Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu Những kiến thức cơ bản về RS trình bày về lịch sử phát triển của RS trên thế giới và Việt Nam; định nghĩa, nguyên lý làm việc và thành phần trong RS; các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng sóng điện tử, phản xạ phổ; các loại RS và những vệ tinh RS; tổng thể vật mang bộ cảm biến trong RS.
Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS CHƯƠNG 3: NH NG KI N TH C CƠ B N V RS M c đích: Giúp ngư i h c n m ñư c m t s v n đ sau: - L ch s phát tri n c a RS th gi i Vi t Nam - Đ nh nghĩa, nguyên lý làm vi c thành ph n RS - Các y u t nh hư ng ñ n lư ng sóng n t , ph n x ph - Các lo i RS nh ng v tinh RS - T ng th v t mang, b c m bi n RS L ch s phát tri n Trên th gi i Thu t ng ‘Vi n Thám’ ñư c ñưa vào năm 1960 b i Evelyn Pruitt thu c vi n H i quân Hoa Kỳ Tuy nhiên, l ch s vi n thám có t trư c Đ u tiên b c nh ch p t m t khinh khí c u g n Paris 1858 Su t 50 năm sau có s ti n b rõ r t thi t k máy nh làm phim nhũ Năm 1909, phi cơng Wilbur Wright ch p b c nh ñ u tiên t máy bay bay qua vùng Centocelli Ý H u h t nh không ch p theo phương ngang mà xiên xu ng m t đ t Ph bi n hình nh nh ng thành ph l n danh lam th ng c nh Qua ñây, nhà khoa h c nh n th y ti m ch p nh không công c t o b n ñ t ng bư c khoa h c quan tr c phát tri n Mãi ñ n chi n tranh th gi i th nh t, ch p nh khơng đư c s d ng v i quy mơ l n có h thơng Máy nh ñư c thi t k ñ c bi t đ thám khơng x lý nhanh chóng đ có th ch p hàng nghìn t m nh m i ngày Song song đó, cơng ngh gi i đốn nh đ có nh ng thơng tin b ích ñư c phát tri n B ng cách quan sát di n bi n v ngư i s m t ñ t th i gian dài s giúp cho nhà chi n lư c d đốn đư c q trình thao di n quân s Đ n cu i chi n tranh th gi i th nh t, có nh ng c i ti n ñáng k v máy bay, thi t b x lý c a máy nh s lư ng ngư i có kinh nghi m ch p nh khơng, x lý nh tăng lên đáng k Nh ng c i ti n v thi t b ch p nh ñư c gi i thi u nh ng năm 1920 1930 ch p nh không tr thành ngu n thông tin tin c y ñ biên t p b n ñ Ch p nh khơng chưa đư c s d ng ph bi n Ch y u nhà ñ a lý, lâm nghi p nhà quy ho ch Châu Âu B c M ñã s d ng cho nh ng nghiên c u v i v ñ a lý v i quy mô nh c a Châu Phi Nam M Phim màu đư c phát tri n l n ñ u th i kỳ r t s d ng cho ñ n chi n tranh th gi i th M t vài lĩnh v c nghiên c u khoa h c ñã kh i xư ng t o n n t ng cho công ngh vi n thám sau Chi n tranh th gi i th ñã t o ti n ñ cho vi c phát tri n nhanh công ngh vi n thám Vi c phân tích nh khơng ph c v cho trinh sát quân s l i ñư c áp d ng Cơng ngh gi i đốn nh tr nên tinh vi đóng vai trị quan tr ng cho nh ng nghiên c u vùng ven bi n Kh ch p xuyên qua nư c, ñ c bi t nh màu ñã t o ñi u ki n thu n ti n cho vi c thu th p thơng tin v đ sâu, chư ng ng i v t n n ñáy bi n mà b n đ hàng h i có th khơng có Nh ng thư c phim h ng ngo i ñã xu t hi n th i gian chi n tranh nh m phát hi n quân ng y trang M ng lư i Rada ñư c d ng lên vào nh ng năm 1940 ñ cung c p s m nh ng c nh báo cho máy bay Ti n b c a công ngh rada cho phép 84 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS phát tri n giám sát nh n nh ng thi t b ph m vi h p Rada cung c p hình nh th c đ a hình v trí m c tiêu đ xác ph thu c vào ñi u ki n th i ti t ánh sáng Rada giúp xác đ nh v trí ñ ném bôm k c ban ñêm, ñi u ki n th i ti t x u, r t h u ích cho hàng h i ven bi n Trong nh ng năm 1950 h th ng nh h ng ngo i ñư c phát tri n, cung c p hình nh b c x c a v t th ñ a v t H th ng h ng ngo i không ph thu c vào ánh sáng khơng th vư t qua ñám mây Trong th i gian Side Looking Airborne Radar (SLAR) phát tri n ñã c i thi n ñư c nh ng h n ch c a PPI Rada C hai h th ng thi t k s d ng quân s v y ch ho t ñ ng vài năm lĩnh v c dân s Năm 1957, U.S.S.R (Liên Xơ) tung SPUTNIK-1, ñánh d u s b t ñ u c a ‘th i đ i khơng gian’ Năm 1959, v tinh EXPLORER-6 c a US truy n hình nh c a trái ñ t ñư c ch p t v tinh V tinh khí tư ng đ u tiên c a th gi i TIROS-1 đư c phóng vào năm 1960, ti n thân c a nh ng v tinh th i ti t th i Nh ng v tinh khơng gian có vai trị đ c bi t vi c t o nh n th c cho ngư i v kh l p b n ñ giám sát m t ñ t t d li u c a nh ng v tinh Nh ng b c nh ñ u tiên v trái ñ t ñư c ch p t v tinh ñã mang ñ n s ng c nhiên cho m i ngư i b i tính chi ti t v ñ c ñi m m t ñ t ph m vi r ng l n Sau này, M Liên Xơ đưa nh ng Camera máy quét ñ c bi t ñ ch p nh ph c v cho ñánh giá tài nguyên Trong ch ng minh nh ng giá tr c a hình nh khơng gian, h s m nh n v tinh khơng có tính tồn c u Nh ng h n ch ñã ñư c kh c ph c ph n l n b ng vi c phát tri n hàng lo t v tinh tài nguyên trái ñ t LANDSAT c a M V tinh ho t ñ ng qu ñ o th p LANDSAT nh ng h th ng tương t sau cung c p nh khơng gian v i m c chi ti t giúp ích cho nh ng nghiên c u bi n, cho dù th i gian xu t hi n c a Ngồi nh ng v tinh ho t đ ng khơng gian, có m t h th ng ñang ñư c th nghi m ñ giám sát môi trư ng bi n Trong s này, n i b c nh t v tinh NIMBUS-7 dùng ch p nh màu v vùng ven bi n - Coastal Zone Colour Scanner (CZCS) v tinh SEASAT v i nh ng b c m bi n chuyên d ng ñ nghiên c u bi n Trong m t vài năm g n đây, Liên Xơ M ñã có nh ng v tinh vi n thám riêng cho h Máy bay v n cịn đóng vai trị vi n thám tính linh ho t v đ cao, l ch trình kh b sung c m bi n d dàng Tùy thu c vào yêu c u thông tin c a ngư i s d ng ngu n l c s n có, máy bay phù h p v i nghiên c u vi n thám có tính thay đ i v đ cao, đ ng … Máy bay cịn ñư c s d ng ñ th nghi m b c m bi n trư c ñưa lên v tinh Nh ng ti n b nhanh chóng c a cơng ngh máy tính có nh ng nh hư ng lên t t c khía c nh c a Vi n Thám S quan tâm nh t c a ngư i s d ng s phát tri n công ngh x lý nh ph c v cho phân tích d li u; chương trình máy tính ñ n n nh, nâng cao ch t lư ng khai thác d li u; t c ñ x lý c a máy tính cho phép m t ngươig dùng có th th c hi n phân tích d li u m t khu v c r ng l n m t th i gian ng n V i nh ng ti n b công ngh thu th p phân tích d liêu Ngày nay, Vi n thám ñang g p thách th c l n cung c p nh ng thông tin ti n 85 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS l i, k p th i ñ n ngư i c n Đi u c n có s h t ng đ truy c p, x lý, phân ph i có m t c ng đ ng có th áp d ng cho m c đích c a Vi t Nam Cơng ngh vi n thám ñã ñư c ng d ng Vi t Nam t nh ng năm 70 c a th k 20 Th i gian ñ u m t vài quan nư c ñã thu nh n nh v tinh ph c v cho ng d ng thu c lĩnh v c ñ a ch t lâm nghi p Th i gian ti p theo, nh ng ng d ng ñư c m r ng thêm cho lĩnh v c khác nông nghi p, giám sát môi trư ng thiên thai, quy ho ch, nghiên