CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ RADAR VÀ SINH KHỐI
2.3 Giới thiệu về ảnh ENVISAT ASAR
Vệ tinh Envisat là vệ tinh của Cơ quan vũ trụ Châu Âu, phóng lên quĩ đạo vào tháng 7 năm 2001 tại sân bay vũ trụ Ariane-5 Guyanna, Pháp với mục đích điều tra
29
trời có diện tích70 m2 với công suất tiêu thụ 7 kW. Đặc tính của Envisat là có khả năng tổ hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau tạo nên một sản phẩm chất lượng cao dạng số.
Vệ tinh sẽ hoạt động trên quĩ đạo trong vòng 5 năm, độ cao của quĩ đạo là 800 km, quay quanh Trái Đất hết 100 phút và độ phủ toàn cầu 3 ngày một lần, độ lặp của một điểm sau 335 ngày.
Vệ tinh Envisat mang 10 bộ cảm hoạt động trên giải sóng từ 0,2 micron đến 10 cm. Dữ liệu được truyền qua Vệ tinh Dữ liệu Relay Châu âu với vận tốc là 2 x 100 Mega bit/s và truyền trực tiếp xuống trạm thu mặt đất với vận tốc 2 x 100 Mega bit/s, có bộ lưu trữ trên tầu là 160 Gega bit. Bảng 6.8 liệt kê các bộ cảm trên vệ tinh và mục đích ứng dụng của chúng. Dữ liệu ảnh radar giao thoa có thể dùng cho tính toán độ dịch chuyển của các mảng do sụt đất đến mm. Dữ liệu vệ tinh có thể dùng để thành lập bản đồ hình dạng của đáy biển, xác định chính xác độ cao của nó trên đất và biển, lập mặt cắt toàn cầu của đáy biển bằng việc tổ hợp các dữ liệu độ cao. Chỉ trong vòng 35 ngày vệ tinh có thể cung cấp dữ liệu để dựng lại hình dạng thật của Trái đất mà trước đây phải tốn kém hàng trăm năm. Vệ tinh có thể phát hiện cháy rừng với bộ cảm AATSR.
Bộ cảm ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) hoạt động trên kênh C tạo ảnh ở 4 góc nhìn khác nhau với độ phân giải 30 m, với độ phủ rộng 58-109 km, góc nhìn từ 14-450. Ngoài ra, vệ tinh còn tạo ảnh ở dạng toàn cầu cho độ phân giải 1 km với độ phủ là 405 km , phân cực HH, VV. Bộ cảm đo sóng và đo độ cao cho độ phân giải 30 m với kiểu phân cực HH vàVV, VV và HH hoặc HH và HV. Bộ cảm hoạt động ở dạng quét rộng ScanSAR cho ảnh có độ phân giải 150 m phủ một độ rộng là 405 km với kiểu phân cực HH hoặc VV.
Bảng 2.1 Các thiết bị đo và chức năng của chúng trên Envisat
Bộ cảm Chức năng
ASAR radar cửa mở tổng hợp hiện đại cải tiến
Đo mặt đất với nhiều cách khác nhau với mục đích cho cái nhìn tổng quát, lập bản đồ hình dạng Trái đất, mặt cắt sóng và băng, đất phủ, kiểu thực vật.
MERIS - phổ kế tạo ảnh độ phân giải trung bình
Tạo ảnh bề mặt và mây trong dải sóng nhìn thấy, hồng ngoại, xác định màu của biển và vùng ven bờ, hơi nước, mây, xác định thực vật ở các độ tuổi khác nhau, đo mức độ chlorophyl và tổng lượng sinh khối.
RA-2 and MWR Xạ kế radar và
Đo độ cao của vệ tinh với độ chính xác tới 5,5 cm, khi tổ hợp với bộ đo DORIS , RA-2 lập mặt cắt của biển và băng, đo sóng và vận tốc gió. MWR đo tổng hơi nước trong
radar đo độ cao 2 quyển khí để chỉnh RA-2.
GOMOS - bộ cảm điều tra tầng Ozone toàn cầu bằng khuất của sao
Đường đi của vì sao và điều tra phổ của nó trên quyển của Trái đất. Đo mặt cắt của hơi nước và tầng Ozone qua quyển khí từ độ cao 20-100km.
