Ảnh viễn thám miễn phí – Phần 1: Ảnh quang học

1. Hệ thống ảnh viễn thám Landsat – Chương trình vệ tinh Landsat từ năm 1972 đến nay

Vào ngày 23/7/1972, Vệ tinh Công nghệ Tài nguyên Trái đất đầu tiên (ERTS-1), sau này được đổi tên thành Landsat 1.

Vệ tinh được phóng với mục đích rõ ràng là “thu thập thông tin thực tế về tài nguyên thiên nhiên của Trái đất từ các vệ tinh quan sát Trái đất mang theo các thiết bị quan sát viễn thám tinh vi.”

Sau hơn 05 thập kỷ quan sát và 09 sứ mệnh hoạt động, chương trình Landsat tiếp tục cung cấp những hình ảnh trực quan có giá trị về mặt khoa học và ấn tượng về Trái đất. Các thiết bị Landsat thu được hàng triệu hình ảnh được sử dụng để đánh giá những thay đổi của tự nhiên và con người đối với Trái đất.

Hình 1. Hình ảnh vệ tinh Landsat 1.
(Nguồn: USGS)
Hình 2. Dallas-Fort Worth, Texas, lọt vào tầm nhìn của Landsat 1 vào ngày 25 tháng 7 năm 1972. Trong ảnh màu giả này, sắc thái của màu đỏ biểu thị vùng đất có thảm thực vật còn màu xám và màu trắng là bề mặt đô thị hoặc đá.
(Nguồn: USGS)

Các seri vệ tinh Landsat gồm:
(1) Thế hệ thứ nhất: Landsat 1 (1972), Landsat 2 (1975) và Landsat 3 (1978).
(2) Thế hệ thứ hai: Landsat 4 (1982) và Landsat 5 (1984).
(3) Thế hệ thứ ba: Landsat 6 (1993) và Landsat 7 (1999).
(4) Thế hệ thứ tư: Landsat 8 (2013) và Landsat 9 (2021).
(5) Thế hệ thứ năm: Landsat Next (2030).

Hình 3. Vệ tinh Landsat 9 mới nhất được phóng vào ngày 27/9/2021.
(Nguồn: USGS)
Hình 4. Thành phố Kathmandu, Nepal, nhìn ở phía dưới bên trái của hình ảnh Landsat 9 này, nằm trong một thung lũng phía nam dãy Himalaya giữa Nepal và Trung Quốc.
(Nguồn: USGS)

*Chi tiết về chương trình vệ tinh Landsat vui lòng xem “Chuyên mục Landsat” của OpenGIS Việt Nam.

2. Hệ thống ảnh Sentinel – Chương trình vệ tinh Copernicus Sentinel của ESA

Nhiệm vụ giám sát Trái đất Sentinel gồm 6 chương trình, trong đó có vệ tinh Sentinel-2 giám sát mặt đất, nhiệt, thực vật. Sentinel-2 bao gồm hai vệ tinh Sentinel-2ASentinel-2B quay quanh cực được đặt trong cùng một quỹ đạo đồng bộ, lệch pha nhau 180°.

Sứ mệnh của sentinel-2 là theo dõi sự thay đổi của điều kiện bề mặt đất. Sentinel-2 mang tải trọng của thiết bị quang học lấy mẫu 13 dải (band) quang phổ: 04 dải ở 10 m, 06 dải ở 20 m và 03 dải ở độ phân giải không gian 60 m. Chiều rộng dải quỹ đạo là 290 km.

Sentinel-2A ra mắt vào ngày 23/06/2015. Sentinel-2B ra mắt vào ngày 07/03/2017.

Hình 5. Vệ tinh Sentinel-2A.
(Nguồn: ESA)
Hình 6. Ảnh thành phố Milan từ vệ tinh Sentinel-2A, được chụp vào ngày 27 tháng 6 năm 2015 lúc 10:25 UTC (12:25 CEST), chỉ bốn ngày sau khi phóng.
(Nguồn: ESA)

Các vệ tinh của Sentinel-2 (2A&2B) tiếp nối di sản của vệ tinh SPOT và LANDSAT bằng cách tiếp tục cung cấp các loại dữ liệu hình ảnh tương tự và đóng góp vào các quan sát đa phổ đang diễn ra. Các vệ tinh này được sử dụng để hỗ trợ nhiều dịch vụ và ứng dụng do Copernicus cung cấp, bao gồm quản lý đất đai, nông nghiệp, lâm nghiệp, kiểm soát thảm họa, hoạt động cứu trợ nhân đạo, lập bản đồ rủi ro và các vấn đề an ninh.

*Chi tiết về chương trình vệ tinh Sentinel tổng hợp vui lòng xem “Chuyên mục Sentinel” của OpenGIS Việt Nam.

3. Ảnh MODIS – Cảm biến MODIS trên vệ tinh Aqua và Terra

MODIS – Máy đo quang phổ hình ảnh có độ phân giải vừa phải (The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) là thiết bị quan trọng trên các vệ tinh Terra (ban đầu được gọi là EOS AM-1), được NASA phóng vào năm 1999 Aqua (ban đầu được gọi là EOS PM-1), được phóng vào năm 2002.

Quỹ đạo của Terra quanh Trái đất được tính giờ sao cho nó đi từ Bắc xuống Nam qua đường xích đạo vào buổi sáng, trong khi Aqua đi từ Nam lên Bắc qua đường xích đạo vào buổi chiều. Terra MODIS và Aqua MODIS đang quan sát toàn bộ bề mặt Trái đất cứ sau 1 đến 2 ngày, thu thập dữ liệu ở 36 dải quang phổ hoặc nhóm bước sóng.

Những dữ liệu này sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về động lực toàn cầu và các quá trình xảy ra trên đất liền, trong đại dương và trong tầng khí quyển thấp hơn.

Hinh 7. Vệ tinh Aqua với cảm biến MODIS (trái) và Terra với cảm biến MODIS (phải).
(Nguồn: NASA)
Hình 8. Hình ảnh Trái đất này là sự tổng hợp của dữ liệu đầy đủ trong ngày đầu tiên được thu thập bởi Máy đo quang phổ hình ảnh có độ phân giải vừa phải trên tàu vũ trụ Terra. Hình ảnh chụp ngày 30 tháng 6 năm 2000.
(Nguồn: NASA)
Hình 9. Hình ảnh MODIS trong khoảng thời gian từ ngày 24 tháng 3 đến ngày 8 tháng 4 năm 2000. Hình ảnh này là bản đồ về phần bức xạ quang hợp sẵn có được hấp thụ nhờ thảm thực vật trên cạn để quang hợp.
(Nguồn: University of Montana)

MODIS hiện đã được thay thế bằng VIIRS, được phóng lần đầu tiên vào năm 2011 trên vệ tinh Suomi NPP.

*Chi tiết về chương trình cảm biến MODIS tổng hợp vui lòng xem Chuyên mục MODIS và “Hướng dẫn tải ảnh MODIS” của OpenGIS Việt Nam.

4. Ảnh ASTER – Cảm biến ASTER (cao độ) trên vệ tinh Aqua

ASTER – Máy đo bức xạ phản xạ và phát xạ nhiệt tiên tiến trong không gian (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 10. Vệ tinh Terra với cảm biến ASTER kèm theo.
(Nguồn: NASA)
Hình 11. Hình ảnh núi St. Helens chụp từ cảm biến ASTER trên vệ tinh Terra.
(Nguồn: Satellite Imaging Corporation)

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.

*Chi tiết về chương trình cảm biến ASRER (Terra) tổng hợp vui lòng xem Chuyên mục ASTER và tải ảnh ASTER của OpenGIS Việt Nam.


5. Hình tổng kết Các vệ tinh quang học miễn phí từ năm 1972 đến nay

Hình 12. Tổng kết các vệ tinh cung cấp ảnh miễn phí từ năm 1972-1999.
Hình 13. Tổng kết các vệ tinh cung cấp ảnh miễn phí từ năm 1999-2013.
Hình 14. Tổng kết các vệ tinh cung cấp ảnh miễn phí từ năm 2015-2030.

