V.4/ Các ảnh vệ tinh độ phân giải cao:Các loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân giải cao HSRI (High Resolution

Satellite Image) hiện nay đang được sử dụng phổ biến để thành lập bản đồ địa hình, chuyên đề và phục vụ cho việc quản lý đô thị. Ảnh vệ tinh độ phân giải cao có ưu thế về độ chính xác với sai số về mặt bằng khoảng 0,3m, có thể thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 10.000 với khoảng cao đều 2,5m đến 5m và cho phép cập nhật bản đồ tỷ lệ 1: 5.000. Ảnh còn có khả năng tạo ảnh lập thể và đặc biệt thời gian chụp trở lại trên cùng vùng đất rất nhanh nên dễ dàng tích hợp với dữ liệu GIS và cho phép tạo ra nhiều sản phẩm mới từ ảnh vệ tinh một cách tự động hoặc bán tự động.

Bảng 2.4 : Bốn loại vệ tinh cung cấp ảnh độ phân giải cao dưới 1m

Vệ tinh IKONOS EROS Quickbird Orbview

Độ phân giải

0,82m PAN

3,28m MS

1,8m PAN 0,61 m PAN

2,5m MS

1m PAN

4m MS

Chu kỳ lặp 14 ngày 15 ngày 20 ngày 16 ngày

Năm 1999 2000 2001 2003

Cơ quan Space Imaging West Indian Space Digital Globe Orbital Sciences

Bảng 2.5: Tỷ lệ thành lập bản đồ

1972 Landsat MSS; 80m

1982 Landsat TM; 30m

1986 SPOT; 10m PAN

1991 KVA 1000; 2m

1996 IRS 1C/D; 6m

1: 250.000

1: 100.000

1: 50.000

1999 IKONOS 1; 1m

2000 EROS A1; 1,8m

2001 Quickbird; 0,6m

2002 SPOT 5; 2,5m

2003 Orbview; 1m

1: 10.000

1: 10.000

1: 10.000

IKONOS, Singapore, Color Abu Dhabi EROS_2002 Quickbird, Prague before 2003 flood,Colork,

1

OrbView-2 satellite OrbView-2 satellite

Hình VI.21: Một số ảnh vệ tinh độ phân giải cao

I. Dữ liệu dùng trong viễn thám:VI.1/ Dữ liệu ảnh

Ảnh tương tự: Các bức ảnh có cấp độ xám hoặc màu sắc thay đổi liên tục, ví dụ như ảnh chụp thông thường (photograph) lưu trên phim hoặc giấy ảnh được gọi là ảnh tương tự.

Ảnh số: là một dạng tư liệu ảnh không lưu trên giấy ảnh hoặc phim mà lưu trong máy tính. Ảnh số được chia thành nhiều phần tử nhỏ thường được gọi là pixel. Mỗi pixel tương ứng với một đơn vị không gian có giá trị thể hiện cường độ phản xạ trung bình.

Tư liệu ảnh viễn thám số được đặc trưng bởi một số thông số cơ bản về hình học, bức xạ.

VI.2/ Dữ liệu mặt đấtDữ liệu mặt đất bao gồm các quan sát, đo đạc và thu thập thông tin về điều kiện

thực tế trên mặt đất để xác định mối quan hệ giữa dữ liệu viễn thám và các đối tượng cần nghiên cứu. Nhìn chung, các dữ liệu mặt đất cần được thu thập đồng thời với các dữ liệu vệ tinh hoặc ít nhất trong khoảng thời gian mà điều kiện môi trường không thay đổi.

Dữ liệu mặt đất dùng để thiết kế bộ cảm, kiểm định các thông số kỹ thuật của bộ cảm (xác định dải sóng và độ rộng kênh tối ưu),

Đối với mục đích hỗ trợ có hai ứng dụng: phân tích và hiệu chỉnh dữ liệu. Ví dụ, diện tích kiểm tra giúp cho việc thu thập dữ liệu mẫu phục vụ phân loại; khảo sát các điểm khống chế mặt đất để nắn chỉnh hình học dữ liệu viễn thám

Các dữ liệu điều tra mặt đất gồm:

Thông tin về kiểu đối tượng, trạng thái, đặc điểm phổ, nhiệt độ bề mặt...