c u khoa h c… Trong kho ng th i gian t 1979 ñ n 1980 m t vài t ch c Vi t Nam ñã b t ñ u n m b t công ngh vi n thám Trong 10 năm ti p theo, vi n thám ñã ñư c m r ng cho nh ng nghiên c u thí nghi m đ xác ñ nh phương pháp kh s d ng d li u vi n thám cho vi c gi i quy t nhi m v an sinh xã h i Vi t Nam Giai ño n 1990-1995, bên c nh ti p t c vi c m r ng nh ng nghiên c u thí nghi m, nhi u lĩnh v c s d ng cơng ngh vi n thám vào nh ng ng d ng c a cu c s ng ñã g t hái đư c nh ng k t qu có ý nghĩa v công ngh , khoa h c kinh t Hi n nay, m t s t ch c ñã ho t ñ ng m t cách chuyên nghi p lĩnh v c vi n thám Các t ch c t p trung nhi u quan nhà nư c phân tán t trung ương ñ n ñ a phương cán b ngành, c c, t nh, vi n trư ng ñ i h c S lư ng quan gia tăng t i hàng ch c t ch c v i hàng trăm cán b làm nhi m v lĩnh v c vi n thám Các cán b ñư c ñào t o c ngồi nư c Cơng ngh vi n thám tr nên m t nh ng cơng c đư c s d ng ph bi n Vi t Nam cho nghiên c u khoa h c, qu n lý t o b n đ tài ngun thiên nhiên Cơng ngh vi n thám ñã ñư c ñ u tư t ch c B tài nguyên môi trư ng trung tâm vi n thám, vi n nghiên c u đ a ch t khống s n ñã nghiên c u nhi u ñ tài liên quan t i vi n thám M c đích c a chúng ñ nâng cao ch t lwngj hi u qu nh ng nghiên c u b n Nhi u d án nghiên c u khoa h c v cơng ngh vi n thám đư c thi n hi n t i vi n khoa h c công ngh Vi t Nam nh ng trư ng ñ i h c v lĩnh v c v bi n, sinh thái, khoa h c trái ñ t, nghiên c u môi trư ng quy ho ch T th i gian b t ñ u ñ n nay, nh ng t ch c tham gia vào ho t ñ ng lĩnh v c vi n thám Vi t Nam ñã thu th p ñư c nhi u d li u vi n thám t nh ng ng n khác v i nh ng th i ñi m khác ña d ng v lo i nh Tuy nhiên, d li u nh vi n thám ph bi n nh t nh v tinh có đ phân gi i th p trung bình (ñ phân gi i kho ng 5-20m) M c ñích c a vi c s d ng d li u ñ ph c v cho nh ng nghiên c u ng d ng ch địi h i đ xác trung bình th p qu n lý tài nguyên môi trư ng, giám sát bi n đ ng mơi trư ng ngu n tài nguyên thiên nhiên, c p nh t thông tin cho b n ñ t l nh trung bình ho c b n đ chun đ Nh ng phương pháp đ gi i đốn phân lo i nh ng ñ i tư ng thơng tin nh ng phương pháp th cơng đư c d a nh ng kinh nghi m ki n th c c a chuyên gia lĩnh v c gi i đốn nh hàng khơng T nh ng năm cu i c a th k 20 ñ u th k 21 nhi u t ch c, vi n nghiên c u ñã ng d ng nh ng phương pháp d a pixel cho vi c phân lo i m t cách t ñ ng phương pháp hình h p, kho ng cách ng n nh t, phương pháp xác su t nh t G n ñây, t ch c ñã b t ñ u s d ng nh có ñ phân gi i khơng gian cao (đ phân gi i nh 5m) ñ n nh ng ng d ng m i địi h i đ xác cao c p nh t d li u không gian cho b n ñ t l l n Tuy nhiên, vi c phân lo i, trích l c 86 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS thông tin t nh ng phương pháp cũ ñã th hi n nhi u v n ñ hi n tư ng mu i tiêu r t nhi u, hay r t khó phân lo i ñ i tư ng theo m c ñích s d ng ñ gi i quy t v n ñ t ch c ñã s d ng l i phương pháp trích l c thơng tin nh b ng phương pháp th công Th y ñư c s phát tri n nhanh c p thi t v ng d ng công ngh vi n thám cu c s ng, s phát tri n kinh t xã h i th gi i Chính ph nư c ta có nh ng đ nh hư ng cho s phát tri n công ngh vũ tr Ngày 14/6/2006, th tư ng ph ñã quy t ñ nh v ‘chi n lư c nghiên c u ng d ng công ngh vũ tr ñ n năm 2020’ Trong giai ño n 2006-2010, ñ y m nh chi u r ng chi u sâu lĩnh v c có vi n thám ng d ng vi n thám vào ngành khí tư ng th y văn, tài nguyên môi trư ng c th l nâng cao ch t lư ng d báo s m mưa bão, lũ, lũ quét, s c l ñ t lo i thiên tai khác, ñánh giá bi n ñ i khí h u tồn c u đ n Vi t Nam Đ nh kỳ ñánh giá bi n ñ ng s d ng ñ t ñai, xây d ng s d li u b n ñ chuyên ñ s hóa dùng chung cho nhi u quan t trung ương ñ n ñ a phương V i ngành nơng nghi p, th y s n, u tra tài nguyên m r ng ng d ng vi n thám vi c xây d ng quy trình d báo s n lư ng lúa vùng tr ng lúa tr ng ñi m, d báo lũ l t, khô h n, cháy r ng; quy ho ch ni tr ng th y s n đánh b t h i s n; nghiên c u hi n tư ng tài nguyên d u khí, nư c ng m … T năm 2011 ñ n 2020 ñưa vào ng d ng t i Vi t Nam thành t u m i c a v tinh quan sát trái ñ t ñ phân gi i r t cao, v tinh đ nh v có đ xác r t cao, thi t b m t ñ t g n nh tích h p nhi u ch c Bên c nh thành l p y ban vũ tr Vi t Nam Vi n cơng ngh vũ tr đ t p trung xây d ng khung pháp lý, phát tri n s h t ng, ph n c ng, ph n m m ngu n nhân l c cho vi c phát tri n ng d ng c a công ngh vũ tr Vi t Nam Đ nh nghĩa Vi n thám Nói m t cách nơm na “vi n thám” có hai t “vi n” “thám” “Vi n” có nghĩa xa, t xa, khơng ti p xúc v i đ i tư ng “Thám” có nghĩa tìm hi u, l y thơng tin v đ i tư ng Ta có th hi u m t cách ñơn gi n vi n thám m t ngành khoa h c nghiên c u ñ i tư ng mà không ti p xúc tr c ti p v i chúng Trong ti ng Anh, vi n thám “remote sensing”, thư ng ñư c vi t t t RS N u nói m t cách khoa h c có th dùng đ nh nghĩa sau: Vi n thám m t khoa h c thu nh n thông tin c a b m t trái đ t mà khơng ti p xúc tr c ti p v i b m t y Đi u ñư c th c hi n nh vào vi c quan sát thu nh n lư ng ph n x , b c x t ñ i tư ng sau phân tích, x lý, ng d ng nh ng thơng tin nói (theo CCRS) Nguyên lý làm vi c c a RS Sóng n t đư c ph n x ho c b c x t v t th ngu n cung c p thông tin ch y u v ñ c tính c a ñ i tư ng nh vi n thám s cung c p thông tin v v t th tương ng v i lư ng b c x ng v i t ng bư c xóng xác đ nh Đo lư ng phân tích lư ng ph n x ph ghi nh n b i nh vi n thám cho phép tách thơng tin h u ích v t ng lo i l p ph m t ñ t khác s tương tác gi a b c x ñi n t v t th M t thi t b dùng đ c m nh n sóng n t ph n x hay b c x t v t th ñư c g i ‘b c m bi n – Sensors’ B c m bi n có th máy ch p nh ho c máy 87 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS quét Phương ti n mang sensors ñư c g i ‘v t mang’ V t mang có th máy bay, khinh khí c u, tàu thoi hay v tinh….hình 3.1 th hi n m t s v t mang: (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 3.1: (a-IKONOS 2), (b-OrbView (SeaStar)), (c-EROS A1) , (d-NOAA 12, 14, 16), (e-RADARSAT 1), (f-SPOT 1, 2, 4) Hình 3.2: Nguyên lý thu th p d li u nh vi n thám 88 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Ngu n lư ng thư ng s d ng vi n thám b c x m t tr i, lư ng c a sóng n t v t th ph n x hay b c x ñư c thu nh n b i b c m bi n ñ t v t mang Thông tin v lư ng ph n x c a v t th ñư c ghi nh n b i nh vi n thám thông qua x lý t ñ ng máy ho c gi i đốn tr c ti p t nh d a kinh nghi m c a chuyên gia Cu i cùng, d li u ho c thông tin liên quan ñ n v t th hi n tư ng khác m t ñ t s ñư c ng d ng vào nhi u lĩnh v c khác