Qassim Abdullah và Joseph Seppi

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

SỐ LIỆU ĐỘ CAO PHỦ TRÙM TOÀN CẦU

Số liệu độ cao phủ trùm toàn cầu luôn được công bố rộng rãi thường có độ phân giải và độ chính xác vị trí thấp. Dạng thức số liệu này hữu dụng đối với việc tái dựng mô hình môi trường khu vực lớn, đặc biệt là các khu vực chưa có các dạng thức số liệu có độ phân giải cao hơn, hầu hết những số liệu này đều được tổng hợp trên nền số liệu radar thu được từ vũ trụ. Mặc dù chất lượng và độ chính xác vị trí của các sản phẩm số liệu radar thu được từ vũ trụ không so sánh được với chất lượng của số liệu LiDAR hàng không, nhưng những sản phẩm này cũng có những điểm đặc biệt ví dụ như có thể tổng hợp số liệu trong mọi điều kiện thời tiết, cho số liệu tại bất kỳ vị trí nào trên trái đất tại bất kỳ thời điểm nào, từ Bắc Cực xuống Nam Cực.

Số liệu radar thu được từ vũ trụ cũng có thể đo đạc được mối liên hệ về sự thay đổi của độ cao trên bề mặt đạt tới độ chính xác mm. Điều này đặc biệt có giá trị trong giám sát sự thay đổi độ cao bề mặt, tính toán biến dạng xói mòn đất, độ dày mỏng lớp băng vùng cực và các ứng dụng tương tự khác. Khả năng đo xác định độ cao địa hình chính xác chỉ là phép đo quan hệ và không nên nhầm lẫn với các sản phẩm có độ chính xác cao bằng phép đo tuyệt đối, chắc chắn không thể đạt được mức độ chính xác của phép đo cao này.

VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH VỀ CÁC CHƯƠNG TRÌNH CUNG CẤP SỐ LIỆU ĐỘ CAO VŨ TRỤ

1. Các chương trình vệ tinh radar cấp chính phủ

Chương trình radar địa hình SRTM của NASA (NASA’s Shuttle Radar Topography Mission): Là chương trình nghiên cứu quốc tế với mục đích chính là thu thập các mô hình số độ cao DEM (Digital Elevation Models) ở quy mô gần toàn cầu từ 56⁰ Nam tới 60⁰ Bắc. Ở thời điểm hiện tại, chương trình đã tổng hợp được số liệu phủ trên diện tích lớn của trái đất sử dụng số liệu độ cao có độ phân giải tương đối cao. SRTM sử dụng ảnh radar thu thập từ tàu không gian Endeavour trong khoảng thời gian 11 day thực hiện nhiệm vụ STS-99 vào tháng 2 năm 2000. Để đảm bảo các cặp ảnh lập thể phủ từng đường bay đơn, SRTM được trang bị hai ăng ten băng tần C/X (C/X-band) độc lập 60 mét. SRTM phủ trùm toàn cầu trong khoảng 30 mét (tương đương 1 arc giây) và 90 mét (tương đương 3 arc giây) hiện số liệu được cung cấp trên trang chủ của Cơ quan Đo đạc Địa chất Hoa Kỳ USGC (US Geological Survey). Hình 2 dưới đây là số liệu ví dụ 30 mét trên ranh giới hai bang Tennesssee và Virginia. Theo báo cáo kết quả nghiên cứu của USGC, độ chính xác theo cao độ của số liệu SRTM đạt từ 3 đến 5 mét tính theo sai số RMSE phụ thuộc vào đối tượng phân bố trên bề mặt địa hình.

RADARSAT: Năm 1995, MDA chế tạo vệ tinh RADARSAT-1, đây là vệ tinh SAR (Synthetic Aperture Radar) không gian theo đặt hàng của Cơ quan Vũ trụ Canada để cung cấp năng lực cho chính phủ Canada trong thám không, giám sát và quản lý vùng ven bờ, khu vực băng giá, đánh bắt thuỷ sản, giao thông đường thuỷ qua khu vực băng tuyết, đất nông nghiệp, tài nguyên thiên nhiên, khí hậu và các hệ sinh thái nguy cấp, cũng như hỗ trợ các chức năng đặc biệt trong các hoạt động quân sự và hỗ trợ khắc phục thảm hoạ toàn cầu. Sau RADARSAT-1 là RADARSAT-2 và vệ tinh gần đây nhất của Canada tiếp tục chương trình là RCM (RADARSAT Constellation Mission) được phóng lên quỹ đạo vào tháng 6 năm 2019, đây là vệ tinh SAR băng tần C (C-band) có khả năng thu thập số liệu đạt độ phân giải mặt đất lên tới 3 mét.

GDEM (ASTER Golobal Digital Elevation Model): Năm 2009 NASA (National Aeronautics and Space Administration) Hoa Kỳ trong một chương trình hợp tác với Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản METI (Ministry of Economy, Trade and Industry of Japan) cùng phát triển GDEM sử dụng ảnh lập thể phủ trùm tất cả bề mặt trái đất (các vùng đất) nằm giữa 83⁰ Bắc và 83⁰ Nam. GDEM thu nhận số liệu sử dụng kỹ thuật ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emisssion and Reflection Radiometer). ASTER là một trong 5 thiết bị cảm biến được lắp đặt trên vệ tinh Terra của NASA lắp ráp tại Nhật Bản phục vụ cho METI. Nhóm các nhà khoa học Hoa Kỳ - Nhật Bản chịu trách nhiệm thiết kế thiết bị, định chuẩn và kiểm chứng số liệu. Phiên bản cuối cùng GDEM2 có khả năng quét trên dải 30 mét (1 arc giây). Độ chính xác độ cao của GDEM2 trên CONUS đã được kiểm chứng bỏi nhóm các nhà khoa học USGC dựa trên các điểm khống chế chuẩn GPS đạt khoảng 8.68 mét tính theo sai số RMSE. Vào ngày 05/08/2019, GDEM3 được công bố chính thức nhưng chỉ cải thiện được đôi chút độ chính xác độ cao. Độ chính xác mặt phẳng của GDEM đạt khoảng 72 mét.

ALOS World 3D (Advanced Land Observing Satellite): Vào tháng 01 năm 2006, Cơ quan Thám hiểm Không gian Nhật Bản JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) đã phóng vệ tinh ALOS’DAICHI”, sử dụng cho nhiệm vụ có thời gian hoạt động tới tháng 05 năm 2011. Số liệu ALOS là số liệu miễn phí dưới dạng mô hình số bề mặt toàn cầu GDSL (Global Digital Surface Model) với độ phân giải mặt phẳng đạt khoảng 30 mét (tương đương 1 arc giây). Số liệu được tổng hợp từ cảm biến quang học lắp đặt trên vệ tinh ALOS sử dụng thiết bị hình ảnh viễn thám đơn sắc để tạo bản đồ lập thể ảnh PRISM (Panchoromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping). ALOS World 3D thu nhận số liệu độ phân giải cao để tổng hợp mô hình số bề mặt DSM với kích thước pixel đạt 5 mét x 5 mét. Mô hình số DSM ALOS 5 mét hiện đang được xem là mô hình số liệu độ cao quy mô toàn cầu có độ chính xác cao nhất.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn