Ảnh viễn thám ASTER và hướng dẫn tải ảnh ASTER GDEM

Giới thiệu về ảnh viễn thám ASTER

ASTER – Máy đo bức xạ phản xạ và phát xạ nhiệt tiên tiến trong không gian (The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) là một thiết bị viễn thám của Nhật Bản trên vệ tinh Terra được NASA phóng vào năm 1999. Nó đã thu thập dữ liệu từ tháng 2 năm 2000.

Hình 1. Cảm biến ASTER gắn trên vệ tinh Terra.
Nguồn: NASA.

Thiết bị ASTER được chế tạo tại Nhật Bản do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI). Nhóm khoa học chung của Hoa Kỳ/Nhật Bản chịu trách nhiệm thiết kế, hiệu chuẩn và xác nhận dữ liệu của thiết bị.

ASTER cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao về Trái đất ở 14 dải phổ điện từ khác nhau, từ ánh sáng nhìn thấy đến tia hồng ngoại nhiệt. Độ phân giải của hình ảnh nằm trong khoảng từ 15 đến 90 mét. Dữ liệu ASTER được sử dụng để tạo bản đồ chi tiết về nhiệt độ bề mặt đất, độ phát xạ, độ phản xạ và độ cao.

Khả năng ASTER hoạt động như một ống kính ‘thu phóng’ cho các thiết bị Terra khác đặc biệt quan trọng để phát hiện thay đổi, hiệu chuẩn/xác nhận và nghiên cứu bề mặt đất. Không giống như các thiết bị khác trên tàu Terra, ASTER sẽ không thu thập dữ liệu liên tục; đúng hơn, nó thu thập trung bình 8 phút dữ liệu trên mỗi quỹ đạo. Cả ba kính thiên văn ASTER (VNIR, SWIR và TIR) đều có thể định hướng theo hướng đường chéo. Với độ phân giải cao và khả năng thay đổi góc nhìn, ASTER tạo ra hình ảnh lập thể và mô hình độ cao địa hình chi tiết.

Hình 2. Ba kính thiên văn trên cảm biến ASTER.
Nguồn: NASA.
Hình 3. Thiết bị ASTER – Kính thiên văn VNIR.
Nguồn: NASA.
Hình 4. Thiết bị ASTER – Kính thiên văn SWIR.
Nguồn: NASA.
Hình 5. Thiết bị ASTER – Kính thiên văn TIR.
Nguồn: NASA.
Thông tinNội dung
Quỹ đạo705 km, 10:30 sáng theo chiều giảm dần (Terra), đồng bộ mặt trời, gần cực, tròn
Lượng tử hóaDữ liệu dạng 8-12 bit
Độ nghiêng quỹ đạo98.3 độ tính từ xích đạo
Chu kỳ quỹ đạo98.88 phút
Độ phân giải không gian3 độ phân giải từ 0.52 μm đến 11.65 μm với 14 dải phổ:
VNIR: 15m (băng tần 1–3N,B)
SWIR: 30m (băng tần 4–9)
TIR: 90m (băng tần 10–14)
Thời gian cung cấp ảnh16 ngày, tức là cứ sau 16 ngày (hoặc 233 quỹ đạo) mô hình quỹ đạo sẽ tự lặp lại
Tuổi thọ thiết kế1999 – Hiện tại
Bảng 1: Thông tin chung cảm biến ASTER.

Thông tin các band ảnh ASTER được mô tả trong bảng sau.

