dữ liệu thương mại......................................................35
Hình 1.21: Ví dụ bản đồ và dữ liệu môi trường.......................................................35
Hình 1.22: Ví dụ bản đồ tham khảo chung..............................................................35
Hình 3.1: Tượng đài Trần Hưng Đạo - Núi An Phụ - Kinh Môn...........................61
Hình 3.2: Ảnh năm 2006 và năm 2016 sau khi tổ hợp kênh ảnh............................66
Hình 3.3: Ảnh sau khi cắt năm 2006 và năm 2016..................................................66
Hình 3.4: Kết quả lấy mẫu năm 2006 và năm 2016.................................................67
Hình 3.5: Kết quả tính toán độ tách biệt của mẫu ảnh 2006 và ảnh 2016.............68
Hình 3.6: Độ trực quan độ tách biệt giữa các mẫu năm 2006 và năm 2016..........69
Hình 3.7: Bảng ma trận kappa năm 2006 và năm 2016..........................................70
Hình 3.8: Ảnh sau khi được phân loại năm 2006 và năm 2017..............................71
Hình 3.9: Sửa lớp dân cư bị nhầm lẫn năm 2006....................................................71
thống là đo vẽ, thành lập bản đồ, tính toán diện tích đất, đó là một công việc phức tạp
và đòi hỏi nhiều thời gian. Hơn nữa, khi sử dụng các tài liệu thống kê và tài liệu bản
đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin hiện thời nhất vì việc sử
dụng đất luôn biến động. Phương pháp Viễn Thám và thông tin địa lý GIS đang dần
khắc phục những nhược điểm này. Kỹ thuật viễn thám với khả năng quan sát các đối
tượng ở các độ phân giải phổ và không gian từ trung bình đến siêu cao và chu kỳ chụp
lặp lại từ một tháng đến 1 ngày kết hợp với các dữ liệu GIS cho phép chúng ta quan sát
và xác định nhanh chóng lượng cũng như vị trí của thông tin biến động lớp phủ mặt
đất và đặc biệt là xu hướng của biến động. Đối với các nhà quản lý, thông tin ở tầng vĩ
mô là rất cần thiết, vì vậy các kết quả quan sát biến động lớp phủ mặt đất sẽ trợ giúp
họ về mặt khoa học trong quản lý vĩ mô, quy hoạch sử dụng đất…
Các kết quả phân loại từ viễn thám được tích hợp với các dữ liệu thống kê kinh
tế xã hội trong môi trường GIS, thực hiện các chức năng phân tích không gian và tìm
kiếm dữ liệu sẽ giúp ta đưa ra những phân tích nhận định về nguyên nhân, ảnh hưởng,
và xu hướng biến động của lớp phủ mặt đất. Chính vì vậy, phương pháp viễn thám và
6
GIS đang và sẽ là phương pháp quan trọng trong cấu trúc hệ thống quan trắc biến động
lớp phủ mặt đất.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ.
a. Mục tiêu :
Thành lập bản đồ biến động và nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất huyện
Kinh Môn, tỉnh Hải Dương.
b. Nhiệm vụ :
Dựa trên mục tiêu đề ra, cần thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Thu thập các tài liệu và các dữ liệu ảnh viễn thám đa thời gian có liên quan.
- Nghiên cứu tổng quan phương pháp viễn thám trong nghiên cứu biến động lớp phủ
mặt đất.
đất tốt hơn.
Những kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần cho công tác điều tra tài nguyên
của các vùng đất, cũng như rút ra được kết luận khoa học về khả năng ứng dụng viễn
thám và gis trong nghiên cứu, đánh giá biến động lớp phủ mặt đất qua nhiều giai đoạn
để phục vụ cho công tác quản lý đất đai, đẩy mạnh sự phát triển kinh tế xã hội của
nước ta.
6. Bố cục đồ án.
Toàn bộ đồ án ngoài phần mở đầu và kết luận được trình bày trong 3 chương:
+ Chương 1: Tổng quan về GIS và Viễn thám.
+ Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu lớp phủ mặt đất
+ Chương 3: Ứng dụng phương pháp GIS và Viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ
mặt đất huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương.
8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIS.
