Phương pháp chỉ số và ứng dụng trong phát hiện khoáng chất sét, oxit sắt

  • Số trang: 14 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 72 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 27700 tài liệu

Mô tả:

PHƯƠNG PHÁP CHỈ SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN KHOÁNG CHẤT SÉT, OXIT SẮT 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Phổ phản xạ của khoáng vật Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu được về các đối tượng. Dựa vào đặc điểm phổ phản xạ (cường độ, dạng đường cong ở các dải sóng khác nhau) có thể phân tích, so sánh và nhận diện các đối tượng trên bề mặt trái đất. Thông qua thông tin về phổ phản xạ là thông tin đầu tiên, là tiền đề cho các phương pháp phân tích, giải đoán ảnh trong viễn thám, đặc biệt là xử lý số. Hiểu lý thuyết về phản xạ năng lượng phổ điện từ của các đối tượng địa chất, khoáng vật cho phép ta giải đoán được chúng trên dữ liệu viễn thám. Thông tin về một khoáng vật trong tự nhiên có thể thu được bằng việc giải đoán gián tiếp đặc tính phổ và cấu trúc ảnh của nó trên ảnh viễn thám trong các giải phổ khác nhau. Mỗi đối tượng trên mặt đất có đường cong phổ khác nhau, điều đó cho phép ta giải đoán các đối tượng này theo đường cong phổ của chúng. Các trạng thái chuyển đổi năng lượng phổ điện từ và phổ của các hợp phần ion trong các dải phổ được xem xét. 2.1.2 Đường cong phổ và dấu hiệu phổ Trong viễn thám, đường cong phổ thường được đặc trưng bởi các dấu hiệu sau: Hấp thụ chọn lọc: là hiện tượng phổ điện từ tới vật và một phần của nó bị hấp thụ. Hiện tượng này xảy ra với vùng phổ phản xạ năng lượng mặt trời (sóng nhìn thấy, sóng hồng ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn). Năng lượng phản xạ bị hấp thụ và vì vậy bộ cảm nhận giá trị của năng lượng phản xạ /phát xạ yếu hơn so với các dải sóng khác. Phản xạ chọn lọc: trong trường hợp này, phổ thu được trên bộ cảm là năng lượng phản xạ năng lượng đến từ nguồn mặt trời tới vật và các giá trị phổ cao có thể dẫn đến phân cách chùm sóng đơn. Phát xạ chọn lọc cao và thấp: nhiều vật có khả năng đánh dấu bởi phát xạ cao hoặc thấp ở vài dải sóng nhất định. Dấu hiệu phổ là đặc tính hoặc nhóm đặc tính riêng của đường cong phổ cho phép giải đoán chúng trên một vật xác định. 2.1.3 Những quá trình nguyên- phân tử tác động tới đặc tính phổ a. Những dạng chuyển đổi trạng thái năng lượng Trạng thái năng lượng của một vật là một hàm số tương quan giữa vị trí tương đối và trạng thái của các phần tử cấu tạo nên vật tại thời điểm đó. Tổng năng lượng của hệ nguyên - phân tử hợp thành từ 4 trạng thái năng lượng khác nhau: chuyển đổi, quay, dao động, điện tử. Để chuyển đổi từ trạng thái năng lượng này sang trạng thái năng lượng khác cần có một năng lượng nhất