nông lâm nghi p, khí tư ng, mơi trư ng, đ a ch t, th y s n… Hình 3.3, th hi n sơ đ quy trình cơng ngh b n đư c s d ng vi c tách thông tin h u ích t nh vi n thám Hình 3.3: Ngun lý thu nh n quy trình x lý d li u vi n thám Tồn b q trình thu nh n x lý nh vi n thám có th chia thành thành ph n b n sau: - Ngu n cung c p lư ng - S tương tác c a lư ng v i khí quy n - S tương tác v i v t th b m t trái ñ t - Chuy n ñ i lư ng ph n x t v t th thành d li u nh s b i b c m bi n - Hi n th nh s cho vi c gi i ñoán x lý Nh ng thành ph n RS H th ng vi n thám thư ng bao g m ph n t có quan h ch t ch v i Theo trình t ho t ñ ng c a h th ng, chúng th hi n hình 3.4: Ngu n lư ng (A): Thành ph n ñ u tiên c a m t h th ng vi n thám ngu n lư ng ñ chi u sáng hay cung c p lư ng ñi n t t i ñ i tư ng quan tâm Có lo i vi n thám s d ng lư ng m t tr i, có lo i t cung c p lư ng t i đ i tư ng Thơng tin vi n thám thu th p ñư c d a vào lư ng t ñ i tư ng ñ n Hình 3.4: Nh ng thành ph n RS 89 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS thi t b nh n, n u khơng có ngu n lư ng chi u sáng hay truy n t i đ i tư ng s khơng có lư ng ñi t ñ i tư ng ñ n thi t b nh n Nh ng tia phát x khí quy n (B): Vì lư ng t ngu n lư ng t i ñ i tư ng nên s ph i tác qua l i v i vùng khí quy n nơi lư ng qua S tương tác có th l p l i m t v trí khơng gian lư ng cịn ph i theo chi u ngư c l i, t c t ñ i tư ng ñ n b c m S tương tác v i ñ i tư ng (C): M t ñư c truy n qua khơng khí đ n đ i tư ng, lư ng s tương tác v i ñ i tư ng tuỳ thu c vào ñ c ñi m c a c ñ i tư ng sóng n t S tương tác có th truy n qua ñ i tư ng, b ñ i tư ng h p thu hay b ph n x tr l i vào khí quy n Thu nh n lư ng b ng b c m (D) Sau lư ng ñư c phát hay b ph n x t ñ i tư ng, c n có m t b c m t xa ñ t p h p l i thu nh n sóng n t Năng lư ng ñi n t truy n v b c m mang thơng tin v đ i tư ng S truy n t i, thu nh n x lý (E) Năng lư ng ñư c thu nh n b i b c m c n ph i ñư c truy n t i, thư ng dư i d ng ñi n t , ñ n m t tr m ti p nh n-x lý nơi d li u s ñư c x lý sang d ng nh nh d li u thơ Gi i đốn phân tích nh (F): nh thơ s đư c x lý ñ có th s d ng ñư c Đ l y đư c thơng tin v đ i tư ng ngư i ta ph i nh n bi t ñư c m i hình nh nh tương ng v i đ i tư ng Cơng đo n đ có th “nh n bi t” g i gi i đốn nh nh đư c gi i đốn b ng m t ho c k t h p nhi u phương pháp Các phương pháp gi i đốn th cơng b ng m t, gi i đốn b ng k thu t s hay cơng c n t đ l y đư c thơng tin v ñ i tư ng c a khu v c ñã ch p nh ng d ng (G): Đây ph n t cu i c a q trình vi n thám, đư c th c hi n ng d ng thông tin mà ñã chi t ñư c t nh ñ hi u rõ v ñ i tư ng mà quan tâm, đ khám phá nh ng thơng tin m i, ki m nghi m nh ng thơng tin có nh m gi i quy t nh ng v n ñ c th Y u t nh hư ng đ n lư ng sóng n t Năng lư ng c a sóng n t lan truy n qua mơi trư ng khí quy n s b ph n t khí h p th dư i hình th c khác tùy thu c vào t ng bư c sóng c th Tr c ngang hình 3.5 th hi n giá tr bư c sóng tr c đ ng th hi n % lư ng ng v i t ng bư c sóng c th truy n qua khí quy n Các vùng ph mà khơng b nh hư ng m nh b i môi trư ng khí quy n (cịn đư c g i c a s khí quy n) s đư c ch n ñ s d ng cho vi c thu nh n nh vi n thám Các bư c sóng ng n 0,3µm h u b h p th b i t ng Ơzơn, vùng ánh sáng kh ki n m t tr i cung c p r t b h p thu b i khí quy n lư ng sóng n t ng v i bư c sóng 0,5µm có ưu th cho vi c thu nh n nh vi n thám B c x nhi t c a trái ñ t có lư ng cao nh t t i bư c sóng 10µm vùng c a s khí quy n sóng vơ n cao t n v i bư c sóng l n 1mm r t b h p thu b i khí quy n Do đó, nh vi n thám nh n đư c thư ng d a vào s ño lư ng lư ng ph n x c a sóng n t n m vùng sóng vơ n cao t n ( nh Rada) trư ng h p ngo i l không s d ng lư ng m t tr i 90 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Hình 3.5: Vùng ph s d ng vi n thám b h p thu lư ng b i khí quy n Trong vi n thám, ngư i ta thư ng quan tâm ñ n kh lan truy n sóng n t khí quy n, hi n tư ng ch tương tác gi a sóng n t v i khí quy n s có tác đ ng m nh đ n thơng tin đư c thu nh n b i b c m bi n Khí quy n có đ c m quan tr ng tương tác khác ñ i v i b c x n t có bư c sóng khác Đ i v i vi n thám quang h c, ngu n lư ng cung c p ch y u m t tr i s có m t thay đ i phân t nư c khí (theo khơng gian th i gian) có l p khí quy n nguyên nhân ch y u gây nên s bi n ñ i lư ng ph n x t m t ñ t ñ n b c m bi n Kho ng 75% lư ng m t tr i ch m đ n l p ngồi c a khí quy n đư c truy n xu ng m t đ t q trình lan truy n sóng n t ln b h p thu, tán x khúc x b i quy n trư c ñ n b c m bi n Các lo i khí Oxy, Nitơ, Cacbonic, Ơzơn, nư c,… ph n t lơ l ng khí quy n tác nhân nh hư ng ñ n s suy gi m lư ng sóng ñi n t trình lan truy n Đ hi u rõ ch tương tác gi a sóng n t khí quy n, vi c ch n ph ñi n t ñ s d ng cho vi c thu nh n nh vi n thám B ng 3.1 th hi n ñ c ñi m c a d i ph ñi n t thư ng đư c s d ng cơng ngh vi n thám B ng 3.1: Đ c ñi m c a d i ph ñi n t s d ng cơng ngh vi n thám D i ph n t Bư c sóng Đ c m Tia c c tớm 0,3 ữ0,4àm H p th m nh b i khí quy n t ng cao (t ng Ôzôn), không th thu nh n lư ng d i sóng cung c p hi n tư ng l i b o v ngư i tránh b tác ñ ng b i tia c c tớm Kh ki n 0,4ữ0,76àm R t ớt b h p thu b i Ôxy, nư c lư ng ph n x c c ñ i ng v i bư c sóng 0,5µm khí quy n Năng lư ng d i sóng cung c p gi vai trò quan tr ng vi n thám 91 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS H ng ngo i g n 0,77ữ1,34àm Nng l ng ph n x m nh ng v i bư c sóng trung bình h ng ngo i g n t 0,77ữ0,9àm S d ng 1,55ữ2,4àm ch p nh h ng ngo i theo dõi s bi n ñ i th c v t t 1,55ữ2,4àm H ng nhi t ngo i 3ữ22àm M t s vựng b h p th m nh b i nư c, d i sóng gi vai trị phát hi n cháy r ng ho t ñ ng c a nỳi l a t 3,5ữ5àm B c x nhi t c a trái đ t có lư ng cao nh t t i bư c sóng 10µm Vơ (Rada) n 1mm÷30cm Khí quy n khơng h p th m nh lư ng bư c sóng l n 2cm, cho phép thu nh n lư ng c ngày l n đêm, khơng nh hư ng b i mây, sương mù hay mưa Phân lo i nh vi n thám Vi n thám có th ñư c phân thành lo i b n ng v i vùng bư c sóng s d ng: a Vi n thám d i sóng nhìn th y h ng ngo i ph n x Ngu n lư ng b c x m t tr i nh vi n thám nh n ñư c d a vào s ño lư ng lư ng vùng ánh sáng kh ki n h ng ngo i ñư c ph n x t v t th b m t trái ñ t nh thu đư c b i cơng ngh vi n thám ñư c g i chung nh quang h c b Vi n thám h ng ngo i nhi t Ngu n lư ng s d ng b c x nhi t v t th s n sinh ra, h u m i v t th nhi t đ bình thư ng đ u t phát m t b c x nh thu đư c b i cơng ngh vi n thám g i nh nhi t Hình 3.6: Ngu n lư ng b c x m t tr i c Vi n thám siêu cao t n Trong vi n thám