1.1. VIỄN THÁM.
1.1.1. Giới thiệu chung về viễn thám.
1. Khái niệm về viễn thám.
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.
Hiện nay, ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1 ÷ 4m) đang được các chuyên gia sử
dụng theo hướng tích hợp với GPS (Global Positioning System) và GIS (Goegraphical
Information System), nhằm khai thác dữ liệu không gian hiệu quả phục vụ công tác
thành lập bản đồ thành phố, quy hoạch giao thông, giám sát biến động sử dụng đất…
Trong đó, vệ tinh Ikonos được phóng vào tháng 4 năm 1999 đã cung cấp ảnh với độ
phân giải không gian 1m và đặc biệt là vệ tinh Quickbird được phóng vào tháng 10
năm 2001 cung cấp ảnh với độ phân giải không gian 0.61m. Ảnh đa phổ độ phân giải
Phương tiện đưa bộ cảm biến (sensors) tới độ cao, vị trí mong muốn để thu
nhận năng lượng bức xạ hay phản xạ từ vật thể trên bề mặt đất tạo ra ảnh quang học
hay ảnh Radar được gọi là vật mang. Vật mang có thể là máy bay, khinh khí cầu, tàu
con thoi hoặc vệ tinh.
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,
năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi bộ
cảm biến đặt trên vật mang.
Chụp ảnh máy bay là dạng đầu tiên của viễn thám, và tồn tại như một phương
pháp được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Việc phân tích ảnh hàng không đã góp
phần đáng kể trong việc phát hiện nhiều mỏ dầu và khoáng sản trầm tích. Sự thành
công này sử dụng dải nhìn thấy của sóng điện từ và có thể hiệu quả hơn nếu sử dụng
các dải sóng khác. Từ 1960, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho phép thu được các
hình ảnh của dải sóng khác nhau, bao gồm cả dải sóng hồng ngoại và cực ngắn. Sự
phát triển và sử dụng các loại tàu vũ trụ có người điều khiển và vệ tinh không có người
điều khiển bắt đầu từ 1960 đã cung cấp khả năng từ trên quỹ đạo thu được hình ảnh
của trái đất.
Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ghi nhận bởi ảnh viễn
thám thông qua xử lý tự động trên máy hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh
nghiệm của chuyên gia. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin liên quan đến các vật
thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực
khác nhau như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường…
10
e. Quá trình thu nhận và xử lý ảnh viễn thám.
Viễn thám được thực hiện từ nhiều khoảng cách, độ cao khác nhau:
-
Tầng mặt đất.
Viễn thám có thể được phân thành 3 loại cơ bản ứng với vùng bước sóng sử
dụng.
-
Loại 1: Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy (0.4-0.7 µm ) và cận hồng ngoại
(0.7-3mm).
Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời và 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 chung là
ảnh quang học.
-
Loại 2: Viễn thám hồng ngoại nhiệt (3-104 µm ).
Nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra, hầu như
mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thường đều tự sinh ra một bức xạ. Ảnh thu được bởi kỹ
thuật viễn thám này được gọi là ảnh nhiệt.
-
Loại 3: Viễn thám siêu cao tần(1mm-1m).
Trong viễn thám siêu cao tần, hai loại kỹ thuật chủ động và bị động đều được
áp dụng. Đối với viễn thám siêu cao tần chủ động , 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 được đo
lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám
siêu cao tần chủ động được gọi là ảnh radar.
Sự phân chia thành các dải phổ liên quan đến tính chất bức xạ tự nhiên của các
đối tượng, từ đó tạo thành các phương pháp viễn thám khác nhau.
Sóng điện từ được truyền trong môi trường đồng nhất theo hình sin với tốc độ
Mỹ phân phối.
Vệ tinh đầu tiên trong serie Landsat là ERTS–1 phóng ngày 23–7-1972. Sau đổi
tên là Landsat–1, Landsat–2 phóng ngày 22/1/1972. Các vệ tinh tiếp theo là Landsat–3
phóng năm 1978, Landsat – 4 phóng năm 1982 và Landsat – 5 phóng năm 1984,
Landsat–6 phóng tháng 10/1993 nhưng đã không thành công, Landsat–7 phóng tháng
4/1999. Hiện nay có hai vệ tinh hoạt động là Landsat-5 và 7.
