Các hệ thống điện tử hoặc bộ cảm quang tuyến tính là hệ thống qt trong đó khơng có bộ phận cơ học như gương quay. Bộ phận ghi nhận tín hiệu chủ yếu là mảng tuyến tính. Các bộ dị tuyến tính cho phép ghi lại từng hàng ảnh. (Hình 6.1.)
Ưu điểm của các hệ thống qt điện tử là khơng có bộ phận cơ học nào nên độ ổn định hoạt động của nó rất cao. Tuy nhiên thường xuất hiện nhiễu trên một hàng ảnh do sự chênh lệch độ nhậy giữa các đầu thu. Cặp thiết bị nạp (CCD-Charge Coupled Device) thường được sử dụng trong bộ cảm mảng tuyến tính cho nên đơi khi người ta thường gọi chúng là bộ cảm mảng tuyến tính cao hay máy chụp CCD.HRV đặt trên vệ tinh SPOT của Pháp.
đặc trưng của hệ thống ghi nhận ảnh theo chu kỳ thời gian là thơng tin mang tính thời sự, lực phân giải cao, độ khái quát lớn, có thể xử lý các thơng tin bằng phương pháp tính tốn (cộng, trừ, chia) các kênh phổ cho nên sản phẩm đa dạng hơn ảnh chụp và có thể đưa các thông tin ghi nhận được về lưới chiếu.
Tuy nhiên, hệ thống quét ảnh trên vệ tinh cũng còn tồn tại một số nhược điểm như:
Lực phân giải của ảnh quét thấp hơn là ảnh chụp, q trình tuyền thơng tin về mặt đất hay bị nhiễu. Khi xử lý các thông tin phải sử dụng hệ thống máy tính điện tử phức tạp.
Các vệ tinh viễn thám
Vệ tinh có mang bộ cảm viễn thám gọi là vệ tinh viễn thám hay vệ tinh quan sát mặt đất: các loại vệ tinh viễn thám bao gồm: vệ tinh khí tượng, vệ tinh viễn thám biển, vệ tinh địa tĩnh, vệ tinh tài nguyên, các tầu vũ trụ có người điều khiển và các trạm vũ trụ, có rất nhiều hệ thống vệ tinh viễn thám đang hoạt động: Landsat, Spot, Sojuz, IRS, Radasat, GMS.
Thời gian hoạt động của vệ tinh trên quỹ đạo rất khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích thiết kế. Ví dụ như các tầu Sojuz hoặc Cosmos của Nga có thời gian hoạt động một vài tuần đến một vài tháng theo mùa chụp ảnh, sau đó phim ảnh được chụp gửi về mặt đất để xử lý ảnh. Các vệ tinh tài nguyên như: Landsat, Spot hoạt động hàng năm trên quỹ đạo. Tuy nhiên, do bay trong hàng khí quyển cách mặt đất từ 600 - 1000 km tầu vệ tinh cũng bị sức cản của khơng khí tác động nên khoảng 2 năm sẽ bị thay đổi quỹ đạo thiết kế ban đầu cho vệ tinh tài nguyên cần phải phục hồi đẩy lại quỹ đạo thiết kế hoặc phóng vệ tinh khác thay thế: Các vệ tinh địa tĩnh như GMS bay ở độ cao lớn 36.000km nên ít bị ảnh hưởng của khí quyển nên có thể phục vụ lâu dài.
Các vệ tinh trên có quỹ đạo khác nhau, để đảm bảo các tư liệu viễn thám thu nhận được các thông số kỹ thuật phù hợp với nhiệm vụ của vệ tinh và mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Quỹ đạo vệ tinh viễn thám cho mục đích chụp ảnh mặt đất phải thoả mãn hai điều kiện cơ bản sau:
1. Thơng thường tầu vệ tinh phải có quỹ đạo trịn cận cực, tức là góc nghiêng của mặt phẳng phải từ 800 đến 1000 so với mặt phẳng xích đạo trái đất. Bay trên quỹ đạo tròn vệ tinh sẽ cho các ảnh tương đối đồng nhất vì độ cao bay ít thay đổi. Quỹ đạo cận cực cho phép vệ tinh quan sát mặt đất trong cùng rộng lớn từ độ vĩ: 800 đến 850 vĩ Bắc và 800 đến 850 vĩ Nam của quả đất. Quỹ đạo trịn cận cực có thơng số thích hợp sẽ cho phép vệ tinh có khả năng chụp ảnh một điểm trên mặt đất qua những chu kỳ nhất định và sẽ khơng có hiện tượng một vùng được chụp ảnh nhiều lần còn vùng khác khơng được chụp ảnh lần nào vì vệ tinh khơng bay qua. Ví dụ: vệ tinh Landsat 1, 2, 3 có chu kỳ lặp lại là 18 ngày, tầu Landsat 4, 5 có chu kỳ lặp là 16 ngày. Vệ tinh SPOT có chu kỳ lặp là 26 ngày.