siêu cao t n, hai lo i k thu t ch ñ ng b ñ ng ñ u ñư c áp d ng Vi n thám b ñ ng ghi l i lư ng sóng vơ n cao t ng v i bư c sóng l n 1mm mà đư c b c x t nhiên ho c ph n x t m t s ñ i tư ng 92 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Trong hình 3.7a: Năng lư ng nh n đư c có th t b c x c a khí quy n (1); ph n x t m t ñ t (2); b c x v t th phát (3) hay d a vào b c x c a m t đ t (4) Vì có bư c sóng dài nên lư ng thu nh n ñư c c a công ngh vi n thám siêu cao t n b ñ ng th p so v i vi n thám d i sóng kh ki n Đ i v i vi n thám siêu cao t n ch ñ ng (Radar – Radio detection and ranging), v tinh cung c p lư ng riêng phát tr c ti p ñ n v t th , r i thu l i lư ng sóng ph n x l i t v t th Cư ng ñ lư ng ph n x ñư c ño lư ng ñ phân bi t gi a ñ i tư ng v i nh thu ñư c b i k thu t ki n thám ñư c g i nh Rada, hai lo i công ngh vi n thám siêu cao t n (b ñ ng ch ñ ng) thư ng ñư c s d ng vi c t o nh rada đư c th hi n hình 3.7 Hình 3.7: (a-vi n thám b đ ng) (b, c- vi n thám ch ñ ng) T ng th v v t mang Đ b c m bi n thu nh n lư ng b c x phát x t v t th b m t ñ t t o nh quang h c hay nh rada, b c m bi n ñư c b trí v t mang m t phương ti n dùng ñ ñưa b c m ñ n m t ñ cao v trí mong mu n cho vi c thu nh n thông tin t m t ñ t ñ t hi u qu nh t, ñáp ng cho nhi u m c ñích ng d ng khác V tinh máy bay nh ng v t mang b n thư ng ñư c s d ng vi n thám Ch p nh t máy bay (t o nh hàng khơng) có th xem d ng đ u tiên c a vi n thám t n t i m t phương pháp ñư c s d ng r ng rãi thành l p b n đ đ a hình chun đ ph c v công tác qu n lý tài nguyên thiên nhiên giám sát môi trư ng quy ho ch qu n lý đ th … Ngồi cịn có nhi u lo i v t mang khác có đ cao ho t đ ng t vài ch c mét tr lên thang trư t c a c n c u, máy bay không ngư i lái,… ñ ch p nh khu v c nh m t đ t, khinh khí c u ñ nghiên c u nhi u ñ i tư ng khác nhau, tàu th c hi n theo chương trình thí nghi m khác (a) (b) (c) (d) Hình 3.8: Các d ng v t mang ñư c s d ng công ngh vi n thám 93 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS V tinh nhân t o bao g m nh ng v t mang đư c phóng vào khơng gian chuy n ñ ng theo nh ng qu ñ o nh t đ nh ph c v cơng tác liên l c vi n thơng, đ nh v hàng h i, thám sát khí tư ng quan sát m t ñ t… V tinh vi n thám cho phép nhìn th y m t vùng r ng m t ñ t bao g m t t c ñ i tư ng có ưu th cung c p nh ña ph , ña th i gian cho tồn th gi i nh v tinh có ưu ñi m sau: - Bao ph m t vùng r ng l n trái ñât - Khu v c c n nghiên c u ñư c ch p l p l i thư ng xuyên nhi u l n theo chu kỳ - nh ñư c x lý phân tích máy tính - Chi phí tương ñ i th p tính m t ñơn v di n tích vùng ph c a nh Tuy nhiên, nh v tinh có đ phân gi i m t ñ t th p so v i nh hàng không Hi n nay, th trư ng ch cung c p nh v tinh có đ phân gi i cao nh t 0,6m tương lai g n v i vi c phóng v tinh thương m i s cho phép cung c p nh có đ phân gi i cao r t nhi u Tuy nhiên, giá thành c a nh vi n thám ñ phân gi i cao thư ng y u t vi c ch n l a gi a nhà cung c p lo i nh v tinh Hình 3.9 th hi n v tinh nhân t o thơng d ng đư c s d ng cơng ngh vi n thám có qu ñ o ho t ñ ng ñ phân gi i khác Các v tinh nhân t o thư ng chuy n đ ng theo l trình đư c thi t k trư c cho phù h p v i kh m c tiêu c a b c m bi n ñư c ñ t v tinh L trình đư c thi t k ñ v tinh chuy n ñ ng vũ tr s Hình 3.9 : Các v tinh nhân t o ñư c xác ñ nh b i thông s b n theo đ nh thơng d ng ñư c s d ng lu t Kepler áp d ng cho v t th chuy n ñ ng vũ tr ñư c g i qu ñ o c a v tinh S l a ch n qu ñ o tùy thu c vào giá tr c a t p h p thông s b n này; thông thư ng v tinh khác s chuy n ñ ng theo nh ng qu ñ o khác ñư c phân bi t b i: - Nh ng ñ cao khác sơ v i m t ñ t - Theo qu ñ o elip n m m t m t ph ng có góc nghiêng khác so v i m t ph ng ch a xích đ o - Theo th i gian v tinh di chuy n hoàn t t m t vịng quay qu đ o, cịn đư c g i chu kỳ c a qu ñ o - Theo kho ng th i gian c ñ nh mà v tinh tr l i v trí ch p nh ban đ u, cịn đư c g i chu kỳ l p l i c a v tinh (do b c m bi n có trư ng nhìn c đ nh, nên v tinh di chuy n s t o nên n ch p m t đ t có b r ng c đ nh cịn đư c g i đ r ng c a n ch p Vì trái đ t quay nên v tinh s ch p nh theo n khác m t ñ t sau m i chu kỳ ti p theo, sau kho ng th i gian c ñ nh v tinh s l p l i v trí ban đ u th i gian ñư c g i t n su t l p l i hay chu kù l p) 94 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Cao ñ v tinh nh hư ng ñ n ñ phân gi i m t ñ t c a nh kh c a b c m bi n c ñ nh, chu kỳ l p l i c a v tinh gi vao trò r t quan tr ng vi c cung c p nh ña th i gian ph c v công tác giám sát liên t c bi n ñ ng b m t ñ t Hình 3.10 minh h a qu đ o, n ch p kh ch p ph toàn b m t ñ t c a v tinh l a ch n thông s b n c a qu ñ o ñ phù h p v i kh m c tiêu c a b c m bi n ñư c ñ t v tinh (a) (b) (c) (d) Hình 3.10 (a) Qu đ o c a v tinh nhân t o (b) Tuy n ch p t o v tinh di chuy n (c) Tuy n m i ñư c t o trái ñ t quay (d) Vùng ch p m t ñ t c a v tinh Nhìn chung d a theo qu đ o chuy n ñ ng c a v tinh so v i trái ñ t m t tr i có th chia qu ñ o v tinh thành lo i b n sau: Qu ñ o ñ ng b trái ñ t: qu ñ mà v tinh chuy n ñ ng m t v n t c g c v i trái ñ t, nghĩa v tinh quay m t vịng qu đ o m t kho ng th i gian 24gi hay 86164,1 giây V tinh chuy n ñ ng qu ñ o ñ ng b trái ñ t n u m t ph ng qu ñ o trùng v i m t ph ng ch a xích đ o (có góc nghiên b ng khơng) đư c g i qu đ o ñ a tĩnh Các v tinh ñ a tĩnh có đ cao kho ng 36000km ln treo lơ l ng t i m t m khơng trung (ñ ng yên so v i b m t trái ñ t) Do v y, v tinh ñ a tĩnh cho phép quan sát thu th p thông tin liên t c m t vùng c th đư c 95 Ph m Văn Thơng Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS s d ng thích h p vào m c ñích quan sát khí tư ng ho c truy n tin… V i ñ cao l n, v tinh khí tư ng đ a tĩnh có th giám sát th i ti t d ng mây bao ph tồn b bán c u c a trái đ t Qu ñ o ñ ng b m t tr i: qu ñ o cho phép v tinh chuy n ñ ng theo hư ng B c – Nam k t h p v i chuy n ñ ng quay c a trái đ t (Tây – Đơng) cho v tinh ln ln nhìn đư c b m t trái ñ t t i th i ñi m có s chi u sáng t t nh t c a m t tr i Như v y góc nghiêng c a m t ph ng qu ñ o g n v i góc nghiêng c a tr c quay c a trái ñ t (so v i m t ph ng xích đ o) nên cịn đư c g i qu ñ o g n c c Nh ng v tinh chuy n ñ ng theo qu ñ o ñ ng b m t tr i s thu th p thơng tin vùng c a trái ñ t theo gi ñ a phương nh t đ nh v trí c a v tinh s thay ñ i theo ñi u ki n chi u sáng c a m t tr i m t năm Lo i qu ñ o ñ m b o ñi u ki n chi u sáng c a m t tr i thu th p nh v tinh khu v c c th theo ngày t ng mùa khác năm Các v