BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
-----------------------------

TRẦN THANH HÀ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO
ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA MÔ HÌNH SỐ BỀ MẶT
ĐƯỢC THÀNH LẬP TỪ ẢNH RADAR

LuËn ¸n tiÕn sÜ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2018


ii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Lịch sử phát triển của SAR
1.3. Tổng quan về các công trình nghiên cứu sử dụng phương pháp InSAR xây
dựng DSM
1.4. Đánh giá kết quả nghiên cứu đạt được trong và ngoài nước
1.5. Những vấn đề được phát triển trong luận án
Chƣơng 2: CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH SỐ BỀ MẶT
(DSM) BẰNG ẢNH RADAR
2.1. Nguyên lý thu nhận ảnh radar
2.2. Hệ Radar nhìn xiên - SLAR
2.3. Radar độ mở tổng hợp - SAR

34
35
40
44
51
63
64
90
94
94
97
102
104

đề xuất
4.5. Đánh giá độ chính xác của DSM

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA NCS

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC KÈM THEO

119
134
136
138
155




Global Positioning System

InSAR

Radar giao thoa

Interferometry Synthetic Aperture
Radar

JERS-1
LiDAR

Vệ tinh Tài nguyên trái đất của Japanese Earth Resources Satellite -1
Nhật
LiDAR
Light Detection and Ranging

Cục hàng không và vũ trụ
Hoa Kỳ
PALSAR Ảnh radar độ mở tổng hợp với
kênh L
NASA

National Aeronautics and Space
Administration
Phased Array type L-band Synthetic
Aperture Radar

RADAR


Phép biến đổi Wavelet
Biến đổi Fourier nhanh
Biến đổi Wavelet liên tục
Biến đổi Wavelet rời rạc
Phân tích đa phân giải

Wavelet Transform
Fast Fourier Transform
Continous Wavelet Transform
Discrete Wavelet Transform
Multi Resolution Analysis

FT

Biến đổi Fourier

Fourier Transform


iv

Danh môc c¸c b¶ng
Nội dung

STT

Trang

1

6

Bảng 4.5. Dữ liệu biên độ của thành phần tần số thấp

109

7

Bảng 4.6. Bảng thống kê sai số của DSM tạo ra bằng các kích thước
cửa sổ khác nhau

110

Bảng 4.7. Bảng thống kê sai số của DSM tạo ra bằng các mắt lưới
khác nhau

114

8

Bảng 4.8. Đánh giá kết quả của các phép lọc khác nhau khu vực
9

Quảng Ninh

116

Bảng 4.9. Đánh giá kết quả của các phép lọc khác nhau khu vực
10


2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

Nội dung

Trang

Hình 2.9. Vệ tinh TeraSAR-X
Hình 2.10. Chế độ chụp ảnh WV
Hình 2.11. Các chế độ chụp ảnh Sentinel -1
Hình 2.12. Vệ tinh Sentinel - 1
Hình 2.13 Nguyên lý lập thể của ảnh Radar
Hình 2.14. Các cấu hình lập thể của ảnh SAR trong trường hợp cùng phía
và khác phía

Hình 2.15. Bản đồ địa hình hồ Glacier
Hình 2.16. Ảnh Sentinel-1 nghiên cứu trượt lở ở Daguangbao
(Trung Quốc)
Hình 2.17. Ảnh ALOS Palsal trong thành lập bản đồ sử dụng đất ở
Amazon
Hình 2.18. Sóng giao thoa
Hình 2.19. Vân giao thoa trên mặt đất từ hai nguồn sóng Radar SAR
Hình 2.20. Cường độ và pha
Hình 2.21. Cơ sở của InSAR
Hình 2.22. Hình học SAR với hai quỹ đạo Radar xác định
Hình 2.23. Quy trình thành lập DSM bằng phương pháp giao thoa
Hình 2.24. Mối quan hệ nghịch giữa giá trị tương quan và độ lệch chu n
của pha
Hình 3.1. Các bước trong quá trình đồng đăng ký ảnh SAR
Hình 3.2. Phép biến đổi Fourier trong thời gian ngắn (STFT)
Hình 3.3. Phép biến đổi wavelet

42
43

43
44

bằng wavelet
Hình 3.11. Phân tích ảnh SAR bằng wavelet
Hình 3.12. Lưu đồ thuật toán chiết tách điểm đặc trưng
Hình 3.13. Lưu đồ thuật toán tự động đồng đăng ký ảnh
Hình 3.14. Lưu đồ thuật toán lọc nhiễu pha

72
74
75

30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49


80
82
84
86
87
88
89
92
96
97
98
98
100
101
102
103
103
105
105
106
107
107
108
109


vii

STT

61
62
63

Hình 4.23. Điểm khớp phân bố theo lưới grid (khu vực Ninh Thuận)
Hình 4.24. DSM (khu vực Quảng Ninh)
Hình 4.25. DSM (khu vực Ninh Thuận)
Hình 4.26. Ảnh giao thoa trước (a) và sau (b) lọc nhiễu khu vực
Quảng Ninh
Hình 4.27. Ảnh giao thoa sau lọc nhiễu khu vực Quảng Ninh
Hình 4.28. Ảnh giao thoa trước (a) và sau (b) lọc nhiễu khu vực
Ninh Thuận

57

64
65
66

111
111
112
112
113
114
115
116
116

67

phương pháp đo trực tiếp, song chi phí cho sản xuất vẫn còn khá cao. Mặt khác
phương pháp này cũng không thể thực hiện được ở những khu vực không chụp
được ảnh quang học do ảnh hưởng của mù khí quyển, của thời tiết.
Trong hơn hai thập niên trở lại đây, để xây dựng DSM, người ta sử dụng
thêm hai phương pháp: thành lập DSM là từ ảnh Radar và từ dữ liệu bay quét
LiDAR. Mỗi phương pháp đều có các ưu điểm và nhược điểm nhất định liên quan
tới các khía cạnh như mức độ chi tiết, độ chính xác của DSM, khả năng thực hiện
và chi phí thành lập.
Với ưu điểm nổi trội của ảnh radar có độ phủ rộng trên bề mặt Trái Đất, chu
kỳ lặp ngắn (hầu như có thể cung cấp tư liệu “tức thời”), chi phí mua tư liệu rẻ hơn
nhiều so với các loại tư liệu viễn thám khác, thậm chí ảnh Sentinel, với độ phân giải
cao, chu kỳ lặp 12 ngày được cấp miễn phí. Ảnh radar đã được nghiên cứu và ứng
dụng để thành lập mô hình số bề mặt (Digital Surface Model - DSM) ngay từ những


-2-

năm 1960, với sự ứng dụng các phương pháp xử lý chủ yếu như: phương pháp đo
độ

dốc

(Clinometry/Radarclinometry),

phương

pháp

đo


khoa học và đề xuất giải pháp dự báo lún mặt đất thành phố Hà Nội bằng kỹ thuật
radar giao thoa, kết quả xây dựng DEM từ thành lập tư liệu ảnh ERS, nghiên cứu
ứng dụng ảnh vệ tinh RADAR độ phân giải cao trong thành lập mô hình số độ cao


