Đồ án Tổng quan về công nghệ viễn thám bằng vệ tinh nhân tạo

PASTEC( Passager technologique de Spot 4), dùng để đo : - Sự ô nhiễm và xuống cấp của vỏ bọc điều hoà nhiệt trong điều kiện vũ trụ - Sự già hoá các vỏ bọc điều hoà nhiệt sau thời gian dài bị các tia bức xạ từ mặt trời, quả đất chiếu vào . - Tác động của các iôn nặng trong vũ các tia vũ trụ đến các VLSI - Tăng thêm sự hiểu biết về môi trường ở các quỹ đạo thấp - ứng xử động lực học của vệ tinh và giao diện vệ tinh – tên lửa phóng qua các giai đoạn lên quỹ đạo . - Các vi chấn động trên quỹ đạo gây ra bởi các thiết có khả năng tạo lực nhiễu. Cách lan truyền của vi chấn động qua cấu trúc vệ tinh . - Điện tích tĩnh điện sinh ra khi vệ tinh kích thước lớn bay ở quỹ đạo thấp. Chương 6: Vệ tinh RADARSAT. 6.1 Tổng quan về Vệ tinh RADARSAT RARDARSAT: Là viết tắt của cụm "phát hiện và định vị bằng vô tuyến" (Radio Detector & Ranging). Đó là phương pháp phát hiện và định vị một đối tượng đồng thời xác định một số đặc trưng của đối tượng (chẳng hạn tốc độ di chuyển ) dựa trên việc bức xạ những sóng điện từ và phân tích sóng phản xạ trở lại từ đối tượng. Nguyên lý radar là bức xạ ra một bước sóng điện từ hẹp trong một thời gian rất ngắn. Sóng này khi tới đối tượng quan sát bị phản xạ lại và được máy thu radar thu vào. Biết được khoảng thời gian đi và về của sóng ta tính ra được khoảng cách giữa radar và đối tượng. Tốc độ của đối tượng (còn gọi là mục tiêu) tính theo sự lệch tần giữa sóng phản xạ và sóng tới gây ra bởi hiệu ứng Doppler. Các Radar đầu tiên hoạt động ở sóng m, sau đó chuyển sang sóng dm và sóng cm. Bước sóng càng ngắn thì búp sóng càng hẹp. Do đó có thể phát hiện được những mục tiêu có diện tích phản xạ bé. Các xung điện từ phát ra chỉ khoảng một phần của ms nhưng công suất bức xạ lên đến nhiều MW. Một phương pháp thường dùng là phương pháp quét điện tử cho phép thay đổi hướng búp sóng của anten trong một thời gian rất ngắn mà không cần phải di chuyển anten. RADARSAT của Canada là một vệ tinh quan sát Trái đất,được phóng ngày 4/11/1995. RADARSAT đang là nguồn cung cấp thông tin qúi giá sử dụng trong việc theo dõi tài nguyên thiên nhiên và môi trường trên thế giới. RADARSAT với tuổi thọ 5 năm được trang bị một Radar độ mở tổng hợp( SAR). SAR là thiết bị phát sóng vi ba mạnh có thể truyền và nhận báo hiệu xuyên qua những đám mây sương mù, khói, hay bóng tối mà vẫn thu được những hình ảnh chất lượng cao của Trái đất trong mọi điều kiện thời tiết vào bất kỳ thời gian nào. Nó có những lợi thế mà máy bay hay những vệ tinh quang học không thể có được. Sử dụng một tần số đơn, band-C, RADARSAT SAR là vệ tinh duy nhất có khả năng điều chỉnh và hướng chùm tia chiếu qua khoảng cách 500 kilômet. Người ta có thể lựa chọn chùm tia phù hợp để có thể vẽ hình những lát cắt từ 35 kilômet đến 500 kilômet với độ phân giải tương ứng từ 10 mét đến 100 mét. Góc tới sẽ giới hạn từ ít hơn 20 độ đến hơn 50 độ. RADARSAT nặng xấp xỉ 3200 kilôgam. Vệ tinh được bù nhiệt cho những mất mát nhiệt độ khổng lồ ra không gian.Phía vệ tinh bị che khuất bởi mặt trời có nhiệt độ rất lạnh, có thể tới -170 độ C; phía giáp mặt trời có thể đạt đến nhiệt độ 150 độ C. Lớp vỏ cách nhiệt được chế tạo từ Mylar vàng được sử dụng để cách ly vệ tinh. Ngoài ra vệ tinh cũng có những gương phản chiếu tia sáng mặt trời để giữ vệ tinh luôn trong phạm vi nhiệt độ hoạt động của nó. Nhờ vậy,nhiệt độ của vệ tinh được duy trì trong khoảng10 đến 15 độ Độ bách phân. Nhiều bộ phận trên vệ tinh là dễ vỡ đến nỗi mà chúng không thể triển khai hoạt động trên trái đất. Tồn tại và làm việc trong không gian, chúng có thể an toàn dưới tác dụng của trọng lực hấp dẫn.Vệ tinh được cung cấp năng lượng từ 2 cánh đón năng lượng mặt trời. Quỹ đạo và độ cao vệ tinh được điều chỉnh liên tục trong suốt thời gian sống 5 năm của vệ tinh bởi bộ đẩy nhiên liệu lỏng. Những mảnh vỡ tồn tại trong không gian có thể làm thiệt hại đến vệ tinh, do đó lớp vỏ cách ly đặc biệt của RADARSAT được thiết kế để bảo vệ vệ tinh khỏi những mối nguy hiểm trong hành trình của nó. Chương trình RADARSAT của Canada là hệ thống vệ tinh radar đầu tiên trên thế giới, là hệ thống hoạt động định hướng có khả năng truyền đi một lượng lớn dữ liệu. RADARSAT được phát triển dưới sự điều khiển của tổ chức Không gian Ca-na-đa ( CSA) hợp tác với tổ chức Quản lí Hàng không và Không gian Quốc gia / Quản lí Khí quyển và Đại dương Quốc gia ( NASA / NOAA).CSA đã thiết kế, xây dựng và phóng vệ tinh, và hiện nay đang điều hành Văn phòng thu nhận chức năng. ở Canada, dữ liệu RADARSAT được thu tại Gatineau, Quebec và trạm mặt đất Prince Albert, Saskatchewan; cả hai đều thuộc sự chỉ đạo của trung tâm viễn thám Canada (CCRS). Tổ chức quốc tế RADARSAT ( RSI)đang nắm độc quyền phân phối dữ liệu trên trang RADARSAT worldwide, và xử lý ở Gatineau, Quebec và Richmond, Anh Columbia, Canada. Chính phủ Anh Columbia, Saskatchewan, Ontario, và Quebec đã đồng cấp vốn cho chương trình. New Brunswick, Nova Scotia, Prince Edward, Manitoba, và Alberta đã mua độc quyền dữ liệu. 6.2 Tại sao lựa chọn RADARSAT? Canada là một nước đi đầu trong việc phát triển các ứng dụng vệ tinh và cơ sở hạ tầng cho viễn thám từ những năm đầu của thập kỉ 70. Vào 1976, Canada phát sinh nhu cầu phát triển một vệ tinh rađa để giám sát khu vực phía Bắc Ca-na-đa.Sở dĩ có nhu cầu này bởi vì những tháng mùa đông kéo dài trong bóng tối của vùng Bắc cực. Ngoài ra, Canada có xấp xỉ 240,000 km bờ biển thường bị phủ kín trong sương mù mà những vệ tinh quang học hầu như bất lực trong điều kiện sương mù. RADARSAT được thiết kế có khả năng thâm nhập đám mây và sương mù và để đáp ứng những yêu cầu xử lí những dữ liệu sưu tầm được về vùng đất rộng lớn ở Canada và trên thế giới. Chương trình RADARSAT được hỗ trợ mạnh mẽ bởi công nghiệp,bởi chính phủ và bởi trung tâm nghiên cứu tài nguyên Canada và trên toàn cầu.Cục nghiên cứu không gian Ca-na-đa ( CSA) chịu trách nhiệm với việc thiết kế, xây dựng và thao tác điều khiển hệ thống vệ tinh bay theo quỹ đạo của nó.Thông qua trung tâm viễn thám Canada (CCRS), Cục nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên điều khiển hoạt động của các trạm thu trên mặt đất ở Prince Albert, Saskatchewan và Gatineau, Quebec. Các công ty quốc tế đã cùng với Ca-na-đa tham gia chế tạo vệ tinh