định. Sự chuyển đổi năng lượng này cũng khác nhau trên các phần của phổ điện từ khác nhau. Các mức năng lượng có thể kể ra là: - Mức năng lượng chuyển đổi - Mức năng lượng quay: là năng lượng động học do quay của các phân tử. - Mức năng lượng dao động: liên quan tới sự chuyển động của các nguyên tử tương đối với nhau. Mức năng lượng này xảy ra tại dải phổ hồng ngoại nhiệt và hồng ngoại sóng ngắn. Sự thay đổi mức năng lượng giao động của âm bội và tổ hợp xảy ra bởi phát xạ phổ điện từ ở dải sóng hồng ngoại sóng ngắn. - Mức năng lượng điện tử: liên quan tới cấu hình các điện tử xung quanh hạt nhân hoặc ở liên kết. Sự thay đổi mức năng lượng điện tử đòi hỏi một lượng năng lượng lớn. Lượng năng lượng này cùng với sự liên kết của nó với sự thay đổi mức năng lượng dao động gây ra bởi các photon trên dải sóng nhìn thấy, sóng hồng ngoại gần, sóng cực tím và tia X. Photons của tia Gamma gây ra liên quan tới sự chuyển đổi điện tích. b. Các quá trình điện tử: Quá trình này xảy ra chủ yếu trên dài sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần. Các quá trình xảy ra này có thể giải thích theo quan niệm sau: - Hiệu ứng chuyển đổi điện tích Trong một số chất, năng lượng tới có thể bị hấp thụ, đạt đến mức năng lượng điện tử và chúng dịch chuyển giữa các ion lân cận nhưng không hoàn toàn ở trạng thái di động. Điều này gọi là hiệu ứng chuyển đổi điện tích và thường xảy ra với FeO (một oxit có mặt rộng rãi trong các khoáng vật và đá). Khoảng chuyển đổi điện tích này nằm chủ yếu trên dải phổ từ cực tím đến giáp ranh phổ nhìn thấy. Trên hình 2.1a, ta thấy đường cong phổ phản xạ của một khoáng vật chứa FeO, tại khoảng giải sóng ngắn bị hấp thụ nên có giá trị rất thấp. Hình 2.1. Ví dụ về hấp thụ kênh phổ do quá trình điện tử. a, đường cong phản xạ phổ của Jarosite, Hematit, Geothit bị hấp thu mạnh ở dải sóng cực tím và xanh lam do hiệu ứng chuyển đổi điện tích. b, đường cong phản xạ của các khoáng vật Stibnit, Cinnabar, Realgar và Sulphur bị hấp thụ tại dải sóng cực tím- nhìn thấy rất rõ rệt (Hunt, 1980). - Hiệu ứng hấp thụ các kênh phổ dẫn điện: Trong một vài chất bán dẫn như Sulphite, hầu như tất cả các photons năng lượng lớn hơn ngưỡng giá trị bị hấp thụ, nhảy từ mức năng lượng điện tử lên mức năng lượng kênh dẫn. Hình 2.1b, thể hiện rõ điều này, đường cong phổ bị hấp thụ dưới ảnh hưởng của hiệu ứng này. - Chuyển tiếp điện tử trong kim loại chuyển tiếp: Đặc tính này thường xảy ra với sắt tại dải sóng 0.87µm, 0.35µm và phụ kênh phổ 0.5µm. Các ion Sắt có các kênh phổ 1µm, 1-2µm và 0.55-0.57µm. Kim loại Cu(0.8 µm), Ni(1.25 µm, 0.4 µm), Cr(0.55 µm, 0.45 µm, 0.35 µm). - Hiệu ứng trường tinh thể Hiệu ứng trường tinh thể là hiện tượng mà mức năng lượng đối với một Ion sẽ khác nhau đối với mỗi trường tinh