Viễn thám siêu cao tần là kỹ thuật viễn thám thu nhận tín hiệu trong dải sóng siêu cao tần có chiều dài bước sóng xấp xỉ từ 1cm đến 1m. Do có chiều dài bước sóng lớn hơn chiều dài bước sóng của sóng nhìn thấy và sóng hồng ngoại nên sóng siêu cao tần có ưu điểm là khả năng xuyên qua mây, mưa, bụi và ít chịu những ảnh hưởng của thời tiết trên biển, đây là những ưu điểm của sóng siêu cao tần mà các sóng ngắn không có được. Vì vậy, hiện nay tư liệu viễn thám siêu cao tần đang là tư liệu chính trong các hệ thống giám sát môi trường, đặc biệt là giám sát ô nhiễm dầu trên biển.
Hệ thống viễn thám siêu cao tần gồm viễn thám siêu cao tần dạng bị động và viễn thám siêu cao tần dạng chủ động. Hệ thống RADAR là hệ thống viễn thám siêu cao tần dạng chủ động, gồm hai dạng chính là hệ thống radar cửa mở thực (RAR) và hệ thống radar cửa mở tổng hợp (SAR). Đặc điểm của hệ thống RADAR sẽ thu nhận tín hiệu theo hướng cạnh sườn (side-looking) (Hình 2.1).
Hình 2.1. Đặc điểm thu nhận cạnh sườn của hệ thống radar tạo ảnh [21]
rộng đường thu nhận sẽ phụ thuộc vào khoảng cách R1 và R2 (Hình 2.1). Khoảng cách R1 tương ứng với với khoảng cách gần với vệ tinh nhất, gọi là vùng gần nguồn phát sóng. Khoảng cách R2 tương ứng với khoảng cách xa vệ tinh nhất, gọi là vùng xa nguồn phát sóng.
Hình 2.2. Đặc điểm về độ phân giải của hệ thống radar [21]
- Độ phân giải hướng dải quét sẽ tỷ lệ với độ rộng của xung nhận được rd (Hình 2.2) và được xác định theo công thức sau [21]:
2 d c r (2.1) Trong đó: c – tốc độ ánh sáng
- chiều dài xung tín hiệu
- Độ phân giải phương vị sẽ phụ thuộc vào độ mở của ăng-ten và được xác định theo công thức sau [21]:
az
r R
L
(2.2)
Trong đó: - Chiều dài bước sóng L – Độ rộng ăng-ten
R – Khoảng cách giữa ăng-ten và đối tượng
Theo công thức (2.2) thì độ phân giải theo hướng phương vị rất thấp vì trên thực tế thì vệ tinh không thể mang một ăng-ten có kích thước lớn.
số lặp xung cần phải được thiết kế để tránh sự chồng chéo hoặc trộn tín hiệu trong trường hợp tín hiệu tán xạ phản hồi nhận được đồng thời tại ăng-ten của vệ tinh. Đồng thời tần số lặp xung cũng phải đủ lớn để tránh mất tín hiệu tán xạ phản hồi. Do đó, tần số lặp xung phải được thiết kế để thích hợp với độ phân giải theo hướng phương vị raz và tốc độ chuyển động của vật mang. Điều đó có nghĩa là vật mang di chuyển một khoảng cách là v raz
PRF dọc theo quỹ đạo của nó trong khoảng thời gian giữa hai xung tín hiệu được truyền đi.
Ngoài ra, sóng siêu cao tần là dạng sóng điện từ nên có những đặc tính cơ bản và cách thức truyền tín hiệu theo nguyên lý cơ bản về sóng điện từ, đặc biệt là tính chất phân cực của sóng điện từ (Hình 2.3).
Hình 2.3. Đặc điểm phân cực của sóng điện từ
Dựa vào đặc điểm phân cực của sóng điện từ, các thiết bị viễn thám siêu cao tần đã tạo ra các ảnh phân cực. Ảnh phân cực được tạo bởi hướng phân cực của sóng truyền đi và sóng thu nhận. Trong hệ thống radar tạo ảnh có 4 loại ảnh phân cực là ảnh phân cực HH (sóng truyền đi phân cực ngang, sóng thu nhận phân cực ngang), VV (sóng truyền đi phân cực dọc, sóng thu nhận phân cực dọc), HV (sóng truyền đi phân cực ngang, sóng thu nhận phân cực dọc), VH (sóng truyền đi phân cực dọc, sóng thu nhận phân cực ngang).