Một ảnh là một mạng lưới các giá trị từ một khu vực địa lý. Cảm biến khác nhau tạo ra giá trị khác nhau, ví dụ như trong một phép đo đơn, quét hoặc đo quá thời gian 193’. Sau đây là ví dụ về quét hình học:
- Khung máy ảnh hoặc mảng cảm biến;
- Quét mảng tuyến tính;
- Cảm biến kiểu pushbroom (chổi quét);
- Cảm biến kiểu Whiskbroom;
- Cảm biến quét hình nón.
|
An image is a grid of values from a geographic extent. Different sensors produce values in different manners, e.g. in a single measurement, and scanning or measuring over time I93'. The following are examples of scan geometries:
-
Frame camera or sensor array;
-
Scan linear array;
-
Pushbroom sensor;
-
Whiskbroom sensor;
-
Conic scanning sensor.
|
8.2.3.3 Thông tin thu nhận
Viễn thám quang học là việc sử dụng các bộ cảm biến tia nhìn thấy và tia hồng ngoại nhằm ghi lại bức xạ phản xạ hoặc phát ra từ những đối tượng trên mặt đất để tạo ra ảnh. Những vật liệu khác nhau phản xạ, hấp thụ hoặc phát ra các bước sóng khác nhau. Như vậy, tín hiệu quang phổ trong những ảnh viễn thám có thể phân biệt các mục tiêu. Hệ thống viễn thám quang học được phân thành các loại sau đây, tùy thuộc vào số lượng của các dải quang phổ được sử dụng trong quá trình xử lý ảnh:
- Hệ thống ảnh toàn sắc - cảm biến là một máy dò kênh duy nhất nhạy cảm với bức xạ trong phạm vi bước sóng rộng. Nếu phạm vi bước sóng trùng với phạm vi có thể nhìn thấy thì các ảnh kết quả giống như một bức ảnh "đen trắng". Số lượng vật lý đo được là độ sáng biểu kiến của các mục tiêu. Các thông tin phổ hoặc "màu sắc" của mục tiêu bị mất.
|
8.2.3.3 Derivable information
Optical remote sensing makes use of visible and infrared sensors to form images by detecting the radiation reflected or emitted from targets on the ground. Different materials reflect, absorb or emit differently at different wavelengths. Thus, the spectral signatures in the remotely sensed images can differentiate the targets. Optical remote sensing systems are classified into the following types, depending on the number of spectral bands used in the imaging process:
-
Panchromatic imaging system - The sensor is a single channel detector sensitive to radiation within a broad wavelength range. If the wavelength range coincides with the visible range, then the resulting image resembles a "black-and-white" photograph. The physical quantity being measured is the apparent brightness of the targets. The spectral information or "colour" of the targets is lost.
|
- Hệ thống ảnh đa phổ - cảm biến là một máy dò đa kênh với một vài dải quang phổ. Mỗi kênh nhạy cảm với bức xạ trong một dải bước sóng hẹp. Các ảnh kết quả là một ảnh đa lớp có chứa cả độ sáng và thông tin quang phổ (màu) của những mục tiêu được quan sát thấy (ví dụ RGB hoặc RGBI).
- Hệ thống ảnh siêu phổ – Hệ thống ảnh siêu phổ còn được gọi là một "quang phổ kế ảnh". Nó thu lại ảnh trong khoảng một trăm hoặc nhiều hơn các dải quang phổ kế tiếp nhau. Thông tin quang phổ chính xác bao gồm một ảnh siêu phổ có đặc tính và cho phép xác định mục tiêu tốt hơn. Các ảnh siêu phổ có những ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như nông nghiệp chính xác (ví dụ như giám sát các loại, tình trạng sức khỏe độ ẩm, và tăng trưởng của cây trồng), quản lý vùng ven biển (ví dụ như giám sát thực vật phù du, ô nhiễm, và thay đổi độ sâu).
| -
Multispectral imaging system - The sensor is a multichannel detector with a few spectral bands. Each channel is sensitive to radiation within a narrow wavelength band. The resulting image is a multilayer image that contains both the brightness and spectral (colour) information of the targets being observed (e.g. RGBorRGBI).