-3-

và kiểm kê đảo, ứng dụng phương pháp InSAR vi phân trong quan trắc lún đất do
khai thác nước ngầm, nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật radar giao thoa trong xác định
sự thay đổi bề mặt địa bằng kỹ thuật radar giao thoa từ ảnh TeraSAR X…Nhưng
trong hầu hết các công bố khoa học đó, mới chỉ đề cập đến khả năng ứng dụng của
viễn thám radar chứ chưa có các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của các sai số gây
ra trong các công đoạn của qui trình xử lý ảnh trong phương pháp InSAR nhằm
nâng cao độ chính xác của sản phẩm. Vì vậy độ chính xác đạt được của sản phẩm
chưa cao.
Từ năm 2014, hệ thống vệ tinh Sentinel đã đi vào hoạt động, với chu kỳ lặp
ngắn, diện tích phủ trùm lớn, ảnh có độ phân giải cao, được cung cấp miễn phí, đã
mở khả năng sử dụng loại tư liệu này để xây dựng DSM có độ chính xác cao, chi
phí sản xuất thấp, và có thể đáp ứng rất kịp thời cho người sử dụng.
Do vậy hướng nghiên cứu về qui trình xử lý, về các giải pháp nâng cao độ
chính xác xây dựng DSM bằng tư liệu viễn thám radar nói chung, tư liệu Sentinel
nói riêng phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam là cần thiết, có ý nghĩa khoa
học và thực tiễn ứng dụng cao.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở khoa học và các giải pháp nâng cao độ chính xác xây dựng
DSM từ ảnh radar, phù hợp với điều kiện thực tế về tư liệu của Việt Nam.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Ảnh radar, quy trình thành lập DSM và các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác
của DSM, được xây dựng bằng ảnh radar theo phương pháp radar giao thoa - InSAR.
- Thuật toán biến đổi wavelet, khả năng sử dụng của nó để nâng cao độ chính

trình lọc nhiễu để nâng cao độ chính xác của DSM được thành lập từ tư liệu ảnh
Sentinel bằng phương pháp InSAR.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập thông tin: tiến hành thu thập và tổng hợp tài liệu
khoa học đã công bố trên các Tạp chí, Kỷ yếu Hội thảo, Báo cáo tổng kết các đề tài
NCKH. Đồng thời thu thập ảnh Sentinel - 1A, các số liệu, tư liệu có liên quan đến
các khu vực thực nghiệm.
- Phương pháp phân tích, tổng hợp các tài liệu bao gồm các bài báo khoa học
đã công bố trên thế giới và trong nước, các kết quả nghiên cứu đã đạt được để nâng
cao chất lượng của DSM và các modul phần mềm tạo DSM từ tư liệu ảnh SAR. Từ
đó nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng của DSM được thành lập bằng ảnh
radar phù hợp và có tính khả thi cao trong điều kiện hiện nay tại Việt Nam.
- Kỹ thuật lập trình và ứng dụng công nghệ tin học trong xây dựng chương
trình thực hiện quá trình tự động đồng đăng ký ảnh và lọc nhiễu pha giao thoa , thực
hiện thực nghiệm kiểm chứng.


-5-

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
7.1. Ý nghĩa khoa học của luận án
óp phần hoàn thiện các ứng dụng của ph p biến đổi wavelet trong xử lý và
phân tích tín hiệu, ứng dụng phương pháp lọc nhiễu pha

oldstein trong qui trình

thành lập DSM từ ảnh radar.
7.2. Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Cung cấp những đánh giá đầy đủ về cơ sở khoa học cũng như kết quả nghiên
cứu thử nghiệm của giải pháp nâng cao độ chính xác của DSM được thành lập bằng

-6-

Chương 3. Giải pháp nâng cao độ chính xác của DSM được thành lập bằng
ảnh radar
Chương 4. Thực nghiệm và thảo luận
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
11. Nơi thực hiện đề tài
Luận án này được hoàn thành tại Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, Khoa Trắc
địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn
khoa học của TS Đào Ngọc Long và TS Nguyễn Thị Mai Dung.
Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ của
các thầy, cô giáo trong Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, trong Khoa Trắc địa - Bản đồ
và Quản lý đất đai, phòng Đào tạo Sau đại học, Lãnh đạo Nhà trường, Viện Khoa
học Đo đạc và Bản đồ, Cục Viễn thám quốc gia, Cục Bản đồ Bộ Tổng tham mưu…
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các
thầy, cô giáo, đặc biệt là TS Đào Ngọc Long và TS Nguyễn Thị Mai Dung, các nhà
khoa học, đồng nghiệp và người thân đã tận tình giúp đỡ, đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi nhất để tác giả hoàn thành luận án này.


