Chủ nhật, 28/11/2021 - 10:29
A- A A+ | Tăng tương phản Giảm tương phản

Nghiên cứu công nghệ Radar giao thoa phục vụ nghiên cứu địa hình

Địa hình đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc giải quyết các bài toán ứng dụng địa không gian.Trước đây để nghiên cứu địa hình thường dựa chủ yếu vào bản đồ địa hình và công tác ngoại nghiệp. Nhóm nghiên cứu do TS. Phạm Xuân Hoàn, TS. Lê Đại Ngọc, Cục Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu đã giới thiệu một công nghệ mới trong việc nghiên cứu địa hình đó là sử dụng ảnh viễn thám chủ động để đánh giá nhanh địa hình khu vực nghiên cứu.

Để đánh giá địa hình, trước tiên cần thu thập tư liệu tái hiện và miêu tả chi tiết về địa hình. Theo phương pháp truyền thống, chúng ta cần thu thập bản đồ địa hình các loại tỷ lệ thông thường từ 1/25.000 trở xuống. Việc đánh giá sự thay đổi địa hình sẽ phức tạp hơn khi phải sử dụng 02 hay nhiều tờ bản đồ trên cùng một vị trí ở các thời điểm khác nhau khi mà tính cập nhật của bản đồ không thường xuyên. Ngày nay với công nghệ tiên tiến chúng ta có thể đánh giá địa hình bằng phương pháp số. Công việc đầu tiên, cơ bản nhất là thành lập mô hình số địa hình (DTM) tại khu vực nghiên cứu tại một hoặc nhiều thời điểm, sau đó chúng ta dựa vào mô hình số địa hình đó kết hợp với các yếu tố địa vật khác để đưa ra đánh giá địa hình một cách trực quan, nhanh chóng và chính xác.

Công nghệ thành lập DTM đã được phát triển từ nhiều năm trước bằng cách đo đạc thực địa hoặc sử dụng cặp ảnh lập thể hàng không, hoặc ảnh vệ tinh. Như nghiên cứu của F. HU và nnk  đã chỉ ra phương pháp thành lập DEM từ ảnh vệ tinh WorldView-3, Maustafa và nnk đã thành lập DEM từ ảnh SPOT 4. Tuy nhiên thành lập DTM bằng công nghệ này đang gặp phải một khó khăn nhất định là DTM sẽ bị ảnh hưởng bởi thực phủ và điều kiện thời tiết trong quá trình chụp ảnh. Trong những năm gần đây công nghệ ngày càng phát triển đã xuất hiện nhiều công nghệ thành lập DTM mới từ dữ liệu LiDAR công nghệ này cho phép thành lập DTM độ chính xác cao tuy nhiên phạm vi bao phủ thường hẹp và giá thành tương đối cao. Những nghiên cứu gần đây đã cho thấy những ưu thế vượt trội của viễn thám chủ động như không phụ thuộc vào thời tiết, có thể hoạt động ở bất kỳ thời điểm nào trong ngày, phạm vi nghiên cứu rộng và độ phân giải ảnh chụp ngày càng được cải thiện. Đồng thời công nghệ Radar giao thoa không những cho phép thành lập DTM một cách nhanh chóng mà còn có thể đánh giá sự thay đổi địa hình bằng công nghệ giao thoa vi phân. Trong các nghiên cứu đã chỉ ra các phương pháp sử dụng công nghệ giao thoa vi phân DinSAR và công nghệ đường cơ sở nhỏ (SBAS) hay tán xạ cố định (PS) để phân tích sự thay đổi về địa hình độ chính xác cao. Nghiên cứu của Rohit Mangla và Jung Hum YU đã chỉ ra phương pháp sử dụng công nghệ giao thoa để thành lập mô hình số địa hình đồng thời đánh giá độ chính xác của mô hình đó.