RADARSAT.Các nhà khoa học và những chuyên gia ứng dụng của CCRS tích cực nghiên cứu rađa với dữ liệu RADARSAT nhằm xác định những cơ hội mới để hướng vào một phạm vi nhu cầu rộng hơn trên thế giới. 6.3 Các loại radar Radar đặt trên mặt đất cho phép theo dõi các con tàu vũ trụ sau khi phóng, dùng vào mục đích định vị các con tàu này. Nếu đặt radar trên vệ tinh thì có thể nhận được ảnh của đất liền và các đại dương bất kể ngày hoặc đêm và không phụ thuộc vào sương mù, mây, mưa. Nhờ đặc tính này, việc quan sát mặt đất bằng radar là một phương pháp hữu hiệu để bổ trợ cho việc quan trắc bằng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại dùng trong các mục đích dân dụng và quân sự. Các radar còn có thể đo độ cao của vệ tinh so với mặt đất. Ngoài ra radar khí tượng còn cho phép xác định những thông số khí tượng nhờ phân tích sóng phản xạ từ các tầng khác nhau của khí quyển. Các radar dùng để quan trắc mặt đất thường là loại tổng hợp độ mở (SAR-Synthetic Aperture Radar). Đó là những radar nhìn nghiêng nghĩa là dải đất được quan sát nằm chệch ra một bên so với vệt của vệ tinh có mang radar. Các radar này có thiết bị xử lý tín hiệu phản xạ cho phép cải thiện độ phân giải hình học của các ảnh theo trục di chuyển của búp sóng nhờ xếp chồng của các sóng phản xạ liên tục của cùng một điểm trên mặt đất nhưng có các hiệu ứng Doppler khác nhau. Sự việc xảy ra giống như các tín hiệu phản xạ đập vào những bộ phận khác nhau của một anten lớn. Bề rộng cực đại của độ mở phụ thuộc vào khoảng cách của quỹ đạo mục tiêu nằm dưới bước sóng radar. Tín hiệu phản xạ cung cấp hai thông tin: Cường độ (liên quan đến đặc trưng của mục tiêu ) và thời gian đi về của sóng (phụ thuộc vào khoảng cách). Đem trộn lẫn các trường hợp này thì sẽ nhận được một ảnh nổi. ảnh nổi này được xây dựng bằng một máy tính thông qua một loạt những thao tác xử lí số liệu và tính toán. ã Radar có độ mở tổng hợp SAR Định nghĩa SAR: là thiết bị mà sự vận hành trong lúc bay tương đương với một anten ảo có diện tích lớn hơn anten thật có khả năng nhìn nghiêng và do đó đưa đến một độ phân giải cao hơn. Radar nhìn nghiêng tích luỹ các dữ liệu ảnh trong quá trình nó di chuyển theo vệ tinh. Những dải đất của bề mặt địa cầu song song với quĩ đạo di chuyển của radar được bubs sóng radar chiếu rọi. Dữ liệu về sóng phản xạ được tích luỹ lại và được máy tính xử lí để tạo thành ảnh radar. Hướng thẳng góc với quĩ đạo vệ tinh được gọi là hướng cự li. Cự li ứng với điểm của ảnh nằm gần vệt của vệ tinh nhất gọi là cự li kề. Cự li ứng với điểm của ảnh nằm xa vệt vệ tinh nhất gọi là cự li xa. Hướng song song với quĩ đạo vệ tinh được gọi là hướng phương vị. Độ phân giải của radar được định nghĩa theo 2 hướng: độ phân giải theo cự li và độ phân giải theo phương vị. Việc xử lí số tín hiệu cho phép tụ tiêu ảnh và nhận được độ phân giải cao hơn so với radar truyền thống. Độ phân giải theo cự li của SAR bị giới hạn bởi những hạn chế của bản thân radar và của bộ xử lí tác động đến các phép đo trong lĩnh vực cự li-thời gian. Độ phân giải về cự li phụ thuộc bề rộng xung tín hiệu, xung càng hẹp thì độ phân giải càng cao. Các dữ liệu radar được tạo ra trong miền cự li- thời gian, nhưng thường được chiếu vào mặt phẳng cự li trên mặt đất để tạo ra ảnh. Với radar thông thường thì độ phân giải theo phương vị do bề rộng trên mặt phẳng phương vị của búp sóng dùng để quét dải đất cần chụp ảnh quyết định. Hai vật muốn có ảnh tách rời phải có khoảng cách về phương vị lớn hơn bề rộng búp sóng đó. Với radar SAR, có một phương thức riêng để xử lí các dữ liệu theo phương vị, do đó độ phân giải theo phương vị nhận được nhỏ hơn bề rộng búp sóng do anten phát ra hàng mấy trăm lần (ảnh minh hoạ trang bên) . 6.4 Hệ thống tải hữu ích của RADARSAT Bao gồm: COM DEV Ltd. (Cambridge, Ontario, Canada) Anten độ mở nhân tạo SAR Công ty CAL ( Ottawa, Ontario, Canada) Hiện tượng ngập lụt trong Thung lũng sông Hồng định kỳ xuất hiện ở cả Canada lẫn Hoa kỳ,đôi khi gây ra những hậu quả khốc liệt cho nền kinh tế. Vào 1997, nạn lụt đã gây ra thiệt hại chưa từng thấy khắp nơi thung lũng. ít nhất đã có 103,000 người ( 28,000 người Canada và 75,000 người Hoa kỳ) phải sơ tán khỏi nhà của họ vì ngập nước. ở thời điểm cao trào, nạn lụt bao trùm một vùng rộng tới 40 kilômet và được các phương tiện truyền thông mệnh danh là vùng " Biển Đỏ ". Sau khi nước rút, nhiều nhà cửa và những doanh nghiệp phải huỷ bỏ vì không còn khả năng sửa chữa. Thiệt hại của nạn lụt năm 1997 vô cùng lớn cả về mặt kinh tế và mặt tinh thần. Sự kiện ngập lụt thung lũng sông Hồng năm 1997 là cơ hội để trình diễn những đặc tính thao tác ưu việt của hệ thống RADARSAT và khả năng của tổ chức không gian Ca-na-đa (CSA), Trung tâm cảm ứng từ xa Canada (CCRS) và tổ chức RADARSAT quốc tế (RSI) trong việc chuyển giao thông tin đúng lúc và qúi giá để hỗ trợ việc chủ động đối phó với các thảm hoạ tự nhiên. Ba tổ chức này đã cộng tác trong hoàn cảnh phát sinh như trênvà một bản tóm tắt thông tin thu thập từ Internet những vị trí liên quan nạn lụt năm 1997. Mục đích của tài liệu này là giới thiệu hệ thống RADARSAT và giá trị của nó trong việc dự báo và đối phó với thảm hoạ. 6.5 Những thành viên tham gia chương trình RADARSAT. Thành viên chính là trạm phóng vũ trụ Ltd. ( Sainte - Anne - de - Bellevue, Québec, Canada ) Những thành viên cùng tham gia bao gồm: -Liên hiệpASC . -COM DEV -Tập đoàn CAL -Dettwiler và Hội MacDonald -Trạm phóng vũ trụ Ball -Những công nghệ MPB -Những hệ thống SED -SAFT -Loral -Odetics -TST -COI -Gulton INP -Trạm Nghiên cứu Tây Nam -Liên minh Báo hiệu -SEAKR -Trạm phóng vũ trụ Schoeastedt -Trạm phóng vũ trụ Anh - Các trạm mặt đất và các phương tiện xử lí - Dettwiler và Hội MacDonald Ltd ( Canada). Chương 7: Trạm thu ảnh vệ tinh. Công nghệ viễn thám ngày càng mang lại hiệu quả to lớn về khoa học-công nghệ và kinh tế cho công tác điều tra quản lí tài nguyên, giám sát môi trường, dự báo và phòng chống thiên tai, tổ chức và quản lí lãnh thổ, lãnh hải. Vì vậy, phát triển công nghệ viễn thám có ý nghĩa quan trọng trong chiến lược phát triển đất nước và là nhu cầu khách quan của nhiều ngành kinh tế xã hội. Với những kết quả thu được sau 20 năm tiếp cận và ứng dụng công nghệ viễn thám vào nhiều lĩnh vực ở nước ta, ngày nay Việt Nam đã có điều kiện để phát triển ứng dụng công nghệ viễn thám ở trình độ cao hơn, với qui mô rộng hơn. Trước tình hình đó cần đề cập việc xây dựng trạm thu ảnh vệ tinh để chủ động cung cấp kịp thời các loại ảnh vệ tinh cần thiết nhằm mở rộng ứng dụng công nghệ viễn thám cho mục đích phát triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi trường, giảm thiểu hậu quả thiên tai, nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ. 