-7-

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề
Trong nghiên cứu bề mặt Trái đất hiện nay dữ liệu bản đồ mô hình số bề mặt
(DSM) thể hiện được những ưu điểm vượt trội về sự mô phỏng tổng quan chân thực
nhất về bề mặt Trái đất, nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực phục vụ cho công
tác điều tra, khảo sát, phát triển kinh tế đất nước cũng như chủ quyền và an ninh

nhanh các vùng ngập lụt do thiên tai, do biến đổi khí hậu, thành lập bản đồ địa hình
tỷ lệ trung bình và nhỏ.
1.2. Lịch sử phát triển của SAR
Khái niệm về Radar độ mở tổng hợp - Synthetic Aperture Radar (SAR) là do
Carl Wiley của Tổng công ty Máy bay Goodyear năm 1951 [132] khởi nguồn. Tại
trường Đại học Illinois, một nhóm các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu những thí
nghiệm đầu tiên vào năm 1953; sau đó, quân đội Hoa Kỳ đưa dự án Wolverine về chủ
đề này đến Đại học Michigan. Đây là khởi đầu của một loạt các hoạt động đóng góp
vào sự phát triển của kỹ thuật SAR [42].
Từ cuối năm 1960, NASA đã bắt đầu tài trợ cho sự phát triển của hệ thống
SAR cho các ứng dụng về dân sự. Jet Propulsion Laboratory (JPL) đã phát triển cho
NASA một bộ cảm biến SAR band-L. Bộ cảm biến này đã được cài đặt trên tên lửa
vào năm 1962 trong các thí nghiệm thực hiện tại các trang web thử nghiệm tên lửa
New Mexico. Cảm biến này là cảm biến cuối cùng được cài đặt trên máy bay
NASA CV-990 vào năm 1966 và sau đó lại được nâng cấp bởi JPL [42,55].
Viện nghiên cứu môi trường Michigan (ERIM) và JPL đã phối hợp thực hiện
các nghiên cứu thử nghiệm Apollo Lunar Sounder, và đã thành công khi thăm dò
Mặt Trăng vào năm 1972 trên tàu Apollo 17 [42,55].
Vào năm 1978 lần đầu tiên trên vũ trụ (vệ tinh Seasat - USA) sử dụng SAR
và tiếp tục với việc sử dụng SIR - Radar tạo ra ảnh trên tàu con thoi (Shuttle
Imaging Radar). Đầu năm 1991 có 3 vệ tinh mang thiết bị Radar được phóng thành
công lên vũ trụ. Đó là Almaz-1 với bộ cảm biến S-band của Liên Xô (cũ), ERS-1
của cơ quan Vũ trụ châu Âu ESA, và JERS-1 với bộ cảm biến kênh L của Nhật


-9-

Bản. Năm 1995, Radarsat với bộ cảm biến C-band của Canada đã được phóng lên
vũ trụ thành công [55].
Việc khai thác các thông tin địa hình sử dụng kỹ thuật Radar giao thoa độ mở

