Thảo luận Chương 3: những kiến thức cơ bản về RS

Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS CHƯƠNG 3: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ RS Mục đích: Giúp người học nắm được một số vấn đề chính sau: - Lịch sử phát triển của RS trên thế giới và Việt Nam - Định nghĩa, nguyên lý làm việc và thành phần trong RS - Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng sóng điện từ, phản xạ phổ - Các loại RS và những vệ tinh RS - Tổng thể vật mang, bộ cảm biến trong RS 1. Lịch sử phát triển Trên thế giới Thuật ngữ ‘Viễn Thám’ được đưa ra vào năm 1960 bởi Evelyn Pruitt thuộc viện Hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, lịch sử viễn thám đã có từ trước. Đầu tiên là các bức ảnh chụp từ một khinh khí cầu gần Paris 1858. Suốt 50 năm sau đã có sự tiến bộ rõ rệt đó là thiết kế máy ảnh và làm phim nhũ. Năm 1909, phi công Wilbur Wright đã chụp bức ảnh đầu tiên từ máy bay khi bay qua vùng Centocelli ở Ý. Hầu hết ảnh không chụp theo phương ngang mà xiên xuống mặt đất. Phổ biến là hình ảnh những thành phố lớn và các danh lam thắng cảnh. Qua đây, các nhà khoa học nhận thấy tiềm năng chụp ảnh trên không là công cụ tạo ra bản đồ và từng bước khoa học quan trắc phát triển. Mãi đến chiến tranh thế giới thứ nhất, chụp ảnh trên không được sử dụng với quy mô lớn và có hệ thông. Máy ảnh được thiết kế đặc biệt để do thám trên không và xử lý nhanh chóng để có thể chụp hàng nghìn tấm ảnh mỗi ngày. Song song đó, công nghệ giải đoán ảnh để có những thông tin bổ ích cũng được phát triển. Bằng cách quan sát diễn biến về con người và cơ sở trên mặt đất trong thời gian dài sẽ giúp cho các nhà chiến lược dự đoán được quá trình thao diễn quân sự. Đến cuối chiến tranh thế giới thứ nhất, đã có những cải tiến đáng kể về máy bay, thiết bị xử lý của máy ảnh và số lượng người có kinh nghiệm chụp ảnh trên không, xử lý ảnh tăng lên đáng kể. Những cải tiến về thiết bị chụp ảnh được giới thiệu và những năm 1920 và 1930 và chụp ảnh trên không trở thành nguồn thông tin tin cậy để biên tập bản đồ. Chụp ảnh trên không chưa được sử dụng phổ biến. Chủ yếu các nhà địa lý, lâm nghiệp và nhà quy hoạch ở Châu Âu và Bắc Mỹ đã sử dụng nó cho những nghiên cứu với về địa lý với quy mô nhỏ của mình ở Châu Phi và Nam Mỹ. Phim màu được phát triển lần đầu trong thời kỳ này nhưng rất ít sử dụng cho mãi đến chiến tranh thế giới thứ 2. Một vài lĩnh vực nghiên cứu khoa học đã khởi xướng và tạo nền tảng cho công nghệ viễn thám sau này. Chiến tranh thế giới thứ 2 đã tạo tiền đề cho việc phát triển nhanh công nghệ viễn thám. Việc phân tích ảnh trên không phục vụ cho trinh sát quân sự lại được áp dụng. Công nghệ giải đoán ảnh trở nên tinh vi và đóng vai trò quan trọng cho những nghiên cứu vùng ven biển. Khả năng chụp xuyên qua nước, đặc biệt là ảnh màu đã tạo điều kiện thuận tiện cho việc thu thập thông tin về độ sâu, chướng ngại vật trên nền đáy biển khi mà bản đồ hàng hải có thể không có. Những thước phim hồng ngoại đã xuất hiện trong thời gian chiến tranh nhằm phát hiện quân ngụy trang. Mạng lưới Rada được dựng lên vào những năm 1940 để cung cấp sớm những cảnh báo cho máy bay. Tiến bộ của công nghệ rada cho phép 84 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS phát triển giám sát và nhận ra những thiết bị trong phạm vi hẹp. Rada cung cấp hình ảnh thực địa hình và vị trí mục tiêu nhưng độ chính xác phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và ánh sáng. Rada giúp xác định vị trí để ném bôm kể cả ban đêm, trong điều kiện thời tiết xấu, nó cũng rất hữu ích cho hàng hải ven biển. Trong những năm 1950 hệ thống ảnh hồng ngoại được phát triển, nó cung cấp hình ảnh bức xạ của vật thể và địa vật. Hệ thống hồng ngoại không phụ thuộc vào ánh sáng nhưng nó không thể vượt qua đám mây. Trong thời gian này Side Looking Airborne Radar (SLAR) phát triển đã cải thiện được những hạn chế của PPI Rada. Cả hai hệ thống thiết kế sử dụng trong quân sự do vậy nó chỉ hoạt động vài năm trong lĩnh vực dân sự. Năm 1957, U.S.S.R (Liên Xô) đã tung ra SPUTNIK-1, đánh dấu sự bắt đầu của ‘thời đại không gian’. Năm 1959, vệ tinh EXPLORER-6 của US đã truyền hình ảnh của trái đất được chụp từ vệ tinh. Vệ tinh khí tượng đầu tiên của thế giới TIROS-1 được phóng vào năm 1960, nó là tiền thân của những vệ tinh thời tiết thời nay. Những vệ tinh trong không gian có vai trò đặc biệt trong việc tạo ra nhận thức cho con người về khả năng lập bản đồ và giám sát mặt đất từ dữ liệu của những vệ tinh này. Những bức ảnh đầu tiên về trái đất được chụp từ vệ tinh đã mang đến sự ngạc nhiên cho mọi người bởi tính chi tiết về đặc điểm trên mặt đất trong phạm vi rộng lớn. Sau này, Mỹ và Liên Xô đã đưa những Camera và máy quét đặc biệt để chụp ảnh phục vụ cho đánh giá tài nguyên. Trong khi chứng minh những giá trị của hình ảnh không gian, họ sớm nhận ra vệ tinh này không có tính toàn cầu. Những hạn chế trên đã được khắc phục phần lớn bằng việc phát triển hàng loạt vệ tinh tài nguyên trái đất LANDSAT của Mỹ. Vệ tinh này hoạt động ở quỹ đạo thấp. LANDSAT và những hệ thống tương tự sau này đã cung cấp ảnh không gian với mức chi tiết hơn và giúp ích cho những nghiên cứu trên biển, cho dù thời gian xuất hiện của nó ít. Ngoài những vệ tinh đang hoạt động trong không gian, đã có một hệ thống đang được thử nghiệm để giám sát môi trường biển. Trong số này, nổi bậc nhất là vệ tinh NIMBUS-7 dùng chụp ảnh màu về vùng ven biển - Coastal Zone Colour Scanner (CZCS) và vệ tinh SEASAT với những bộ cảm biến chuyên dụng để nghiên cứu biển. Trong một vài năm gần đây, Liên Xô và Mỹ đã có những vệ tinh viễn thám riêng cho họ. Máy bay vẫn còn đóng vai trò chính trong viễn thám vì tính linh hoạt về độ cao, lịch trình và khả năng bổ sung cảm biến dễ dàng. Tùy thuộc vào yêu cầu thông tin của người sử dụng và nguồn lực sẵn có, máy bay phù hợp với nghiên cứu viễn thám có tính thay đổi về độ cao, động cơ …. Máy bay còn được sử dụng để thử nghiệm các bộ cảm biến trước khi đưa lên vệ tinh. Những tiến bộ nhanh chóng của công nghệ máy tính đã có những ảnh hưởng lên tất cả các khía cạnh của Viễn Thám. Sự quan tâm nhất của người sử dụng đó sự phát triển công nghệ xử lý ảnh phục vụ cho phân tích dữ liệu; chương trình máy tính để nắn ảnh, nâng cao chất lượng và khai thác dữ liệu; tốc độ xử lý của máy tính cho phép một ngươig dùng có thể thực hiện phân tích dữ liệu ở một khu vực rộng lớn trong một thời gian ngắn. Với những tiến bộ trong công nghệ thu thập và phân tích dữ liêu. Ngày nay, Viễn thám cũng đang gặp thách thức lớn đó là làm sao cung cấp những thông tin tiện 85 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS lợi, kịp thời đến người cần nó. Điều này cần có cơ sở hạ tầng để truy cập, xử lý, phân phối và có một cộng đồng có thể áp dụng nó cho mục đích của mình. Ở Việt Nam Công nghệ viễn