tinh tài nguyên thư ng s d ng qu ñ o ñ ng b m t tr i có ưu m ln t o ñư c m t ñi u ki n chi u sáng n ñ nh Đây y u t quan tr ng cho vi c giám sát s thay ñ i giá tr ph gi a nh mà khơng c n hi u ch nh u ki n chi u sáng khác Qu ñ o có chu kỳ l p l i m t ngày nhi u ngày: nh ng qu ñ o mà cho phép v tinh tr l i ñi m ñ nh ñ u khu v c ch p nh m t ngày ho c sau nhi u ngày Hình 3.11: Minh ho c qu đ o b n cho phép v tinh có kh thu th p thơng tin m t đ t (a) (b) (c) Hình 3.11: a-Qũy đ o đ ng b trái ñ t, b-quý ñ o ñ ng b m t tr i, c-các qu ñ o b n T ng quan b c m bi n B c m bi n ch thu nh n lư ng sóng n t ph n x hay b c x t v t th theo t ng bư c sóng xác đ nh Năng lư ng sóng ñi n t sau t i ñư c b c m bi n chuy n thành tín hi u s (chuy n đ i tín hi u n thành m t s nguyên h u h n g giá tr Pixel) tương ng v i lư ng b c x ng v i t ng bư c sóng b c m bi n nh n ñư c d i ph ñã xác ñ nh Máy qt v i trư ng nhìn khơng đ i (instantaneous field of view –IFOV) (góc nhìn khơng gian tương ng gi a m t pixel v i m t ñơn v chia m u b m t ñ t) ñư c s d ng ñ t nh hai chi u c a b m t ñ t d a s ph i h p chuy n ñ ng v t mang h th ng quét vuông góc v i hư ng bay Lư ng thơng tin v lư ng b c x ghi ñư c IFOV s ñư c b c m bi n ñ i thành giá tr c a pixel H th ng quét s d ng ñ ghi nh n lư ng b c x ng v i bư c sóng khác g i t n xác đ nh (t c c tím đ n h ng ngo i) ñư c g i h th ng quét ña ph Hai phương pháp quét b n thư ng ñư c s d ng vi c t o nh đa ph qt vng góc v i n ch p qt d c n ch p 96 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Qt vng góc v i n ch p Gương quay (A) chuy n ñ ng m t ph ng vng góc v i đư ng bay ñư c s d ng ñ d ch chuy n trư ng nhìn khơng đ i IFOV t o thành dịng qt vng góc v i hư ng di chuy n c a v tinh Năng lư ng ph n x ñư c phân chia ng v i t ng bư c sóng khác (thơng qua kính l c ph ) đư c b tách sóng (B -Detectors) ño lư ng lư ng ng v i t ng kênh ph chuy n thành giá tr s c a t ng pixel Sau k t thúc dịng qt, gương quay tr v v trí ban ñ u ñ t o dòng k ti p nh s d ch chuy n ñ ng b c a v tinh, k t qu nh n ñư c nh v tinh t p h p c a dịng nh liên ti p lên Trư ng nhìn khơng đ i IFOV (C) c a b c m bi n ñ cao c a v tinh xác ñ nh ñ phân gi i m t ñ t (D) góc nhìn t i đa (E) mà m t b c m bi n có th thu đư c sóng n t (đư c qt b i gương quay) đư c g i trư ng nhìn (field of view – FOV) Kho ng cách không gian m t ñ t FOV t o nên tương ng v i ñ cao c a v tinh b r ng n ch p (F) cịn đư c s d ng đ xác đ nh b r ng c a nh v tinh Hình 3.12: T o nh ña ph theo phương pháp quýet vng góc v i n ch p Qt d c n ch p Quét d c n ch p s d ng h th ng quét ñi n t ho c b tách sóng m ng n tính đ ghi nh n lư ng b c x ng v i dịng qt c đ nh vng góc v i phương chuy n đ ng c a v tinh B tách sóng m ng n tình (A) đư c xây d ng t i m t ph ng t o nh (B) c a h th ng lăng kính (C) cho phép t o thành dịng qt vng góc v i hư ng di chuy n c a v tinh M i b tách sóng riêng bi t (detector – diod quang n) ño lư ng lư ng ph n x ng v i t ng Pixel (D) ñư c phân chia ng v i t ng bư c sóng khác (thơng qua kính l c ph ) Trong phương pháp này, m i b tách sóng m ng n tính riêng s đ m nhi m vi c đo lư ng lư ng ng v i t ng kênh ph kích thư c c a IFOV ng v i b tách sóng riêng bi t s xác ñ nh ñ phân gi i m t ñ t c a nh v tinh T phương pháp b n cho th y, ph n t c a nh v tinh thư ng có d ng hình vng th hi n m t khu v c ñó m t ñ t Đi u quan tr ng c n ý phân bi t rõ ràng gi a kích thư c c a pixel nh v i đ phân gi i khơng gian, đ i v i nh v tinh u khơng ph i tương ng m i trư ng h p N u b c m bi n có đ phân gi i không gian 20m m t nh thu ñư c t b c m bi n ñư c th hi n ñúng ñ phân gi i m i pixel tương ng cho m t ñi n tích 20x20m m t ñ t 97 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Trong trư ng h p kích thư c c a pixel ñ phân gi i không gian Tuy nhiên, thi t b hi n th nh s có th cho phép th hi n v i nh ng kích thư c pixel khác so v i ñ phân gi i không gian c a nh v tinh Hình 3.13: T o nh đa ph theo phương pháp quét d c n ch p Nói chung, nh ch th hi n ñư c nh ng v t th l n g i nh có đ phân gi i th p, nh cho phép tách ñ i tư ng nh th y ñ chi ti t m t ñ t ñư c g i nh có đ phân gi i cao Đ phân gi i cao di n tích m t ñ t ñư c th hi n nh nh , hiên b c m bi n ñ t v tinh ph c v cho m c đích qn s đư c thi t k cho thu đư c nhi u thơng tin t t, nên nh nh n ñư c thư ng có đ phân gi i cao sơ v i nh công ty thương m i cung c p Ngoài ra, kh i ni m t l nh cho bi t m c ñ chi ti t ñư c cung c p b i nh v tinh, t s gi a kho ng cách nh v i kho ng cách th c m t ñ t N u t l nh 1:100.000 m t đ i tư ng có chi u dài 1cm nh s có chi u dài th t m t ñ t 100.000cm (1km) nh có t l nh t s nh ngư c l i g i nh t l l n Các y u t nh hư ng ñ n ph n x ph Ph n x ph ng v i t ng lo i l p ph m t đ t cho th y có s khác tương tác gi a b c x ñi n t v t th Đi u cho phép vi n thám có th xác ñ nh ho c phân tích ñư c ñ c ñi m c a l p ph thông qua vi c ño lư ng ph n x ph B c m bi n thu nh n lư ng sóng n t t ph n x hay b c x t v t th theo t ng bư c sóng xác đ nh Năng lư ng sóng n t trư c t i ñư c b c m bi n đ chuy n thành tín hi u s (chuy n đ i tín hi u n thành m t s nguyên h u h n g i giá tr c a pixel) s ch u tác ñ ng b i y u t b n sau: Tín hi u nh n ñư c s m nh hay y u tùy thu c vào cư ng đ c a sóng ph n x N u thu nh n tín hi u vào m t ngày có b u tr i khơng mây, s nh n ñư c lư ng m t tr i ph n x t m t v t th m nh so v i ngày có mây Năng lư ng sóng ph n x s suy gi m nhi u nh hư ng c a khí quy n, nên đ cao c a v tinh l n tín hi u thu ñư c t i b c m bi n nh B c m bi n thu nh n lư ng sóng n t ph n x hay b c x t v t th theo t ng bư c sóng xác đ nh nên b c m bi n có băng thơng l n s thu nh n ñư c nhi u lư ng h u ích đ t o tín hi u m nh, ñ phân gi i ph s th p kh c a b tách sóng vi c ghi nh n lư ng ng v i t ng bư c sóng nh t đ nh 98 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Trư ng nhìn t c th i (IFOV) c a b c m bi n ñ cao c a v tinh quy t ñ nh ñ phân gi i m t ñ t, n u cao ñ bay c a v tinh c đ nh Chúng ta có th thay ñ i IFOV b ng cách tăng cư ng th y kính phóng đ i Tuy nhiên, u d n ñ n gi m lư ng sóng ph n x đ n b tách sóng nên trư ng nhìn t c t i IFOV c a b c m bi n thư ng ph i ñư c xây d ng cho nh nh t có th th c hi n đư c Do v tinh trái đ t ln d ch chu n nên th i gian thu nh n tín hi u ph i đư c tính tốn phù h p ñ thu nh n tín hi u t t nh t, nghĩa t s gi a tín hi u nh p m c ñ nhi u l n t t Phương pháp quét d c n ch p cho phép cho phép tăng th i gian thu nh n