tác giả đã nghiên cứu tạo DSM từ dữ liệu TerraSAR-X với sai số trung phương về
độ cao đạt được là ± 8.25m. Trong các công trình khoa học tiếp theo của mình vào
năm 2011, Sefercik cũng nghiên cứu tạo DSM từ các dữ liệu SRTM kênh C và X,
và dữ liệu ASTER GDEM. Kết quả DSM tạo từ ảnh liệu SRTM kênh C có sai số
trung phương về độ cao đạt ± 10.69m, từ dữ liệu SRTM kênh X đạt ± 6.59m, từ dữ
liệu ASTER GDEM đạt ± 9.83m. Từ các kết quả trên, Sefercik đã kết luận rằng chất
lượng của DSM phụ thuộc vào kỹ thuật tạo giao thoa, đặc điểm địa hình của khu
vực nghiên cứu và khoảng cách giữa các mắt lưới để tạo DSM.
Nikolakopoulos [92], đã thành lập DSM từ các dữ liệu khác nhau như:
TerraSAR-X, Sentinel -1 chụp cùng khu vực và tiến hành so sánh đánh giá. Kết
quả, DSM tạo từ ảnh TerraSAR-X cho sai số trung phương đạt ±12.35m, và
Sentinel - sai số trung phương ±14.47m. Qua các nghiên cứu, các tác giả kết luận
rằng: kỹ thuật tạo giao thoa ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của ảnh giao thoa
cũng như sản phẩm cuối cùng là DSM. Độ chính xác của chúng phụ thuộc vào các
yếu tố như: ảnh hưởng bởi khí quyển, sự không tương quan về đường đáy ảnh, sự
không tương quan giữa hai ảnh. Do vậy để nâng cao độ chính xác của DSM, cần tập
trung cải thiện chất lượng của ảnh giao thoa.
Hiện nay có rất nhiều các công trình khoa học nghiên cứu để cải thiện chất
lượng của giao thoa cũng như cải thiện chất lượng của DSM như:
Ảnh hưởng của khí quyển
Chúng ta biết rằng, điều kiện khí quyển không đồng nhất sẽ ảnh hưởng đến
việc ghi nhận ảnh ở những thời điểm khác nhau. Sự lan truyền sóng điện từ trong
điều kiện khí quyển khác nhau, làm cho khoảng cách tính được từ vệ tinh tới mặt
đất sẽ khác nhau, do thời gian trễ gây ra, khi sóng được truyền trong sự nhiễu loạn
của tầng đối lưu và tầng điện ly. Sự không đồng nhất trong khí quyển sẽ tạo ra
nhiễu cho pha kết quả và nó sẽ làm giảm chất lượng của ảnh giao thoa. Rất nhiều
phương pháp đã được nghiên cứu để giảm ảnh hưởng của khí quyển đến chất lượng
giao thoa như nghiên cứu của Hanssen [55, 139].
Theo Hanssen [55], bằng việc sử dụng các tư liệu radar chụp ở các khu vực
khác nhau, đã chứng minh được rằng sự biến đổi của nhiệt độ và áp suất dẫn đến

hiệu quả hơn.
Nhìn chung những ảnh hưởng do khí quyển gây ra là những sai số không thể
tránh khỏi. Nếu muốn giảm thiểu chúng cần phải thu thập đầy đủ thông tin về khí
quyển tại thời điểm chụp ở nhiều khu vực khác nhau trên ảnh.


- 12 -

Sự không tương quan về đường đáy ảnh:
Đường đáy ảnh là khoảng cách giữa hai tâm ghi nhận ảnh của một cặp ảnh
Radar. Độ lớn của đường đáy ảnh xác định sự phù hợp của dữ liệu cho từng ứng
dụng cụ thể. Để đạt được một cặp giao thoa tốt thì đường đáy ảnh phải đủ dài để có
được độ nhạy của pha với địa hình, và nó cũng phải đủ nhỏ để giảm thiểu sự mất
tương quan [68]. Kimura [61], đã đề xuất một phương pháp để ước tính đường đáy
cơ sở dựa vào các điểm mặt đất cùng với độ cao và pha giao thoa của chúng. Tuy
nhiên, mỗi một loại ảnh SAR lại có đường đáy ảnh khác nhau, ví dụ đối với ERS1,2 là 800m và đối với ALOS PALSAR 1km. Vì vậy mà tác giả cũng nhận định
không có một phương pháp nào để tính kích thước đường đáy ảnh tối ưu cho tất cả
các vệ tinh. Mà cùng với sự tăng chiều dài của đường đáy cơ sở thì mức độ nhiễu
cũng tăng theo dẫn đến sự bất tương quan giữa các tín hiệu Radar. Sự bất tương
quan đường đáy cơ sở luôn luôn tồn tại trong hệ thống và không thể tránh khỏi. Nó
chỉ có thể giảm đến một giá trị nhất định nhưng đồng thời cũng làm giảm độ phân
giải hình ảnh. Theo [91], đã nghiên cứu dựa trên các cặp ảnh Sentinel-1 với các kích
thước đường đáy ảnh là khác nhau nhưng chụp cùng một khu vực cũng khẳng định
rằng đường đáy ảnh hưởng đến độ chính xác theo phương thẳng đứng khi tạo DSM,
do đó chắc chắn nó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của InSAR, nhưng để khắc phục
được điều này rất cần các nghiên cứu tiếp theo.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích của việc tạo giao thoa mà đường đáy ảnh
cũng sẽ thay đổi. Nếu muốn xây dựng mô hình số bề mặt, đường đáy ảnh không thể
quá ngắn, vì lúc đó nó không có khả năng nhạy với địa hình và mất khả năng tạo
giao thoa, nhưng cũng không thể quá dài vì lúc đó độ tương quan sẽ giảm đi, còn