Band
Kênh
Band width (μm)
Độ rộng băng tần
Shortwave/Sóng ngắnResolution (m)
Độ phân giải
10.520 – 0.600Green/Yellow
Xanh lục/Vàng
15
20.452 – 0.512Red – Đỏ15
3N0.760 – 0.860NIR – Near InfraRed
Cận hồng ngoại
15
3B0.760 – 0.860NIR – Near InfraRed
Cận hồng ngoại (Backward)
15
41.600 -1.700Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
52.145 – 2185Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
62.185 – 2.225Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
72.235 – 2.285Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
82.295 – 2.365Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
92.360 – 2.430Shortwave Infrared/SWIR
Hồng ngoại sóng ngắn
30
108.125 – 8.475TIR – Thermal InfraRed
Hồng ngoại sóng dài/Hồng ngoại nhiệt
90
118.475 – 8.825TIR – Thermal InfraRed
Hồng ngoại sóng dài/Hồng ngoại nhiệt
90
128.925 – 9.275TIR – Thermal InfraRed
Hồng ngoại sóng dài/Hồng ngoại nhiệt
90
1310.250 – 10.950TIR – Thermal InfraRed
Hồng ngoại sóng dài/Hồng ngoại nhiệt
90
1410.950 – 11.650TIR – Thermal InfraRed
Hồng ngoại sóng dài/Hồng ngoại nhiệt
90
Bảng 2. Các band của ảnh ASTER.

Ảnh mẫu ASTER 15m – Las Vegas, Nevada.

Hình 6. Las Vegas, Nevada – Ảnh ASTER 15m.
Nguồn: Satellite Imaging Corporation.

Các ứng dụng của ảnh viễn thám ASTER

1. Land surface climatology – Khí hậu bề mặt đất: điều tra các thông số bề mặt đất, nhiệt độ bề mặt, v.v., để hiểu sự tương tác giữa đất và bề mặt cũng như các dòng năng lượng và độ ẩm.

2. Vegetation and ecosystem dynamics – Động lực học của thảm thực vật và hệ sinh thái: nghiên cứu về sự phân bố của thảm thực vật và đất cũng như những thay đổi của chúng để ước tính năng suất sinh học, tìm hiểu sự tương tác giữa đất và khí quyển và phát hiện sự thay đổi của hệ sinh thái.

3. Volcano monitoring – Giám sát núi lửa đạn: giám sát các vụ phun trào và các sự kiện báo trước, chẳng hạn như phát thải khí, các đợt phun trào, sự phát triển của hồ dung nham, lịch sử phun trào và khả năng phun trào

4. Hazard monitoring – Giám sát mối nguy hiểm: quan sát mức độ và ảnh hưởng của cháy rừng, lũ lụt, xói mòn bờ biển, thiệt hại do động đất và sóng thần

5. Hydrology – Thủy văn: hiểu biết về các quá trình thủy văn và năng lượng toàn cầu cũng như mối quan hệ của chúng với sự thay đổi toàn cầu; bao gồm cả sự thoát hơi nước từ thực vật

6. Geology and soils – Địa chất và đất: thành phần chi tiết và lập bản đồ địa mạo của đất bề mặt và đá gốc để nghiên cứu các quá trình bề mặt đất và lịch sử trái đất

7. Land surface and land cover change – Sự thay đổi bề mặt đất và độ che phủ đất: giám sát tình trạng sa mạc hóa, phá rừng và đô thị hóa; cung cấp dữ liệu cho các nhà quản lý bảo tồn để giám sát các khu bảo tồn, vườn quốc gia và khu vực hoang dã.


ASTER Global Digital Elevation Model – Mô hình độ cao số toàn cầu ASTER – GDEM

ASTER Global Digital Elevation Model – Mô hình độ cao số toàn cầu ASTER – GDEM đã được phát hành ra công chúng ngày 29/6/2009. Là một hợp tác chung giữa NASA và Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI), Mô hình Độ cao Kỹ thuật số Toàn cầu là bản đồ hoàn chỉnh nhất về trái đất từng được tạo ra, bao phủ 99 % bề mặt của nó. ASTER – GDEM gồm 3 Version.

