CHƯƠNG 2 CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA VIỄN THÁM
3.3.6. Khả năng tạo ảnh lập thể của ảnh radar
Hai ảnh radar chụp ở hai góc ép khác nhau cùng hướng bay hoặc từ hai hướng ngược nhau hoặc từ 2 độ cao khác nhau sẽ cho khả năng tạo ảnh lập thể. Việc nhìn hình ảnh lập thể được thực hiện theo ngun tắc nhìn lập thể của ảnh hàng khơng thơng thường. Bên cạnh đó, cũng có thể tạo ảnh radar lập thể theo nguyên tắc giao thoa sóng phản hồi, với năng lượng là hàm của bước sóng radar và thời gian truyền (hình 3.9). Phương pháp này
được thực hiện phổ biến hơn trong kỹ thuật ảnh radar và cho độ chính xác rất cao (tới centimet). Tuy nhiên việc xử lý là phức tạp vì phải tính nhiều tham số liên quan đến thời gian thu nhận tín hiệu của tia từ lúc phát đi đến khi trở về, độ rộng của anten radar, sự phân cực của sóng radar...
Hình 3.9. Ảnh radar chụp giao thoa để nghiên cứu độ cao địa hình
3.3.7. Sự phân cực của radar
Hình 3.10. Ảnh radar vùng núi Oachita kênh K trong đó (a)- phân cực HH và ( b) - HV (theo Thomas M. Lillesand và Ralph w. Kiefer, 2000)
3.3.8. Sự phụ thuộc của tín hiệu radar vào hệ số điện mơi của vật chất
Vật có hằng số điện mơi thấp sẽ phản xạ sóng radar thấp hơn vật có hằng số điện mơi cao. Lý do là vật có hằng số điện mơi thấp sẽ cho khả năng xuyên sâu vào vật và phản xạ bề mặt của sóng radar sẽ ít đi. Đại đa số đá và đất có hằng số điện mơi lổ hợp từ 3-8, trong khi đó nước có hằng số điện mơi 80. Sự tăng độ ẩm của đất, đá sẽ làm tăng hằng số điện mơi của của chúng. Thơng thường thực vật có độ ẩm cao và có diện phủ lớn nên có đặc tính phản xạ sóng radar mạnh. Hằng số điện mơi của thực vật thay đổi theo điều kiện quyển khí. Các vật chất kim loại phản xạ mạnh sóng radar vì vậy, các đối tượng như cầu sắt, đường sắt, và các bề mạt kim loại trên ảnh radar chúng xuất hiện rất sáng.
3.3.9. Hệ số phản xạ thể tích của ảnh radar
Nếu vật chất khơng đồng nhất về hình dạng, thành phần, độ ẩm thì năng lượng truyền tới tiếp tục tán xạ và hiện tượng này gọi là phản xạ thể tích. Một phần phản xạ này tới được radar (bộ cảm) cho thông tin về phần dưới lớp phủ.
Hình 3. 11. Tán xạ thể tích, (a)- tia tới truyền qua và sau đó tán xạ trong vật liệu không đồng chất; (b)- tán phản xạ thổ lích trong mơi trường có cây với đơ cao và
tán khác nhau ( thu thâp cùa Nguyễn Vãn Đài)
Trong thiên nhiên, tán xạ cả trên bề mặt và thể tích (hình 3.11) thường xảy ra dồng thời và hiệu ứng tương quan của chúng khác nhau trong các trường hợp riêng biệt. Đối với sóng radar, mặt nước cho tán xạ bề mặt, còn đối với thực vật lại cho tán xạ thể tích. Sự đa phản xạ từ nhánh con, cành, lá ... do tán xạ ảnh hưởng đến cường độ của tín hiệu radar phản hồi và khử cực truyền tín hiệu radar. Tán xạ thể tích dẫn đến tăng cường độ tín hiệu trên ảnh phân cực chéo. Đặc tính này có thể dùng để phân biệt các loại thực vật và mật độ thực vật. Hệ số tổng hợp của tán xạ thể tích là một hàm nhiều biến như bước sóng, phân cực của chùm tới và dặc tính điện mơi và hình học cúa dối tượng.