thám đã được ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 70 của thế kỷ 20. Thời gian đầu là một vài cơ quan ở trong nước đã thu nhận ảnh vệ tinh phục vụ cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực địa chất và lâm nghiệp. Thời gian tiếp theo, những ứng dụng được mở rộng thêm cho các lĩnh vực khác như là nông nghiệp, giám sát môi trường và thiên thai, quy hoạch, nghiên cứu khoa học… Trong khoảng thời gian từ 1979 đến 1980 một vài tổ chức ở Việt Nam đã bắt đầu nắm bắt công nghệ viễn thám. Trong 10 năm tiếp theo, viễn thám đã được mở rộng cho những nghiên cứu và thí nghiệm để xác định phương pháp và khả năng sử dụng dữ liệu viễn thám cho việc giải quyết nhiệm vụ an sinh xã hội ở Việt Nam. Giai đoạn 1990-1995, bên cạnh tiếp tục việc mở rộng những nghiên cứu và thí nghiệm, nhiều lĩnh vực đã sử dụng công nghệ viễn thám vào trong những ứng dụng của cuộc sống và đã gặt hái được những kết quả có ý nghĩa về công nghệ, khoa học và kinh tế. Hiện nay, một số tổ chức đã hoạt động một cách chuyên nghiệp trong lĩnh vực viễn thám. Các tổ chức này tập trung nhiều ở cơ quan nhà nước và phân tán từ trung ương đến địa phương như là cán bộ ngành, cục, tỉnh, viện và trường đại học. Số lượng các cơ quan này gia tăng tới hàng chục tổ chức với hàng trăm cán bộ làm nhiệm vụ trong lĩnh vực viễn thám. Các cán bộ này được đào tạo cả trong và ngoài nước. Công nghệ viễn thám đã trở nên một trong những công cụ được sử dụng phổ biến ở Việt Nam cho nghiên cứu khoa học, quản lý và tạo bản đồ tài nguyên thiên nhiên. Công nghệ viễn thám đã được đầu tư tổ chức trong Bộ tài nguyên và môi trường như trung tâm viễn thám, viện nghiên cứu địa chất và khoáng sản đã nghiên cứu nhiều đề tài liên quan tới viễn thám. Mục đích của chúng là để nâng cao chất lwngj và hiệu quả những nghiên cứu cơ bản. Nhiều dự án nghiên cứu khoa học về công nghệ viễn thám được thiện hiện tại viện khoa học và công nghệ Việt Nam và những trường đại học về các lĩnh vực về biển, sinh thái, khoa học trái đất, nghiên cứu môi trường và quy hoạch. Từ thời gian bắt đầu đến nay, những tổ chức tham gia vào hoạt động trong lĩnh vực viễn thám ở Việt Nam đã thu thập được nhiều dữ liệu viễn thám từ những ngụồn khác nhau với những thời điểm khác nhau và đa dạng về loại ảnh. Tuy nhiên, dữ liệu ảnh viễn thám phổ biến nhất là ảnh vệ tinh có độ phân giải thấp và trung bình (độ phân giải trong khoảng 5-20m). Mục đích chính của việc sử dụng dữ liệu này là để phục vụ cho những nghiên cứu và ứng dụng chỉ đòi hỏi độ chính xác trung bình và thấp như quản lý tài nguyên môi trường, giám sát biến động môi trường và nguồn tài nguyên thiên nhiên, cập nhật thông tin cho các bản đồ tỷ lệ nhỏ và trung bình hoặc các bản đồ chuyên đề. Những phương pháp để giải đoán và phân loại những đối tượng và thông tin là những phương pháp thủ công được dựa trên những kinh nghiệm và kiến thức của chuyên gia trong lĩnh vực giải đoán ảnh hàng không. Từ những năm cuối của thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 nhiều tổ chức, viện nghiên cứu đã ứng dụng những phương pháp dựa trên pixel cho việc phân loại một cách tự động như là phương pháp hình hộp, khoảng cách ngắn nhất, phương pháp xác suất nhất. Gần đây, các tổ chức đã bắt đầu sử dụng các ảnh có độ phân giải không gian cao (độ phân giải nhỏ hơn 5m) đến những ứng dụng mới đòi hỏi độ chính xác cao như cập nhật dữ liệu không gian cho