7.1 Bối cảnh Việt nam hiện nay và sự cần thiết đầu tư xây dựng trạm thu ảnh: Việt nam đang bước vào giai đoạn phát triển kinh tế và đã đạt được tốc độ tăng trưởng kinh tế khá cao và ổn định. Nhiều khu công nghiệp mới đã và đang hình thành. Việc khai thác khoáng sản và dầu khí được đẩy mạnh. Tài nguyên đất, tài nguyên nước và tài nguyên rừng đều đang được khai thác... Trong quá trình phát triển đó bên cạnh những mặt tích cực, nhiều khía cạnh tiêu cực đã bộc lộ như sử dụng đất đai còn chưa hợp lý dẫn đến thoái hoá đất, nguồn tài nguyên rừng đang bị cạn kiệt, cân bằng sinh thái nhiều nơi bị phá vỡ, ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng.v..v... Bên cạnh đó, Việt nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với các thiên tai tiêu biểu thường xuyên xảy ra như: bão, lũ lụt, hạn hán... gây ra những thiệt hại rất lớn về người và của. Những trận lũ lụt này có sức phá huỷ lớn cả khu dân cư lẫn hệ thống cầu đường, gây thiệt hại lớn về người và tài sản của nhân dân và nhà nước. Những hiện tượng cháy rừng, hạn hán, sụt lở, đầt trượt, sự tạo thành các khe nứt hiện đại và động đất cũng xuất hiện ở nước ta thường xuyên hơn, có những diễn biến xấu bất thường, khó lường. Tình hình nêu trên đòi hỏi sự phát triển phải bền vững, môi trường phải được bảo vệ và việc phòng chống thiên tai cần được thực hiện một cách có hiệu quả. Để thực hiện được mục tiêu này, cần phải thu nhận, xử lý và cung cấp thường xuyên, kịp thời cho các cơ quan quản lý, các cơ quan điều tra nghiên cứu tài nguyên và môi trường cũng như các cơ quan thiết kế, quy hoạch... những lớp thông tin đa dạng về thiên nhiên, môi trường cũng như về nhiều mặt kinh tế - xã hội trên phạm vi từng vùng, cả nước và nhiều khi bao trùm cả một khu vực rộng lớn. Nhiều vấn đề đến nay không còn là vấn đề riêng của một nước. Các nước trong khu vực như Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Malai xia, Inđônêxia, Singapore... đều đã xây dựng một vài trạm thu và luôn nâng cấp. Các nước châu á Thái Bình Dương vừa qua cũng khuyến nghị một dự án khu vực ứng dụng công nghệ vũ trụ để giám sát thiên tai, chứng tỏ công nghệ vũ trụ đã trở nên phổ biến. Lãnh thổ nước ta trải dài trên nhiều vĩ độ với điều kiện tự nhiên rất đa dạng; vùng lãnh hải rộng hàng triệu km2, phong phú về tài nguyên nên các cấp quản lý cần có nhiều thông tin chính xác và kịp thời. Đáp ứng tốt nhất nhu cầu về thông tin như đã nêu ở trên là các loại ảnh vệ tinh. Từ những năm 1980 Việt nam đã có một số ứng dụng ảnh vệ tinh. Song những kết quả này còn rời rạc, chưa đáp ứng được yêu cầu, chưa thực sự trợ giúp quyết định kịp thời trong tình huống khẩn cấp. Một trong các lý do ở đây là các cơ quan của Việt nam chưa được đảm bảo đầy đủ và kịp thời các loại tư liệu ảnh vệ tinh cần thiết. 7.2 Mô tả kỹ thuật và chức năng của hệ thống trạm thu: 7.2.1 Trạm thu nhận ảnh đa vệ tinh Trạm thu ảnh phù hợp với Việt nam hiện nay là trạm có khả năng thu nhận trong một khu vực có bán kính 2000 km từ cả các vệ tinh thương mại lẫn các vệ tinh khoa học. Sự lựa chọn đầu tiên bao gồm hai hệ thống vệ tinh: - Hệ thống vệ tinh quang học(vệ tinh SPOT 1 tới 4) có khả năng cho ảnh với độ phân giải 10 met với khả năng quan sát lập thể và ảnh đa phổ mầu. Các vệ tinh quang học chiếm tới 90% các ứng dụng cũng như trong việc thành lập bản đồ trên thế giới. Các vệ tinh SPOT (3 vệ tinh trong quĩ đạo ) là các vệ tinh duy nhất trên thế giới cung cấp liên tục dịch vụ tới khách hàng của nó không ngừng nghỉ từ năm 1986. - Hệ thống vệ tinh Radar (RADARSAT hoặc hệ thống ERS) là một nguồn dữ liệu bổ sung, cung cấp ảnh trong điều kiện mây phủ khi mà ảnh quang học không thể sử dụng được. Radar ít được sử dụng vì hạn chế trong khả năng nhận dạng các đối tượng, không tốt bằng các ảnh quang học. Một trạm thu như vậy hoàn toàn có khả năng tiếp tục phát triển để có thể thu được ảnh từ nhiều các vệ tinh khác mà chỉ cần nâng cấp các phần mềm. Điển hình là trạm có thể nhận được ảnh phân giải cao SPOT 5, sẽ được phóng đầu năm 2002(độ phân giải lên tới 2.5 met) hay các vệ tinh có độ phân giải cỡ 1 met. Cấu hình phần cứng chính như anten hay các hệ thống thu nhận vẫn giữ nguyên. Trạm thu nhận bao gồm 2 hệ thống con sau (Sub-System): ã Hệ thống anten bao gồm toàn bộ các hệ thống thiết bị liên quan trực tiếp tới việc thu nhận dữ liệu vệ tinh , cho phép dõi theo quĩ đạo các con tàu và thu nhận, chuyển đổi, giải mã và ghi trực tiếp các dữ liệu band-X xuống máy tính. ã Hệ thống tiền xử lí dữ liệu khai thác tập hợp dữ liệu thô được thu nhận bởi hệ thống anten để trở thành các sản phẩm ảnh ở các mức độ (theo hệ thống). Các sản phẩm ảnh này người sử dụng có thể khai thác ngay hay làm đầu vào cho các mức độ chỉnh chính xác cao hơn hay cho giải đoán chuyên đề. Nó bao gồm kho lưu trữ và các bản liệt kê mục lục phục vụ lưu trữ lâu dài và giúp người sử dụng tìm kiếm các dữ liệu ảnh vệ tinh đã thu. 7.2.2 Trung tâm ứng dụng Các ứng dụng được xem như một hệ thống hoàn thiện bao gồm các dịch vụ và các phần mềm có khả năng giải quyết các vấn đề được đặt ra như quan trắc lũ, dự báo nông nghiệp,... Trung tâm ứng dụng bao gồm hai hợp phần: - Hệ thống xử lí chính xác được sử dụng đẻ tạo ra các bức ảnh vệ tinh rất chính xác, các bản đồ lãnh thổ và các mô hình số độ cao. Nó được dựa trên hợp phần PRODIGE đang hoạt động.Sự nắn chỉnh hoàn hảo các loại ảnh khác nhau vào bản đồ là bước cần thiết để chuẩn bị cho công việc giải đoán và các ứng dụng khác. Hệ thống này là phần bổ sung của PRODIGE và sẽ cùng chia sẻ một số dữ liệu chung (GCPs,cơ sơ dữ liệu...) và thiết bị để bảo đảm chất lượng bản đồ đồng nhất trên toàn quốc. - Hệ thống khai thác ảnh là nơi thực hiện các ứng dụng chuyên đề. Nó giải đoán các ảnh vệ tinh thu được và đã qua hệ thông tiền xử lí cho phép các hoạt động chiết tách các thông tin cần thiết phục vụ cho những người ra quyết định. Trung tâm ứng dụng bao gồm hai loại phần mềm: ã Một phần mềm mở phục vụ mục đích chung: phục vụ nghiên cứu và thử nghiệm dựa trên các phương pháp giải đoán bằng mắt và xử lí ảnh số trên máy tính. ã Một tập hợp các phần mềm ứng dụng tổng hợp, bao gồm các thuật toán và các tuỳ biến đặc biệt để thành lập một chuỗi xử lí chìa khoá trao tay cho từng ứng dụng. Một tập hợp các ứng dụng sẽ được lựa chọn cùng với các chuyên gia người Việt. Các hướng ứng dụng có thể được cân nhắc là lũ lụt, quan trắc và dự báo nông nghiệp, địa chất, suy thoái rừng, quan trắc các vùng ven biển... Những phần mềm ứng dụng sẽ được tính toán phù hợp và hệ thống ngoại vi như là: Các máy trạm xử lí ảnh (Workstation). Máy trạm chế bản đồ. Các máy chữ quản lí cơ sở dữ liệu và hệ thông tin địa lí.