thể. Đối với các nguyên tố chuyển tiếp như Ni, Gr, Cu, Co, Mn,… là dạng 3 lớp điện tử định ra các mức năng lượng. Các lớp điện tử này không được bảo vệ. Vì vậy mức năng lượng bị ảnh hưởng bởi các trường tinh thể, và các điện tử có thể lấy giá trị năng lượng mới phụ thuộc trường tinh thể. Trong trường hợp này, khi ở mức năng lượng mới, có sự chuyển tiếp giữa các mức năng lượng. Kết quả của sự hấp thụ phổ được quyết định bởi hóa trị của các ion ( ) và số tọa độ, bởi vị trí đối xứng và mức độ các điểm bị biến dị. Ví dụ về các oxit sắt khi ở các trường tinh thể khác nhau bị hấp thụ ở các dải phổ khác nhau được Hunt đưa ra năm 1980 thể hiện trong hình 2.2. Hình 2.2. Hiệu ứng trường tinh thể (Hunt, 1980) c. Các quá trình giao động Đối với đại đa số vật chất trên trái đất, các quá trinh dao động nguyên-phân tử thường xảy ra ở dải phổ hồng ngoại sóng ngắn và hồng ngoại nhiệt. Hiện tượng này gây ra đường cong phổ bị giãn hoặc bị uốn cong. Có 3 đoạn giao động: Cơ bản( ở trong dải hồng ngoại trung, >3.5 µm),âm bội và tổ hợp (ở trong dải sóng 1-3 µm). Các nhóm khoáng vật Silicat, carbonat, Hydroxit, Phosphat và sulphat, nitrat có hiện tượng phổ do quá trình này. 2.1.4 Phổ của các hợp phần Ion trong các dải phổ điện từ khác nhau và phổ phản xạ của một số khoáng vật Sau đây sẽ xét đường cong phổ phản xạ của các hợp phần ion trong các dải phổ khác nhau: - Dải phổ nhìn thấy và hồng ngoại gần (0.4-1µm) Trong dải sóng này, chủ yếu là các kim loại chuyển tiếp như Fe, Mn, Cu, Ni, Cr đặc trưng bởi sự thay đổi mức năng lượng điện tử. Các nguyên tố tạo đá như Si, Al, và các nhóm anion như oxit, hydroxit, carbonat, phosphat thiếu phổ trên dải sóng này. Ion oxit Feo bị hấp thụ phổ ở dải sóng ngắn bởi hiệu ứng điện tích. Các ion chứa sắt bị hấp thụ ở phổ sóng 0.4µm, 0.5µm, 0.7µm, 0.87µm (oxit Fe), 1µm (amphibol, olivin); 0,7 µm, 1µm, 1,8 µm(pyroxen). - Dải phổ hồng ngoại sóng ngắn(SWIR, 1-3µm): Trong dải phổ này đặc trưng bởi các anion của các khoáng vật như hydroxit, carbonat, phosphat, và đỉnh của đường cong phổ bị dịch chuyển do hiệu ứng trường tinh thể. - Các ion hydroxit: Các hợp phần này thường có ở khoáng vật Sét, chỉ ra kênh hấp thụ cơ sở giao động trên dải 2.74 - 2.77µm do hiệu ứng trường tinh thể và hiệu ứng âm bội tại dải phổ 1.44µm. Các ion hydroxit trong các hợp phần với Al, Mg, thể hiện hấp thụ trên dải phổ 2.1-2.4µm ( hình 2.3a) Hình 2.3. Phổ phản xạ trên dải hồng ngoại sóng ngắn. a, phổ phản xạ của khoáng vật sét (đường cong phổ có dịch chuyển, theo Rowan, 1983). b, phổ khoáng vật chứa nước (Hunt, 1980).c , phổ phản xạ của các khoáng vật cacbonat. - Các phân tử nước: Phân tử nước bị hấp thụ năng lượng giao động ở dải phổ 3.1µm, 6.8 µm, 2.092 µm, và bị hấp thụ phổ kiểu tổ hợp và âm bội trên