bản đồ tỷ lệ lớn. Tuy nhiên, việc phân loại, trích lọc 86 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS thông tin từ những phương pháp cũ đã thể hiện nhiều vấn đề như là hiện tượng muối và tiêu rất nhiều, hay rất khó phân loại các đối tượng theo mục đích sử dụng và để giải quyết vấn đề này các tổ chức đã sử dụng lại phương pháp trích lọc thông tin trên ảnh bằng phương pháp thủ công. Thấy được sự phát triển nhanh và cấp thiết về ứng dụng công nghệ viễn thám trong cuộc sống, sự phát triển kinh tế xã hội trên thế giới. Chính phủ nước ta đã có những định hướng cho sự phát triển công nghệ vũ trụ. Ngày 14/6/2006, thủ tướng chính phủ đã ra quyết định về ‘chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ đến năm 2020’. Trong giai đoạn 2006-2010, đẩy mạnh chiều rộng và chiều sâu 4 lĩnh vực trong đó có viễn thám. Ứng dụng viễn thám vào các ngành khí tượng thủy văn, tài nguyên và môi trường cụ thể lạ nâng cao chất lượng dự báo sớm mưa bão, lũ, lũ quét, sạc lở đật và các loại thiên tai khác, đánh giá biến đổi khí hậu toàn cầu đến Việt Nam. Định kỳ đánh giá biến động sử dụng đất đai, xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ chuyên đề số hóa dùng chung cho nhiều cơ quan từ trung ương đến địa phương. Với các ngành nông nghiệp, thủy sản, điều tra tài nguyên thì mở rộng ứng dụng viễn thám trong việc xây dựng quy trình dự báo sản lượng lúa các vùng trồng lúa trọng điểm, dự báo lũ lụt, khô hạn, cháy rừng; trong quy hoạch nuôi trồng thủy sản và đánh bắt hải sản; trong nghiên cứu các hiện tượng tài nguyên dầu khí, nước ngầm …. Từ năm 2011 đến 2020 đưa vào ứng dụng tại Việt Nam các thành tựu mới của vệ tinh quan sát trái đất độ phân giải rất cao, vệ tinh định vị có độ chính xác rất cao, thiết bị mặt đất gọn nhẹ tích hợp nhiều chức năng. Bên cạnh đó thành lập Ủy ban vũ trụ Việt Nam và Viện công nghệ vũ trụ để tập trung xây dựng khung pháp lý, phát triển cơ sở hạ tầng, phần cứng, phần mềm và nguồn nhân lực cho việc phát triển các ứng dụng của công nghệ vũ trụ ở Việt Nam. 2. Định nghĩa Viễn thám 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 (theo CCRS). 3. Nguyên lý làm việc của RS Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước xóng đã xác định. Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám cho phép tách thông tin hữu ích về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể. Một thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là ‘bộ cảm biến – Sensors’. Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy 87 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS quét. Phương tiện mang các sensors được gọi là ‘vật mang’. Vật mang có thể là máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hay vệ tinh….hình 3.1 thể hiện một số vật mang: (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 3.1: (a-IKONOS 2), (b-OrbView 2 (SeaStar)), (c-EROS A1) , (d-NOAA 12, 14, 16), (e-RADARSAT 1), (f-SPOT 1, 2, 4) Hình 3.2: Nguyên lý thu thập dữ liệu ảnh viễn thám 88 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS 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. Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ghi nhận bởi ảnh viễn thám và 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, khí tượng, môi trường, địa chất, thủy sản… Hình 3.3, thể hiện sơ đồ quy trình công nghệ cơ bản được sử dụng trong việc tách thông tin hữu ích từ ảnh viễn thám Hình 3.3: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lý ảnh viễn thám có thể chia thành 5 thành phần cơ bản sau: - Nguồn cung cấp năng lượng. - Sự tương tác của năng lượng với khí quyển. - Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt trái đất. - Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh số bởi bộ cảm biến. - Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lý. 4. Những thành phần trong RS Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau. Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng thể hiện như hình 3.4: Nguồn năng lượng (A): 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 Hình 3.4: Những thành phần trong RS dựa vào năng lượng từ đối tượng đến 89 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS 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 (B): Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tác 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 (C): 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 (D) 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 (E) 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 (F): 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 (G): 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. 5. Yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng sóng điện từ Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị các phần tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tùy thuộc vào từng bước sóng cụ thể. Trục ngang trong hình 3.5 thể hiện giá trị bước sóng và trục đứng thể hiện % năng lượng ứng với từng bước sóng cụ thể khi truyền qua khí quyển. Các vùng phổ mà không bị ảnh hưởng mạnh bởi môi trường khí quyển (còn được gọi là cửa sổ khí quyển) sẽ được chọn để sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám. Các bước sóng ngắn hơn 0,3mm hầu như bị hấp thụ bởi tầng Ôzôn, nhưng vùng ánh sáng khả kiến do mặt trời cung cấp rất ít bị hấp thu bởi khí quyển và năng lượng sóng điện từ ứng với bước sóng 0,5mm có ưu thế cho việc thu nhận ảnh viễn thám. Bức xạ nhiệt của trái đất có năng lượng cao nhất tại bước sóng 10mm trong vùng cửa số khí quyển và sóng vô tuyến cao tần với bước sóng lớn hơn 1mm cũng rất ít bị hấp thu bởi khí quyển. Do đó, ảnh viễn thám nhận được thường dựa vào sự đo lường năng lượng phản xạ của sóng điện từ nằm trong vùng sóng vô tuyến cao tần (ảnh Rada) là trường hợp ngoại lệ không sử dụng năng lượng mặt trời. 90 Phạm Văn Thông Chương 3: Những kiến thức cơ bản về RS Hình 3.5: Vùng phổ sử dụng trong viễn thám ít bị hấp thu năng lượng bởi khí quyển Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả năng lan truyền sóng điện từ trong khí quyển, vì các hiện tượng và cơ chế tương tác giữa sóng điện từ với khí quyển sẽ có tác động mạnh đến thông tin được thu nhận bởi bộ cảm biến. Khí quyển có đặc điểm quan trọng đó là tương tác khác nhau đối với bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau. Đối với viễn thám quang học, nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu là do mặt trời và sự có mặt cũng như thay đổi các phân tử nước và khí (theo không gian và thời gian) có trong lớp khí quyển là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự biến đổi năng lượng phản xạ từ mặt đất đến bộ cảm biến. Khoảng 75% năng lượng mặt trời khi chạm đến lớp ngoài của khí quyển được truyền xuống mặt đất và trong quá trình lan truyền sóng điện từ luôn bị hấp thu,