(Các Server) Các thiết bị ngoại vi liên quan: máy in A0, máy quét, camera số cá nhân. GPS, máy tính xách tay Laptop. 7.3 Mô tả các hệ thống. 7.3.1 Hệ thống thu nhận và anten 7.3.1.1 Hệ thống ăngten: Hệ thống ăng ten dùng để thu số liệu vệ tinh. Các hợp phần điện tử và cơ khí của ăng ten cho phép thực hiện việc theo dõi và thu tín hiệu những vệ tinh viễn thám thương mại trên một khu vực với bán kính hơn 2000 km trong điều kiện trời trong. Sự mô tả chi tiết hệ thống ăng ten: Hệ thống bao gồm: Gương phản xạ: Một ăngten đĩa Cassegrain 5m điển hình được cấu tạo bởi một chảo chính và một gương phản xạ phụ đặt tại tiêu điểm. Gia ăngten: giá ăng ten là một trục X/Y gắn trên trạm cụ thể. Các trục được điều khiển bởi hệ thống động cơ chuẩn. Nguồn RF Bộ chuyển đổi tần số: thiết bị này có chức năng chuyển đổi tín hiệu đầu vào từ vệ tinh có tần số ở band X thành tín hiệu có tấn số IF(Đây là tần làm việc số của trạm thu). Bộ theo dõi vệt ghi Bộ điều khiển ăng ten(ACU) Bộ giải mã: có vai trò lớn trong sự thu nhận tín hiệu dữ liệu TMI SPOT. Thiết bị kiểm tra thử tổng hợp(BER) Máy tính điều khiển(ACC): máy tính điền khiển ăng ten là hoạt động cơ bản, cho phép điểu khiển mọi quá trình thu nhập dữ liệu tư vệ tinh, thưc hiện giao diện giữa người điều khiển và hệ thống. 7.3.1.2 Hệ thống Tiền Xử lý Số Liệu: nhằm: Thu nhận chính xác tất cả dữ liệu thu được từ các vệ tinh bay qua trạm hoặc từ các nguồn khác. Lưu trữ lập bảng liệt kê (Catalog) các bộ số đã thu để người sử dụng cần đến những sản phẩm ảnh cụ thể có thể truy cập . Xử lý số liệu thô nhận được thành các mức chính xác khác nhau (ví dụ SPOT mức 0,1A, 1B hay 2A, ảnh RADARSAT theo vệt quét ảnh.v.v... không cần thông tin phụ trợ như các điểm khống chế mặt đất (GCP'S) hay mô hình số địa ( DEM's)). Hoạt động của Hệ thống tiền xư lý số liệu hầu như hoàn toàn tư động và gồm hai dạng công việc được điều khiển thông qua bộ Giao diện Đồ hoạ Người sử dụng (GUI) bằng các phương tiện Theo dõi và Điều khiển Kiểm kê ảnh vệ tinh thu được từ hệ thống angten và cập nhật chúng thành các ảnh mức 0 và lập bảng liệt kê với các vị trí chính xác của ảnh Xử lí các dữ liệu như đã trình bày ở trên tuỳ theo các yêu cầu cụ thể của người sử dụng. 7.3.2 Trung tâm áp dụng: 7.3.2.1 Hệ thống xử lí chính xác: Hệ thống OPTIMA hỗ trợ các nhiệm vụ tương ứng liên quan tới độ chính xác của sản phẩm. Nó bao gồm phần mềm chỉnh lý và phần cứng(Prodige'o), thiết bị ngoại vi thích hợp (bàn số, máy in) và cơ sở dữ liệu. Hội thảo này sẽ liên kết và chia sẻ dữ liệu với hội thảo PRODIGE. Nó có nhiệm vụ đưa ra những sản phẩm không đồng bộ theo yêu cầu cụ thể, sản phẩm khẩn cấp đặc trưng, sản phẩm bản đồ đặc biệt trong khi PRODIGE định hướng tới sản phẩm theo nhiệm vụ thông thường. 7.3.2.2 Hệ thống khai thác ảnh: Hệ thống khai thác ảnh gồm bộ giải đoán ảnh và các công cụ phân tích sẽ cung cấp cho người điều hành quan sát phương tiện mạnh để phân biệt chính xác các khoanh vùng, phân biệt và phân loại đối tượng như cây trồng lậu, bản đồ chuyên đề xây dựng và các báo cáo xây dựng tổng hợp. ảnh và khả năng kết hợp dữ liệu đồ hoạ từ nhiều nguồn cho phép xây dựng cơ sở thông tin dữ liệu nâng cao đối với vùng quan tâm và cũng sẽ được sử dụng cho các hoạt động an ninh quân sự và cho các áp dụng dân sự như giám sát môi trường, thuỷ lợi, nghiên cứu sử dụng đất, giám sát ô nhiễm . v..v Chương 8: Vệ tinh nhỏ dùng trong viễn thám 8.1 Xu thế các hệ quan trắc mặt đất. 8.1.1 Tiến về các vệ tinh nhỏ. 8.1.1.1 Khái niệm trước đây về vệ tinh quan trắc + Các thiết bị quan trắc lớn, đảm bảo tỉ số S/N cao + Khung vệ tinh ổn định bằng 3 trục +Việc lia góc ngắm thực hiện bằng quét hay xoay lệch gương phản chiếu + Kích thước và trọng lượng không phải là đối tượng chính cần quan tâm khi thiết kế (Khi đó chưa có các tên lửa phóng cỡ nhỏ) + Giá thành cao nhưng khấu hao được qua thời gian sử dụng 8.1.1.2 Xu thế công nghệ. +Xu thế chung của công nghệ là tiến tới những thiết bị điện tử có độ tích hợp cao hơn và tiêu thụ ít điện năng hơn. + Xu thế chung của công nghệ cho phép xử lý (Nén dữ liệu) mạnh hơn ngay ở trên vệ tinh. + Những tiến bộ công nghệ mới cho phép phát triển những kính viễn vọng nhỏ gọn hơn Ví dụ về HRVSPOT và TMA (nguyên lí phản xạ như mô tả hình vẽ). 8.1.1.3 Sự tiến triển của thiết kế hệ thống. + Kinh nghiệm thu được trong các hệ trước đây. -Nhận định đúng mức lề cần thiết -Cách tiếp cận"những gì mắt người dùng có thể nhìn thấy": Hoạt động của hệ theo chủ đề. + Phương pháp xử lý dữ liệu tiến bộ hơn -Thiết kế nối đầu nhau cho phép giảm bớt yêu cầu về tính năng thiết bị và bù lại bằng xử lý mạnh hơn ở mặt đất. Xử lý dữ liệu nâng cao SPOT1 SPOT4 SPOT5 Sản phẩm XS 1A P_1A XI_1A M-1A HX_1A HM 1A THR 1A k 20 3000 3 10 6000 1 20 3000 4 10 6000 1 10 5 2.5 6000 12000 24000 4 1 1 Hàng và cột Dải phổ Kích thước ảnh(Mb) 27 36 36 36 144 144 576 Thuật toán/ Pixel 37 5 min 37 6 min 40 7 min 37 6 min 40 37 3500 29 min 27 min 1H Thời gian xử lý +Nhờ nhỏ gọn có thể điều khiển cho xoay chuyển tư thế cả quả vệ tinh để lia đường ngắm. - Cải thiện việc bắt những mục tiêu đặc biệt. - Khả năng thu ảnh lập thể dọc quỹ đạo. +Bao giờ cũng có nhu cầu đạt độ phân giải cao với phí tổn thấp. 8.1.1.4 Vệ tinh nhỏ. ã Loại Trọng lượng (kg) Giá (Triệu US$) Vệ tinh mini 100 – 500 10 – 30 Vệ tinh micro 10 – 100 3- 6 Vệ tinh nano 1 – 100 3 – 1,5 Vệ tinh pico <1 <0.3 ã Vài ví dụ về vệ tinh nhỏ Để làm quen với công nghệ vũ trụ, các trường đại học ở các quốc gia mới công nghiệp hoá thiết kế, chế tạo (nhưng thuê đo thử và phóng ở các nước công nghiệp