dải phổ 1.9 µm và 1.4 µm. Hình 2.3b cho thấy phổ hấp thụ của 2 khoáng vật chứa nước là gypsum và montimorillonite. - Cacbonat: Các khoáng vật cacbonat như canxit, magnezit, dolomit, siderit bị hấp thụ phổ kiểu tổ hợp và âm bội tại dải sóng 1.9 µm, 2.0 µm, 2.16 µm, 2.35 µm và 2.55µm và hấp thụ do hiệu ứng âm bội chính trên dải phổ hồng ngoại trung 7µm, 13-15 µm, 11-12 µm và gần 9 µm. Hình 2.3c thể hiện phổ hấp thụ của các khoáng vật thuộc nhóm này. - Hồng ngoại nhiệt(TIR, >3-3.5 µm): Trong dải phổ này, cửa sổ tốt nhất để nghiên cứu một số loại khoáng vật trong viễn thám là carbonat, silicat, nitrat, nitrit,hydroxit có phổ 8-14 µm. Hình 2.4: Phổ phản xạ của oxit sắt 2.1.5 Phổ của khoáng vật: Khoáng vật hợp thành từ các anion và cation. Phổ của chúng phụ thuộc vào các hiệu ứng ion, cation, anion hoặc trường tinh thể. Sau đây, ta sẽ xem xét một số khoáng vật điển hình: - Geothite (oxit sắt): Oxit sắt phẩn xạ mạnh ở bước sóng đỏ và hấp thụ mạnh ở bước sóng Blue (hình 2.4) - Thạch anh: bị hấp thụ trên dải hồng ngoại trung - Pyroxen: bị hấp thụ do có chứa Ion Sắt trên dải phổ nhìn thấy, hồng ngoại gần và hồng ngoại trung. Sự hấp thụ còn ảnh hưởng do hiệu ứng trường tinh thể. - Khoáng sản sét: kênh phổ hấp thụ trên dải sóng hồng ngoại gần do chứa nước, ion hydroxyl và AL-OH, Mg-OH trên dải phổ hồng ngoại sóng ngắn và do chứa silicate trên dải phổ hồng ngoại trung. - Cacbonat( canxit, magnesit, siderit, rhodocrosit), ion dải phổ SWIR và MIR. Đối với siderit bị hấp thụ trên chuyển tiếp điện tử trên dải VNIR, rhodocrosite chứa trên phổ bị hấp thụ trên sóng VNIR. - Khoáng vật Sét chứa AL-OH ( phổ 2,2µm), Mg-OH( phổ 2,3µm) và chứa phân tử nước ở dải sóng 1,4µm và 0.9µm. Hình 2.5 chỉ ra phổ của một vài khoáng vật sét trong phòng thí nghiệm trên dải sóng hồng ngoại sóng ngắn. Hình 2.5. Phổ của một vài khoáng vật sét trong phòng thí nghiệm trên dải sóng hồng ngoại giữa (SWIR) 2.2 Chỉ số khoáng sản sét, khoáng sản Oxit sắt: Khoáng vật sét bao gồm các loại khoáng vật phylloosilicat giàu các oxit và hidroxit của sillic và nhôm cũng như một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo từng loại đất sét. Khoáng vật sét có thể giữ ẩm cho đất và các yếu tố dinh dưỡng một cách hiệu quả. Do đó, một lượng đất sét cụ thể trong đất là rất cần thiết cho các loại thực vật và sản xuất nông nghiệp. Không chỉ đất sét, mà sắt cũng là một nhân tố quan trọng được tìm thấy trong các khoáng chất augite, biotite, hematite, hornblende, geothite, lepidocrocite, limonite, magnetite, and olivine. Sắt rất quan trọng đối với sức khỏe con người và thực vật. Sắt có vai trò quan trọng trong sự phát triển chất diệp lục và sự tăng trưởng của cây trồng. Thiếu sắt gây ra việc úa lá được biểu hiện bởi những chiếc lá vàng úa và