Thông tin về môi trường, góc chiếu và độ cao mặt trời, bức xạ mặt trời, trạng thái khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm không khí, hướng gió, tốc độ gió, điều kiện mặt đất, sương mù, mưa...

Tuy vậy, tùy thuộc vào mục đích mà các thông tin điều tra mặt đất cần được lựa chọn cẩn thận.

VI.3/ Dữ liệu định vị mặt đấtĐể hiệu chỉnh hình học chính xác cần phải biết được toạ độ các điểm kiểm soát dưới

mặt đất. Yêu cầu các điểm kiểm soát phải được nhận dạng dễ dàng cả trên ảnh và trên mặt đất hoặc bản đồ. Tọa độ ảnh (hàng, cột) và tọa độ địa lý (vĩ độ, kinh độ, độ cao) các điểm phải được xác định.

Sử dụng bản đồ địa hình là cách dễ nhất để xác định vị trí các điểm kiểm soát trên mặt đất. Tuy nhiên không phải nơi nào cũng có bản đồ, nhất là ở các nước phát triển. Hiện nay, người ta sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) để xác định toạ độ địa lý các điểm trên mặt đất trong thời gian ngắn.

2

VI.4/ Dữ liệu bản đồTrong viễn thám rất cần các loại bản đồ. Dưới đây là bản đồ dùng cho viễn thám

vệ tinh. Đối với viễm thám hàng không cần tỷ lệ bản đồ lớn hơn.

Bản đồ địa hình:Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 hoặc 1/50.000 là tốt nhất để lựa chọn các điểm kiểm

tra phục vụ việc nắn chỉnh hình học hoặc các thông số độ cao để xây dựng mô hình độ cao số DEM (Digital Elevation Model) phục vụ cho việc tính toán các thông số địa hình như độ dốc, chiều dài sườn, hướng phơi sườn...

Bản đồ chuyên đềCác bản đồ sử dụng đất, rừng, thổ nhưỡng, địa chất ...được sử dụng để thu thập các

dữ liệu mẫu phục vụ cho việc phân loại. Bản đồ 1/50.000 và 1/250.000 là tốt nhất cho mục đích này. Các bản đồ chuyên đề được số hóa cho phép tích hợp dữ liệu viễn thám vào hệ thông tin địa lý (GIS) chứa các thông tin chuyên đề.

Bản đồ kinh tế-xã hộiCác đơn vị hành chính, mạng lưới giao thông, phân bố dân số, số liệu điều tra về

nông nghiệp, công nghiệp, thuế, giá đất...là các thông số quan trọng cho các ứng dụng viễn thám và GIS.

Bảng 2.20 Các bản đồ dùng cho viễn thám và GIS

Bản đồ Sử dụng

Bản đồ địa hình Xác định điểm kiểm soát mặt đất để nắn chỉnh hình học

Bản đồ cơ sở phục vụ cho việc giải đoán

Xây dựng DEM để xem bản đồ 3 chiều, thành lập bản đồ độc dốc, dòng chảy để phân tích địa hình

Bản đồ chuyên đề Chọn vùng mẫu để phân loại

Tích hợp thông tin viễn thám và GIS

Bản đồ kinh tế-xã hội Ứng dụng cho viễnthám và GIS

VI.5/ Dữ liệu địa hình sốDữ liệu địa hình số là dữ liệu đo vẽ địa hình mặt đất gồm độ cao, độ dốc (gradient và

hướng sườn), các kiểu sườn...được gọi là DTM (Digital Terrain Model) hoặc DEM (Digital Elevation Model).

Đặc điểm địa hình có thể biễu hiện bằng việc sử dụng 4 phương pháp sau:

Các đường bình độ (contour lines): Các độ cao trên bản đồ địa hình thể hiện bằng các đường bình độ riêng biệt với các khoảng cao đều nhất định phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ.