phát triển) những vệ tinh micro. *Vệ tinh micro của Narryang University Singopore. *Vệ tinh PoSat của Bồ Đào Nha. *Vệ tinh healthSat của tổ chức các thầy thuốc Mỹ. *Vệ tinh micro của Đại học Pretoria ở Nam Phi. *Vệ tinh Tiungsat- 1[do Malaisia hợp tác SSTL (Anh), thiết kế chế tạo , hợp tác với Nga phóng bằng Dinepr (Tiền thân là tên lửa nmang đầu đạn hạt nhân)] 8.1.2 Mở rộng độ phân giải và dải phổ. Tiến bộ công nghệ và sự nới lỏng các luật lệ liên quan đến an ninh quốc gia cho phép phát triển những vệ tinh dân dụng hay lưỡng dụng có độ phân giải cao(1m).Những hạn chế về thu gom/truyền dữ liệu và cơ sở vật lý yêu cầu dung hoà giữa độ phân giải và kích thước ảnh. Tuy độ phân giải là một thông số quan trọng, nhưng trong nhiều nhiệm vụ, khả năng thu gom dữ liệu cũng có tầm quan trọng tương đương(hoặc hơn). Những tiến bộ kỹ thuật cho phép phát triển các hệ siêu phổ(~100-200dải) hoặc đa phổ(10-20dải). Tuy rằng những kết quả ban đầu của cảm biến trên máy bay đầy hứa hẹn , nhưng đó vẫn còn là vấn đề đang nghiên cứu. Một lần nữa, những hạn chế về thu gom và truyền dữ liệu buộc chúng ta phải dung hoà giữa khối lượng giải, độ phân giải và kích thước ảnh. 8.2 Các tên lửa phóng nhỏ đã có *Athena 2 *Taurus XLS *Rockot *PSLV *Starsem *DElta Vệ tinh nhỏ hơn nữa. + Tiến bộ công nghệ ngày càng làm cho việc quan trắc mặt đất thực hiện được với mức phí tổn có thể với tới được. + Vệ tinh Micro cỡ 50-120kg có khả năng đảm đương nhiệm vụ theo dõi môi trường, là lĩnh vực mà trước đây chỉ có vệ tinh lớn mới làm được. Loại Trọng lượng Giá OPTIC_HR_1M ~800Kg/1t 200-300Mi OPTIC_HR_2/3 ~600Kg 100Mi RADAR_X_BAND ~1,2 t 250-300Mi RADAR L_BAND ~2,7 T 300 Mi • Giảm chi phí về hệ thống và vệ tinh. • Giảm phí tổn Với vệ tinh nhỏ + Do hiệu quả trực tiếp ít phần cứng hơn. + Do hiệu quả gián tiếp.: Kiểm nghiệm đơn giản hơn, thiết bị mặt đất đơn giản hơn Tên lửa phóng rẻ hơn. • Triển khai hệ thống : + Vệ tinh nhỏ không thể làm được nhiều việc như vệ tinh lớn (thiết bị đơn chiếc, không có các tải hữu ích phụ). + Đầu tư ban đầu ít + Chi phí triển khai có thể nhìn thấy trước. Những vệ tinh nhỏ hơn được tạo điều kiện bởi xu thế chung của sự phát triển công nghệ và kinh nghiệm nhận được trong thiết kế hệ thống,hơn nữa nó được nâng đỡ bởi sự ra đời của những tên lửa phóng nhỏ.Đó là lời giải lý tưởng cho bài toán giảm phí tổn và tối thiểu hoá đầu tư ban đầu . 8.3 Bước đầu vào vũ trụ bằng vệ tinh nhỏ * Vệ tinh micro Ngày phóng Tên lửa phóng Độ cao(km) Công dụng Chủ đầu tư KITSAT-1 8/1992 Ariane 1330 S&F EO Korea KITSAT-2 9/1993 Ariane 900 S&F EO Korea PoSAT-1 9/1993 Aariane 900 S&F EO Portugal FASat-Alfa 9/1995 Tayklon 837 S&F EO Chile Thai-puhtt 6/1998 Zenith 835 S&F EO Thailan FASAT-Bravo 6/1998 Zenith 835 S&F EO Chile Tinngaat 9/2000 Zenith 650 EO Malaysia *Dùng vệ tinh nhỏ thử nghiệm công nghệ mới Vệ tinh micro Ngày phóng Tên lửa phóng Độ cao(km) Công dụng Chủ đầu tư UoSAT-1 10/1981 Delta 560 Demo SSTL(Anh) UoSAT-2 3/1984 Delta 700 S&F EO SSTL(Anh) UoSAT-3 /1990 Ariano 900 Tel S&L SSTL(Anh) UoSAT-4 7/1991 Ariano 900 Demo SSTL/ESA UoSAT-5 7/1991 Ariano 900 S&F E0 SafeLife Mỹ S8o/T 8/1992 Ariano 1330 Telecom CNES Pháp CERISE 8/1995 Ariano 735 Military CNES Pháp UoSAT-12 4/1999 SS18 650 EO SSTL/Sing Clementino 12/1999 Ariano 735 Military CNES-Pháp SNAP-1 6/2000 Cosmos 800 SSTL (Anh) *UOSAT-12, vệ tinh nhỏ quan trắc trái đất Vệ tinh mini UoSat-12 phóng lên vào tháng tư năm 1999 lầ để trình diễn tính năng của khung vệ tinh nhỏ moí nhất của công ty. Nó mang atheo các khí tài quan trắc trái đất thế hệ đời chót gồm các khí cụ đa phổ và toàn sắc có đọ phân giải cao, các phương tiện viễn thông số siêu cao tần , và các công nghệ đổi mới về lực đảy và kiểm tra độ cao. *Vệ tinh nhỏ quan trắc mặt đất= vệ tinh và khí tài quan trắc đều thu nhỏ. Ngày 10/12 năm 1999 hội đồng quản trị CNES ra quyết nghị nghiên cứu thiết kế hệPleades để kế tục hệ Spot trong sự nghiệp quan trắc trái đất . Pleiades dự kiến sẽ là các vệ tinh nhỏ, do đó cả vệ tinh và khí tài quan trắc đều phải hoàn toàn đổi mới (không phải vệ tinh nhỏ cõng khí tài truyền thống). Chương 9: vệ tinh viễn thám thương mại dùng trong mục đích an ninh quốc phòng 9.1. ý nghĩa của vệ tinh viễn thám trong quốc phòng: Hầu hết các nhà phân tích cho rằng sự độc quyền về các phương tiện vũ trụ là mấu chốt để liên minh do Mỹ đứng đầu giành thắng lợi (tại I-rắc) trong năm 1991. Sự độc quyền đó bao gồm chức năng quan sát, thông tin, dẫn đường, dự báo thời thiết cũng như nhiều chức năng khác. Việc tiếp cận các phương tiện vũ trụ từ đó đến nay đã thay đổi nhiều đến mức bất kỳ một cuộc xung đột tương lai nào cũng sẽ diễn ra trong một môi trường công nghệ khác với cuộc chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, giống như cuộc chiến tranh này khác với cuộc chiến tranh vùng Vịnh trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2 vậy. Nói tóm lại, các đối thủ trong tương lai của Mỹ sẽ có trong tay nhiều phương tiện trong vũ trụ mà Mỹ đã sử dụng một cách hiệu quả vào năm 1991. Họ không cần phát triển ngành công nghiệp vũ trụ, phóng hàng loạt vệ tinh, hay vận hành chúng. Điều cần thiết trước hết chỉ là những thẻ tín dụng có giá trị lớn, khả năng truy cập Internet và những địa chỉ của một loạt các nhà cung cấp dịch vụ vệ tinh thương mại mới được sở hữu trên toàn cầu. Các dịch vụ này bao gồm giải đáp nhanh, hình ảnh địa hình rõ nét có thể chỉ ra việc bố trí quân, đường sá, và thậm chí là vị trí và từng loại xe tăng và máy bay. Một dịch vụ khác là dãi tần cao (high bandwidth) bảo đảm thông tin cơ động cho cả thoại và số liệu. Các thiết bị dẫn đường và tính thời gian (time-keeping aids) có độ tin cậy cao chỉ là các nút ấn, và các dự báo thời tiết chính xác cho bất kỳ khu vực nào trên thế giới cũng như vậy. Năm 1997, Mỹ đã hoàn tất một chính sách vũ trụ quốc gia, một phần trong đó hiện nay vẫn chưa được công bố. Nhưng một nhiệm vụ giao cho Bộ quốc phòng Mỹ đã được làm rõ, đó là phải đảm bảo để không một kẻ thù nào có thể vô hiệu việc Mỹ sử dụng vũ trụ, và trên hết là Mỹ có thể ngăn chặn bất kỳ hệ thống vũ trụ đối địch nào. Trong bài viết dưới nhan đề “Sự bùng nổ của không gian thương mại và ý nghĩa đối với an ninh quốc gia”, Tướng Thomas Moorman đặt ra câu hỏi: “Giới quân sự làm thế nào để đối phó với những kẻ thù địch có