Mục lục nội dung:
Viễn thám là gì? và được sử dụng để làm gì?
Viễn thám là cảm biến từ xa thu thập các mẫu phát ra từ bức xạ điện từ và phản xạ từ các hệ sinh thái khí quyển, trên cạn và dưới nước của Trái Đất. Điều này cho phép phát hiện và giám sát các đặc điểm vật lý của một khu vực mà không cần tiếp xúc trực tiếp với khu vực đó.
Bức xạ được phản xạ hoặc phát ra từ một vật thể hoặc khu vực xung quanh nó có thể được thu thập bằng các cảm biến thụ động, tức là các cảm biến phản ứng với các kích thích bên ngoài. Ánh sáng mặt trời phản xạ là nguồn bức xạ phổ biến nhất được theo dõi bằng các kỹ thuật cảm biến từ xa thụ động, giúp các nhà nghiên cứu “cảm nhận” được những điều về Trái Đất. Một số ví dụ bao gồm:
- Máy ảnh trên vệ tinh và máy bay chụp ảnh những khu vực rộng lớn trên bề mặt Trái Đất, cho phép chúng ta nhìn thấy nhiều hơn những gì chúng ta có thể nhìn thấy khi đứng trên mặt đất.
- Hệ thống sonar trên tàu có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh đáy đại dương mà không cần phải lặn xuống đáy đại dương.
- Máy ảnh trên vệ tinh có thể được sử dụng để chụp ảnh những thay đổi về nhiệt độ ở đại dương.
Một số ứng dụng cụ thể của hình ảnh Trái đất được chụp từ xa bao gồm:
- Các vụ cháy rừng lớn có thể được lập bản đồ từ không gian, cho phép kiểm lâm quan sát một khu vực rộng lớn hơn nhiều so với trên mặt đất.
- Theo dõi các đám mây để giúp dự đoán thời tiết hoặc quan sát núi lửa phun trào và giúp theo dõi bão bụi.
- Theo dõi sự phát triển của một thành phố và những thay đổi về đất nông nghiệp hoặc rừng trong nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ.
- Khám phá và lập bản đồ địa hình gồ ghề của đáy đại dương (ví dụ, các dãy núi lớn, hẻm núi sâu và “dải từ trường” trên đáy đại dương).
Hình ảnh viễn thám là gì?
Ảnh viễn thám là một trong những ngành khoa học đầu tiên dựa trên việc phân tích và sử dụng hình ảnh kỹ thuật số, và nhiều kỹ thuật xử lý hình ảnh đã được phát triển trong các dự án viễn thám. Ngày nay, hình ảnh kỹ thuật số hiện diện ở khắp mọi nơi, nhưng viễn thám chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong số các ứng dụng của chúng.
Dưới đây là những đặc điểm cơ bản của hình ảnh viễn thám:
- Độ phân giải quang phổ
- Độ phân giải không gian
Độ phân giải quang phổ
Các cảm biến trên vệ tinh thu thập bức xạ phát ra hoặc phản xạ từ các vật thể trên bề mặt trái đất theo khoảng bước sóng cụ thể của cảm biến .
Độ phân giải phổ là khả năng của một hệ thống cảm biến trong việc phân giải hoặc phân biệt các bức xạ điện từ có tần số khác nhau. Cảm biến càng nhạy với các chênh lệch phổ nhỏ (khoảng cách bước sóng nhỏ) thì độ phân giải phổ của nó càng cao. Độ phân giải phổ phụ thuộc vào cài đặt của bộ lọc quang học, bộ lọc này chia bức xạ điện từ tới thành các dải phổ nhỏ hơn.
Hình ảnh toàn sắc
Ảnh toàn sắc thu được bằng cách ghi lại bức xạ trong một băng thông rộng duy nhất trong phần quang phổ khả kiến, tức là từ 0,4 đến 0,7 µm.
Vì dữ liệu được lưu trữ trên một kênh duy nhất, nên chỉ có thể tạo ra ảnh đen trắng (đối với ảnh được mã hóa 8 bit, có thể hiển thị 256 tông màu xám).
Thông tin quang phổ chứa trong ảnh toàn sắc khá hạn chế, nhưng những ảnh này thường có độ phân giải không gian cao hơn.
Hình ảnh đa phổ
Dữ liệu đa phổ được thu thập bằng cách ghi đồng thời 3 đến 8 dải phổ khác nhau có thể liền kề hoặc không liền kề.
Để hình dung thông tin này dưới dạng ảnh màu, các màu cơ bản (đỏ-lục-lam) được ghép nối với các dải quang phổ.
Độ sáng tương đối (phụ thuộc vào giá trị số của nó) của mỗi điểm ảnh trong mỗi dải màu cơ bản sẽ quyết định màu sắc kết quả trong các dải màu kết hợp.
