Số 21/2021: Dựng mô hình 3D: Các nguồn cung cấp số liệu độ cao – Số 3

Image Content

Qassim Abdullah và Joseph Seppi

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

ICESat-2 của NASA: Ngày 15/09/2018, NASA phóng vệ tinh quan trắc băng, mây, đất và độ cao ICESat-2 (Ice, Cloud and Land Elevatin Satellite 2).   Vệ tinh có khnăng đo đạc cao độ của các khu vực băng tuyết trên trái đất có độ dày trong khoảng 2.4cm. ICESat-2 được trang bị hệ thống cảm biến đo cao địa hình cao cấp ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System), là cảm biến laser lắp trực tiếp chính trên ICESat-2, hệ thống được thiết kế đo đạc những thay đổi của băng trên mặt biển và trên đất liền vùng cực, ICESat-2 thu thập số liệu độ cao trên tất cả các vùng đất và nước từ cực bắc đến cực nam với độ phân giải mặt đất tương đương khoảng 17 mét. Chức năng bản đồ hỗ trợ đa ứng dụng cho tất cả người dùng trên khắp thế giới. Số liệu ICESat-2 có thể được sử dụng cho mục đích đo độ sâu đến 25 mét ở các vùng nước trong ven bờ. Số liệu của ICESat-2 phủ trùm trên quy mô toàn cầu theo quỹ đạo mà vệ tinh đi qua với khoảng dẫn cách 100 mét. Độ chính xác của số liệu ICESat-2 sau kiểm chứng bởi các nhà nghiên cứu đạt 0.20m ở các khu vực bằng phẳng, các khu vực địa hình tương đối phức tạp và vùng núi đạt mức 2m.

image004.png

Hình 3: Số liệu TerraSAR-X thu được tại Đan Mạch. 

2. Vệ tinh radar thương mại

Thực tiễn cho thấy kỹ thuật SAR vệ tinh rất hiệu quả trong lĩnh vực bản đồ địa lý, đặc biệt đối với khu vực mà các loại thiết bị bay không thể tiếp cận. Cho phép chúng ta theo dõi liên tục các khu vực địa lý đặc biệt trong thời gian dài bởi khả năng hoạt động không bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, bất kể ngày hay đêm và xuyên qua các tầng mây. Mặc dù hầu hết các vệ tinh radar đều được thiết kế phục vụ cho các ứng dụng cấp chính phủ, an ninh quốc phòng và thám sát theo dõi, nhưng vẫn có một số hệ thống vệ tinh thương mại hoạt động phục vụ cho những ứng dụng dân dụng và cộng đồng. Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu ESA thông qua Tập đoàn Airbus mang đến hàng loạt các sản phẩm điển hình như TerraSAR-X, TanDEM-X và PAZ. Hợp phần thương mại của Airbus cũng tạo ra các gói mô hình số địa hình DTM nền tảng vệ tinh đa dạng về chất lượng và độ chính xác thông qua cổng OneAtlas. Các sản phẩm DTM nền tảng radar của Airbus có độ phân giải mặt đất thay đổi từ 25cm đến 40m.

3. Vệ tinh tổng hợp số liệu đo sâu SDB (Satellite Derived Bathymetric)

Một trong những kỹ thuật được đánh giá là sáng tạo nhất trong công tác thành lập bản đồ đẳng sâu, cho các vùng nước nông ven bờ mà không cần sử dụng tới kỹ thuật đo sâu hồi âm phổ biến, hoặc các thiết bị đo gắn trên tàu bay đó chính là trích xuất số liệu đo sâu từ nguồn số liệu radar vệ tinh. Mặc dù kỹ thuật này đã được giới thiệu lần đầu bởi NASA và Jacques Cousteau vào năm 1975 trong quá trình thành lập bản đồ đẳng sâu khu vực Bahamas và ngoài khơi của Florida, nhưng nó vẫn chưa trở thành phương pháp phổ biến xác định độ sâu cho các khu vực ven bờ biển cho tới tận năm 2000. Kỹ thuật SDB sử dụng các mô hình vật lý và nguyên lý kỹ thuật hiện hữu để tính toán và ước định các giá trị đẳng sâu thông qua các mô hình toán hoặc đã kiểm chứng và ảnh vệ tinh thu được từ các vệ tinh Landsat8, SPOT hoặc WorldView của DigitalGlobe. Vùng ven bờ, các dải tần hồng ngoại, xanh lam, xanh lục được s dụng để tính toán và xác định các giá trị đẳng sâu như chúng ta thấy trong Hình 4. Thông tin giá trị trong các mô hình phát triển tính toán SDB có thể tham khảo trên các diễn đàn cộng đồng mở hoặc hiệp hội SDB quốc tế. Các dịch vụ SDB thương mại cũng bắt đầu được hình thành phục vụ cho mục đích kinh doanh, điển hình như EOMAP.

image006.png
Hình 4: Đường đẳng sâu trích xuất từ số liệu vệ tinh được sử dụng để thành lập bản đồ đáy biển cho các vùng nước nông mà không cần sử dụng phương pháp đo sâu hồi âm. 

SỐ LIỆU ĐỘ CAO KHU VỰC VÀ ĐỊA PHƯƠNG

Số liệu độ cao phủ trùm khu vực địa phương có các đặc điểm cơ bản:

- Độ phân giải và độ chính xác cao hơn số liệu phủ trùm quy mô toàn cầu.

- Sở hữu và quản lý bởi các đơn vị tư nhân hoặc các cơ quan nhà nước địa phương và không được chia sẻ với cộng đồng.

- Riêng trên lãnh thổ Hoa Kỳ các dạng thức số liệu địa phương không được chia sẻ miễn phí ra ngoài theo chương trình 3DEP (USGS 3D Elevation Program).

- Thường sử dụng hai phương pháp tạo số liệu là quét laser ba chiều LiDAR và đo vẽ ảnh hàng không. Ảnh radar cũng được sử dụng nhưng chỉ đối với các khu vực khó tiếp cận để thu thập số liệu tỷ lệ lớn.

(Còn tiếp)

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