loại bỏ, vô hình chung phương pháp này lại làm mất đi thông tin địa hình gốc.
Nguyên nhân thứ ba dẫn đến sự mất tương quan là do ảnh hưởng của yếu tố
địa hình. Như chúng ta đã biết, ảnh SAR bao gồm hai thành phần: cường độ và pha.
Do đó, tương quan giữa hai ảnh SAR cũng chứa hai thành phần này, vì vậy tương
quan giao thoa còn được gọi là tương quan phức. Trong đó, thành phần pha tỷ lệ với
bề mặt địa hình nên pha được sử dụng để chiết tách các thông tin về bề mặt địa
hình. Còn thành phần cường độ cho các thông tin về sự gắn kết giữa cặp ảnh SAR.
Thành phần pha chính là pha giao thoa, và nó được đưa vào để thực hiện bước xử lý
tiếp theo là mở pha và tính ra mô hình DSM. Đối với ứng dụng này, thì pha của
ảnh SAR rất nhạy cảm với đặc trưng địa hình nên cần phải được kiểm soát rất chặt


- 14 -

chẽ trong quá trình tạo giao thoa. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp nhất là
những khu vực có chênh cao địa hình lớn, thành phần pha này thường bị nhiễu, gây
khó khăn trong quá trình mở pha. Do đó, việc ước tính chính xác bù pha địa hình
trong việc ước tính tương quan là rất quan trọng.
Kỹ thuật tạo giao thoa ảnh hưởng đến độ chính xác của DSM.
Mô hình số bề mặt (DSM) được tạo ra từ phương pháp InSAR dựa trên việc
xử lý ít nhất hai ảnh phức SAR chụp cùng khu vực ở hai vị trí khác nhau. Quy trình
tạo DSM bằng phương pháp InSAR bao gồm các bước đồng đăng ký ảnh, tạo giao
thoa, mở pha và tạo DSM. Có rất nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm
làm giảm các sai số gây ra trong quá trình tạo DSM. Các nghiên cứu đã được
thực hiện trong đồng đăng ký ảnh là: [52,77,109,117,132,143,144,146], tạo
ảnh giao thoa là: [16,49,91], mở pha [9,11,15,17,23,24,76], nắn và tạo DSM
[25,43,135].
Đồng đăng ký ảnh là quá trình chuyển đổi tọa độ của ảnh phụ về cùng
hệ tọa độ với ảnh chính. Đồng đăng ký các ảnh SAR bao gồm hai bước: đồng
đăng ký sơ bộ và đồng đăng ký chính xác hai ảnh. Để thực hiện được công

ký đồng ảnh SAR, thực nghiệm trên ảnh ERS1 và ERS 2 khu vực Tai Lam, Hồng
Kông. Tác giả cũng khẳng định đồng đăng ký hai ảnh SAR là bước đầu tiên
trong quy trình tạo DSM và nó là một trong những bước xử lý quan trọng nhất
liên quan đến chất lượng giao thoa. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm
InSAR cuối cùng, việc đồng đăng ký chính xác hai ảnh đầu vào là điều kiện
tiên quyết. Để có một sản phẩm giao thoa có chất lượng tốt nhất thì việc đồng
đăng ký hai ảnh này phải đảm bảo độ chính xác lên đến 1/10 giá trị pixel.
Ngoài ra để quá trình giải pha được dễ dàng với độ chính xác cao thì lọc
nhiễu pha là một bước quan trọng trong quá trình xử lý InSAR [115,116, 141].
Một phương pháp lọc nhiễu lý tưởng phải có khả năng giảm tối đa phần pha dư
(phase residues) thành phần thể hiện vùng pha bị lỗi, trong khi vẫn bảo toàn được
các vân giao thoa (fringes)[69]. Hiện nay, có nhiều phương pháp lọc nhiễu pha
được các nhà khoa học đề xuất và được chia thành hai nhóm chính: Phương pháp
lọc nhiễu trên miền không gian (spatial domain) và phương pháp lọc nhiễu trên
miền tần số (frequency domain).


