Vai trò của cửa sổ khí quyển (atmospheric windows) trong viễn thám

Khi tia sáng Mặt trời truyền qua khí quyển tới Trái Đất, một phần của phổ điện từ (dải hấp thụ - absorption bands) sẽ bị hấp thụ bởi ozone, hơi nước, carbon dioxide và các phân tử khác trong khí quyển. Kết quả là chỉ một phần cụ thể của phổ điện từ có thể đến với chúng ta. Hiện tượng này được gọi là cửa sổ khí quyển (atmospheric windows) của Trái Đất.

Trong viễn thám, các cảm biến (sensors) được chế tạo để thu nhận các phần quang phổ cụ thể đó.

Biểu đồ trên cho thấy các cửa sổ khí quyển của Trái đất. Bức xạ phổ (màu xanh lam) là những gì cảm biến có khả năng nhìn thấy trên Trái đất.

Mắt chúng ta có thể nhìn thấy màu đỏ, xanh lục và xanh lam, tức vùng ánh sáng khả kiến. Thảm thực vật khỏe mạnh (hoặc diệp lục) phản chiếu ánh sáng xanh lục nhiều hơn, tuy nhiên nó hấp thụ nhiều ánh sáng đỏ và xanh lam hơn. Đó là lý do tại sao mắt của chúng ta nhìn thấy thực vật là màu xanh lục. Trên thực tế, đây là nguyên lý của Chỉ số Thực vật (NDVI) trong viễn thám.

Các kỹ sư cũng thiết kế cảm biến để phát hiện ánh sáng không nhìn thấy. Ví dụ, thảm thực vật phản xạ ánh sáng cận hồng ngoại (NIR) vô hình với mắt người. Nhưng các cảm biến có thể nhận được thông tin phổ này. Nếu bạn thực hiện bất kỳ loại kỹ thuật phân loại hình ảnh nào trong viễn thám, rất có thể bạn sẽ sử dụng các nguyên lý này. Nhiều loại cảm biến đặc biệt có thể tiết lộ những hiểu biết mới về các vật thể trên Trái Đất, mà mắt người không thể.

Tóm lại,

Cửa sổ khí quyển (atmospheric windows) là các bước sóng bức xạ điện từ mặt trời xuyên qua được bầu khí quyển Trái đất. Còn các bước sóng bị hấp thụ bởi khí quyển gọi là dải hấp thụ (absorption bands).
Viễn thám không chỉ tận dụng dải phổ khả kiến (đỏ, lục và lam) mà cả các dải phổ không nhìn thấy được (hồng ngoại, radar,...).

Reference:

https://gisgeography.com/atmospheric-window/
https://earthobservatory.nasa.gov/features/RemoteSensing/remote_04.php