tín hi u sư chênh l ch ñ nh y gi a b tách sóng m t hàng nên thư ng b xu t hi n nhi u gây m t h c nhi u c t c a nh 10 Các v tinh vi n thám V tinh khí tư ng hay th i ti t: đư c s d ng ñ d báo ho c giám sát ñi u ki n th i ti t, lo i v tinh s d ng qu ñ o ñ a tĩnh GMS ( Geosynchronous Meteorological Satellite) c a Nh t B n bay ñ cao 36.000 km ho c t ng th p (850 km) v i qu ñ o c c v tinh NOAA c a Hoa Kỳ th h th c a v tinh khí tư ng v n hành b i National Oceanic and Administration (NOAA) Th h ñ u tiên TIROS-1 ( Television and Infrared Observation Satellite -1) ñư c phóng vào qu ñ o năm 1960 ph c v cho m c đích d báo th i ti t dân s , sau NASA (National Aeronautics and Space Administration) phóng v tinh ATS-1 (Applications Technology Satellite) vào năm 1966 cung c p nh bán c u c u b m t trái ñ t l p mây bao ph (sau m i 30phút nh n ñư c nh) Hi n nay, ñã có nhi u qu c gia ñưa v tinh khí tư ng vào qu đ o đ s d ng cho m c đích giám sát u ki n th i ti t Tuy nhiên, nhìn chung nh ng v tinh ñ u s d ng b c m bi n có đ phân gi i khơng gian th p (so v i v tinh quan sát tài nguyên m t ñ t) bao ph vùng r ng có đ phân gi i th i gian cao nh m cung c p thư ng xun thơng tin v đ m c a khí quy n, ñ ph c a mây… nh m d báo ñi u ki n th i ti t toàn c u V tinh quan sát m t ñ t hay v tinh tài nguyên: ñư c s d ng ñ quan sát tài nguyên m t ñ t Lansat, SPOT có đ phân gi i khơng gian trung bình hay đ phân gi i cao IKONOS, Quickbird T t c ñ u s d ng ñ ng b m t tr i, ch p nhi u kênh ph thư ng đ cao t 700 ÷ 900 km nh m thành l p b n ñ giám sát bi n ñ ng b m t đ t Ngồi ra, cịn có v tinh chuyên quan tr c vùng bi n MOS ( Marine Observation Satellite) c a Nh t B n ñ nghiên c u môi trư ng bi n, th h ñ u tiên ñư c phóng vào năm 1987 v i thi t b đo ph MESSR, VTIR, MSR ñã ñư c ng d ng hi u qu vi c xác ñ nh nhi t ñ m t bi n, nư c màu nư c bi n, quan sát t, băng nhi t đ b m t trái đ t… Nhìn chung, xu th c a v tinh hi n ñư c ch t o g n nh , mang b c m bi n ña m c tiêu v n hành theo qu ñ o c c ñ ng b m t tr i 10.1 Các v tinh khí tư ng a V tinh GOES ( Geostationary operational Environmental Satellite) V tinh khí tư ng GOES ñư c thi t k b i NASA ñ cung c p thư ng xun thơng tin v u ki n th i ti t c a Hoa Kỳ cho nh b m t ñ t v i t l nh lo t th h c a v tinh đư c nhà khí tư ng s d ng ñ giám sát d báo th i ti t 20 năm qua Th h th nh t c a v tinh bao g m t GOES-1 ( phóng 99 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS vào qu ñ o năm 1975 ) ñ n GOES – (năm 1992) nh m đo lư ng nhi t đ khí quy n, gió, ñ m ñ ph c a mây Th h th b t đ u t GOES-8 (phóng vào qu ñ o năm 1994) v i nhi u c i ti n kĩ thu t ñáng k nh m t o nh thư ng xuyên (15phút thu nh l n), đ phân gi i khơng gian b c x t t Vi c s d ng sensor thu nh n ñ ng th i lư ng ph n x vùng ph kh bi n, h ng ngo i rada cho phép rút ng n th i gian d báo, t o nh c ngày l n ñêm ch p nh t l thu nh ng v i vùng ñư c ch n trư c B ng 3.2 t ng k t kênh đư c s d ng c a b c m bi n kh ng d ng nh GOES lĩnh v c theo dõi d báo th i ti t B ng 3.2: Các kênh đư c s d ng kh ng d ng nh c a v tinh GOES Đ phân gi i Kh ng d ng Kênh Bư c sóng khơng gian (Km) µm Tách đám mây, vùng nhi m, xác đ nh 0,52 ÷ 0,72 1 mưa bão (kh bi n) Xác ñ nh sương mù, phân bi t mây ch a nư c, t ban ngày, tách đ m 3,78 ÷ 4,03 cháy, núi l a ban ñêm, xác ñinh nhi t (sóng ng n IR) đ đ i dương Ư c tính hàm lư ng nư c, chuy n 6,47 ÷ 7,02 đ ng c a khí quy n Xác đ nh giơng, bão mưa l n 10,2 ÷ 11,2 4 (sóng dài IR) Xác đ nh nư c, ñ m t ng th p, xác ñ nh nhi t ñ ñ i dương, tách b i 11,5 ÷ 12,5 tro phun trào b i núi l a b.V tinh Meteosat Đây v tinh khí tư ng, đươc thi t k ph c v chương trình giám sát d báo thư ng xuyên ñi u ki n th i ti t c a tồn th gi i, chương trình bao g m v tinh quan hàng không gian châu âu th c hi n Các V tinh Meteosat l n lư t ñư c ñưa vào qu ñ o v tinh ñ a tĩnh t năm 1997 (v tinh ñ u tiên) ñ n Meteosat-5 ñang s d ng b c m bi n VISSR (Visible ana Infrared band - VIS), kênh h ng ngo i cung c p thông tin v nư c ch a khí quy n kênh h ng ngo i nhi t liên quan ñ n vi c xác ñ nh nhi t đ đám mây đ c tính d báo lư ng mưa Trong trư ng h p b u tr i không mây, nh nhi t cho phép cug c p thơng tin v nhi t đ ñ i dương b m t ñ t Ngoài ra, cịn s v tinh khí tư ng đ i tĩnh tương t đư c nư c phóng lên qu ñ o ñ th c hi n d án WWW ( Worl Weather Watch) b i WMO (Worl Meteorological Organization) t năm 1991 như: INSAT ( n Đ ), GMS (Nh t) k t h p Meteosat GOES bao ph tồn b trái đ t GMS-4 có b c m VISSR (Visible and Infrared Scan Radiometer) v i kênh vùng ánh sáng kh bi n h ng ngo i nhi t VISSR quét b n hàng cho kênh kh bi n hàng cho kênh h ng ngo i nhi t ñ ng th i t B c ñ n Nam T ng s hàng quét 10.000 cho kênh kh bi n 2.500 cho kênh h ng ngo i nhi t Ngồi ra, GMS cịn có h th ng platform (DCP – Data Collection Platform) thu nh n d li u khơng ch m t đ t mà cịn t i tr m ngồi khơi đ i dương 100 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS c V tinh NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) V tinh NOAA có chu kì l p 101,4 phút, v i góc nghiêng c a m t ph ng qu đ o so v i m t ph ng xích đ o 98,7 ñ ; v tinh chuy n ñ ng t c c b c c c Nam cao ñ so v i m t nư c bi n 870km Hai b c m c a NOAA AVHRR/2 (Advanced Very High Resolution Radiometer) v i trư ng nhìn t c th i IFOV 1,1km b r ng n ch p 2800km TOVS (TIROS – Operational Vertical Sounder) bao g m b c m chính: HIRS/2 (High Resolution Infrared Sounder) có IFOV 20km tương ng v i Swatch 2200km b c m bi n SSU (Stratospheric Sounding Unit) có IFOV 147km v i Swatch 736km v i b c m MSU (Microwave Sounding Unit) có IFOV 110km v i b m t n ch p 2347km V tinh NOAA cung c p nh cho vùng ph toàn c u v i c ch c giám sát ñi u ki n th i ti t cho nh b m t ñ t v i t l nh B ng 3.3 th hi n kênh chính, bư c sóng đư c s d ng thu nh n nh kh ng d ng c a nh v tinh NOAA Kênh Bư c sóng Đ phân gi i khơng gian (km) µm 0,58 ÷ 0,68 1,1 (red) 0,725 ÷ 1,1 1,1 (near IR) 3,55 ÷ 3,93 1,1 (mid IR) 10,3 ÷ 11,3 1,1 (thermal IR) 11,5 ÷ 12,5 1,1 (thermal IR) Kh ng d ng Giám sát băng, t mây Kh o sát nông nghi p, th c ph nư c Xác ñ nh nhi t ñ cháy r ng ñ i dương, núi l a Xác ñ nh nhi t ñ ñ i dương ñ mc añ t Xác ñ nh nhi t ñ ñ i dương ñ mc añ t 10.2 V tinh giám sát tài nguyên a V tinh Landsat V tinh Landsat v tinh vi n thám tài nguyên ñ u tiên đư c phóng lên qu đ o năm 1972, cho đ n có th h v tinh Landsat đư c phóng lên qu đ o d li u ñã ñư c s d ng r ng rãi toàn th gi i Hi n nh v tinh Landsat ñư c cung c p t 15 tr m thu nh m ph c v qu n lý tài nguyên giám sát môi trư ng Landsat ñư c NASA thi t k ñ u tiên th c nghi m ki m tra tính kh thi vi c s d ng b c m bi n ña ph thu th p d li u thám sát m t ñ t S thành công c a Landsat nh vào vi c k t h p nhi u lên ph ñ quan sát m t đ t, nh có đ phân gi i không gian t t ph vùng r ng v i chu kì l p ng n V tinh Landsat đư c thi t k có b r ng n ch p 185 km có th i m bay qua xích đ o 9:39 sáng D li u cung c p b i b c m bi n TM MSS ñư c chia thành c nh ph vùng m t ñ t 185 x 170km ñư c ñánh s theo h quy chi u toàn c u g m s li u c a n hàng Các giá tr c a pixel đư c mã hóa bit, t c c p ñ xám kho ng ÷255 Đ c trưng c a qu ñ o v tinh Landsat ñư c th hi n b i thông s sau: 101 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS B ng 3.4: Đ c trưng c a qũy đ o v tinh Đ cao bay 915km (Landsat -1-3) 705km (Landsat-4-5-7) Qu ñ o Đ ng b m t tr i Chu kì l p 18 ngày (Landsat -1-3) 16 ngày (Landsat-4-5-7) Th i gian hồn t t chu kì qu đ o Kho ng 103 phút (Landsat -1-3) Kho ng 99 phút (Landsat-4,5,7) Năm phóng vào qu đ o 1972 Landsat 1; 1975 Landsat 1978 Landsat 3; 1982 Landsat 1984 Landsat 5, 1999 Landsat C hai b c m bi n MSS (Multispectral Scanner) TM (Trematic Mapper) s d ng v tinh Landsat ñ u máy quét quang Đ c trưng c a Sensor đ phân gi i khơng gian c a nh v tinh Landsat ñư c th hi n b i thong s sau: B ng 3.5: Đ c trưng c a sensor đ phân gi i không gian Tên Sensors c a Kênh TM Thematic Mapper (Landsat 1, 5) Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh MSS Multi spectral Scanner (Landsat 1, 5) Kênh Kênh Kênh Kênh EMT+ Enhanced Thematic Mapper, Plus (Landsat 7) Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh (Pan) Bư c sóng µm 0,45÷0,52 0,52÷0,60 0,63÷0,69 0,76÷0,90 1,55÷1,75 10,4÷12,5 2,08÷2,35 0,5÷0,6 0,6÷0,7 0,7÷0,8 0,8÷1,1 0,45÷0,52 0,52÷0,61 0,63÷0,69 0,75÷0,90 1,55÷1,75 10,4÷12,5 2,09÷2,35 0,52÷0,90 Đ phân gi i không gian Lo i Xanh lơ L c Đ H ng ngo H ng ngo H ng ngo H ng ngo L c Đ H ng ngo H ng ngo Xanh lơ L c Đ H ng ngo H ng ngo H ng ngo H ng ngo L cđ nh ig n i trung bình i nhi t i trung bình 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 120 m 30 m ig n ig n 80 m 80 m 80 m 80 m ig n i trung bình i nhi t i trung bình ng ngo i g n 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 60 m 30 m 15 m B ng 3.6: Kh ng d ng tương ng v i kênh ph Kênh Bư c sóng ng d ng Phân bi t th c ph , thành l p b n ñ vùng ven b bi n, 0,45÷0,52 TM (xanh lơ) xác đ nh ñ i tư ng tr ng tr t TM TM TM 0,52÷0,60 (l c) 0,63÷0,60 (đ ) 0,76÷0,90 (g n IR) Thành l p b n đ th c ph , xác ñ nh ñ i tư ng tr ng tr t Phân bi t lo i tr ng, vùng có khơng có th c v t, xác ñ nh ñ i tư ng tr ng tr t Xác ñ nh lo i tr ng, vùng có khơng có th c v t, ñ m c a ñ t, sinh quy n 102 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS 1,55÷1,75 TM (H ng ngo i sóng ng n IR) 10,4÷12,5 TM (H ng ngo i nhi t IR) TM (H ng ngo i sóng ng n IR) C m nh n ñ m c a ñ t th c v t, phân bi t vùng bao ph b i mây t Phân bi t ñ m c a ñ t s dày ñ c c a r ng, thành l p b n ñ nhi t, xác đ nh cháy r ng 2,08÷2,35 Phân bi t lo i đá khống, hàm lư ng đ m c a b V tinh SPOT V tinh SPOT đư c quan hàng khơng Pháp (Système Poul l’Observation de la Terre) phóng lên qu đ o năm 1986, sau vào năm 1990, 1993, 1998 2002 l n lư t v tinh SPOT 2-3-4 ñư c ñưa vào h at ñ ng Đây lo i v tinh ñ u tiên s d ng k thu t quét d c n ch p v i h th ng quét ñi n t có kh cho nh l p th d a nguyên lý thám sát nghiêng B c m bi n HRV (High Resolution Visible) ñư c ch t o cho v tinh SPOT máy quét ñi n t CCD Tuy nhiên, HRV có th thay đ i góc quan sát nh m t gương đ nh hư ng gương cho phép quan sát nghiêng 270 nên có th thu đư c nh l p th Đ n SPOT-4 b c m bi n ñư c c i ti n ñ thu nh n vùng ph h ng ngo i có tên g i HRVIR (High Resolution Visible and Middle Infrared) SPOT ñư c thi t k , v n hành khai thác ph c v m c đích thương m i, nh m cung c p d li u giám sát tài ngun mơi trư ng nh SPOT đư c cung c p hai d ng khác nh tồn s c Panchromatic có đ phân gi i khơng gian cao sơ v i nh ña ph (trên kênh) ñư c s lý c p ñ khác C p 1: Đã hi u ch nh b n v ph hình h c C p 2: S d ng ñi m kh ng ch m t ñ t ñ hi u ch nh hình h c C p 3: Hi u ch nh hình h c có s d ng mơ hình ñ cao s c a m t ñ t (DEM) nh SPOT ñư c nh n t i 14 tr m thu m t ñ t, m i c nh ñư c xác ñ nh theo s hi u c t hàng h th ng quy chi u lư i toàn c u SPOT-GRS (Grid Reference System) Do nh SPOT ph m t vùng m t ñ t r ng 60x60km, ñ phân gi i không gian cao cho phép t nh l p th nên ñư c ng d ng khác ph bi n nghiên c u hi n tr ng s d ng đ t, phân tích bi n đ ng thành l p b n ñ t l 1:10.000 nh B ng 3.7: Đ c trưng c a sensor đ phân gi i khơng gian Tên b c m bi n SPOT 1-3 HRV-XS: Kh ki n ñ phân gi i cao Đa ph HRV-P: Kh ki n đ phân gi i cao Tồn s c SPOT-4 HRVIR-X: Kênh Bư c sóng µm Lo i Đ phân gi i không gian Kênh Kênh Kênh 0,50÷0,59 0,61÷0,68 0,79÷0,89 L c đ n vàng Đ H ng ngo i g n 20m 20m 20m Kênh P 0,51÷0,73 L cđ nđ 10m Kênh Kênh 0,50÷0,59 0,61÷0,68 L c đ n vàng Đ 20m 20m 103 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS Kh ki n ñ phân gi i cao h ng ngo i/ña ph HRVIR-M: Kh ki n ñ phân gi i cao h ng ngo i/ñơn s c Th c ph Kênh Kênh Kênh P Kênh Kênh Kênh Kênh 0,79÷0,89 1,58÷1,75 H ng ngo i g n H ng ngo i trung bình 20m 20m 0,61÷0,68 Đ 10m 0,43÷0,47 0,61÷0,68 0,79÷0,89 1,58÷1,75 Xanh lơ Đ H ng ngo i g n H ng ngo i trung bình 1km 1km 1km 1km B ng 3.8: Đ c trưng c a qu đ o v t inh SPOT Đ cao bay Altitude Qu ñ o Orbit Chy kỳ l p Recurrent period Th i gian hồn t t chu kỳ qu đ o Period per revolution Năm phóng vào qu đ o Launch year 822 km Đòng b m t tr i 26 ngày Kho ng 101 phút 1986 (SPOT-1) 1990 (SPOT-2) 1993 (SPOT-3) 1998 (SPOT-4) 2002 (SPOT-5) c V tinh MOS (Marine Observation Satellite) V tinh MOS-1 th h ñ u tiên ñư c Nh t B n phóng lên qu ñ o vào tháng năm 1987 ñ thám sát ñ i dương nghiên c u môi trư ng bi n, sau MOS-1b (tháng 2/1990) v i ba thi t b đo ph có ph m vi vùng ph tương t b c m bi n ña ph c a v tinh Landsat Các thông s k thu t c a sensor đ phân gi a khơng gian c a v tinh MOS đư c th hi n b ng 3.9: B ng 3.9 Kênh MESSR B c x k t quét Đa ph Kênh Kênh Kênh Kênh MSR B c x k quét Vô n t n cao VTIR Kh ki n nhi t B c x k h ng ngo i Kênh Kênh Kênh Kờnh B c súng àm 0,51ữ0,59 0,61ữ0,69 0,72ữ0,80 0,80ữ1,10 L c Đ H ng ngo i g n H ng ngo i g n Đ phân gi i không gian 50 m 50 m 50 m 50 m 23,8±0,2GHz 31,4±0,25GHz Tên b c m bi n Vô