- 16 -

Các phương pháp được áp dụng thành công trong lọc nhiễu pha thuộc nhóm
thứ nhất có thể kể đến như phép lọc Lee, phép lọc sử dụng mô hình nhiễu cộng
(additive noise) [104]. Một phương pháp khác là phương pháp lọc nhiễu trung bình
có bù độ dốc địa hình dựa trên ước tính tần số xuất hiện của các vân giao thoa cục
bộ. Cả hai phương pháp này đều sử dụng cửa sổ lọc do đó phụ thuộc vào kích thước
và hình dạng của cửa sổ [10, 37,123].
Đối với nhóm phương pháp lọc nhiễu trên miền tần số, nguyên lý cơ bản của
các phương pháp thuộc nhóm này là năng lượng của tín hiệu không phải nhiễu được
tích lũy và tạo thành ở đỉnh tín hiệu (peak), trong khi nhiễu sẽ có năng lượng bị
phân tán theo nhiều hướng khác nhau [130].
Một trong các phương pháp lọc nhiễu được sử dụng phổ biến nhất thuộc

dụng giá trị trung bình pha của các điểm ảnh láng giềng đã xem ảnh hưởng của tất cả
các điểm ảnh này là như nhau. Điều này ảnh hưởng tới độ chính xác của phương
pháp lọc, đặc biệt khi số lượng các điểm ảnh láng giềng tăng lên và với địa hình
không đồng nhất.
Vì vậy, để cải thiện độ chính xác xây dựng DSM bằng phương pháp
InSAR thì việc đăng ký ảnh SAR và lọc nhiễu pha trong InSAR, cần giải
quyết. Và đây cũng chính là nội dung chính của luận án này.
1.3.2. Trong nước
Ở nước ta việc sử dụng viễn thám Radar để thành lập mô hình số độ cao
cũng được rất nhiều các nhà khoa học quan tâm như trong nghiên cứu của Trần Vân
Anh [121], đã nghiên cứu tạo DEM từ ảnh JERS-1 ở vùng Kagoshima, phía nam
Nhật Bản. Trong nghiên cứu này, DEM được tạo ra từ hai phương pháp mở pha
(Branch Cut algorithm, Minimum Cost Flow) bằng phần mềm GAMMA. Nghiên
cứu cũng chỉ ra rằng độ chính xác của DEM phụ thuộc vào thuật toán mở pha và sự
tương quan giữa hai ảnh. Nếu ảnh có tương quan cao thì quá trình mở pha tốt và cho
ra DEM đạt yêu cầu. Ngoài ra tác giả cũng nhấn mạnh rằng ngoài phần mềm và
phương pháp sử dụng thì việc lựa chọn các tham số cũng ảnh hưởng tới độ chính
xác của DEM.
Trần Vân Anh [122], đã nghiên cứu sử dụng bốn ảnh vệ tinh JERS-l được
chụp liên tiếp trong khoảng 44 ngày) của khu vực thành phố Hà Nội để tạo ra ba mô
hình số độ cao (DEM) với sai số trung phương đạt khoảng 3m. Kết quả cho thấy các
DEM tương đối tương đồng, và kết quả này có thể được sử dụng để điều tra các yếu
tố ảnh hưởng đến pha giao thoa như: các địa vật nhân tạo hoặc thực vật . Điều này
đã được tác giả khẳng định trong nghiên cứu khi so sánh độ cao ước tính từ pha


- 18 -

giao thoa với bản đồ địa hình tại 10 điểm ngẫu nhiên trong khu vực thành thị và
vùng ngoại ô để đánh giá ảnh hưởng của các công trình nhân tạo. So sánh chỉ ra