quả xấu ở thực vật. Xác định sự phân bố không gian của hợp chất khoáng sản rất quan trọng đối với một số mô hình nghiên cứu môi trường và sinh thái. Bằng việc Sử dụng các công cụ GIS và viễn thám nhiều ứng dụng trong thăm dò sự thay đổi khoáng sản oxit sắt, khoáng sản sét, đá biến chất, khoáng sản đá tràng thạch, đá hoa cương và các khoáng sản kim loại màu đã được thực hiên thành công. 2.2.1 Phương pháp tỷ số ảnh Để tạo ảnh chỉ số, ta thường sử dụng phép chia nhằm loại trừ ảnh hưởng của bóng râm, ảnh hưởng của địa hình, và tách biệt một số đặc tính các yếu tố địa chất, nhấn mạnh các đối tượng cần quan tâm như vùng phủ thực vật, hay các khoáng sản lộ thiên,… Bằng cách chọn hai kênh thích hợp trong ảnh đa phổ, chia giá trị độ sáng tương ứng từng pixel của hai kênh ảnh gốc, sẽ nhận được giá trị độ sáng pixel của ảnh mới, gọi là ảnh tỷ số. BVij = (2.1) Trong đó: BVijK - giá trị độ sáng pixel (i, j) kênh K ; BVijL - giá trị độ sáng pixel (i, j) kênh L Thực tế, việc quyết định chọn hai kênh phổ thích hợp trong ảnh đa phổ để tạo ảnh tỷ số là một vấn đề không hề đơn giản, phải có cơ sở khoa học và những nghiên cứu cụ thể, và cũng cần cần chú ý trường hợp BVijL = 0. 2.2.2 Chỉ số khoáng sản sét, oxit sắt Chỉ số khoáng sản là một phương pháp được sử dụng nhiều năm trong viễn thám, để hiển thị sự thay đổi giá trị phổ một cách có hiệu quả nhất. Để xác định chỉ số khoáng sản ta dựa vào các đồ thị phản xạ phổ của các khoáng vật. Đây là phương pháp làm nổi bật các đối tượng cụ thể dựa trên quang phổ hay các nguyên tắc vật lý. Chỉ số khoáng sản được sử dụng để giám sát sự phân bố khoáng vật ở khu vực nghiên cứu. Để nghiên cứu chỉ số khoáng sản, ta sử dụng các kênh phổ thể hiện rõ đặc tính phản xạ phổ của oxit sắt, khoáng sản sét. Các kênh phổ sử dụng để nghiên cứu chỉ số khoáng sản được thể hiện trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Các kênh phổ sử dụng trong nghiên c ứu ch ỉ sốố khoáng s ản Kênh phổ Kênh 1 Kênh 3 Kênh 5 Kênh 7 Bước sóng(µm) 0.45 - 0.52 0.63 - 0.69 1.55 - 1.75 2.09 - 2.35 Quang phổ Xanh da trời Đỏ Hồng ngoại giữa Hồng ngoại giữa Oxit sắt là một trong những khoáng chất có nhiều trong môi trường tự nhiên. Theo đồ thị phản xạ phổ của oxit sắt được thể hiện trong hình 2.5, ta thấy rằng các khoáng sản oxit sắt phản xạ mạnh ở bước sóng 0.63 - 0.69 µm (kênh3) và bị hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 0.4 – 0.52 µm (kênh 1) nên chúng thường xuất hiện ở màu đỏ, hoặc màu nâu. Do vậy để làm nổi bật oxit sắt trên ảnh vệ tinh thường sử dụng tỷ số giữa kênh 3 và kênh 1, hay còn được gọi là chỉ số oxit sắt. Các khoáng sản sét đặc trưng cho sự thay đổi thủy nhiệt trong các loại đá và rất hữu ích cho việc thăm dò khoáng sản trong viễn thám. Theo đồ thị phản xạ phổ của khoáng sản sét thể hiện trong hình 2.6, ta thấy các khoáng sản sét phản xạ rất mạnh ở bước sóng 1.55 – 1.75µm (kênh 5) và bị hấp thụ mạnh rất mạnh ở bước sóng 2.05- 2.35 (kênh 7). Vì vậy, khi nghiên cứu khoáng sản sét, để làm nổi bật nó ta sử dụng bởi tỷ lệ giữa hai kênh phổ là kênh 5 và kênh 7, hay còn gọi là chỉ số khoáng sản sét. Hình 2.6. Đồ thị phản xạ phổ của khoáng sản sét (McCord và Others, 1998) 2.3 Phương pháp nghiên cứu khả năng phân bố khoáng sản sét, khoáng sản oxit sắt dựa trên chỉ số khoáng sản Phương pháp nghiên cứu dựa trên chỉ số khoáng sản của các khoáng sản sét và oxit sắt. Tất cả các chỉ số này được tính toán từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat ETM+ (Độ phân giải 30m) được chụp vào ngày 08/11/2007 và các thuật toán liên quan được thể hiện trong bảng 2.2. Bảng 2.2. Thuật toán xác định chỉ sốố khoáng sản sét và oxit sắốt Chỉ số khoáng sản Khoáng sản sét Oxit sắt Thuật toán Band 5/ band 7 Band 3/ band 1 Trong bài nghiên cứu này, tôi sử dụng phần mềm ERDAS-Imagine để tính toán các chỉ số khoáng sản. Có thể sự dụng công cụ “Indices” được xây dựng sẵn trong ERDAS để tính các tỷ số khoáng sản. Hoặc sử dụng công cụ “Modeler”, một công cụ cung cấp cho chúng ta các toán tử cần thiết của một biểu thức để mình tự thực hiện các tính toán. Để thuận lợi cho việc phân loại, đánh giá, giải thích, chúng ta sẽ đưa miền giá trị của tỷ số khoáng sản về khoảng 0-255. Để làm được điều này, ta sử dụng phương pháp kéo giãn tuyến tính. Đây là phương pháp đưa miền giá trị của ảnh đầu vào về miền giá trị L dưa trên phương trình: Y= (2.2) Trong đó, X là giá trị điểm ảnh đầu vào, là giá trị điểm ảnh lớn nhất của ảnh đầu vào, là giá trị điểm ảnh nhỏ nhất của ảnh đầu vào, Y là giá trị điểm ảnh của ảnh kết quả. L là miền giá trị của điểm ảnh (ở đây, ta chọn L= 255). Hình 2.7a. Ảnh gốc và ảnh chỉ số khoáng sản sét Hình 2.7b. Ảnh gốc và ảnh chỉ số oxit sắt Giá trị chỉ số càng cao, thì càng thể hiện rõ khu vực đó có nhiều khoáng sản. Vì vậy, trong hình ảnh chỉ số khoáng sản sét (hình 2.7a) khu vực có pixel màu sáng dùng để chỉ khu vực có nhiều khoáng sản sét, và các pixel màu tối là khu vực có ít khoáng sản sét. Tương tự, trong hình ảnh chỉ số oxit sắt (hình 2.7b), những pixel màu sáng là khu vực có nhiều oxit sắt, còn những pixel màu tối là khu vực ít có oxit sắt. - Tạo bản đồ chỉ số oxit sắt, bản đồ khoáng sản sét: Để tạo bản đồ chỉ số oxit sắt, ta sử dụng phương pháp phân lớp “Natural breaks” trong ArcGIS. Đây là phương pháp phân loại dựa trên các nhóm tự nhiên vốn có của dữ liệu và các đối tượng sẽ được chia vào các lớp có ranh giới được thiết lập ở nơi có giá trị dữ liệu thay đổi lớn nhất. Tiến hành phân lớp ảnh chỉ số, tất cả các chỉ số được tổng hợp trong 9 lớp, giúp