3.4. Viễn thám radar bị động
Viễn thám radar bị động dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật của lĩnh vực bức xạ điện từ. Rất nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu trong kỹ thuật thu ảnh radar bị động do nguồn bức xạ tia radar là nguồn tự nhiên phản hồi lại ánh sáng mặt trời. Các bức xạ đó là rất yếu và bị phản xạ do phải truyền qua khí quyển 2 lần. Các vấn đề kỹ thuật cần phải quan tâm đến là: độ nhạy cảm của thiết bị, độ chính xác, dải phổ lựa chọn, hướng thu nhận. Vì vậy nghiên cứu về chất lượng hình ảnh và việc phân tích cũng địi hỏi những yêu cần kỹ thuật riêng cho từng mục tiêu sử dụng. Cũng vì lý do đó mà việc phát triển viễn thám radar bị động còn rất hạn chế. Về nguyên tắc chung, viễn thám radar bị động cũng giống như viễn thám với dải nhìn thấy và hồng ngoại. Tuy nhiên, để thu được tín hiệu radar phản hồi có cường độ yếu, người ta áp dụng nguyên tắc biểu thị nhiệt độ anten (Apparent anten temperature), đó là hệ thống hiệu chỉnh tín hiệu nhiệt của anten, với quan niệm tín hiệu nhiệt độ liên quan tới các bức xạ ớ dưới mặt đất, trong đó có tín hiệu sóng cực ngắn. Ngun tắc thu nhận hình ảnh cũng theo ngun tắc qt, tín hiệu thu được, chuyển hố thành tín hiệu số rồi ghi vào băng tư liệu, đĩa từ, cuối cùng chúng được chuyển thành hình ảnh.
Viễn thám radar bị động chỉ chụp ảnh vào ban ngày. Trung tâm NASA đã chụp được
một số bức ảnh mặt đất ở vùng châu Mỹ bằng thiết bị đặt trên máy bay ở độ cao thấp 760 met. Trên đó, các thơng tin về độ ẩm và nhiệt độ được phản ánh một cách tương đối rõ bằng các tone ảnh tối (ẩm, ấm) và sáng (lạnh, khô).
3.5. Viễn thám laser (LIDAR)
LIDAR là phương pháp Viễn thám sử dụng tia laser để thăm dò các đối tượng (Light Detection and Ranging _ LIDAR). Đây là phương pháp viễn thám chủ động: với cường độ mạnh, các tia laser được phóng xuống địa hình rồi phản hồi trở lại, ghi lại thành các tín hiệu điện hoặc từ. Thiết bị thu phát dược đặt trên máy bay, khi chiếu xuống mặt đất, tia laser bị hấp thụ, khúc xạ hoặc tán xạ. Tín hiệu hiệu trở về có cường độ khác nhau do tác động của các đối tượng tự nhiên, ngồi ra cịn phụ thuộc vào khoảng cách từ đối tượng đến thiết bị. Dựa vào các đặc tính đó, các tín hiệu laser thu được có thể phản ánh một số tính chất của đối tượng như độ cao của cây, sinh khối, độ sâu đáy của vùng có nước che phủ,...
Hình 3.12. a- kênh X cho tín hiệu phản hồi dạng phân tán (bổ mặt gồ ghề) của các thửa ruộng có thực vật. b- Tín hiệu radar trên kênh L cho tín hiệu thu được của các
vùng ẩm ướt
3.6. Các loại tư liệu viễn thám radar phổ biên
Hiện nay có nhiều vệ tinh của các nước có hệ thống quét ảnh radar như : Nga, Mỹ, cộng đồng Châu Âu, Nhật Bản, Canada.. có thể thống kê trong bảng 3.4 một số thơng số kỹ thuật của các hệ thông quét ảnh radar vệ tinh chủ động.
Bảng 3.4. Đặc tính của một sô' vệ tinh radar chủ động của các nước (theo Nguyễn Van Đài) Đặc tính Almaz-1 (Nga) ERS-1 (ESA) ERS-2 (ESA) Envisat-1 (ASAR), ESA JERS-1 (Nhật) Radarsat-1 (Canada) Ngày phóng 31/3/1991 17/7/1991 21/4/1995 7/2001 11/2/199 2 4/11/1995 Tuổi thọ 2 3 3 5 2 5 đô cao (km) 300/ 360 785 785 800 568 798 Kênh s c c c L c Sự phân cực HH w w HH, HV, w, VH HH HH Góc nhìn độ 20-70 23 23 14-45 35 10-60 Đô phủ (km) 350 100 100 58-405 75 45-500 Độ phân giải (m) 10-30 30 30 30-1000 18 8-100
Hình 3.13. Các mốt tạo ảnh của Radasat-1 có kích thưưc và độ phân giải khác nhau, tùy thuộc vào góc ép của tia radar