Phần 1 – Giới thiệu ENVI SARScape

I.    Giới thiệu ENVI SARscape

SARscape là một bộ các module chuyên dụng được phát triển và chạy trên nền phần mềm ENVI của hãng Exelis VIS  (hiện thuộc tập đoàn Harris - Mỹ). ENVI SARScape bao gồm bộ công cụ đa dạng chuyên xử lý và phân tích dữ liệu Radar/SAR (Synthetic Aperture Radar) được kết hợp với các tính năng xử lý ảnh vượt trội của ENVI cho phép theo dõi biến động, thành lập DEM và lập bản đồ dịch chuyển… Phiên bản mới nhất hiện nay là ENVI SARscape 5.3 được hãng phát hành chính thức vào ngày 12/2/2016.

ENVI SARscape chuyên phân tích xử lý nhiều dạng dữ liệu Radar/SAR chụp từ vệ tinh và máy bay, với các tính năng kỹ thuật cho phép người dùng xử lý và diễn giải dữ liệu Radar/SAR khó hiểu thành thông tin có ý nghĩa phù hợp với bối cảnh.

II.    Các module trong ENVI SARscape

Sau khi cài đặt, ENVI SARScape sẽ được tích hợp vào giao diện chung của phần mềm ENVI trong cây thư mục Tools. Một bộ SARscape đầy đủ sẽ bao gồm các module và các công cụ tiện ích dưới đây:                                                                                                                       

1)     Basic Module: Mô-đun SARScape cơ bản cho phép đọc, xử lý dữ liệu ảnh radar như lọc nâng cao, nắn chỉnh và ghép ảnh, tạo ảnh multi-look… đến xử lý tạo ảnh phân loại, nhận dạng đối tượng hoặc theo dõi biến động… - các chức năng xử lý dữ liệu SAR (vệ tinh và máy bay) dựa trên giá trị cường độ (intensity) và độ tương quan (coherence).

 2)      Focusing Module: Hỗ trợ tập trung vào tiền xử lý các loại dữ liệu: ERS-1/2 SAR, JERS-1 SAR, ENVISAT ASAR và ALOS PALSAR-1.

3)      Gamma & Gaussian Filter Module: Bao gồm một bộ các công cụ lọc chuyên biệt cho các loại dữ liệu SAR khác nhau, được dùng để lọc, loại bỏ nhiễu trong khi vẫn bảo tồn được phản xạ sóng radar, đặc tính cấu trúc và độ phân giải không gian của ảnh.

Filtering of Single Channel Detected SAR Data

4)      Interferometry Module: Cung cấp các công cụ phục vụ xử lý dữ liệu SAR giao thoa, bao gồm kỹ thuật xử lý dữ liệu InSAR (Interferometric SAR) để tạo DEM, tạo ảnh tương quan (Coherence); và kỹ thuật DInSAR (Differential Interferometric SAR) để lập bản đồ dịch chuyển và theo dõi biến dạng bề mặt địa hình (Displacement/ Deformation maps) phục vụ cập nhật bản đồ địa hình, địa mạo và trượt lở đất...

5)      ScanSAR Interferometry Module: Cung cấp các công cụ để xử lý dữ liệu InSAR và DInSAR bao phủ các khu vực rộng lớn.

6)      Interferometric Stacking Module: Dựa trên các kỹ thuật Small Baseline Subset (SBAS) và Persistent Scatterers (PS) nhằm phát hiện sự dịch chuyển của các đối tượng đơn lẻ, sử dụng một bộ dữ liệu ảnh SAR đa thời gian.

SBAS vs. PS in L-bandAverage 2006-2010 displacement rate (26 PALSAR acquisitions)

7)      SAR Polarimetry / Polarimetric Interferometry Module: Hỗ trợ xử lý dữ liệu SAR phân cực và SAR giao thoa phân cực.

8)      Các công cụ đánh giá chất lượng - Quality Assessment Tool: bao gồm một tập hợp các công cụ được dùng để đánh giá chất lượng dữ liệu SAR về mặt hình học, bức xạ và phân cực.

III.   Tổng quan về ứng dụng viễn thám radar với ENVI SARscape

Viễn thám radar là viễn thám sử dụng bức xạ siêu cao tần (>1mm) cho phép quan sát vật thể ở mọi thời điểm trong ngày và mọi điều kiện thời tiết. Chính vì thế, ảnh vệ tinh radar thu được không phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết (mây phủ), khí quyển,... đồng thời ảnh được chụp vào cả ban ngày lẫn ban đêm. Đây là một công cụ hết sức hữu hiệu để theo dõi, giám sát tài nguyên và môi trường. Không những thế, do được thu nhận ở vùng sóng dài hơn rất nhiều so với các dải sóng nhìn thấy thông thường, ảnh vệ tinh radar rất nhạy cảm với các đặc tính về cấu trúc, độ gồ ghề, tính đồng nhất và độ ẩm của bề mặt đất, những thông tin này hầu như không có được trên các ảnh quang học.

Cùng với sự phát triển của viễn thám Radar và công nghệ xử lý (như ENVI SARScape,…), ngày nay các dữ liệu ảnh Radar/SAR ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu về môi trường mặt đất và đại dương, thăm dò khoáng sản, quản lý tài nguyên… và đặc biệt là trong các đánh giá, theo dõi và giám sát tai biến, thiên tai (động đất, núi lửa, băng tan, lũ lụt, ô nhiễm tràn dầu,…).  

Dưới đây là một số hình ảnh về ứng dụng viễn thám Radar/ SAR trong nghiên cứu thiên tai, quản lý rừng, nông nghiệp… (nguồn: Excelis & Sarmap, ESA):-

- Một nghiên cứu đứt gãy ở Ethiopia từ dữ liệu ảnh ASAR:

- Thành lập bản đồ rừng và theo dõi biến động rừng từ dữ liệu ALOS PALSAR-1 ở Nga:

Chi tiết về quy trình kỹ thuật với các bước xử lý phân tích dữ liệu Radar/SAR sử dụng ENVI SARScape 5.3 và kết quả áp dụng cho bộ dữ liệu Sentinel-1 ở Việt Nam sẽ được trình bày trong phần tiếp theo của loạt bài này… 

Tham khảo  http://www.harrisgeospatial.com hoặc liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin chi tiết về ENVI SARScape và khóa đào tạo kỹ thuật xử lý phân tích dữ liệu SAR. 

Phạm Khánh Chi & Lê Thị Khánh Hòa
Tổng hợp từ nguồn: Harris Geospatial Solutions, Sarmap, ESA -2016