chúng ta dễ dàng diễn dải, phân loại. Có được 9 lớp chỉ số, dựa vào giá trị của các chỉ số, ta tiến hành phân loại 9 lớp này thành 4 mức độ khác nhau là: rất hiếm, hiếm, trung bình và nhiều. Sau đó, tính diện tích bao phủ của từng lớp trên tổng diện tích của toàn khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở đó, xác định không gian phân bố của khoáng sản sét và oxit sắt. Và cuối cùng, chúng ta tiến hành biên tập bản đồ nhờ vào phần mềm ArcGIS, bằng cách: Tô màu cho các lớp để dễ dàng diễn dải, thêm các yếu tố cần có cho một bản đồ. Tùy thuộc vào cách chúng ta đổ màu cho các khoảng tỷ số mà trong bản đồ chỉ số khoáng sản oxit sắt và bản đồ khoáng sản sét, ta sẽ nhận thấy những vùng có màu sắc gì là những khu vực có nhiều khoáng sản và ít khoáng sản. 2.4 Phương pháp tổ hợp màu ảnh tỷ số Tổ hợp màu là một phương pháp quan trọng và rất cần thiết cho quá trình giải đoán tự động và giải đoán bằng mắt. Ta có thể thực hiện bằng cách kết hợp các kênh trong dải ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại, và cũng có thể thực hiện tổ hợp màu các ảnh tỉ số với nhau. Các phương pháp tổ hợp màu phổ biến là phương pháp tổ hợp màu đúng 3, 2, 1; tổ hợp màu hồng ngoại gần 4, 3, 2; tổ hợp màu hồng ngoại sóng ngắn 7, 4, 3 hoặc 7, 4, 2. Trong tổ hợp màu đúng: kênh 3 là kênh red, kênh 2 là kênh green và kênh 3 là kênh blue. Các ảnh tổ hợp màu đúng gần giống với khoảng nhìn thấy của mắt người. Nó được ứng dụng trong việc phân tích các đặc tính dưới nước và độ che phủ của đất. Tổ hợp màu hồng ngoại gần 4, 3, 2 thì có kênh hồng ngoại gần và kênh màu xanh nhìn thấy. Các ảnh tổ hợp màu hồng ngoại gần cho ta hình ảnh thảm thực vật thể hiện ở các sắc thái màu đỏ khác nhau do thực vật trong dải sóng hồng ngoại phản xạ cao, nước có màu tối do hấp thụ năng lượng của các kênh trong dải sóng nhìn thấy màu đỏ và hồng ngoại gần. Tổ hợp hồng ngoại sóng ngắn 7, 4, 3 hoặc 7, 4, 2 chứa ít nhất một kênh hồng ngoại sóng ngắn, được ứng dụng trong việc phát hiện sự thay đổi, xáo trộn của các loại đất, độ ẩm thảm thực vật,…. Phương pháp tổ hợp màu ảnh tỷ số là phương pháp kết hợp giữa phương pháp tỷ số ảnh và phương pháp tổ hợp màu. Phương pháp này sẽ cung cấp những thông tin riêng biệt không có sẵn trong bất kỳ kênh ảnh đơn hay ảnh tổ hợp màu của ảnh Landsat, mà nó làm nổi bất những thông tin rất hữu ích và giảm thiểu các thông tin không cần thiết trên ảnh vệ tinh. Các tỷ số kênh của 1.65 / 2.2 µm, 0.66 / 0.56 µm và 0.83 / 1.65 µm tương ứng với kênh 5 / kênh 7, kênh 3 / kênh 2 và kênh 4 / kênh 5 được lựa chọn cho màu đỏ, xanh lá cây và xanh da trời khi hiển thị. Ta sẽ thu được kết quả như sau: khu vực giàu oxit sắt được thể hiện như màu xanh lá cây do sự hiện diện của sắt III gây nên hiệu ứng chuyển