1.1 Tổng quan về mơ hình số độ cao
1.1.3 Các phương pháp thành lập mơ hình số độ cao (DEM)
Theo Florinsky và Nelson và nnk [20], DEM có thể được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau. Hiện nay, DEM chủ yếu được tạo ra từ các nguồn dữ liệu sau: từ các kết quả đo đạc thực địa, từ các dữ liệu được số hóa trên các bản đồ đã có sẵn (như số hóa các đường bình độ và các điểm ghi chú độ cao), từ kết quả đo vẽ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh, từ các dữ liệu đo Radar độ mở tổng hợp giao thoa và laser đặt trên máy bay, từ dữ liệu đo UAV.
Từ dữ liệu đo đạc thô, các điểm đo, hoặc các đường bình độ, để có dữ liệu DEM là bề mặt liên tục cần sử dụng các phương pháp nội suy. Các phương pháp nội suy như: tuyến tính, song tuyến, đa thức bậc 3, trung bình trọng số, nội suy dựa vào hàm Spline và phương pháp nội suy Kriging thường được sử dụng phổ biến trong các phần mềm để thành lập DEM.
Dưới đây là một số phương pháp thành lập mơ hình số độ cao phổ biến :
1.1.3.1 Đo đạc địa hình thơng thường
Chúng được thực hiện bằng các máy đo quang học, máy đo laser tacheometers và các máy thủy bình. Các DEM được thành lập bằng phương pháp này thường rất chi tiết và có tỷ lệ lớn, thường được thành lập ở các khu vực có diện tích tương đối nhỏ. Các DEM loại này thường được ứng dụng trong nghiên cứu đất đai và địa chất.
1.1.3.2 Phương pháp đo GPS động
Phương pháp này sử dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu và các máy thu GPS được gắn trên một chiếc xe di chuyển trên bề mặt địa hình để thu thập số liệu để thành lập ra DEM. Đây là phương pháp thành lập các DEM tỷ lệ lớn và chi tiết với thời gian nhanh và hiệu quả cao.
1.1.3.3 Phương pháp ảnh tương tự và ảnh số
Phương pháp ảnh tương tự và ảnh số. Chúng được sử dụng để thành lập các DEM từ các cặp ảnh (ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh). Người ta có thể sử dụng ảnh vệ tinh từ nhiều nguồn khác nhau như ảnh SPOT, Landsat MSS, NOAA AVHRR, ASTER, Ikonos, QuickBird,… Đo ảnh số đã được sử dụng để sản xuất ra hai loại DEM tỷ lệ trung bình là ASTER DEM cho hầu hết các phần của bề mặt trái đất và SPOT DEM cho các phần của diện tích Á-Âu, châu Phi và Trung Mỹ.
Trong các nghiên cứu “siêu thực” (superdetailed) độ chi tiết rất cao ví dụ như DEM trong các mơ hình vật lý trong phịng thí nghiệm để nghiên cứu các quá trình kiến tạo như gấp khúc và đứt gãy, người ta đã sản xuất DEM với độ phân giải vài milimet từ các cặp ảnh lập thể [87].
1.1.3.4 Kỹ thuật Radar
Được sử dụng phổ biến nhất. Kỹ thuật này với Radar độ mở tổng hợp (InSAR) để sản xuất DEM với ba cách tiếp cận: phân cực, radargrammetry sử dụng cặp ảnh radar lập thể và giao thoa kế. Trong các phương pháp đó, Radar độ mở tổng hợp giao thoa là được sử dụng phổ biến nhất. Đặc biệt, phương pháp này đã được thực hiện để tạo ra DEM độ phân giải thấp toàn cầu Venus, SRTM3 và DEM độ phân giải trung bình cho một phần lớn bề mặt trái đất [35].
DEM độ phân giải thấp tồn cầu được sử dụng để mơ tả địa hình (như trong DEM SRTM3_PLUS và DEM toàn cầu) [36]. SARs trên các vệ tinh ERS-1 và Radarsat đã được sử dụng để sản xuất DEM của các khối băng ở Greenland và Nam Cực [82],… DEM InSAR được sử dụng trong nghiên cứu các bề mặt đất vừa và nhỏ, trong nghiên cứu, khảo sát địa chất địa cầu [79]. Đôi khi các kỹ thuật Radar
mặt đất được sử dụng để tạo ra DEM độ phân giải cao. Các dữ liệu từ SAR trên vệ tinh Cassini đã được sử dụng để sản xuất các mơ hình số vùng bờ của hố sâu hồ hydrocacbon Ontario trên Titan.
1.1.3.5 Phương pháp đo laser
Phương pháp này sử dụng các xung laser để xác định khoảng cách giữa mục tiêu và bộ cảm biến (sensor). Trong phương pháp sử dụng công nghệ LiDAR, các phép đo đạc trên không đã được sử dụng để tạo ra các DEM tỷ lệ lớn và chi tiết của cả bề mặt đất và mặt biển. Mặc dù một vài vấn đề kỹ thuật vẫn chưa được giải quyết (ví dụ: hiệu quả của việc lọc nhiễu), kỹ thuật LiDAR đo đạc trên không vẫn được đề xuất để lập các DTM độ phân giải cơ sở cho trong nghiên cứu khoa học đất, địa chất trên quy mô lớn [67]. Sử dụng laser vệ tinh độ cao, hai DEM toàn cầu của Mặt Trăng đã được tạo ra: DEM quy mô nhỏ và DEM quy mơ trung bình, một loạt các DEM tồn cầu quy mơ vừa và nhỏ của Sao Hỏa và các DEM cho các khối băng ở Nam Cực và Greenland [57]. LiDAR mặt đất đã được sử dụng để tạo ra các DEM độ phân giải cao để từ đó tạo ra được các mơ hình địa chất ba chiều.