-
Hyperspectral imaging system - A hyperspectral imaging system is also known as an "imaging spectrometer". It acquires images in about a hundred or more contiguous spectral bands. The precise spectral information contained in a hyperspectral image enables better characterization and identification of targets. Hyperspectral images have potential applications in such fields as precision agriculture {e.g. monitoring the types, health, moisture status and maturity of crops), coastal management (e.g. monitoring of phytoplanktons, pollution, and bathymetry changes).
|
8.2.4 Cảm biến vi sóng
8.2.4.1 Vi sóng thụ động
8.2.4.1.1 Mô tả chung
Bức xạ vi sóng là bức xạ điện từ trong phạm vi 0,3 mm đến 300 mm [48].
Các phép đo phân cực theo chiều dọc và chiều ngang được thực hiện cho tất cả các tần số.
|
8.2.4 Microwave sensing
8.2.4.1 Passive microwave
8.2.4.1.1 General description
Microwave radiation is electromagnetic radiation in the range 0,3 mm to 300 mm [48].
Vertically and horizontally polarized measurements are taken for all frequencies.
|
8.2.4.1.2 Những phép đo
Một máy đo bức xạ ảnh ánh xạ sự phân bố nhiệt độ, độ sáng trong một phạm vi trường nhìn tức thời (FOV). Một máy đo bức xạ độ mở đo các thông số trên bằng cách quét cơ hoặc bằng điện ngang qua FOV. Nhiệt độ độ sáng là đo được.
|
8.2.4.1.2 Measurements
An imaging radiometer maps the brightness temperature distribution over a field of view (FOV). An aperture radiometer does it by scanning either electrically or mechanically across the FOV. Brightness temperature is the measurand.
|
8.2.4.1.3 Thông tin thu nhận
Các phép đo vi sóng thụ động có thể được sử dụng để thu thập đại lượng vật lý sau đây: lượng mưa, nhiệt độ bề mặt biển, sự bốc hơi nước, tốc độ gió bề mặt đại dương, các thông số của biển băng, nước tuyết, và độ ẩm mặt đất.
Số lượng địa vật lý từ các phép đo vi sóng cho phép điều tra về khí tượng, thủy văn và những chu kỳ năng lượng.
Độ phân giải không gian của dữ liệu vi sóng bị động hiện đang bị giới hạn bởi khoảng cách do kích thước ăngten.
|
8.2.4.1.3 Derivable information
Passive microwave measurements can be used to derive, for example, the following geophysical quantities: rainfall, sea surface temperature, vertical water vapour, ocean surface wind speed, sea ice parameters, snow water equivalent, and soil surface moisture.
Geophysical quantities derived from microwave measurements enable investigation of atmospheric and surface hydrologic and energy cycles.
Spatial resolution of passive microwave data is currently limited to kilometers due to antenna size.
|
8.2.4.2 Máy ra đa
8.2.4.2.1 Mô tả chung
Ra đa là một hệ thống điện từ để phát hiện vị trí của đối tượng hoạt động bằng cách truyền các tín hiệu điện từ, nhận được phản hồi từ các đối tượng (mục tiêu) trong phạm vi khối lượng của tập dữ liệu và chiết xuất vị trí và thông tin khác từ tín hiệu phản hồi [48]. Hệ thống ra đa ảnh hoạt động trong những dải tần số mười ba và chúng được liệt kê trong Bảng 6 [97]. Phản xạ của vật liệu bề mặt là khác nhau giữa các Băng phổ tần.
