Nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh khối và phản xạ, phục vụ chuẩn đoán nhanh sinh khối của ngô

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo đại học thì quá trình thực tập tốt nghiệp được xem là một khâu quan trọng giúp sinh viên củng cố kiến thức được tiếp thu trên giảng đường đại học. Và đây cũng là cơ hội để chúng em thử sức với công việc, bớt đi những bỡ ngỡ khi chúng em ra trường. Được sự giới thiệu của Ban giám hiệu Nhà trường, Ban chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trường, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em đã thực tập tại Bộ môn Khoa học Đất, khoa Tài nguyên và Môi trường từ ngày 06 tháng 02 năm 2012 đến ngày 30 tháng 04 năm 2012. Trong quá trình thực tập, để có được kết quả như ngày hôm nay, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS. Nguyễn Thế Hùng là người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập cũng như thực hiện khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô giáo Khoa Tài nguyên và Môi trường nói chung và Bộ môn Khoa học Đất nói riêng, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt, trang bị cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cũng như tạo môi trường thuận lợi nhất trong bốn năm em học tập tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn tới anh chị, các bạn sinh viên khoa Nông học, trường Đại học Nông lâm đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian thực tập. Cảm ơn gia đình, bạn bè và những người than đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện khóa luận. Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, do kinh nghiệm và kiến thức thực tế còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm. Em rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Đỗ Như Quỳnh DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Bộ NN&PTNT : Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. CNS : Các bon – Ni tơ – Lưu huỳnh. FAPAR : Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation. FOV : Fiel of View. GIS : Hệ thống thông tin địa lý. GPS : Hệ thống định vị toàn cầu. LAI : Leaf Area Index. NDVI : Normalized Difference Vegetation Index. RS : Remote Sensing. DANH MỤC CÁC BẢNG Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Trang Hình 2.1. Thành phần của Viễn thám 5 Hình 2.2. Nghiên cứu dữ liệu Viễn thám theo đa quan niệm 8 Hình 2.3. Dải sóng quang phổ điện từ 11 Hình 2.4. Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 15 Hình 2.5. Các bước tiến hành tính toán bề mặt sinh khối rừng 22 Hình 4.1. Sinh khối của giống V1 và V2 ở giai đoạn trước trỗ 10 ngày. 34 Hình 4.2. Ảnh hưởng của các mức bón đạm tới sinh khối của ngô ở giai đoạn trước trỗ 10 ngày. 36 Hình 4.3. Phản xạ của hai giống ngô V1 và V2 ở các bước sóng khác nhau giai đoạn ngô trước trỗ 10 ngày 38 Hình 4.4. Phản xạ ở các bước sóng của ngô khi bón các mức đạm khác nhau giai đoạn trước trỗ 10 ngày 41 Hình 4.5. Phản xạ tại các bước sóng khác nhau của giống ngô V1 ở hai giai đoạn phát triển 44 Hình 4.6. Hệ số tương quan (r) giữa phản xạ tán và sinh khối tươi (fw), sinh khối khô (dw) ở giai đoạn trước trỗ 10 ngày 46 MỤC LỤC Trang Phần 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài 2 Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Tổng quan về Viễn thám 3 2.1.1. Giới thiệu chung về Viễn thám 3 2.1.2. Cơ sở vật lý của Viễn thám 10 2.1.3. Viễn thám và một số ứng dụng của Viễn thám 17 2.2. Ứng dụng Viễn thám trong chuẩn đoán sinh khối thực vật 18 2.2.1. Khái niệm cơ bản 18 2.2.2. Thành phần hóa học của cây trồng tạo nên sinh khối 19 2.2.3. Ứng dụng Viễn thám trong chuẩn đoán sinh khối 22 2.3. Cơ sở khoa học của để tài 23 2.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan trực tiếp đến đề tài 24 Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 26 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 26 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 26 3.3. Nội dung nghiên cứu 26 3.4. Phương pháp nghiên cứu 26 3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu 26 3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 27 3.4.3. Phương pháp đo phản xạ tán 28 3.4.4. Phương pháp lấy mẫu cây 29 3.4.5. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu 29 3.4.6. Chỉ tiêu nghiên cứu 29 Phần 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 31 4.1. Tóm tắt 31 4.2. Giới thiệu chung về cây ngô 31 4.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của ngô 32 4.2.2. Giới thiệu về hai giống ngô LVN14 và LVN99 33 4.3. Ảnh hưởng của các nhân tố đến sinh khối của ngô 33 4.3.1. Ảnh hưởng của giống đến sinh khối ngô 34 4.3.2. Ảnh hưởng của các mức bón đạm đến sinh khối của ngô 35 4.3. Ảnh hưởng của các nhân tố đến phản xạ của ngô 37 4.3.1. Ảnh hưởng của các loại giống khác nhau đến phản xạ của ngô 37 4.3.2. Ảnh hưởng của các mức bón đạm đến phản xạ tán của ngô 40 4.4. Phản xạ tán của ngô qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển khác nhau 43 4.5. Mối tương quan giữa sinh khối và phản xạ ở các bước sóng khác nhau của ngô 46 Phần 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1. Kết luận 48 5.2. Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Ô nhiễm môi trường đang là một vấn đề nóng bỏng và được quan tâm hàng đầu trên thế giới. Cùng với ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm môi trường nướcthì biến đổi khí hậu cũng được coi là vấn đề nhức nhối cần có biện pháp phòng ngừa và giảm nhẹ những tác hại do biến đổi khí hậu gây ra. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu toàn cầu nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là sự phát triển của nền kinh tế, sự tác động của con người đã phát thải các loại khí nhà kính như CO2, CH4, SO2; NO2 vào không khí. Ở Việt Nam lượng khí thải từ sản xuất nông nghiệp đang tăng chóng mặt. Theo báo cáo của Bộ NN&PTNT nếu như năm 2000, phát thải từ nông nghiệp là 65 triệu tấn CO2, chiếm 43,1% tổng lượng phát thải của quốc gia thì đến nay con số này đã lên tới 110 triệu tấn, tăng 45 triệu tấn. Nguyên nhân là do việc sản xuất lương thực, thực phẩm theo phương pháp truyền thống tạo ra nhiều khí nhà kính: bón phân quá liều lượng từ đó gây ra tỷ lệ thất thoát phân cao, gây ô nhiễm môi trường và phát thải khí nhà kính. Qua việc tăng cường sử dụng phân bón nitơ, tăng với tỷ lệ 1 tỷ tấn mỗi năm như hiện nay với lượng nitơ phản ứng có sẵn trong khí quyền, nitơ ôxít (N2O) đã trở thành loại khí nhà kính có mức độ tác động lớn thứ ba sau carbon dioxide và methane. Chính vì vậy, cần tính toán lượng phân bón một cách chính xác để giảm lượng phân thất thoát. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong cây chính là cơ sở khoa học của việc quản lý phân bón cho cây trồng. Hiện nay, để tính toán lượng phân bón cho cây trồng, người ta thường dùng phương pháp phân tích hàm lượng các chất trong cây. Phương pháp này thường cho kết quả chính xác nhưng lại phá hủy cấu trúc của cây, chi phí cao và thời gian phân tích kéo dài. Gần đây nhiều tác giả nghiên cứu ứng dụng phản xạ của thực vật trong việc phát hiện sớm sinh trưởng và tình trạng dinh dưỡng đa lượng và vi lượng của cây. Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy phản xạ của cây trồng có liên quan mật thiết tới tình hình sinh trưởng và dinh dưỡng của cây. Đây là một phương pháp phân tích nhanh, chi phí thấp và không phải lấy mẫu cây trồng nên có thể xác định trực tiếp trên đồng ruộng. Xuất phát từ thực tế trên, được sự đồng ý của Ban Giám hiệu Nhà trường và Ban Chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trường, dưới sự hướng dẫn cúa thầy giáo PGS TS. Nguyễn Thế Hùng, em tiến hành thực hiện Đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh khối và phản xạ, phục vụ chuẩn đoán nhanh sinh khối của ngô” 1.2. Mục tiêu của đề tài - Xác định ảnh hưởng của một số yếu tố tới sinh khối và phản xạ tán của ngô. - Xác định những bước sóng có phản xạ liên quan chặt chẽ với hàm lượng N và sinh khối trong hệ thống cây trồng. - Xây dựng phương trình tính toàn sinh khối tích lũy trong hệ thống cây trồng. 