6. Bảng tổng kết Các vệ tinh quang học miễn phí từ năm 1972 đến nay

STTVệ tinhThời gian
ra mắt
Thời gian
ngừng
hoạt động
Thời gian
hoạt động
Band ẢnhĐộ phân giảiSứ mệnh giám sátCơ quan
không gian
1Landsat 1
(MSS)
23/7/19726/1/1978Hơn 6 năm480m – 2 band visible
80m – 2 band NIR
– Mặt đất
– Thực vật
NOAA, USGS (1998)
2Landsat 2
(MSS)
22/1/197525/2/1982Gần 7 năm480m – 2 band visible
80m – 2 band NIR
– Mặt đất
– Thực vật
NOAA, USGS (1998)
3Landsat 3
(MSS)
5/3/19787/9/1983Hơn 5 năm480m – 2 band visible
80m – 2 band NIR
– Mặt đất
– Thực vật
NOAA, USGS (1998)
4Landsat 4
(TM)
16/7/198215/6/2001Gần 19 năm730m – 3 band visible
30m – 3 band IR
120m – 1 band nhiệt
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
NOAA, USGS (1998)
5Landsat 5
(TM)
1/3/19848/1995Hơn 11 năm730m – 3 band visible
30m – 3 band IR
120m – 1 band nhiệt
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
NOAA, USGS (1998)
6Landsat 6
(ETM)
5/10/1993XKhông vào
quỹ đạo
830m – 3 band visible
30m – 3 band IR
120m – 1 band nhiệt
15m – 1 band PAN
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
NOAA, USGS (1998)
7Landsat 7
(ETM+)
15/4/19996/4/202223 năm830m – 3 band visible
30m – 2 band IR
30m – 1 band SWIR
60m – 1 band nhiệt
15m – 1 band PAN
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
NOAA, USGS (1998)
8Terra
(ASTER)
18/12/1999Vẫn hoạt động1415m – 2 band visible
15m – 1 band IR
30m – 6 band SWIR
90m – 5 band LWIR
– Mặt đất
– Nhiệt độ
– Độ cao
NASA
9Terra
(MODIS)
18/12/1999Vẫn hoạt động36250m – 2 band
500m – 5 band
1000m – 29 band
– Đất/mây/sol khí
– Màu đại dương
– Thực vật phù du
– Địa hóa sinh học
– Hơi nước
– Nhiệt độ bề mặt/mây
– Ozon
NASA
10Aqua
(MODIS)
4/5/2002Vẫn hoạt động36250m – 2 band
500m – 5 band
1000m – 29 band
– Đất/mây/sol khí
– Màu đại dương
– Thực vật phù du
– Địa hóa sinh học
– Hơi nước
– Nhiệt độ bề mặt/mây
– Ozon
NASA
11Landsat 8
(OLI & TIRS)
11/2/2013Vẫn hoạt động1130m – 3 band visible
30m – 1 band IR
30m – 2 band SWIR
30m – 1 band cirrus
30m – 1 band coastal aerosol
15m – 1 band PAN
100m – 2 band nhiệt
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
– Mây
– Sol khí bờ biển
NOAA, USGS (1998)
12Sentinel-223/6/2015 (2A)
7/3/2017 (2B)
Vẫn hoạt động1310m – 3 band visible
10m – 1 band IR
20m – 3 band VRE
20m – 3 band SWIR
60m – 1 band cirrus
60m – 1 band coastal aerosol
60m – 1 band hơi nước
– Mặt đất
– Thực vật
– Mây
– Hơi nước
– Sol khí bờ biển
ESA
13Landsat 9
(OLI-2 & TIRS-2)
27/9/2021Vẫn hoạt động1130m – 3 band visible
30m – 1 band IR
30m – 2 band SWIR
30m – 1 band cirrus
30m – 1 band coastal aerosol
15m – 1 band PAN
100m – 2 band nhiệt
– Mặt đất
– Thực vật
– Nhiệt
– Mây
– Sol khí bờ biển
NOAA, USGS (1998)
14Landsat
Next
203026– Mặt đất
– Thực vật
– NDVI
– Nhiệt
– Mây
– Sol khí bờ biển
– Nước lỏng
– Băng
NOAA, USGS (1998)

Ký hiệu viết tắt, tiếng anh:

  • MSS: Multispectral Scanner – Mát quét đa phổ.
  • TM: Thematic Mapper – Bản đồ chuyên đề.
  • ETM: Enhanced Thematic Mapper – Bản đồ chuyên đề nâng cao.
  • OLI: Operational Land Imager – Bộ thu nhận ảnh mặt đất.
  • TIRS: Thermal Infrared Sensor – Bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt.
  • Visible: Nhìn thấy.
  • IR: Infrared – Hồng ngoại.
  • NIR: Near-Infrared – Cận hồng ngoại.
  • SWIR: Short-wave Infrared – Hồng ngoại sóng ngắn.
  • LWIR: Long-ware Infrared – Hồng ngoại sóng dài.
  • VRE: Vegetation red edge – Thảm thực vật viền đỏ.
  • PAN: Panchromatic – Toàn sắc.
  • Coastal aerosol: Sol khí bờ biển.
  • Cirrus: Mây.

Tổng hợp từ các nguồn tham khảo:

  1. NASA.
  2. ESA.
  3. USGS.
  4. NOAA.
  5. Wiki.

Related Posts

Giới thiệu về vệ tinh Sentinel-1

Tác giả: Tô Nguyễn Nhật Khôi – John D. Nguyễn Sứ mệnh của Sentinel-1 Sentinel-1 là sứ mệnh chụp ảnh radar khẩu độ tổng hợp bao gồm…

Sứ mệnh Sentinel của Copernicus

Tác giả: Tô Nguyễn Nhật Khôi Giới thiệu Sentinel là một nhiệm vụ gồm các vệ tinh quan sát Trái Đất nằm trong chương trình Copernicus được…

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…

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…

Trả lời

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