thể tiếp cận chương trình benchmark GPS cập nhật trên máy tính cá nhân của mình? Việc bảo đảm yếu tố bất ngờ trong các hoạt động quân sự sẽ trở nên vô cùng khó khăn mà việc xử lý ảnh cũng trở thành cơ sở dữ liệu mục tiêu cho các quốc gia thù địch hay khủng bố”. Các nhà phân tích quân sự khác tỏ ra đồng tình với ý kiến này. James Lee viết trong đề tài thạc sĩ tại Trường Đại học Hàng không của Không quân Mỹ tại căn cứ không quân Maxwell, Montgomery, Alasca, năm 1996 rằng: “Một mối đe doạ vũ trụ mới dường như đang xuất hiện. Mặc dù các cuộc xung đột tương lai đối với Mỹ sẽ có thể chỉ giới hạn ở các cường quốc khu vực với tiềm lực quân sự thua kém Mỹ, nhưng sự hiện diện ngày càng tăng của công nghệ và sản phẩm vũ trụ có thể giảm đi ưu thế quân sự của Mỹ…” thí dụ, “phá hoại khả năng của Mỹ giành được sự bất ngờ về chiến lược và chiến thuật”. Viết trên tạp chí Naval Institute Proceedings số ra năm 1999, Thiếu tá hải quân Todd Black chỉ ra rằng: “Các hệ thống vệ tinh thương mại đang nhanh chóng trở nên không thể thiếu đối với nền quân sự Mỹ, và chắc chắn chúng cũng đang trở nên hữu ích hơn đối với các lực lượng quân sự và bán quân sự của kẻ thù, những kẻ khủng bố và với những lực lượng khác…” Tod Black còn nói rằng: “Thậm chí những ứng dụng thô công nghệ vệ tinh thương mại cũng có thể tạo ra những lợi thế không cân đối”. Bài viết của Black dưới tiêu đề “Vệ tinh thương mại: Kẻ thù hay đồng minh trong tương lai” cảnh báo rằng “không nhận thức được khả năng kẻ thù có thể sử dụng các phương tiện hình ảnh, dữ liệu định vị (locating data) và liên lạc bằng vệ tinh thương mại phổ biến là một điều khinh suất”. Mỹ mất độc quyền vũ trụ. Kỷ nguyên độc quyền của Mỹ (và ở mức độ nào đó là Nga) trong sử dụng các thiết bị quân sự vũ trụ đang kết thúc. Trong các dịch vụ thương mại vũ trụ, thì dịch vụ cung cấp hình ảnh mặt đất có độ phân giải cao là điều ai cũng thấy. Nhu cầu cân bằng các dịch vụ thương mại với mục đích quân sự mới đây được Gil Klinger, người phụ trách chính sách của Cơ quan do thám quốc gia trực thuộc Bộ quốc phòng, đề cập đến. Phát biểu vào ngày 26 tháng 3 vừa qua tại một hội nghị chuyên đề của ngành công nghiệp chính phủ, Klinger nói rằng, công việc của ông là phải tìm ra một điểm dung hoà giữa các hoạt động thương mại tự do và việc phải bảo vệ những thứ cần phải được bảo vệ.” Ông ta công nhận rằng, hình ảnh với độ phân giải các vật thể kích thước một mét có thể là điều tuyệt vời cho nông nghiệp, quy hoạch đô thị và cứu trợ các thảm hoạ, nhưng “nguy cơ rõ ràng và hiện hữu có thể xảy ra nếu những kẻ như Hussein và Melosevic ở trên thế giới nắm được những công nghệ và thông tin này”. Các mục tiêu chưa được đánh giá đúng mức. Mặc dù những người kiếm lợi từ việc chụp ảnh vũ trụ thương mại bảo đảm với công chúng rằng không có sự đe doạ nào từ việc chụp ảnh vũ trụ không hề bị hạn chế, họ lại tích cực thuyết phục việc Bộ quốc phòng Mỹ trở thành khách hàng ổn định cho việc mua ảnh vệ tinh của mình. Trong nhiều năm qua, các nhóm an ninh quốc gia Mỹ hài lòng với việc mua ảnh của Landsat và SPOT, nhưng các vệ tinh mới hơn phát hiện ra mọi thứ sẽ có sức hấp dẫn hơn. Theo phóng viên Warren Firster của tờ tuần báo Space News, nhóm này “dự định đầu tư 1 tỷ đô-la Mỹ trong vòng 5 năm tới để sử dụng các tiềm năng thương mại”. Nhóm này trực thuộc sự lãnh đạo của Cơ quan do thám quốc gia (NRO) và bao gồm Cơ quan ảnh và bản đồ quốc gia (NIMA), sử dụng vệ tinh và các dữ liệu khác để lập bản đồ cho các cơ quan hoạt động vì an ninh quốc gia Mỹ. Để cho phép các hệ thống do chính phủ vận hành tập trung vào các mục tiêu trọng yếu hơn, Jennifer Lafley, phát ngôn viên của NIMA nói với Firster rằng: “Chúng tôi đang nghĩ đến việc sử dụng nhiều hơn ảnh vệ tinh thương mại vì các hệ thống hoàn chỉnh hơn đã được phóng lên vũ trụ và thị trường này nay đã hoàn thiện”. Định rõ độ phân giải cao có nghĩa thấy rõ hình ảnh của những vật thể có kích thước 1 mét không phải là một điều độc đoán. Hình ảnh với độ phân giải này không chỉ để phát hiện ra xe cộ mà còn để xác định các loại máy bay cũng như những sự di chuyển trên mặt đất. Xe tăng có thể được phân biệt với các xe tải và có thể nhận biết những loại máy bay nào. Các đặc điểm giao thông trên mặt đất như các chướng ngại vật, điều kiện cầu cống vốn rất quan trọng trong việc lập kế hoạch bố phòng trên mặt đất giờ đây cũng có thể nhìn thấy được. Công nhận mức độ mức độ hữu ích to lớn này trong quân sự, Chỉ thị số PDD-23 của Tổng thống Mỹ chỉ ra rằng sự phổ biến hình ảnh độ phân giải cao có thể “làm tổn thương” an ninh quốc gia của Mỹ và đặt ra yêu cầu cấp phép cho từng trường hợp. Mục tiêu chính của chỉ thị này là để “hổ trợ và tăng cường sự cạnh tranh công nghiệp của Mỹ trong lĩnh vực do thám từ xa đồng thời bảo vệ an ninh quốc gia và các lợi ích đối ngoại của Mỹ”, đồng thời công nhận tầm quan trọng của nó đối với nước Mỹ trong việc phát triển các hệ thống này. Các điệp viên có giá trị trong vũ trụ. Joseph Dodd, phó chủ tịch các chương trình chính phủ đã mô tả các thành phần thị trường chủ chốt sử dụng dịch vụ của các công ty của mình như sau: “Thứ nhất là cung cấp ảnh chính xác cho thị trường nông nghiệp nơi mà một nông dân có thể chỉ muốn phun thuốc sâu trên một ô có kích thước 1 hoặc 10 mét thay vì trên một diện tích hàng trăm hoặc hàng ngàn mẫu tây. Một thị trường khác là lập bản đồ và khảo sát, chẳng hạn như cập nhật bản đồ thành phố về tốc độ phát triển đô thị. Một ứng dụng khác là các công ty bảo hiểm có thể muốn xác định, chẳng hạn chỉ đơn giản là loại mái nhà gì để định ra mức bảo hiểm”. Ông ghi nhận các thị trường khác bao gồm ngành công nghiệp dầu khí, đặc biệt là các triển vọng điều tiết và thăm dò. Theo ông, “nếu bạn là một công ty đang bị buộc tội gây ô nhiễm ở một vùng nào đó và bạn có thể thăm dò từ xa để chỉ ra rằng đó là công ty bên cạnh với chất thải của họ đã gây ra sự ô nhiễm, thì đây là một công cụ rất mạnh để có thể làm được điều đó”. Không nghi ngờ gì nữa, những ứng dụng hấp dẫn này cũng như hàng chục và thậm chí là hàng trăm ứng dụng khác được phát triển như ảnh vệ tinh sẽ trở nên phổ biến rộng rãi. Điều làm nhiều nhà phân tích quân sự Mỹ lo ngại tất nhiên là việc có bao nhiêu trong các ứng dụng này sẽ trở nên nguy hại. Cynthia McKinley viết trong luận văn thạc sĩ được trình bày