Ra đa là sự dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến nó tự cung cấp nguồn năng lượng điện từ của riêng mình. Một cảm biến ra đa phát ra bức xạ vi sóng trong một loạt các xung từ một ăngten. Khi năng lượng đến được mục tiêu, một số năng lượng sẽ được phản xạ trở lại cảm biến. Bức xạ vi sóng tán xạ ngược này được phát hiện, đo lường, và xác định thời gian. Thời gian cần thiết cho năng lượng để đi đến mục tiêu và trở về cảm biến được xác định bởi khoảng cách hoặc phạm vi mục tiêu. Bằng cách ghi lại phạm vi và cường độ của năng lượng phản xạ từ tất cả các mục tiêu mà hệ thống đi ngang qua, một ảnh của bề mặt có thể được tái hiện. Bởi vì ra đa tự cung cấp nguồn năng lượng riêng của mình, do đó ảnh có thể thu được trong cả ngày và đêm. Phần lớn năng lượng vi sóng cũng có thể xuyên qua các đám mây và mưa.
|
8.2.4.2 Radar
8.2.4.2.1 General description
Radar is an electromagnetic system for the detection and location of objects that operates by transmitting electromagnetic signals, receiving echoes from objects (targets) within its volume of coverage, and extracting location and other information from the echo signal [48]. Imaging radar systems operate in thirteen frequency bands and they are listed in Table 6 [97]. Reflectance of surface materials differs between bands.
Radar is anactive radio detection and ranging sensor that provides its own source of electromagnetic energy. A radar sensor emits microwave radiation in a series of pulses from an antenna. When the energy reaches the target, some of the energy is reflected back toward the sensor. This backscattered microwave radiation is detected, measured, and timed. The time required for the energy to travel to the target and return back to the sensor is determined by the distance or range to the target. By recording the range and magnitude of the energy reflected from all targets as the system passes by, an image of the surface can be produced. Because radar provides its own energy source, images can be acquired day or night. Microwave energy is also able to penetrate clouds and most rain.
|
Bảng 6 – Tên của các dải Băng phổ ra đa
Tên dải Băng phổ
|
Dãy tần số
|
HF
|
3 MHz đến 30 MHz
|
VHF
|
30 MHz đến 300 MHz
|
UHF
|
300 MHz đến 1000 MHz
|
L
|
1 GHz đến 2 GHz
|
S
|
2 GHz đến 4 GHz
|
c
|
4 GHz đến 8 GHz
|
X
|
8 GHz đến 12 GHz
|
Ku
|
12GHz đến 18GHz
|
K
|
18 GHz đến 27 GHz
|
Ka
|
27 GHz đến 40 GHz
|
V
|
40 GHz đến 75 GHz
|
W
|
75GHz đến 110GHz
|
mm
|
110 GHz đến 300 GHz
|
|
Table 6 — Radar band designations
Band designation
|
Nominal frequency range
|
HF
|
3 MHz to 30 MHz
|
VHF
|
30 MHz to 300 MHz
|
UHF
|
300 MHz to 1000 MHz
|
L
|
1 GHz to 2 GHz
|
S
|
2 GHz to 4 GHz
|
c
|
4 GHz to 8 GHz
|
X
|
8 GHz to 12 GHz
|
Ku
|
12GHzto18GHz
|
K
|
18 GHz to 27 GHz
|
Ka
|
27 GHz to 40 GHz
|
V
|
40 GHz to 75 GHz
|
W
|
75GHzto110GHz
|
mm
|
110 GHz to 300 GHz
|
|
8.2.4.2.2 Những phép đo
Hệ thống Ra đa thực hiện các phép đo sau đây:
- Cường độ của bức xạ vi sóng tại cảm biến.
- Thời gian thực hiện cho xung phát ra bức xạ để đi từ các bộ cảm biến tới mặt đất và quay trở lại.
- Sự thay đổi trong tần số của bức xạ phản hồi là thể hiện chuyển động tương đối của cảm biến với mặt đất.
- Sự phân cực của bức xạ.
Số lượng phép đo ra đa khác nhau được liệt kê trong Bảng 7 [48].
|
8.2.4.2.2 Measurements
Radar systems make the following measurements.
-
Intensity of microwave radiation at sensor.
-
Time taken for the emitted pulse of radiation to travel from the sensor to the ground and back.
-
Doppler shift in the frequency of the radiation echo as a result of the relative motion of the sensor and the ground.
-
Polarization of the radiation.
The various radar measurement quantities are listed in Table 7 [48].
|
