Để chụp ảnh Trái đất cho Google Maps, người ta sử dụng camera gì, gắn ở đâu?

Google Earth sử dụng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Hình ảnh độ phân giải cao nhất được chụp từ các camera trên không, được gắn trên các máy bay.

Bất ngờ chứ? Nếu bạn vẫn cho rằng Google Earth chỉ lấy hình ảnh từ vệ tinh đứng yên tại một điểm trên quỹ đạo Trái Đất rồi liên tục chụp các hình ảnh hay quay video về khung cảnh bên dưới. Trên thực tế, các vệ tinh địa tĩnh cách mặt đất 35.768km và có độ phân giải khoảng 15 mét. Tức là ảnh nó chụp được sẽ cách mái nhà của bạn khoảng... 3 pixel mà thôi - do đó Google Earth không thể sử dụng những hình ảnh này đâu.

Các vệ tinh quỹ đạo Trái đất tầm thấp bay quanh Trái đất khoảng 15 - 16 lần mỗi ngày, và chúng không đồng bộ với Trái đất. Do đó, các vệ tinh này sẽ không quay trở lại đúng vị trí ban đầu sau nhiều quỹ đạo. Có nghĩa là bạn sẽ có được một bức ảnh của một điểm cụ thể trên mặt đất sau vài ngày. Bạn cũng có thể có được một đoạn video của điểm đó trong vòng 5 phút, khi vệ tinh bay ngang phía trên và nó được chỉ định để chụp ảnh lại điểm đó. Thường thường, những vệ tinh này sẽ được chỉ định bay theo quỹ đạo cùng hướng Mặt trời để luôn chụp được ảnh trong điều kiện ánh sáng đầy đủ.

Kính viễn vọng lớn nhất mà chúng ta có thể đưa lên quỹ đạo có kích cỡ ngang bằng kính Hubble (kính viễn vọng lớn hơn sẽ không lắp vừa lên phương tiện vận chuyển, và các nhà nghiên cứu đang tìm cách phá bỏ giới hạn này). Kích thước độ phân giải của một kính viễn vọng kích cỡ như Hubble là khoảng 0.4 microradian, hay nói dễ hiểu hơn, từ quỹ đạo tầm cao cách mặt đất 400km nhìn thẳng xuống, một vệ tinh như vậy về lý thuyết sẽ có độ phân giải 16 cm.

Giả sử chúng ta đạt được khả năng theo dõi và lia ống kính hoàn hảo một nhằm bù lại chuyển động của Trái đất và chuyển động của vệ tinh trong quá trình phơi sáng, thì với việc vệ tinh di chuyển khoảng 7000 mét mỗi giây, thời gian phơi sáng 1/1000 giây sẽ khiến hình ảnh bị mờ đi 7 mét. Chính vì vậy, để đạt được độ phân giải tốt hơn 7 mét, chúng ta cần sử dụng kỹ thuật quét ngược.

Hình ảnh thu được từ vệ tinh thương mại có độ phân giải cao nhất là 30 cm. Chụp từ một đường xiên sẽ khiến khoảng cách giữa mặt đất và vệ tinh trở nên xa hơn và làm giảm độ phân giải. Có nghĩa là hình ảnh vệ tinh sẽ không thể cao hơn 30 - 45 cm được.

Hình trên là ảnh thực tế từ vệ tinh chụp sân bay Santiago. Toàn bộ hình ảnh này có độ phân giải 1 pixel, chụp từ một vệ tinh địa tĩnh.

Còn đây là hình ảnh Google Maps. Đây không phải là ảnh thực từ vệ tinh, và độ phân giải cao như thế này không thể chụp được từ không gian.

Chất lượng hình ảnh thường không đủ tốt đối với người dùng Google Earth, do đó hình ảnh các khu vực thành thị và các khu vực được nhiều người tìm kiếm sẽ được bổ sung thông qua phương pháp chụp ảnh từ trên không, với các camera gắn trên máy bay, như hình dưới đây:

Camera Landsat đang được cài đặt lên vệ tinh

Trước đây người ta chụp ảnh trên không bằng các máy phim lớn sử dụng phim hạt mịn.

Camera trên không Fairchild F-8 với ống kính Schneider Kreuznach Xenar f=4.5 240mm

Ngày nay, chụp ảnh trên không có thể được thực hiện bằng một chiếc camera medium format của Hasselblad.

Camera medium format 100 megapixel của Hasselblad

Những bức ảnh thông thường trên Google Earth có tuổi đời từ 2 - 5 năm. Bạn có thể thấy điều này nếu zoom thẳng vào ngôi nhà của mình - lúc đó, ngôi nhà trước mắt bạn không phải là ngôi nhà bạn đang ở ngay lúc này mà là ngôi nhà từ cách đó vài năm, khi một chiếc máy bay bay ngang qua và chụp lại hình ảnh đó.