Ví dụ, cảm biến OLI (Máy ảnh đất hoạt động) trên Landsat 8 ghi lại 8 dải quang phổ trong phần quang phổ từ 0,43 đến 2,29 µm (4 trong ánh sáng khả kiến, 1 trong hồng ngoại gần, 3 trong hồng ngoại trung bình) ở chế độ đa quang phổ và 1 dải ở chế độ toàn sắc, trong khi cảm biến TIRS (Cảm biến hồng ngoại nhiệt) ghi lại 2 dải quang phổ trong phần hồng ngoại nhiệt của quang phổ.
Cảm biến NAOMI trên vệ tinh Spot 6 và 7 tạo ra 4 dải quang phổ ở chế độ đa quang phổ:
- dải màu xanh ghi lại phần quang phổ giữa 0,45 và 0,52 µm,
- dải màu xanh lá cây giữa 0,53 và 0,59 µm,
- dải màu đỏ giữa 0,625 và 0,695 µm,
- dải hồng ngoại gần (NIR) giữa 0,76 và 0,89 µm,
và một dải đơn ở chế độ toàn sắc (0,45 – 0,745 µm).
Hình ảnh siêu quang phổ (quang phổ hình ảnh)
Hình ảnh siêu phổ được thu thập bởi các cảm biến có khả năng lấy mẫu vô số (thường hơn 200) dải quang phổ trong vùng khả kiến, cận hồng ngoại và trung hồng ngoại. So với dữ liệu đa phổ, các dải này hẹp hơn nhiều (khoảng vài nm) và thường liền kề nhau.
Dữ liệu siêu phổ cung cấp thông tin chi tiết hơn (một dấu hiệu quang phổ mịn hơn) về một vật thể, do đó cho phép nhận dạng và phân biệt chính xác hơn.
Mỗi điểm ảnh trong ảnh siêu phổ chứa thông tin được lấy mẫu trên các cửa sổ rộng trong vùng khả kiến và hồng ngoại của quang phổ điện từ.
Lượng thông tin rất lớn và đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hơn nhiều so với trường hợp sử dụng hình ảnh đa phổ.
Ứng dụng của quang phổ hình ảnh rất đa dạng. Quan trọng nhất là địa chất (xác định khoáng sản), nông nghiệp chính xác, lâm nghiệp (tình trạng sức khỏe, xác định loài) và quản lý môi trường nước (chất lượng nước, thành phần thực vật phù du).
Ví dụ: APEX (Thí nghiệm Lăng kính Trên không), một máy quang phổ kế trên không được phát triển cho ESA như một thiết bị hiệu chuẩn và xác nhận cho máy ảnh siêu phổ trong tương lai. Thiết bị này cung cấp thông tin siêu phổ ở 285 băng tần trong dải bước sóng từ 400 đến 2500 nm. Khoảng cách lấy mẫu phổ nhỏ hơn 5 nm đối với bước sóng khả kiến và hồng ngoại và 10 nm đối với hồng ngoại trung bình.
Liên kết ngoài:
- Kỹ thuật siêu quang phổ
- Tổng quan về viễn thám
- siêu quang phổ Phòng thí nghiệm quang phổ USGS
- Hình ảnh Tài nguyên quang phổ trên Web
Độ phân giải không gian
Số lượng điểm ảnh trên một milimét xác định độ phân giải của hình ảnh kỹ thuật số. Trong viễn thám, độ phân giải của hình ảnh được biểu thị bằng kích thước của khu vực được bao phủ bởi một điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh trong một hình ảnh tương ứng với một mảng trên bề mặt Trái Đất. Do đó, chúng ta nói về ‘độ phân giải mặt đất’.
Ví dụ, mỗi phần tử nhạy cảm của CCD cảm biến độ phân giải cao của vệ tinh SPOT 3 chỉ có đường kính 13 µm (0,013 mm) nhưng ‘nhìn thấy’ một khu vực xấp xỉ 10x10m trên bề mặt Trái Đất thông qua kính viễn vọng của hệ thống quan sát. Do đó, độ phân giải của cảm biến được cho là 10m. Vì cảm biến CCD của vệ tinh này bao gồm 6000 phần tử nhạy cảm được đặt dọc theo một thanh, vệ tinh quét một dải rộng 6000 x 10m (= 60 km) trên bề mặt Trái Đất khi nó quay quanh hành tinh.