1.3. Ý nghĩa của đề tài - Sự thành công của đề tài sẽ mở ra hướng ứng dụng phản xạ tán trong việc xác định sinh khối trong cây trồng từ đó đưa ra khuyến cáo bón phân hợp lý, tránh tình trạng hướng dư thừa, góp phần giảm ô nhiễm môi trường, giúp tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí, kết quả thu được có độ chính xác chính xác. - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm phục vụ cho thực tế công việc. - Giúp vận dụng và trau dồi các kiến thức đã học. Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về Viễn thám 2.1.1. Giới thiệu chung về Viễn thám 2.1.1.1. Khái niệm về Viễn thám Viễn thám (Remote sensing) được định nghĩa như một khoa học công nghệ mà nhờ nó các tính chất của đối tượng được quan sát được xác định, đo đạc hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc với chúng (Lê Văn Nghinh,2006) [11]. Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ thường là nguồn tài nguyên chủ yếu của Viễn thám. Tuy nhiên, năng lượng như từ trường, trọng trường cũng có thể được sử dụng. Bộ cảm là thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ này, bộ cảm được lắp trên các vật mang như máy bay, vệ tinh, tàu con thoi. Loại bộ cảm sử dụng nhiều trong Viễn thám hiện nay là các loại máy chụp ảnh, ảnh quét đa phổ quang cơ, máy quét điện từ. Các phương tiện để mang bộ cảm gọi là vật mang. Công nghệ Viễn thám có những ưu việt sau đây : - Độ trùm phủ không gian của tư liệu trên diện tích lớn. - Có khả năng giám sát sự biến đổi tài nguyên, môi trường Trái Đất. - Sử dụng dải phổ khác nhau để quan trắc đối tượng. - Cung cấp nhanh tư liệu ảnh số có tốc độ phân giải cao và siêu cao, là dữ liệu cơ bản cho việc thành lập và hiệu chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia và hệ thống cơ sở dữ liệu địa lý quốc gia. Ở Việt Nam, Viễn thám là một ngành còn chưa phổ biến, chúng ta vẫn thường nghe rất nhiều người hỏi Viễn thám là gì?. Nói một cách nôm na trong “Viễn thám” có hai từ “viễn” và “thám”. “Viễn” có nghĩa là xa, từ xa, không tiếp xúc với đối tượng. “Thám” có nghĩa là tìm hiểu, lấy thông tin về đối tượng. Ta có thể hiểu một cách đơn giản Viễn thám là một ngành khoa học nghiên cứu đối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng. Trong tiếng Anh, Viễn thám là “Remote Sensing”, thường được viết tắt là RS. Nếu nói một cách khoa học thì chúng ta có thể dùng định nghĩa sau:“ Viễn thám là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt Trái Đất mà không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ấy. Điều này được thực hiện nhờ vào việc quan sát và thu nhận năng lượng phản xạ, bức xạ từ đối tượng và sau đó phân tích, xử lý, ứng dụng những thông tin nói trên ”. 2.1.1.2. Phân loại Viễn thám a.Phân loại theo nguồn tín hiệu Có hai loại Viễn thám: - Viễn thám chủ động (active sensor): nguồn tia tới là các tia phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các thiết bị đặt trên máy bay. - Viễn thám bị động (passive sensor): nguồn tia tới là các tia phát ra từ mặt trời hoặc các vật chất tự nhiên khác. b. Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của Trái Đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với Trái Đất là đứng yên. - Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực): là vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Tốc độ quay của vệ tinh khác hoặc với tốc độ quay của Trái Đất và được thiết kế riêng sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ của mặt đất là cùng giờ địa phương và thời gian thu lặp lại là sự cố định vị đối với một vệ tinh. c. Phân loại theo dải phổ điện từ - Viễn thám quang học: Là hệ thống Viễn thám mà thiết bị có thể hoạt động trong vùng phổ điện từ như vùng như vùng sóng nhìn thấy (Visible), vùng cận cận hồng ngoại (Near Infrared), vùng giữa cận hồng ngoại (Middle Infrared) và vùng cận hồng ngoại ngắn (Short