n cao t n Vô n cao t n 32 km 23 km 0,50÷0,70 6,00÷7,00 10,5÷11,5 11,5÷12,5 Kh ki n H ng ngo i nhi t H ng ngo i nhi t H ng ngo i nhi t 900 m 2700 m 2700 m 2700 m Lo i B ng 3.10: Đ cao bay Qu ñ o 909 km Đ ng b m t tr i Chu kỳ l p Th i gian hồn t t chu k qu đ o N m phịng vào qu đ o 17 ngày 104 Kho ng 103 phút 1987 (MOS-1), 1990 (MOS-1b) Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS d V tinh IRS (Indian Remote Sensing Satellite) M t lo t v tinh vi n thám c a n Đ ñư c phóng lên qũy đ o đ th c hi n vi c nghiên c u toàn b ph n l c ñ i c a b m t trái ñ t, bao g m v tinh IRS-1 phóng vào đ u năm 1988, ñ n tháng 12/1995 th h th IRS-1c ñư c ñưa vào qu ñ o v i b c m bi n PAN (Panchromatic) kênh ñơn v i ñ phân gi i cao, LISS-3 (Linear Image Self-scanning Sensor) v i ñ phân gi i trung bình cho c b n kênh ph WiFS (Wide Field Sensor) ng v i hai kênh ph có đ phân gi i th p Ngồi ra, v tinh IRS có th t o nh l p th ng v i kênh toàn s c (PAN) gi ng nh SPOT quan sát nghiêng c a v tinh IRS 260 nh IRS ñ phân gi i cao có kh ng d ng r t t t thành l p b n ñ quy ho ch thành ph , nh ña ph cung c p b i LISS-3 có đ c tính tương t Landsat TM t kênh ñ n kênh nên áp d ng t t cho vi c phân bi t th c v t, thành l p b n ñ hi n tr ng s d ng ñ t quy ho ch tài nguyên thiên nhiên Các thơng s k thu t c a sensor ñ phân gi i không gian c a nh v tinh IRS ñư c li t kê b ng 3.11 B ng 3.11 Tên b c m Kênh bi n PAN: P B c m bi n toàn s c Kênh LISS-3: B c m tr Kênh Kênh quét nh n tính Kênh Bư c sóng µm Lo i Đ phân gi i (IRS-1C) Đ phân gi i (IRS-1D) 0,50÷0,75 Kh ki n (l c ñ n h ng ngo i g n) 5,8 m 5,2÷5,8m 0,52÷0,59 0,62÷0,68 0,77÷0,86 1,55÷1,70 Kh ki n (l c ñ n vàng) Kh ki n (l c ñ n ñ ) H ng ngo i g n H ng ngo i trung bình 24 m 24 m 24 m 70 m 5,2÷5,8m 5,2÷5,8m 5,2÷5,8m 5,2÷5,8m B ng 3.12: Đ c trưng c a qu đ o v tinh IRS IRS-1C Đ cao bay 817 km Qu ñ o Đ ng b m t tr i Chu kỳ l p 24 ngày Th i gian hoàn t t chu kỳ qu đ o Năm phóng v tinh 1995 IRS-1D 780 km Đ ng b m t tr i 25 ngày 1997 e V tinh IKONOS IKONOS lo i v tinh thương m i đ u tiên có ñ phân gi i cao (1m) ñư c ñưa vào không gian tháng 9/1999 b i công ty SpaceImage (USA based Earth observation company) b t ñ u ph bi n nh ñ phân gi i cao t tháng 3/2000 B c m bi n OSA (Optical Sensor Assembly) c a v tinh IKONOS s d ng nguyên lý qt n t (Pushbroom-12µm CCD elements) có kh thu đ ng th i b i nh tồn s c đa ph Ngồi kh t o nh có đ phân gi i cao nh t vào th i m năm 2000, nh IKONOS cịn có đ phân gi i b c x r t cao s d ng đ n 11bits đ ghi nh n lư ng b c x Nhi u ng d ng cho vi c qu n lý ñô th quy ho ch t i thành ph l n th gi i ñã minh ch ng cho th y ưu th c a nh IKONOS ñ phân gi i cao, tương lai nh ñ phân gi i cao gi vai trò quan tr ng vi c thành l p b n ñ giám sát thành ph IKONOS chuy n ñ ng theo qu ñ o ñ ng b m t tr i v i đ cao 680km góc nghiên c a m t ph ng qu ñ o 98,20 V tinh IKONOS có chu kỳ l p 14 ngày (th i gian ch p l i vùng ñ t ch t ñ n ngày) th i gian qua xích đ o 105 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS 10h30 sáng, v i b r ng n ch p 11km Các thông s b n c a sensor đ phân gi i khơng gian c a nh v tinh IKONOS ñư c th hi n qua b ng sau: B ng 3.13: Đ c trưng c a qu ñ o v tinh IKONOS Tên b c m bi n Kênh Bư c sóng (µm) Đ phân gi i 1m P 0,45÷0,90 Kênh 0,45÷0,52 Kênh 4m 0,52÷0,60 0,63÷0,69 Kênh 0,76÷0,90 Kênh Các lo i nh v tinh thương m i có đ phân gi i cao khác có th s d ng hi n Orbview-3 (Orbimage), Quickbird (Earth watch), EROS-A1 (west india space) OSA: B c m bi n tồn s c Đa ph 10.3 nh v tinh có ñ phân gi i cao Các lo i nh v tinh thương m i có đ phân gi i cao HSRI (High Resolution Satellite Image) hi n ñang ñư c s d ng ph bi n ñ thành l p b n đ đ a hình, chun đ ph c v cho vi c qu n lý th nh v tinh ñ phân gi i cao có ưu th v đ xác v i sai s v m t b ng kho ng 0,3m, có th thành l p b n ñ t l 1:10.000 v i kho ng cao ñ u t 2,5 ñ n 5m cho phép c p nh t b n đ t l 1:5.000 nh cịn có kh t o nh l p th ñ c bi t th i gian ch p tr l i vùng ñ t r t nhanh nên d dàng tích h p v i d li u GIS cho phép t o nhi u s n ph m m i t nh v tinh m t cách t ñ ng ho c bán t ñ ng B ng 3.14: B n lo i v tinh cung c p nh có đ phân gi i cao dư i 1m V tinh IKONOS Đ phân gi i 0,82 m PAN 3.28 m MS Chu kỳ l p 14 ngày Năm phóng 1999 Cơ quan SpaceImage EROS 1,8 m PAN 15 ngày 2000 West Indian Space Quickbird 0,61 m PAN 2,5 m MS 20 ngày 2001 Digital Globe Orbview m PAN m MS 16 ngày 2003 Orbital Sciences B ng 3.15: T l l p b n ñ 1972 Landsat MSS, 80m 1982 Landsat TM, 30m 1986 Spot 10m, PAN 1991 KVA 1000, 2m 1996 IRS 1C/D, 6m 1: 250.000 1: 100.000 1:50.000 1999 IKONOS-1, 1m 2000 EROS A1, 1,8m 2001 Quickbird, 0,6m 2002 Spot-5, 2,5m 2003 Orbview, 1m 1: 10.000 1: 10.000 1: 10.000 10.4 nh v tinh thư ng dùng lĩnh v c h i dương h c khai thác th y s n - nh t m t s v tinh dùng ñ thành l p b n ñ h sinh thái ven b : nh Landsat MSS; nh Landsat 4, TM; nh Landsat ETM+; nh ASTER; nh SPOT 3, 4, 5; nh ALOS; nh JERS nh ERS chúng có th t i mi n phí t website sau: http://asterweb.jpl.nasa.gov/paa_download.asp http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/landsat.pl 106 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS - http://imars.marine.usf.edu/corals/maps/asia_reefs.html http://zulu.scs.nasa.gov/mrsid/mrsid.pl S d ng nh t website c a MODIS, Seawifs, AVHRR, Topex/Poceidon , NSCAT, MODAS, … ñ nghiên c u y u t t b m t nhi t ñ nư c bi n (SST), ch p di p l c, nư c tr i… ph c v lĩnh v c khai thác th y s n: MODIS 1km: http://oceancolor.gcfsc.nasa.gov/ MODIS 250m: http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov/ Giovanni: http://reason.gsfc.nasa.gov/OPS/Giovanni/ AVHRR: http://podaac.jpl.nasa.gov/sst/ MODAS: http://www7320.nrlsc.navy.mil/ PFEL: http://www.pfeg.noaa.gov NSCAT: http://winds.jpl.nasa.gov/ Topex/Poceidon: http://sealevel.jpl.nasa.gov/ 107 Ph m Văn Thông ... 106 Ph m Văn Thông Chương 3: Nh ng ki n th c b n v RS - http://imars.marine.usf.edu/corals/maps/asia_reefs.html http://zulu.scs.nasa.gov/mrsid/mrsid.pl S d ng nh t website c a MODIS, Seawifs, AVHRR,... i tư ng Cơng đo n đ có th “nh n bi t” g i gi i đốn nh nh đư c gi i đốn b ng m t ho c k t h p nhi u phương pháp Các phương pháp gi i đốn th cơng b ng m t, gi i đốn b ng k thu t s hay cơng c n... RS d V tinh IRS (Indian Remote Sensing Satellite) M t lo t v tinh vi n thám c a n Đ đư c phóng lên qũy đ o ñ th c hi n vi c nghiên c u tồn b ph n l c đ i c a b m t trái ñ t, bao g m v tinh IRS-1