a- Truyền một xung Radar chỉ trường sóng tại khoảng thời gian từ 1-17, b Kết quả tia phản hồ
2.7. Ứng dụng của viễn thám radar
Hiện nay, cung cấp thông tin không gian với độ phân giải cao, độ chính xác phù hợp trong khoảng thời gian nhanh nhất và với chi phí thấp nhất là những đòi hỏi quan trong đối với vệ tinh hiện đại. Viễn thám radar với những ưu thế nổi trội của mình hồn tồn có thể đáp ứng được các nhu cầu đó. Do sử dụng các dải băng tần khác nhau của sóng siêu cao tần với bước sóng từ 1cm đến 1m, nên dữ liệu radar được coi là nguồn thông tin khổng lồ về bề mặt Trái Đất. Nguồn thông tin quý giá này có thể được sử dụng cho rất nhiều các mục đích khác nhau trong các lĩnh vực để phát triển kinh tế và củng cố an ninh quốc phòng, để điều tra, giám sát tài nguyên và môi trường…
- Dữ liệu thu nhận được từ viễn thám radar được sử dụng như là một cơ sở không gian để giải quyết nhiều nhiệm vụ của nghiên cứu các đối tượng, hiện tượng địa lý trên bề mặt Trái Đất;
- Dữ liệu có thể nhận được gần như theo thời gian thực;
- Dữ liệu được sử dụng để xây dựng mơ hình số bề mặt, mơ hình số độ cao của miền thực địa, với độ chính xác cao;
- Dữ liệu radar có thể được sử dụng để xác định lún và dịch chuyển bề mặt Trái Đất với độ chính xác cao;
Nếu như từ năm 2005 trở về trước chỉ có ba vệ tinh hoạt động trong dải sóng siêu cao tần, với độ phân giải trung bình, thì ngày nay đã có hàng chục vệ tinh viễn thám radar đang hoạt động, và độ phân giải của chúng có thể đạt tới 1m. Đặc biệt những năm gần đây hệ thống vệ tinh viễn thám Sentinel đã được phóng lên quĩ đạo, với chu kỳ lặp rất ngắn (6-11 ngày), độ phân giải rất cao, phạm vi quét rộng đã mở ra khả năng ứng dụng to lớn của loại tư liệu này trong nhiều lĩnh vực. Cụ thể với chế độ chụp giao thoa, dải quét có bề rộng 250km, với độ phân giải không gian 5x20m. Như vậy một cảnh ảnh phủ một diện tích rộng lớn tới 60 000km2, và với một chu kỳ lặp ngắn, thì kết quả xử lý sẽ phát hiện được những biến đổi hay dịch chuyển nhỏ nhất trên bề mặt Trái Đất trên một diện rộng.
Do ảnh radar được thu thường xun, nhằm mục đích phủ trùm tồn bộ trái đất, việc ghép nhiều mơ hình độ cao cho phép lập bản đồ các khu vực rộng lớn. Các ứng dụng chính của các mơ hình độ cao bao gồm: viễn thơng, bản đồ thủy văn và dự báo lũ lụt, thành lập bản đồ địa chất.
Phương pháp đo giao thoa gần giống phương pháp viễn thám quang học vì cả hai phương pháp đều cần hai ảnh để xác định chiều cao của bề mặt địa hình. Tuy nhiên sự khác biệt chính là về kỹ thuật. Đối với kỹ thuật viễn thám quang học thị sai được xác định trên cơ sở phép đo góc cịn viễn thám radar là thiết bị tầm xa nên thị sai được xác định thơng qua đo khoảng cách. Ngồi ra đối với viễn thám quang học cần ảnh sáng mặt trời và khơng xun qua được mây, cịn viễn thám radar thì thu được cả ngày lẫn đêm và xuyên mây. Điều này rất quan trọng đối với một số khu vực trên thế giới nhất là khu vực nhiệt đới quanh năm bị bao phủ bởi mây mù.
Hình 2.15. Bản đồ địa hình hồ Glacier [133]
Phương pháp InSAR ứng dụng trong quan trắc biến dạng có thể đạt độ chính xác đến dưới cm, điều này có thể đạt được là do q trình xử lý InSAR trong quan trắc biến dạng không bị ảnh hưởng bởi tác động của đường đáy. Một ứng dụng rất quan trọng của radar giao thoa là nghiên cứu dịch chuyển biến dạng bề mặt. Sự dịch chuyển này xảy ra do rất nhiều nguyên nhân khác nhau: do động đất, trượt lở, các dịng chảy sơng suối và dại dương, sự dịch chuyển của băng tuyết, các đụn cát, các hằng số điện mơi. Việc quan trắc biến dạng bề mặt có thể được xác định thơng qua sự dịch chuyển của hai điểm ảnh trên hai ảnh thu nhận được.
InSAR có thể được ứng dụng rộng rãi: trong địa động học thì nghiên cứu biến dạng bề mặt do hoạt động núi lửa; trong đánh giá giám sát thảm họa tự nhiên thì nghiên cứu biến dạng bề mặt do trượt lở, núi lửa phun trào; trong quan trắc nước mặt nghiên cứu sụt lún bề mặt do khai thác nước ngầm; trong hoạt động khai thác mỏ thì sụt lún bề mặt do khai thác hầm lị.
Hình 2.16. Ảnh Sentinel-1 nghiên cứu trƣợt lở ở Daguangbao (Trung Quốc) [31]
(sau khi loại bỏ các hiệu ứng phẳng và địa hình cho mỗi lần lặp. Các đường trắng cho thấy
ranh giới của lở đất)
Đối với ảnh radar có độ tương quan cao có nghĩa là cơ chế tán xạ khơng bị thay đổi thì ảnh radar sẽ được ứng dụng cho mục đích thành lập bản đồ sử dụng đất khác nhau. Các ứng dụng cụ thể như: trong lâm nghiệp thì xác định sự sinh trưởng của cây, cháy rừng, độ ẩm của đất và thành lập bản đồ biến động sử dụng đất.
2.8. Ứng dụng phƣơng pháp Radar giao thoa - InSAR trong xây dựng mơ hình số bề mặt - DSM