Wave Infrared). Các thiết bị cảm biến của hệ thống này rất nhạy cảm với bước sóng từ 300 – 3000nm. - Viễn thám cận hồng ngoại: là hệ thống mà bộ cảm hoạt động trong vùng cận hồng ngoại, hay bộ cảm biến ghi lại năng lượng tỏa ra từ mặt đất trong dải phổ từ 3000nm đến 5000nm và 8000nm đến 14000nm. Dải sóng ngắn hơn đề cập ở trên được sử dụng trong trường hợp quan sát đối tượng phát nhiệt cao như cháy rừng, dải sóng dài hơn được dùng cho việc quan sát mặt đất thông thường ở nhiệt độ thấp hơn. Vì thế Viễn thám cận hồng ngoại nhiệt được dùng phổ biến trong quan trắc cháy, ô nhiễm nhiệt. - Viễn thám siêu cao tần: Cảm biến của Viễn thám siêu cao tần ghi lại các vi sóng tán xạ ngược của bước sóng trong dải phổ điện từ từ 1mm đến 1m. Hầu hết các cảm biến siêu cao tần là Viễn thám chủ động, tức là có mang theo thiết bị phát năng lượng. Do không phụ thuộc vào năng lượng mặt trời, hệ thống này độc lập với thời tiết và bức xạ năng lượng (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005) [12]. 2.1.1.3. Thành phần cơ bản của Viễn thám Trong hầu hết các hệ thống Viễn thám, quá trình thu nhận tín hiệu diễn ra bởi sự tương tác giữa bức xạ tới và đối tượng quan sát. Sơ đồ dưới đây sẽ minh họa quá trình chụp ảnh Viễn thám, đồng thời trình bày bảy thành phần cơ bản trong một hệ thống Viễn thám: Hình 2.1. Thành phần của Viễn thám Hệ thống Viễn thám thường bao gồm bảy phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau (Đặng Đình Dương, 2004) [1]. Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có: - Nguồn năng lượng: Thành phần đầu tiên của một hệ thống Viễn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm. Có loại Viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng. Thông tin Viễn thám thu thập được là dựa vào năng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nếu không có nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng sẽ không có năng lượng đi từ đối tượng đến thiết bị nhận. - Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tác động qua lại với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua. Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm. - Sự tương tác với đối tượng: Một khi được truyền qua không khí đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm của cả đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển. - Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng. - Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô. - Giải đoán và phân tích ảnh: Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào. Công đoạn để có thể “nhận biết” này gọi là giải đoán ảnh. Ảnh được giải đoán bằng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Các phương pháp này là giải đoán thủ công bằng mắt, giải đoán bằng kỹ thuật số hay các công cụ điện tử để lấy được thông tin về các đối tượng của khu vực đã chụp ảnh. - Ứng dụng: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình Viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể. Như vậy, hệ thống Viễn thám bao gồm bẩy phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau và hoạt động theo nguyên lý sau: - Nguồn năng lượng chính thường sử dụng cho các bộ cảm thụ động đó là bức xạ mặt trời (quang học), các bộ cảm chủ động tự tạo ra nguồn năng lượng nhân tạo như sóng rada, tia laze. - Các nguồn năng lượng này tương tác với khí quyển và tương tác với các đối tượng được quan tâm trên bề mặt Trái Đất. Năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi bộ cảm biến được đặt trên vật mang. - Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ghi nhận bởi ảnh Viễn thám và thông qua phân tích tự động trên phần mềm hoặc giải đoán trực tiếp dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia. - Cuối cùng các dữ liệu và các thông tin liên quan đến các vật thể và các hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nông lâm nghiệp, khí tượng, môi trường, thủy sản. 2.1.1.4. Nguyên lý làm việc cơ bản của Viễn thám Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thông