Độ phân giải của một số vệ tinh quan sát Trái Đất được đưa ra trong bảng này:
| Vệ tinh | Cảm biến | Độ phân giải mặt đất |
| Meteosat 11 | Seviri | 1 km |
| PROBA-V | Thực vật | 100 m – 300 m |
| Landsat 8 | TIRS | 100 m |
| Landsat 4 | Bản thảo | 80 m |
| Landsat 8 | OLI Đa phổ | 30 phút |
| Landsat 4 | Người lập bản đồ chuyên đề | 30 phút |
| ĐIỂM 3 | HRV Đa phổ | 20 phút |
| Landsat 8 | OLI Toàn sắc | 15 phút |
| ĐIỂM 3 | HRV toàn sắc | 10 phút |
| ĐỊA ĐIỂM 6&7 | Đa quang phổ | 6 phút |
| Pléiades | Đa quang phổ | 2 phút |
| ĐỊA ĐIỂM 6&7 | Toàn sắc | 1,5 m |
| Pléiades | Toàn sắc | 0,70 m |
Ứng dụng công nghệ viễn thám trong các lĩnh vực
1. Bản đồ sử dụng đất
Công nghệ viễn thám giúp thu thập dữ liệu địa lý để cập nhật mô hình sử dụng đất trên diện rộng ở nhiều thời điểm khác nhau. Dữ liệu này cũng cho phép theo dõi những thay đổi theo thời gian, chẳng hạn như bản đồ đường xá, tình trạng mặt đường hay ranh giới các khu đất ngập nước. Các nhà quy hoạch và quản lý vùng dựa vào thông tin này để xây dựng chính sách và biện pháp nhằm thúc đẩy phát triển bền vững cho toàn khu vực.
2. Dự báo thời tiết
Ở Ấn Độ, dự báo thời tiết tận dụng hiệu quả các cảm biến viễn thám. Công nghệ này không chỉ cải thiện độ chính xác của dự báo mà còn được dùng để cảnh báo sớm người dân về bão và các hiện tượng thời tiết nguy hiểm khác.
3. Nghiên cứu môi trường
Viễn thám là công cụ hữu ích để nghiên cứu nhiều vấn đề môi trường, bao gồm phá rừng, suy thoái đất đai, ô nhiễm không khí, sa mạc hóa, phú dưỡng vùng nước lớn và sự cố tràn dầu từ tàu. Nhờ dữ liệu từ xa, các nhà khoa học có thể giám sát, phân tích và đề xuất giải pháp phù hợp.
4. Nghiên cứu về các mối nguy hiểm tự nhiên
Việc ứng dụng viễn thám cho phép đánh giá thiệt hại do thiên tai như động đất, phun trào núi lửa, lở đất, lũ lụt và băng tan ở vùng cực. Công nghệ này cũng thường được dùng để hỗ trợ dự báo và cảnh báo sớm các nguy cơ thiên tai.
5. Khám phá tài nguyên
Dữ liệu viễn thám đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện trữ lượng nhiên liệu hóa thạch, lập bản đồ địa chất và kiến tạo nhanh chóng, xác định khu vực có tiềm năng khai thác khoáng sản và cập nhật bản đồ địa chất hiện có. Nhờ đó, công tác thăm dò và quản lý tài nguyên trở nên hiệu quả hơn.
eKMap – Tích hợp viễn thám trong GIS phục vụ quản lý quy hoạch, môi trường và tài nguyên
eKMap Solutions cung cấp nền tảng GIS tích hợp công nghệ viễn thám và GeoAI, phục vụ nhiều lĩnh vực quản lý, phân tích và ra quyết định dựa trên dữ liệu không gian. Ứng dụng chính bao gồm:
- Quy hoạch và quản lý đô thị: eKMap giúp số hóa, cập nhật bản đồ sử dụng đất, theo dõi mở rộng đô thị và quản lý hạ tầng như chiếu sáng công cộng, cây xanh đô thị, hệ thống cấp nước và lưới điện; dữ liệu viễn thám cung cấp ảnh vệ tinh đa phổ, toàn sắc và siêu quang phổ để nhận diện thay đổi bề mặt theo thời gian, hỗ trợ ra quyết định quy hoạch chính xác.
- Trong quản lý hạ tầng giao thông và bảo trì đường bộ: Nền tảng này hỗ trợ lập bản đồ chi tiết, giám sát trạng thái kết cấu và tối ưu hoá công tác bảo trì.
- Ngành nông nghiệp và lâm nghiệp: Giúp giám sát sức khỏe cây trồng, phân vùng đất canh tác, theo dõi dịch hại và đánh giá năng suất bằng dữ liệu quang phổ
Nhờ kết hợp ảnh viễn thám (đa phổ, toàn sắc, siêu quang phổ) với phân tích không gian giải pháp eKMap cung cấp dữ liệu cập nhật, phân tích tự động để các cơ quan chính quyền, doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu triển khai giải pháp chuyên biệt theo từng ngành.
Thông tin liên hệ
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ EK
- Hotline: 091 276 5656
- Email: marketing@ekgis.com.vn
- Website: https://ekgis.com.vn/
- Fanpage: https://www.facebook.com/eKGIS
- Youtube: https://www.youtube.com/@eKMap_GIS-GeoAIServices
- Văn phòng Hà Nội: Khu văn phòng tầng 3, toà nhà CT1, Khu nhà ở Bộ Công An, đường Phạm Văn Đồng, phường Đông Ngạc, Hà Nội
- Văn Phòng HCM: Tầng 6 Tòa nhà Parami, 140 Bạch Đằng, P.2, Q. Tân Bình, TP. HCM