Version 1

Trước đây, Bản đồ toàn diện nhất là SRTM – Nhiệm vụ Địa hình Radar Con thoi của NASA (Shuttle Radar Topography Mission), bao phủ khoảng 80% bề mặt Trái đất, với độ phân giải toàn cầu là 90mét, và độ phân giải 30mét trên khắp Hoa Kỳ.

GDEM bao phủ hành tinh từ 83 độ Bắc đến 83 độ Nam (vượt qua phạm vi bao phủ của SRTM từ 56 °S đến 60 °N), trở thành hệ thống bản đồ trái đất đầu tiên cung cấp phạm vi bao phủ toàn diện về các vùng cực. Nó được tạo ra bằng cách tổng hợp 1,3 triệu hình ảnh VNIR do ASTER chụp bằng kỹ thuật tương quan lập thể một lần với các phép đo độ cao địa hình được thực hiện trên toàn cầu ở khoảng cách 30 mét (98 ft).

Tuy nhiên, mặc dù độ phân giải danh nghĩa cao, một số nhà đánh giá đã nhận xét rằng độ phân giải thực sự thấp hơn đáng kể và không tốt bằng độ phân giải của dữ liệu SRTM vì xuất hiện 1 số hiện tượng hình giả. Một số hạn chế này đã được METI và NASA xác nhận, họ chỉ ra rằng Version 1 của sản phẩm GDEM là “cấp nghiên cứu”.

Version 2

Trong tháng 10 năm 2011, Version 2 của Mô hình độ cao số toàn cầu (GDEM) đã được phát hành công khai. Đây được coi là một cải tiến so với Version 1.

Những cải tiến này bao gồm tăng độ chính xác theo chiều ngang và chiều dọc, độ phân giải theo chiều ngang tốt hơn, giảm sự hiện diện của các đồ tạo tác và các giá trị thực tế hơn trên các vùng nước.Tuy nhiên, một người đánh giá vẫn trân trọn tập dữ liệu ASTER Version 2, mặc dù cho thấy ‘sự cải thiện đáng kể về mức độ chi tiết hiệu quả’, vẫn được coi là ‘cấp độ thử nghiệm hoặc nghiên cứu’ do sự hiện diện của các hình giả (artefact).

Một nghiên cứu năm 2014: Rexer, M.; Hirt, C. (2014). “Comparison of free high-resolution digital elevation data sets (ASTER GDEM2, SRTM v2.1/v4.1) and validation against accurate heights from the Australian National Gravity Database” đã chỉ ra rằng trên địa hình đồi núi gồ ghề, bộ dữ liệu ASTER Version 2 có thể thể hiện mặt đất chính xác hơn so với mô hình độ cao SRTM.

Version 3

ASTER Version 3 được phát hành vào ngày 5 tháng 8 năm 2019. GDEM V3 được cải tiến bổ sung thêm các cặp âm thanh nổi bổ sung, cải thiện vùng phủ sóng và giảm sự xuất hiện của các hiện vật.

Thuật toán sản xuất tinh tế giúp cải thiện độ phân giải không gian, tăng độ chính xác theo chiều ngang và chiều dọc. ASTER GDEM V3 duy trì định dạng GeoTIFF và cấu trúc lưới và ô tương tự như V1 và V2, với các cột dài 30 mét và các ô 1 x 1 độ.

Version 3 được cho là có những cải tiến đáng kể so với phiên bản trước. Quá trình xử lý tự động 2,3 triệu cảnh từ kho lưu trữ ASTER đã được sử dụng để tạo ASTER GDEM, bao gồm tương quan âm thanh nổi để tạo các ASTER DEM dựa trên cảnh riêng lẻ, che dấu để loại bỏ các pixel mờ, xếp chồng tất cả các DEM được sàng lọc trên đám mây, loại bỏ các giá trị xấu còn sót lại và các ngoại lệ, lấy trung bình dữ liệu đã chọn để tạo giá trị pixel cuối cùng.