*Quỹ đạo vệ tinh Landsat–5 và 7 được đặc trưng bởi các thông số chính sau:
-
Độ cao bay: 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo 980.
-
Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại.
-
Thời điểm bay qua xích đạo 9h30 sáng.
-
Chu kỳ lặp lại 17 ngày.
-
Bề rộng tuyến chụp 185 km.
13
*Bộ cảm:
Kênh 4: 0.8- 1.1
Thông số kỹ thuật của bộ cảm TM
Bộ cảm này cho thông tin về phổ nhiều hơn MSS
-
Lực phân giải 30m.
-
7 kênh phổ
•
Kênh 1: 0.45 -0.52 µm
•
Kênh 2: 0.52 – 0.60
•
Kênh 3: 0.63 – 0.69
•
Kênh 4: 0.76 – 0.90
•
Kênh 5: 1.55 – 1.75
tế bào quang điện ghi nhận hình ảnh, các tế bào quang điện được đặt vuông góc với
hướng bay do vậy khi vệ tinh chuyển động sẽ ghi được hình ảnh mặt đất trên một dải
rộng 60km, nếu chụp phối cảnh 27o thì độ rộng dải quét sẽ là 80km. SPOT có khả năng
chụp ảnh mặt đất trong dải hành lang 950km song song với quỹ đạo bay. Trên vệ tinh
SPOT – 4 trang bị thêm máy chụp “thực vật”.
Bảng 1.1: Đặc điểm hệ thống máy chụp ảnh vùng nhìn thấy có độ phân giải cao của
vệ tinh SPOT.
Đặc trưng của HRV
Band – Xanh lá cây
Dạng đa phổ
0.5 – 0.59µm
- Đỏ
Dạng toàn sắc
0.61 – 0.68µm 0.51 – 0.73µm
- Hồng ngoại phản xạ
Trường nhìn
Độ phân giải mặt đất (cell) (tại tâm)
Số Pixel trên một hàng
Dải rộng mặt đất nhìn tại tâm
Độ phủ dọc
Độ phủ bên
0.79 – 0.80µm
4013
20x20m
cho 25 loại ảnh radar chụp bằng các bước sóng và các phương thức khác nhau, cả ngày
lẫn đêm và trong mọi thời tiết. Loại ảnh này cũng cho phép chụp ảnh lập thể. Khả
năng chụp lập thể của ảnh Radarsat đã mở rộng đáng kể: nó cho phép lập mô hình số
địa hình các vùng chưa được lập bản đồ địa hình đầy đủ. Dựa vào ảnh Radarsat lập thể
có thể vẽ đường bình độ những vùng núi cao thường xuyên mây mù bao phủ hoặc
những thung lũng quanh năm đầy mây mà để chụp ảnh máy bay thì gặp rất nhiều khó
khăn.
-Vệ tinh phân giải siêu cao QuikBird :
-
Vệ tinh này được phóng ngày 24 tháng 9 năm 1999.
-
Góc nghiêng quỹ đạo: 97.2 °.
-
Vận tốc quỹ đạo: 7.1 km/s.
-
Số vòng quay quanh trái đất: 14.7 trong thời
gian 24 h.
-
Độ dài quỹ đạo: 450 km.
-
-
Thời gian tái quan trắc một điểm: Khoảng 3 ngày
-
Độ phân giải bức xạ (radio): 11 bit.
Bảng 1.2: Các băng phổ của ảnh đa phổ của ảnh vệ tinh QuikBird.
STT
Band Width
Spatial Resolution
Band 1
Band 2
Band 3
Band 4
0.45 - 0.52 µm (blue)
0.52 - 0.60 µm (green)
0.63 - 0.69 µm (red)
0.76 - 0.90 µm (near infra-red)
2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m
2.44 - 2.88 m
-
Độ dài tiêu cự: 10.2 m.
-
Góc nhìn: 0.95°.
-
GSD: theo phương dây dọi: 0.82m trong dải phổ PAN, 3.22m trong dải phổ
MS.
-
GSD: khi nghiêng 26 °: 1.0m trong dải phổ PAN, 4.0 m trong dải phổ MS.