MIRAS - Bộ cảm giaothoa Michelson do âm quyển khí thụ động
Quan sát quyển khí ở dải phổ trung, mặt cắt của hơi, đo ô nhiễm công nghiệp, hiệu ứng nhà kính.
AATSR - Phổ kế Quét dọc Hiện đại
Quét mặt đất và biển trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại. Đo nhiệt độ biển với độ chính xác 0,30C. Phát hiện điểm nóng của rừng. Vẽ bản đồ thực vật.
DORIS và Laser Refro-Reflector
Đo chính xác vị trí quĩ đạo của vệ tinh với độ chính xác 4,5 cm, vận tốc của quĩ đạo với độ chính xác 0,4 mm/s. Cùng với bộ cảm đo độ cao tạo ra bản đồ bề mặt biển và bản đồ trường trọng lực của đáy biển, độ cao của đất liền. Phản xạ Laser cho phép tầm laser của mặt đất của vệ tinh để chỉnh bộ cảm DORIS và RA-2.
SCIAMACHY Vẽ bản đồ quyển khí với các dải sóng phổ khác nhau cho phép phát hiện đường dịch chuyển của hơi, ozone và các loại khí liên quan, cũng như mặt cắt của quyển khí. Khảo sát đặc tính hóa học của quyển khí chịu ảnh hưởng của cháy rừng, ô nhiễm công nghiệp, bão cát, núi lửa, mù Bắc cực.
Ảnh vệ tinh ENVISAT ASAR
Tháng 3 năm 2002, Trung tâm Vũ trụ Châu Âu đã phóng vệ tinh ENVISAT vào quỹ đạo, ENVISAT là một vệ tinh quan trắc trái đất hiện đại, cung cấp các dữ liệu để nghiên cứu khí quyển, đại dương, tài nguyên đất, băng. ENVISAT là vệ tinh rất lớn cho phép mang 10 đầu thu ảnh khác nhau trong đó có đầu thu ảnh radar là ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar). Hình dưới đây mô tả phạm vi quan sát của ASAR cùng với các đầu thu khác như AATSR và MERIS.
31
Hình 2.5 Độ rộng dải chụp ảnh ASAR và một số đầu thu khác của vệ tinh ENVISAT
Đầu thu ảnh Radar độ mở tổng hợp tiên tiến ASAR, hoạt động ở băng C(5.7 cm), được thiết kế để tiếp nối các đầu thu ERS-1/2. Ngoài ra đầu thu ASAR được thiết kế để tăng cường thêm khả năng trùm phủ, khoảng giá trị của góc tới, các kiểu phân cực và các chế độ hoạt động. Độ rộng dải chụp của ảnh ENVISAT/ASAR có thể thay đổi tùy theo các kiểu chụp nên tần xuất chụp lặp lớn hơn vệ tinh ERS. Độ rộng dải chụp có thể thay đổi từ IS1 tới IS7. Quỹ đạo của vệ tinh ENVISAT cho phép chụp lặp trong vòng 35 ngày, cũng như vệ tinh ERS-2. Hệ thống chụp ảnh ENVISAT/ASAR cho phép chụp ảnh liên tục theo các kiểu phân cực khác nhau. Đầu thu ASAR có thể hoạt động như một đầu thu chụp radar thông thường (ASAR Stripmap Mode) hoặc ở chế độ quét ScanSAR (ASAR ScanSAR Mode).
Chế độ chụp thông thường (ASAR Stripmap Mode)
Khi hoạt động ở chế độ này, ăng ten cho phép lựa chọn chế độ chụp ảnh mà độ rộng dải chụp có thể thay đổi nhờ góc tới của chùm tia và độ rộng chùm sóng theo mặt chiếu. Đối với kiểu ảnh IM (Image Mode), ASAR cho phép chụp ảnh với một trong 7 độ rộng dải chụp (swath) theo phân cực giống nhau thẳng đứng VV hay nằm ngang HH. Độ rộng dải chụp khoảng 56 km (swath 7) đến 100 km (swath 1). Độ phân giải không gian xấp xỉ 30 m cho sản phẩm ảnh IM.
Hình 2.6 Ảnh ASAR chế độ chuẩn (Image Mode); VV hoặc HH
Chế độ quét (ASAR ScanSAR Mode)
Ở chế độ này, ảnh radar có thể được quét và tổng hợp theo góc tới của chùm tia.
Khu vực được chụp ảnh theo các bề mặt chiếu đặc biệt được tạo thành các dải nhỏ (subswath), nguyên tắc của ScanSAR là chia sẻ thời gian hoạt động của radar giữa 2 hoặc nhiều dải nhỏ khác nhau để tạo nên toàn bộ ảnh.
Đầu thu ASAR hoạt động theo nguyên tắc ScanSAR, sử dụng 5 chùm tia của ăng ten có độ phủ trong dải xác định để tạo nên trường nhìn rộng.
Ở kiểu trường nhìn rộng (WM), độ rộng dải chụp là 400 x 400 km. Độ phân giải không gian được xác định là 150 x 150 km. Phân cực HH hoặc VV.
Hình 2.7 Ảnh ASAR chế độ chụp ảnh rộng (Wide Swath); VV hay HH Chế độ phân cực luân phiên (Alternative Mode)
Chế độ phân cực luân phiên (AM) trong một lần thu nhận 2 ảnh đồng thời, bất kỳ trong 7 dải lựa chọn. Các cặp phân cực có thể là HH/VV, HH/HV hoặc VV/HH. Độ rộng dải chụp (swath) từ 56 km (swath 7) tới 100 km (swath 1), độ phân giải không gian là 30 m cho sản phẩm ảnh chuẩn.
Hình 2.8 Chế độ phân cực luân phiên của ASAR
Các sản phẩm ảnh ENVISAT/ASAR thường được xử lý ở các mức cơ bản sau:
Mức 0 (dữ liệu thô)
33
Là dữ liệu từ kiểu hình ảnh được chia theo frame (cảnh chuẩn) bao gồm dữ liệu nguồn của thiết bị thu nhận và dữ liệu đầu vào cần thiết cho xử lý ảnh.
Ảnh đơn look dạng phức (Single look Complex Image - SLC): Để đánh giá chất lượng hình ảnh của SAR, hiệu chỉnh hoặc giao thoa radar hoặc cho các nghiên cứu ứng dụng về gió/sóng, để xử lý các sản phẩm mức cao. Các thông số hiệu chỉnh tuyệt đối cũng được cung cấp.
Ảnh chuẩn (Precision Image - PRI): Là ảnh nhiều looks (thường là 3), đã được chiếu lên mặt phẳng, đã xử lý hiệu chỉnh các sai số hệ thống, thích hợp cho hầu hết các ứng dụng
Elipsoide Geocoded Image (EGI): Tương tự như ảnh chuẩn PRI, được nắn chỉnh về lưới chiếu bản đồ. Người sử dụng có thể lựa chọn lưới chiếu bản đồ, ví dụ như lưới chiếu UTM hoặc lưới chiếu Polar Stereographic.
Ảnh độ phân giải trung bình (MRI): Là ảnh chuyên dùng cho nghiên cứu băng, các ứng dụng hải dương học.
Riêng đối với các sản phẩm ảnh trường nhìn rộng chỉ có ở mức thô và mức PRI.
Bảng 2.2 Một số thông số của vệ tinh ENVISAT
Các thông số Thuộc tính kỹ thuật
Quỹ đạo 790 - 10 km
Loại quỹ đạo Đồng bộ mặt trời
Thời gian quay quanh quỹ đạo 101 phút
Thời gian lặp quỹ đạo 35 ngày
Thời gian qua xích đạo 10:30
Hướng bay Bắc - Nam
Kích thước 25m x 7m x 10m
Trọng lượng 8200 kg
Phin mặt trời 6600 W
Thời gian hoạt động theo thiết kế 5 năm
Hydrazine 300 kg
Tên lửa đẩy Ariane 5
CHƯƠNG 3: TÍNH SINH KHỐI RỪNG NGẬP MẶN KHU VỰC VEN BIỂN