Hình 7. Ảnh ASTER GDEM toàn cầu (Sản phẩm độ phân giải 10km).
Nguồn: NASA.
Hình 8. Ảnh ASTER GDEM Châu Á (Sản phẩm độ phân giải 10km).
Nguồn: NASA.
Hình 9. Ảnh ASTER GDEM Đông Nam Á (Sản phẩm độ phân giải 10km).
Nguồn: NASA.

Hướng dẫn tải ảnh ASTER GDEM

Dữ liệu ASTER GDEM nguồn dữ liệu miễn phí và được tải từ các nguồn dữ liệu sau:

Để tìm hiểu rõ hơn về cách tải ảnh ASTER, tham khảo thêm cách bài viết: “MODIS – Hướng dẫn tải ảnh MODIS“.

1. Tải xuống trực tiếp các tệp riêng lẻ thông qua Nhóm dữ liệu của LP DAAC.

Hình 10. Giao diện tải ảnh ASTER của LP DAAC.

2. Tìm dữ liệu trực tiếp trong khu vực nghiên cứu của bạn thông qua Tìm kiếm Earthdata của NASA.

Hình 11. Giao diện tải ảnh ASTER của Earthdata của NASA.

3. Hình dung ASTER GDEM trên Trái đất thông qua NASA WorldView.

Hình 12. Giao diện tải ảnh ASTER của WorldView.

4. ASTER GDEM của Japan Space System.

Hình 13. Giao diện tải ảnh ASTER của Japan Space System.
Hình 14. Kết quả ảnh ASTER GDEM tải từ LP DAAC xuống.

Nguồn tham khảo


Bản quyền – Copyright

Toàn bộ nội dung bài và hình ảnh trên opengis.vn (trừ nội dung có nguồn trích dẫn) đều thuộc bản quyền của OpenGIS Vietnam.

Mọi hình thức đăng tải lại nội dung, hình ảnh với trích dẫn nguồn không rõ ràng (không để tên OpenGIS Vietnam, tác giả, và không kèm link gốc) vì mục đích thương mại là không được phép, trừ trường hợp có sự đồng ý bằng văn bản của OpenGIS Vietnam.

Mọi thông tin trao đổi, cộng tác, xin vui lòng gửi tới địa chỉ email: [email protected] hoặc [email protected].

Xin cám ơn!

Related Posts

Xử lý dữ liệu viễn thám

Phân tích dữ liệu từ viễn thám liên quan đến việc thực hiện một số bước nhằm trích xuất thông tin có ý nghĩa từ hình ảnh…

MODIS – Hướng dẫn tải ảnh MODIS

Giới thiệu về các trình duyệt tải Ảnh MODIS MODIS là nguồn ảnh được cung cấp miễn phí và là tài liệu quan trọng giúp cho các…

MODIS – Giới thiệu ảnh MODIS và các ứng dụng

Giới thiệu về Ảnh MODIS MODIS – Máy đo quang phổ hình ảnh có độ phân giải vừa phải (The MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer) là cảm biến…

Hướng dẫn tải ảnh viễn thám miễn phí – Phần 2: Copernicus Open Access Hub

Hệ sinh thái không gian dữ liệu Copernicus – Copernicus Data Space Ecosystem hiện nay được thiết kế bởi Sentinel Hub và gồm 3 trình duyệt tải ảnh chính: Trong phần 2 của Chuyên…

Hướng dẫn tải ảnh viễn thám miễn phí – Phần 1: EO Browser của Sentinel Hub

Hệ sinh thái không gian dữ liệu Copernicus – Copernicus Data Space Ecosystem hiện nay được thiết kế bởi Sentinel Hub và gồm 3 trình duyệt tải…

SPOT – Thế hệ vệ tinh quan sát Trái đất

SPOT (tiếng Pháp: Satellite Pour l’Observation de la Terre) là một hệ thống vệ tinh chụp ảnh Trái đất quang học có độ phân giải cao thương…

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *