a- Truyền một xung Radar chỉ trường sóng tại khoảng thời gian từ 1-17, b Kết quả tia phản hồ
2.6.2. Phƣơng pháp Radar lập thể (StereoSAR hay Radargrammetry)
Trong những năm 60, phương pháp đo lập thể lần đầu tiên được ứng dụng cho ảnh Radar bởi La Prade [65] để tận dụng các ưu thế của ảnh radar với khả năng thu ảnh cả ban ngày cũng như ban đêm và không phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết. Các kỹ thuật từng được phát triển rất thành công cho ảnh viễn thám quang học cũng có thể áp dụng một cách tương tự đối với ảnh Radar, chỉ lưu ý rằng bản chất của ảnh radar khơng tn theo các ngun tắc hình chiếu phối cảnh như trong viễn thám quang học.
Phương pháp đo lập thể là một phương pháp cho phép quan sát và đo đạc trong không gian 3 chiều dựa trên nguyên lý đồng thời quan sát hai tấm ảnh được chụp từ các góc chụp khác nhau của cùng một đối tượng hay một bề mặt. Trong hình (2.13) S1 và S2 là các vị trí di chuyển của các vệ tinh với khoảng cách nghiêng tương ứng là r1 và r2; BS là đường đáy cơ sở giữa hai vị trí vệ tinh; H độ cao của vệ tinh và h độ cao của các đối tượng địa hình. Các tham số cơ bản trong phương pháp lập thể là thị sai và góc giao hội:
- Thị sai p của một điểm quan sát liên hệ trực tiếp và tỷ lệ với độ cao h của điểm đó.
- Góc giao hội ∆θv = θv1 − θv2 được xác định bởi góc giao hội của hai tia ngắm, góc hội tụ sẽ tăng theo chiều dài đường đáy cơ sở Bs và có ảnh hưởng đến chất lượng cũng như độ chính xác của việc khơi phục mơ hình. Để quan sát lập thể tối ưu góc Δθ càng lớn càng tốt [120].
Hình 2.13. Nguyên lý lập thể của ảnh Radar [113]
Đối với ảnh radar, các nhà nghiên cứu đã xác định một số cấu hình quan trắc lập thể đặc thù cho phép tạo ra các giá trị thị sai giống như trong phương pháp đo ảnh quang học mà nhờ đó các giá trị độ cao có thể được đo đạc trên các máy vẽ lập thể truyền thống. Hình 2.14 mơ tả hai cấu hình cặp ảnh lập thể radar phổ biến nhất là cùng phía (same-side) và khác phía (opposite-side) được định nghĩa dựa trên vị trí tương đối của vệ tinh so với khu vực đo vẽ trong trường hợp có hai đường bay. Cấu hình cùng phía bao gồm một cặp lập thể được tạo thành bởi hai ảnh tăng dần hoặc hai ảnh giảm dần. Trong khi cấu hình khác phía cung cấp các góc thị sai, do đó mối quan hệ hình học tốt hơn dẫn đến thơng tin địa hình chính xác hơn [120]. Mặc dù cấu hình khác phía được cho là có khả năng đo vẽ tốt hơn so với cấu hình cùng phía, nhưng các cặp khác phía khơng giống nhau nên nó khơng thể tự động trích xuất thơng tin địa hình qua bài tốn khớp điểm để tìm cặp điểm ảnh cùng tên. Vì vậy trong SAR lập thể thường dùng một cặp có cùng hướng bay tăng dần hoặc giảm dần cùng phía.
Những vấn đề khó khăn gặp phải trong quá trình lựa chọn cấu hình lập thể cho ảnh Radar là sự cân bằng giữa các điều kiện hình học để đạt được kết quả tốt nhất cho q trình đo vẽ và q trình quan sát mơ hình lập thể. Nếu độ hội tụ lớn thì độ phóng đại của mơ hình cũng lớn và điều đó có nghĩa là thị sai của ảnh được dùng để tính tốn độ cao địa hình sẽ lớn. Do đó, độ chính xác đo vẽ lập thể có khả năng đạt được kết quả cao hơn. Ngược lại, để quan sát lập thể tốt nhất hay trong các thuật tốn khớp ảnh tự động để tìm điểm ảnh cùng tên, các tấm ảnh trong cặp ảnh lập thể
cần phải gần như giống nhau nhất có thể (độ tương quan giữa các tấm ảnh cao), nghĩa là độ hội tụ của mơ hình phải nhỏ. Kết quả là sự khác biệt lớn về bức xạ và hình học gây trở ngại cho quá trình đo vẽ và quá trình quan sát lập thể.
Hình 2.14. Các cấu hình lập thể của ảnh SAR trong trƣờng hợp cùng phía và khác phía [120]