điều kiện thứ 2 là quỹ đạo của vệ tinh phải đồng bộ với mặt trời. điều kiện này cho phép đảm bảo độ chiếu sáng mặt đất trong quá trình chụp ảnh khi vệ tinh bay qua. để đảm bảo điều kiện này người ta phải tính tốn thơng số quỹ đạo như: Góc nghiêng của quỹ đạo, độ cao bay của vệ tinh, thời điểm phóng tầu… sao cho khi vệ tinh bay trên không phận vùng cần chụp ảnh thì vùng đó ln được mặt trời chiếu sáng. Như vậy quỹ đạo của vệ tinh tài nguyên phải là quỹ đạo tròn cận cực đồng bộ với mặt trời.
Ở Việt Nam các vệ tinh của Mỹ, Pháp bay từ Bắc xuống Nam và thời gian chụp ảnh khoảng 9h00 - 10h00 sáng. Tầu vệ tinh COSMOS, SOJUZ chụp ảnh trong khoảng thời gian từ 8h00 - 9h00 sáng. Thời gian chụp ảnh được ghi ở rìa của tấm ảnh được chụp. Quỹ đạo của vệ tinh Landsat - TM 5 có độ cao bay 705 km, chu kỳ chụp lặp 16 ngày, góc nghiêng quỹ đạo 9802. (hình 6.2).
Hình 6.2. Quỹ đạo vệ tinh Landsat 5
Các trạm thu nhận thông tin ảnh trên mặt đất
Hệ thống vệ tinh Kosmos, Sojuz chụp ảnh bằng hệ thống máy chụp ảnh quang học thu hồi kết quả (Cassette) từ tầu vệ tinh trả về mặt đất nên khơng cần có các trạm thu mặt đất. Trong khi đó các hệ thống chụp ảnh Landsat, Spot được truyền hình ảnh bằng các kênh vô tuyến điện đều phải sử dụng các trạm thu thông tin ảnh trên mặt đất. Thông thường trên các vệ tinh loại này có hai chế độ làm việc cho các thiết bị ghi nhận ảnh: chế độ truyền trực tiếp
(D) và chế độ truyền ảnh gián tiếp (R). Chế độ truyền ảnh trực tiếp được tiến hành khi vệ tinh vừa ghi hình lại bay qua tầm hoạt động của trạm thu trên mặt đất. Khi tầu vệ tinh ghi hình mà lại khơng bay trong tầm hoạt động của trạm thu nào hoặc do thời tiết xấu khơng thuận lợi cho việc truyền hình ảnh thì hình ảnh sẽ được ghi trên bộ nhớ từ. Sau đó vào thời điểm thích hợp khi vệ tinh bay qua trạm thu sẽ tiến hành phát hình về trái đất. đây là chế độ truyền ảnh gián tiếp. Trên tầu vệ tinh Landsat bộ nhớ từ cho phép lưu giữ một khối lượng thơng tin hình ảnh của 30 phút chụp hình.
Trên mặt đất người ta bố trí các trạm thu thành một mạng lưới. Mỗi trạm thu cho phép ghi hình ảnh từ tầu vệ tinh trên một diện tích nhất định. Thơng thường bán kính hoạt động của một trạm thu thơng tin ảnh mặt đất có thể lên tới vài nghìn kilơmét (hình 6.3).
Các trạm thu mặt đất ngồi việc ghi nhận hình ảnh cịn đảm bảo việc xử lý ban đầu các hình ảnh như: chỉnh lý hình học hoặc thực hiện các động tác chế xuất ảnh theo yêu cầu cảu người sử dụng theo các thuật tốn tơ đậm nét (làm rõ thêm các hình ảnh bị mờ), phân tích thành phần chính. Các thơng tin ảnh được truyền qua vơ tuyến về mặt đất ở dạng tín hiệu điện sẽ được xử lý lọc nhiễu trong quá trình truyền ảnh, cải chính các sai số trong q trình qt hình, nắn ảnh về mặt lưới chiếu cho trước, hiệu chỉnh ảnh và chuẩn hố các
đặc tính quang lượng về độ xám, độ tương phản và hiển thị dưới dạng ảnh cùng với các thông số bổ trợ bên
lên hình ảnh (gọi là thơng số rìa) như ngày chụp, số hiệu kênh, toạ độ lưới chiếu, toạ độ tâm ảnh. Từ năm 1992 các trạm thu ảnh TM còn làm thêm dịch vụ xử lý ảnh, số tơ đậm nét ảnh, phân tích thành phần chính, dựng ảnh phối cảnh địa hình dưới một góc nhìn cho trước.
Hình 6.3. Sơ đồ trạm thu ảnh (Landsat)
Giới thiệu về một số vệ tinh viễn thám