tại Trưường Đại học Hàng không năm 1996 rằng: “Mặc dù Mỹ là nước hàng đầu thế giới trong việc khai thác các hệ thống do thám vũ trụ, các đồng minh cũng như đối thủ của Mỹ đang dần thu hẹp khoảng cách này”. Họ sẽ trở nên thành thạo trong việc sử dụng một ảnh vệ tinh được họ làm ra hay mua lại. ảnh đó sẽ giúp họ duy trì hoà bình khu vực hoặc để tiến hành chiến tranh”. Chuyên khảo của McKinley với tiêu đề mang tính cảnh báo “Khi kẻ thù có được đôi mắt của chúng ta” viết tiếp: “Các dữ liệu ảnh thương mại có sẵn ít nhất mang lại khả năng có được và duy trì những cơ sở dữ liệu chiến lược. Điều này cho phép kẻ thù xây dựng các kế hoạch tấn công và tập dượt trước các nhiệm vụ”. Chính là vì các hiểm hoạ này mà sau khi I-rắc tấn công Cô-oét vào năm 1990, chương trình SPOT của Pháp ngừng bán ảnh vệ tinh cho I-rắc và tiếp tục cung cấp cho các lực lượng liên minh do Mỹ cầm đầu, và liên minh đã sử dụng rất hiệu qủa cho việc lên kế hoạch các cuộc không kích. Cũng theo McKinley: “Nếu các phi công chỉ được trang bị các bản đồ tiêu chuẩn, họ chỉ có 30% cơ hội để tiêu diệt một mục tiêu. Nếu với dữ liệu SPOT, khả năng tiêu diệt mục tiêu từ lần tần công đầu tiên được tăng lên đến 70%”. Các chuyên gia do thám rất thực tế khi cho rằng không phải tất cả những người sử dụng ảnh vệ tinh đều là người tử tế… Trong khi tiềm năng của việc sử dụng hữu ích là rất lớn, “khả năng lạm dụng tất nhiên đang tồn tại, và không có gì nghi ngờ là chúng ta sẽ thấy điều đó…” như lời Christopher Symspon, chuyên gia do thám Trường Đại học tại Washington, D.C., nói với tờ Thời báo New York. Hãy hình dung ra việc có thể do thám một tàu nghiên cứu đang tiến hành khảo cổ ngầm trên một xác tàu bị đắm trên vùng biển quốc tế cố giữ bí mật để tránh bị cướp. Chắc chắn những kẻ buôn đồ cổ chợ đen sẵn sàng trả rất nhiều tiền cho thông tin này. Hãy hình dung một kẻ sản xuất côcain có thể xác định được các bãi hạ cánh cho máy bay ở trong rừng sâu của những đối thủ sản xuất côcain, kể cả những loại máy bay gì được sử dụng để chuyên chở sản phẩm. Và hãy hình dung kẻ đó có thể biết tình hình cũng như việc triển khai của các lực lượng chống ma tuý như xe cộ, máy bay và thậm chí là những hàng rào mới được dựng lên – cái mà hắn ta muốn tránh. Điều này sẽ đáng giá đến thế nào đối với hắn. Hãy hình dung việc có thể xác định ra một dàn khoan dầu ngoài khơi sâu và phát hiện ra kết quả thăm dò thành công như thế nào từ những gì được triển khai ở vùng biển quanh đó, vậy thì những kẻ đầu cơ tại thị trường phố Wall sẽ định ra cái giá thích hợp cho dữ liệu này là bao nhiêu? Việc hoạt động hợp pháp của loại “tình báo công nghiệp” là không rõ ràng. Đó là vấn đề pháp lý liên quan đến bí mật thương mại và việc liệu thu thập hình ảnh về một phương tiện cuả dối thủ có phải là một sự xâm phạm bí mật thương mại không. Với các mục đích quân sự, một kẻ tấn công có thể muốn quan sát bố trí ở khu vực mục tiêu, mệnh lệnh chiến đấu cho các lực lượng cơ động tham gia, tình trạng các tuyến vận tải và đặc điểm địa hình trong khi tiếp cận hoặc rút lui từ các mục tiêu. Trong khi đó, một kẻ phòng ngự lại muốn theo dõi sự tiến triển và mức độ sẵn sàng được thể hiện bằng hoạt động tại các kho nhiên liệu của các lực lượng đối phương chẳng hạn. Việc đánh giá thiệt hại sau tấn công cũng có thể thực hiện được bằng việc mua bán ảnh vệ tinh. Dwayane A. Day, nhà phân tích chương trình vũ trụ quân sự có căn cứ tại Washington cho rằng: “Giá trị lớn nhất của ảnh vệ tinh thương mại là trước khi chiến tranh. Bạn có thể sử dụng nó cho việc lập bản đồ chính xác vị trí mục tiêu, chẳng hạn như các phương tiện chỉ huy và doanh trại”. Nhưng khi bắt đầu khai hoả, các hệ thống dân sự lại phải đóng cửa để bảo vệ mình khỏi cuộc tiến công: "nó hoặc phải đóng cửa hoặc là bị phá huỷ”. Có rất nhiều vệ tinh gián điệp cho thuê. Các vệ tinh quan sát dân dụng đã được sử dụng trong nhiều thập niên như Landsat với độ phân giải 50 mét vào những năm 1970 được bổ sung bằng hệ thống SPOT của châu Âu (với độ phân giải từ 5-10 mét) vào những năm 1980. Vào những năm 1990, cả ấn Độ và Israel phóng các hệ thống với độ phân giải 5 mét, và vào giữa những năm 1990, khi người Nga bắt đầu đưa vào hoạt động thương mại các vệ tinh do thám có độ phân giải 2 mét. Hiện nay mức phân giải các vật thể 1 mét đang ở trong tầm tay. Một vài công ty sắp sửa đi vào hoạt động thương mại. Hiện Space Imaging đang chế tạo các vệ tinh Ikonos, và mặc dù bị mất vệ tinh đầu tiên trong lần phóng thất bại vào hồi tháng Tư, đang đẩy mạnh công việc. OrbImage cũng đã có một số vệ tinh có độ phân giải trung bình trong quỹ đạo, nhưng vệ tinh mang tên OrbView-3 của hãng này đang được trông đợi phóng vào cuối năm nay, sẽ cung cấp ảnh có độ phân giải 1 mét. EarthWatch đang sản xuất Quickbird-1 cho vụ phóng bị hoãn lại từ cuối 1999, một vệ tinh thử trước đó đã không vận hành trơn tru trong quỹ đạo. Autometric có kế hoạch bắt đầu vận hành một vệ tinh có độ phân giải 1 mét do Israel sản xuất và phóng bằng tên lửa của Nga vào trước năm 1999. Thậm chí trước khi các vệ tinh mới này xuất hiện, các hệ thống thương mại có trước đó cũng đã cho thấy các đặc điểm như đường sá, nhưng giờ đây người sử dụng có thể thấy, và xác định được cả loại xe cộ chạy trên đó. Một đặc điểm của các vệ tinh ảnh này là ở chỗ, nhìn chung, chúng không có hay có rất ít khả năng lưu trữ ảnh, và phải truyền “trực tiếp” xuống các trạm mặt đất. Đối với nhiều quỹ đạo, vệ tinh phải ở trong cự ly 2500 km tính từ trạm mặt đất để nằm trong tầm hoạt động hữu hiệu. Thí dụ, Space Imaging sẽ cho phép các trạm tại các nước khác nhận và sau đó bán ảnh ở trong tầm thu của mình. Ngoài các điểm tại Alaska và Denver (Mỹ), hãng Imaging Space đã thiết lập các điểm nhánh ở nước ngoài như tại A-ten, Tiểu vương quốc ả-rập thống nhất và ở Nhật Bản. Một quan chức của hãng Spectrum nói: “Họ thuê thời gian ở trên vệ tinh, họ liên kết lên các vệ tinh (uplink) bằng các lệnh, và họ có được dữ liệu”. 9.2 Nguỵ trang và nghi trang: Trong khi những chuyên gia công nghiệp tạo ảnh không gian tiếp tục nhấn mạnh sự vô hại của họ tới mọi người, và do đó họ không hề chờ đợi sẽ trở thành mục tiêu cho ai đó mong cầu sự hạn chế hoặc kết thúc những thao tác của họ, những chuyên gia quân đội Mĩ bất đồng ý kiến. Tướng Moorman, trong bài diễn văn tại AIAA, đã thông báo : " Sự tiến triển nhanh của hệ thống viễn thám với độ phân giải cao đưa ra những cơ hội phát huy sức mạnh của chúng ta từ không gian. Tôi nghĩ rằng những người chỉ huy của chúng ta ngoài chiến trường muốn một hệ thống có thểlàm mất hiệu lực khả năng phát hiện mục tiêu này. Điều này đòi hỏi phải có thời gian thử nghiệm. Trong 1976, một vệ tinh quan sát của Mĩ lần đầu tiên gửi hình ảnh thời gian thực chất lượng cao về cho trái đất trên kênh vô tuyến, được cải trang như một vệ tinh mốt xưa sử dụng những hộp thiếc phim có thể đẩy ra. Xô viết bị lừa vẫn tin tưởng rằng nó không phải là vệ tinh quan sát cần đề phòng. Vì vậy đã không nghĩ đến việc che giấu những hoạt động quan trọng khi vệ tinh băng qua không phận, do đó nó đã nhìn thấy những việc mà đất nước Xô viết nghĩ rằng không bao giờ bị nhìn thấy. Theo những người trong cuộc kết quả đạt được rất đáng ngạc nhiên. Vệ tinh do thám được nguỵ trang này đã thu được ảnh của các tàu ngầm và máy bay mới của Liên-xô khi chúng ở ngoài trời và di chuyển giữa các hầm được nguỵ trang. Nó ghi nhận được cảnh những hố sâu do các đầu đạn tên lửa Liên-xô tạo ra trước khi các hố này được các máy ủi đất “điều chỉnh” để che dấu độ chính xác thực sự của một tên lửa. Phần lớn những gì được tính toán trước dựa trên các những hình ảnh trước đây được nhìn từ quĩ đạo tiên đoán của chúng hoá ra là giả tạo. Sau đó một nhân viên CIA đã bán cuốn hướng dẫn vận hành của vệ tinh thám thính cho người Nga, và họ đã nhanh chóng điều chỉnh lại thời gian biểu các hoạt động của mình để tránh bị phát hiện. Trong nhiều thập niên, một số ít các phương tiện chụp ảnh bay trong quỹ đạo đã làm cho chiến lược lẫn tránh trở thành hiện thực, nhưng giờ đây có ba khuynh hướng đang làm giảm tính hiệu quả của chiến lược này. Thứ nhất, ngày càng có nhiều phương tiện được đưa vào quỹ đạo, làm cho thời gian giữa các lần quan sát ngày càng ngắn hơn (mặc dù như đã được nói đến, sẽ có khuynh hướng cụm lại của các vệ tinh chụp ảnh thương mại trong các lần bay qua vào cuối buổi sáng và đầu buổi chiều). Thứ hai, việc chụp ảnh có độ phân giải cao từ các khoảng cách lớn hơn đang được phát triển sẽ cho phép các vệ tinh quan sát bay chậm ở quỹ đạo thấp nằm trong tầm hoạt động của trạm mặt đất trong nhiều giờ chứ không phải chỉ vài phút. (Trong một hai thập niên tới, các nhà quan sát trông chờ độ phân giải vật thể 1 mét từ quỹ đạo địa tĩnh sẽ trở nên khả thi, cho phép sự quan sát không bị gián đoạn). Thứ ba, trong thập niên tiếp theo, sự ra đời của việc chụp ảnh có độ phân giải cao của các vệ tinh radar thương mại sẽ cho phép việc quan sát trong mọi điều kiện thời tiết suốt 24 giờ trong ngày. Kĩ thuật “ lẩn tránh” đến lúc đó có thể dễ dàng bị phát hiện ra, và các kỹ thuật nghiêm túc hơn sẽ phải được nghiên cứu tính toán. Các chiến lược nguỵ trang. Năm 1998, ấn Độ đã thành công trong việc nguỵ trang công việc chuẩn bị của mình cho các vụ thử nguyên tử để không bị vệ tinh Mỹ sử dụng kỹ thuật nguỵ trang và nghi trang phát hiện với sự lợi dụng các đám bụi che. Màn khói nghi trang cũng có thể che những khu vực nhất định trong những khoảng thời gian nhất định. Trong thời kỳ chiến tranh lạnh, Bộ quốc phòng Liên – xô đã lập ra hẳn một ban đặc biệt tập trung vào nhiệm vụ được gọi là “chiến lược đánh lừa” hay theo tiếng Nga là maskirovka. Mục tiêu của nó là giảm hiệu quả của việc Mỹ sử dụng các vệ tinh do thám chụp ảnh bằng cách nguỵ trang, tạo ra thông tin giả và các kỹ thuật khác. Ngày nay, chính phủ của một "nước Nga nợ nần" đang chào bán cho nước ngoài các công nghệ quân sự của mình, và họ sớm nhận ra rằng xuất khẩu công nghệ nguỵ trang nghi trang này của mình là một công việc có khả năng mang lại lợi nhuận rất lớn. Nhưng đưa các công nghệ liên quan đến lĩnh vực quân sự vào lòng đất có thể tạo ra những tác động bất ngờ, với mối đe doạ của các vệ tinh chụp ảnh “bạn có thể trốn, nhưng sau đó bạn không thể chạy”. Điều đó nghĩa là, các biện pháp để bảo vệ một mục tiêu khỏi sự phát hiện của các hệ thống chụp ảnh vũ trụ cũng có thể gây trở ngại hoặc thậm chí ngăn cản việc khai thác chức năng hoạt động của nó. Phương pháp tạo thông tin giả khác là lập ra các mục tiêu giả trên mặt đất cũng rất hiệu quả. Chris Haakon, giám đốc điều hành hãng Autometric nói rằng: “Bạn có thể tạo ra nhiều vật nghi trang để làm quá tải cả hệ thống, vì không có đủ những nhà phân tích ảnh được đào tạo để làm việc này”. KếT LUậN Công nghệ viễn thám là một lĩnh vực còn khá mới mẻ đối với Việt Nam,quá trình nghiên cứu còn đang ở bước đầu hội nhập và định hình. Hiện nay Nhà nước đang tích cực thiết lập các dự án đầu tư thích đáng cho công nghệ viễn thám song song hai mặt: đào tạo và xây dựng cấu hình cơ sở hạ tầng. Do điều kiện thời gian làm khoá luận có hạn, việc nắm bắt các vấn đề về công nghệ viễn thám còn hạn chế và chưa sâu sắc, nghiên cứu hoàn toàn dựa trên cơ sở lí thuyết nhưng em đã thực hiện được một số vấn đề như sau: ăTìm hiểu được khái niệm viễn thám và những thành tựu công nghệ viễn thám do hệ thống vệ tinh nhân tạo đem lại. ăTìm hiểu nhu cầu và thực trạng ứng dụng công nghệ viễn thám ở Việt nam hiện nay. ăNghiên cứu các loại vệ tinh viễn thám trên thế giới và dự án xây dựng trạm thu ảnh vệ tinh ở Việt nam . Qua quá trình nghiên cứu tổng quan về công nghệ viễn thám bằng vệ tinh nhân tạo, ta khẳng định một lần nữa sự đầu tư phát triển lĩnh vực này là một tất yếu khách quan đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của Việt nam, từng bước hội nhập với khu vực và thế giới, bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ và chủ quyền dân tộc. Để hoàn thành khoá luận này, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn GS-TS Nguyễn Văn Ngọ, các thầy cô giáo trong khoa công nghệ -ĐHQG HN đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện khoá luận vừa qua. Tài liệu tham khảo. 1. Đề án : Kế hoạch tổng thể về ứng dụng và phát triển công nghệ viễn thám ở Việt nam giai đoạn 2001-2010 _Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường. 2. Thông tin vệ tinh và các ứng dụng _ GS.Nguyễn Văn Ngọ. 3. Viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường_ Nguyễn Ngọc Thạch(chủ biên) 4. Introduction to Radar and RADARSAT_ IMAGE Centre_May 1996 5. Đĩa CD-ROM : RADARSAT International _Canada. Và một số tài liệu có liên quan.