tin từ dữ liệu ảnh chụp hàng không, hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số. Các dữ liệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việc ghi nhận năng tượng bức xạ (không ảnh và ảnh vệ tinh) và sóng phản hồi (ảnh radar) phát ra từ vật thể khi khảo sát. Năng lượng phổ dưới dạng sóng điện từ, nằm trên các dải phổ khác nhau, cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp phần giải đoán đối tượng một cách chính xác hơn (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005) [12]. Nếu biết trước phổ phát xạ, phản xạ (emited/reflected) chuẩn của vật thể trong phòng thí nghiệm, xác định bằng các máy đo phổ, ta có thể giải đoán vật thể bằng cách phân tích đường cong phổ thu được từ ảnh vệ tinh. Các phần mềm xử lý ảnh số được phát triển, nhằm cho ra thông tin về phổ bức xạ của các vật thể hoặc các hiện tượng xảy ra trong giới hạn diện phủ của ảnh. Xử lý ảnh số là kỹ nghệ làm hiển thị rõ ảnh và tách lọc thông tin từ các dữ liệu ảnh số, dựa vào các thông tin chìa khóa về phổ bức xạ phát ra. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý ảnh số được thực hiện trên các phần mềm xử lý ảnh như IDRISI, ERDAS (PC), ERDAS Imagine (UNIX), PCI, ERMAPER, DRAGON, ENVI,ILWIS.... Hình 2.2. Nghiên cứu dữ liệu Viễn thám theo đa quan niệm (Theo Lillesand,1986)[21] Giải đoán, tách lọc thông tin từ dữ liệu ảnh Viễn thám được thực hiện dựa trên các cách tiếp cận khác nhau, có thể kể đến là: 1. Đa phổ: Sử dụng nghiên cứu vật từ nhiều kênh phổ trong dải phổ từ nhìn thấy đến sóng radar. 2. Đa nguồn dữ liệu: Dữ liệu ảnh thu nhận từ các nguồn khác nhau ở các độ cao khác nhau, như ảnh chụp trên mặt đất, chụp trên khinh khí cầu, chụp từ máy bay trực thăng và phản lực đến các ảnh vệ tinh có người điều khiển hoặc tự động. 3. Đa thời gian: Dữ liệu ảnh thu nhận vào các thời gian khác nhau. 4. Đa độ phân giải: Dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về không gian, phổ và thời gian. 5. Đa phương pháp: Xử lý ảnh bằng mắt và bằng số. 2.1.1.5. Các ngành khoa học liên quan Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý GIS Viễn thám sẽ là một phương pháp hiệu quả nhất khi nó được kết hợp chặt chẽ với các tư liệu của các bộ môn khoa học khác, đặc biệt là khi nó được vận dụng và kết hợp nhuần nhuyễn với kỹ thuật máy tính và hệ thông tin địa lý. Sự kết hợp giữa ảnh chụp Viễn thám và dữ liệu số trong GIS cùng với các công cụ phân tích kết hợp ảnh chụp và dữ liệu là rất cần thiết. Hiểu biết về Viễn thám giúp chúng ta thực hiện được nhiều bài toán phân tích không gian hoặc ra quyết định một cách trực quan và chính xác. Dữ liệu sử dụng cho Viễn thám chính là các ảnh chụp về thế giới tự nhiên bằng nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên trong nhiều bài toán, ảnh chụp không thể thay thế được các dữ liệu trong GIS. Ảnh số chính là một phần của GIS, là thông tin tham chiếu cực kỳ hiệu quả cho GIS. Công nghệ GIS ngày nay tích hợp với các tư liệu Viễn thám bằng nhiều cách khác nhau sao cho GIS có thể hoạt động hiệu quả trong những môi trường dữ liệu khác nhau. Chúng ta có thể sử dụng Viễn thám và GIS để đo đạc và quan sát hay để phân tích, hiển thị và ra quyết định không gian. Sự phong phú của dữ liệu không gian sẽ là một kết nối tốt giữa ảnh chụp và các mô hình phân tích không gian (Lê Văn Nghinh, 2006)[11]. GPS trong Viễn thám Trong khoa học Viễn thám không thể không có một hệ thống định vị chung cho Trái Đất từ vệ tinh và giám sát từ mặt đất. Hệ định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) bao gồm 24 vệ tinh quay quanh Trái Đất theo sáu quỹ đạo khác nhau, cứ bốn vệ tinh thành một nhóm quỹ đạo. Dữ liệu đầu vào được lưu trữ trong GPS là hệ thông tin về hệ tọa độ của các điểm khảo sát hoặc nó được gắn vào máy tính và chuyển dữ liệu mà nó thu được vào máy tính thông qua một phần mềm chuyên dụng. Khi GPS gắn trên các đơn vị chuyển động như xe cộ và máy bay, nó ghi nhận tọa độ của các đường đi qu