đổi điện tích trong vùng tử ngoại. Khu vực giàu khoáng chất sét được hiển thị như màu đỏ, do sự hiện diện của khoáng chất thedydrous trong dải hấp thụ gần 2.2 µm. Khu vực có màu vàng hoặc màu da cam đại diện cho khu vực mà cả oxit sắt và khoáng chất sét đều có mặt (chỉ số Abrams, 1983). Tập hợp các tỷ số được lựa chọn thể hiện đặc tính phổ của oxit sắt, khoáng sản sét và thực vật. Tỷ số kênh 4 / 3 hiển thị thực vật trong tông màu sáng do thực vật hấp thụ cao trong kênh 3 và phản xạ mạnh ở kênh 4. Khoáng sản sét được tăng cường bằng tỷ số kênh 5 / 7. Oxit sắt và kim loại màu được tăng cường tốt nhất bởi tỷ số kênh 7 / 4, 7 / 1 hoặc 5 / 4 và 5 / 1 do hiệu ứng chuyển đổi điện tích trong kênh cận hồng ngoại (0.87µm), ánh sáng nhìn thấy, và truyền điện tích trong tia cực tím và không ảnh hưởng trong phạm vi hồng ngoại sóng ngắn. Phần lớn tỷ số kênh 3 / 1 được sử dụng không thành công do sự khác biệt giữa kênh 3 và kênh 1 là ít hơn nhiều so với sự kết hợp kênh hồng ngoại sóng ngắn với kênh 1 hoặc kênh 4. Tổ hợp màu được tạo bởi các tỷ số kênh 7 / 4, 4 / 3, 5 / 7 được hiển thị tương ứng trong dải RGB. Hình ảnh kết quả thu được có màu đỏ sẽ đại diện cho khu vực có chứa oxit sắt, màu xanh lá cây đại diện cho khu vực có thảm thực vật và màu xanh da trời đại diện cho khu vực có nhiều khoáng sản sét ( Kaufmann, 1988). Tỷ số kênh 5 / 7 làm nổi bật khoáng sản sét. Tuy nhiên, nó được quan sát thấy rằng tỷ số kênh 5 / 7 là nhạy cảm cả đến khu vực thảm thực vật. Do vậy, để lọc thảm thực vật ra, tỷ số kênh 4 / 3 được sử dụng để trừ vào tỷ lệ kênh 5 / 7 và cả hai sau đó được gán trọng số để tối ưu kết quả. Kỹ thuật này cho thấy sự biến đổi của khoáng sản, nếu không thì không thể phát hiện vì thảm thực vật xung quanh nó ( Amos và Greenbaum, 1989). Tỷ số kênh 5 / 7 rất hiệu quả trong làm nổi bật khoáng sản sét, các tỷ số kênh 5 / 4 làm nổi bật các khoáng sản kim loại màu và 3 / 1 làm nổi bật khoáng sản oxit sắt. Do đó tổ hợp RGB của các tỷ số kênh 5 / 7, 5 / 4, 3 / 1 sẽ cho thấy các đặc điểm địa chất, khoáng sản của khu vực (Chica-Olmo, 2002). Kết quả thu được sẽ có các pixel màu đỏ đại diện cho khu vực giàu khoáng chất sét, những pixel có màu xanh lá cây đại diện cho khu vực có nhiều oxit sắt và màu xanh da trời dùng chỉ khu vực có nhiều khoáng sản kim loại màu. Tổ hợp màu của các ảnh tỷ số biết đến được tóm tắt trong bảng 2.3. Bảng 2.3. Bảng tóm tắốt các tổ hợp màu ảnh tỷ sốố được biêốt đêốn Hiển thị RGB tương ứng với các tỷ số ảnh 5/7 : 3/2: 4/5 7/4 : 4/3: 5/7 5/7 : 5/4 : 3/1 Màu đỏ Xanh lá cây khoáng sản sét Khoáng sản oxit sắt Khoáng sản sét Khoáng sản oxit sắt thực vật khoáng sản oxit sắt Xanh da trời khoáng sản sét Kim loại màu Tham khảo Abrams, 1983 Kaufmann, 1988 Chica – Olmo, 2002
- Xem thêm -