-
Độ rộng băng quét: Theo dây dọi và nghiêng 26°: 11.3 km và 13.8 km
-
Số pixel trên mỗi hàng: Trên PAN 27 832, trên MS 6 856.
-
Thời gian vệ tinh đi qua xích đạo: 10:30 a.m.
-
4m
4m
4. Một số ứng dụng của viễn thám.
Hình 1.3: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ ứng dụng của viễn thám.
-
Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám để thành lập bản đồ.
-
Viễn thám trong nghiên cứu địa chất.
-
Viễn thám trong nghiên cứu sử dụng đất và lớp phủ mặt đất.
-
Sử dụng kỹ thuật viễn thám để điều tra và quản lý tài nguyên.
-
Viễn thám trong nghiên cứu thuỷ văn.
-
Viễn thám trong nghiên cứu môi trường.
thiết bị viễn thám.
Hiện tượng hấp thụ, truyền qua và các cửa sổ khí quyển.
Sự hấp thụ sóng điện từ của khí quyển diễn ra là do có sự biến đổi trạng thái nội
tại của các nguyên tử và phân tử trong dải sóng nhìn thấy, hồng ngoại gần và do có sự
tồn tại của các trạng thái quay và trạng thái dao động của các phân tử trong dải hồng
ngoại xa và dải sóng siêu cao tần. Các loại khí hấp thụ sóng điện từ trong khí quyển
bao gồm có Oxy (O2), O zôn (O3), hơi nước (H2O), khí cácbonnic (CO2), nitơ (N2), oxít
cácbon (CO) và mêtan (CH4). Quá trình hấp thụ sẽ làm giảm tín hiệu trên đường đi
của nó. Bức xạ điện từ sẽ bị khí quyển hấp thụ rồi sau đó được phát xạ lại dưới dạng
bức xạ nhiệt. Sự thay đổi về mặt nhiệt lượng này sẽ tạo ra sự khác biệt về nhiệt độ và
độ ẩm tương đối với các khối không khí ở các kiểu khí hậu khác nhau.
Trong viễn thám chúng ta chỉ quan tâm đến khả năng lan truyền và khả năng
tán xạ của khí quyển vì các hiện tượng này sẽ tác động mạnh đến tín hiệu mà đầu đo
viễn thám sẽ nhận được và làm thay đổi thông tin mà các tín hiệu này cung cấp. Khí
quyển có một đặc điểm rất quan trọng là có phản ứng khác nhau đối với các bức xạ
điện từ có bước sóng khác nhau. Đối với các bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn
0,35 µ m (tia cực tím) gần vùng nhìn thấy thì khí quyển là một dạng vật chất chắn
sáng và tại các vùng này quá trình lan truyền sẽ không thể xảy ra được.
19
Trong khoảng từ 0,4 µ m đến gần 14 µ m, quá trình lan truyền qua khí quyển
lại có thể xảy ra ở một số bước sóng nhất định nằm giữa hai ngưỡng này. Trong vùng
từ 14 µ m đến 1 mm thì khả năng truyền qua của khí quyển lại bị hạn chế một cách
đáng kể. Cuối cùng, hệ số truyền qua của khí quyển lại tăng lên ở khoảng từ 1mm đến
8 cm và đạt mức tối đa ở dải sóng siêu cao tần. Dưới đây là hình thể hiện các vùng cửa
sổ khí quyển, là những vùng phổ mà vệ tinh không thu nhận được.
VÙNG PHỔ KHÔNG THU ĐƯỢC ẢNH
3,35 µ m
4,5 µ m
1,34 µ m
1,75 µ m
2,4 µ m
4,16 µ m
5,0 µ m
8,0 µ m
10,2 µ m
9,2 µ m
12,4 µ m
17,0 µ m
2,06 mm
3,0 mm
22,0 µ m
2,22 mm
3,75 mm
7,5 mm
11,5 mm
20,0 mm
và dài hơn
này sẽ được phân tích theo nhiều cách khác nhau để nhận dạng ra đối tượng trên bề
mặt đất. Kể cả đối với giải đoán bằng mắt thì việc hiểu biết về đặc trưng phổ của các
đối tượng sẽ cho phép giải thích đựơc mối quan hệ giữa đặc trưng phổ và sắc, tông
mầu trên ảnh tổ hợp mầu để giải đoán đối tượng.
2. Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng nghiên cứu.
Thông tin thu được từ các đối tượng trong quá trình chụp ảnh vệ tinh là nhờ sự
khác biệt của phản ứng với sóng điện từ của các đối tượng khác nhau (các phản ứng:
phản xạ, hấp thụ, tán xạ sóng điện từ).
Những đối tượng trên mặt đất có thể tổng quát thành ba đối tượng chủ yếu là:
Lớp phủ thực vật, đất trồng (cát, đá, các công trình xây dựng) và nước. Mỗi loại đối
tượng này có mức độ phản xạ khác nhau với sóng điện từ tại các bước sóng khác nhau.
Sau đây tóm tắt đặc điểm phổ phản xạ các đối tượng tự nhiên chính trong viễn
thám:
Sở dĩ có thể phân biệt được các đối tượng trên là do phổ phản xạ ánh sáng mặt
trời của chúng khác nhau, nghĩa là tín hiệu phản xạ do vệ tinh thu được khác nhau ở
từng đối tượng. Vì vậy, hình dạng của đường cong phổ phản xạ phụ thuộc rất nhiều
vào tính chất của các đối tượng. Trong thực tế, các giá trị phổ của các đối tượng hay
của một nhóm đối tượng cũng rất khác nhau. Nhưng về cơ bản chúng dao động xung
quanh giá trị trung bình.
22
1 - Đường đặc trưng phản xạ phổ của thực vật.
2 - Đường đặc trưng phản xạ phổ của đất khô.
3 - Đường đặc trưng phản xạ phổ của nước
Hình 1.6: Đặc tính phản xạ phổ của một sô đối tượng tự nhiên.
-Đặc tính phản xạ phổ của thực vật:
Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước sóng. Trên
•
1,3
•
1,7
•
2,1
•
2,5
λ(µ)
Hình 1.8: Đặc tính hấp thụ của lá cây và của nước.
Theo đồ thị trên ta thấy sắc tố hấp thụ bức xạ vùng sóng ánh sáng nhìn thấy và
ở vùng cận hồng ngoại, do trong lá cây có nước nên hấp thụ bức xạ vùng hồng ngoại.
Cũng từ đồ thị trên ta có thể thấy khả năng phản xạ phổ của lá xanh ở vùng sóng ngắn
và vùng ánh sáng đỏ là thấp. Hai vùng suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng
với hai dải sóng bị clorophin hấp thụ. Ở hai dải sóng này, clorophin hấp thụ phần lớn
năng lượng chiếu tới, do vậy năng lượng phản xạ của lá cây không lớn. Vùng sóng bị
phản xạ mạnh nhất tương ứng với sóng 0,54µ tức là vùng sóng ánh sáng lục. Do đó lá
cây tươi được mắt ta cảm nhận có màu lục. Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng
clorophin trong lá giảm đi lúc đó khả năng phản xạ phổ cũng sẽ bị thay đổi và lá cây sẽ
có mầu vàng đỏ.
Ở vùng hồng ngoại ảnh hưởng chủ yếu lên khả năng phản xạ phổ của lá cây là
hàm lượng nước trong lá. Khả năng hấp thụ năng lượng (r λ) mạnh nhất ở các bước
sóng 1,4µ; 1,9µ và 2,7µ. Bước sóng 2,7µ hấp thụ mạnh nhất gọi là dải sóng cộng
hưởng hấp thụ, ở đây sự hấp thụ mạnh diễn ra đối với sóng trong khoảng từ 2,66 µ 2,73µ.
hấp thụ là cực đại. Ảnh hưởng của các cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng
ngoại đối với khả năng phản xạ phổ là không lớn bằng hàm lượng nước
trong lá.
Nước: Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng của tia xanh lơ (Blue) và yếu
dần khi sang vùng tia xanh lục (Green), triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ (Red). Khi nước bị
đục, khả năng phản xạ tăng lên do ảnh hưởng sự tán xạ của các vật chất lơ lửng. Sự
25
Copyright: Tài liệu đại học ©