Trong nghiên cứu nay, nhóm nghiên cứu đề cập đến sử dụng công nghệ giao thoa để giải quyết hai vấn đề trong đánh giá địa hình đó là thành lập DEM và đánh giá sự thay đổi địa hình khu vực nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu và dữ liệu sử dụng

 Phương pháp Radar giao thoa (InSAR) dựa trên hoạt động của 02 anten thu phát riêng biệt  (single-pass) hoặc sử dụng 01 anten ở hai hay nhiều thời điểm khác nhau trên cùng một vị trí (repeat-pass) sẽ được sử dụng.

Độ lệch pha (Φ) giữa hai ảnh SAR có thể xác định khi biết sự khác biệt giữa R1R2. Giá trị này được nhân lên nhiều lần giữa hai ảnh để tạo ra ảnh giao thoa.

Pha của ảnh giao thoa chứa vân giao thoa, phủ trùm khu vực địa hình cũng tương tự như là đường bình độ. Mức tương quan giao thoa hay là độ tương quan giữa hai ảnh SAR liên quan đến mức độ ổn định của địa vật trên mặt đất theo thời gian.

Giao thoa vi phân DInSAR

Để nghiên cứu sự thay đổi về bề mặt trái đất, cần quan tâm đến thành phần và cần phải chiết tách thành phần này ra đó là Φdefo theo công thức 1.

Giao thoa vi phân có thể thành lập bằng nhiều cách khác nhau như hình dưới. Trong trường hợp đầu tiên có SAR thời điểm trước và sau được kết hợp với DEM ngoài (được sử dụng để loại bỏ vân giao thoa do địa hình gây ra). Đây là cách mà SARScape sử dụng. Nói tóm lại, SAR ở thời điểm 1 và 2 sẽ tạo ra vân giao thoa 1, DEM ở thời điểm khác sẽ tạo ra vân giao thoa 2, sự khác biệt giao thoa giữa hai thời điểm này tạo ra vân giao thoa vi phân, kết quả cho thấy là sự dịch chuyển bề mặt trái đất.

Trong quy trình áp dụng trong thực nghiệm sẽ sử dụng ảnh SAR hai thời điểm để tạo vân giao thoa (DEM) thời điểm thứ hai, và sử dụng DEM có sẵn để tạo vân giao thoa địa hình (DEM) thời điểm thứ nhất, sự khác biệt giữa hai vân giao thoa đó tạo ra giao thoa vi phân, giải mở pha giao thoa vi phân chúng ta nhận được sự biến đổi địa hình.

6.png

Quy trình xác định thay đổi địa hình bằng công nghệ DInSAR

Dựa vào dữ liệu ảnh Radar với công nghệ Radar giao thoa InSAR chúng ta có thể thành lập nhanh mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu, tuy nhiên khi sử dụng ảnh Alos 2 đường cơ sở có khoảng cách nhỏ nên độ chính xác thu được không cao, chỉ cho phép dừng lại ở việc đánh giá sơ bộ về địa hình.

Với công nghệ giao thoa vi phân DInSAR, chúng ta có thể thành lập nhanh được bản đồ biến đổi địa hình theo các hướng khác nhau của khu vực nghiên cứu. Đối với ảnh Alos 2, đường cơ sở nhỏ nên đây lại là một lợi thế, độ chính xác xác định độ dịch chuyển địa hình là rất cao đến cm.

Để đánh giá địa hình chúng ta còn có thể sử dụng ảnh tương quan giữa hai thời điểm để phát hiện sự thay đổi trên bề mặt địa hình.

Như vậy, dựa vào dữ liệu và công nghệ xử lý ảnh Radar hiện đại chúng ta có thể có những nhận xét, đánh giá sơ bộ cũng như cụ thể về địa hình và bề mặt địa hình khu vực nghiên cứu. Với công nghệ cũ thì việc đánh giá địa hình này mất rất nhiều thời gian hoặc không thể thực thi được.


Tác giả: CTTĐT
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

Lượt bình luận

Trường đánh đấu (*) là bắt buộc.

Tin liên quan