Dữ liệu lưới (Grid data)

Để tiện cho việc xử lý máy tính, yêu cầu có một tập hợp dữ liệu độ cao lưu ở dạng lưới. Tập hợp dữ liệu lưới độ cao được lấy ra từ bản đồ đường đồng mức, ảnh hàng

3

không và dữ liệu ảnh vệ tinh nổi. Bề mặt địa hình được chia thành các ô nhỏ, đỉnh mỗi ô có một số liệu độ cao, còn lại các điểm ngoài thì các giá trị độ cao được nội suy dựa theo bốn điểm lân cận (Hình VI.41).

Hình VI.41 Xây dựng DEM kiểu Grid (Mesh)

Dữ liệu điểm phân bố ngẫu nhiên (Random point data)

Các đặc điểm địa hình đôi khi được thể hiện bằng nhóm dữ liệu điểm độ cao phân bố ngẫu nhiên với toạ độ 3 phần tử. Để xử lý máy tính dữ liệu các điểm ngẫu nhiên được chuyển thành lưới tam giác TIN (Hình VI.42). TIN có thuận tiện trong việc kiểm tra mật độ điểm, nhưng có nhược điểm là việc tính toán, tìm kiếm điểm tốn nhiều thời gian.

Hình VI.42 Xây dựng DEM kiểu TIN

Hàm số bề mặt (Surface function): Bề mặt địa hình có thể biểu thị bằng các hàm toán học mô tả bề mặt, ví dụ hàm Spline.

II. Đánh giá hệ thống thu thập dữ liệu viễn thámCác hệ thống thu thập dữ liệu viễn thám được đánh giá dựa vào các độ phân giải dữ

liệu sau:

Độ phân giải không gian: phản ánh diện tích mặt đất được tóm tắt bởi một giá trị dữ liệu trong ảnh. Đối với hệ thống viễn thám là kích thước tính bằng mét của trường nhìn không đổi (IFOV). Ví dụ đối với Landst MSS là 79 × 79m, Lansat TM là 30 × 30m, SPOT là 20 × 20m.

Độ phân giải phổ: được xem là số lượng và độ rộng của các khoảng bước sóng trong phổ điện từ mà các bộ cảm vệ tinh phát hiện được.

4

Độ phân giải thời gian: là thời gian thu nhận dữ liệu viễn thám lặp lại tại một diện tích cụ thể của các bộ cảm. Ví dụ, độ phân giải thời gian của Landsat TM là 16 ngày.

Độ phân giải bức xạ: được xem là độ nhạy của detector trong việc phân biệt độ mạnh tín hiệu mà nó ghi nhận từ các dòng bức xạ phản xạ hoặc phát xạ từ các đối tượng.

Ảnh có độ phân giải cao hơn sẽ biểu hiện chi tiết hơn về đối tượng. Độ phân giải phụ thuộc vào phương tiện chụp ảnh (phim, thấu kính), vào điều kiện chụp ảnh (độ cao phi trình, sương mù, độ tương phản giữa đối tượng và nền) cũng như vào kỹ thuật in tráng. Giảm độ phân giải trong các điều kiện nói trên đồng nghĩa với việc làm mất thông tin trên ảnh thu được.

Các ảnh phân giải cao có diện che phủ lớn cho phép loại bỏ những sai lệch gây ra do độ chiếu sáng và thời tiết khác nhau so với việc chụp ảnh các diện che phủ nhỏ vào thời gian và thời tiết khác nhau.

III. Giải đoán ảnh trong viễn thám:Giải đoán ảnh được định nghĩa là một quá trình tách thông tin định tính cũng như

định lượng từ ảnh viễn thám tạo ra bản đồ chuyên đề dựa trên các tri thức chuyên môn hoặc kinh nghiệm của người giải đoán (hình dạng, vị trí, cấu trúc, chất lượng, điều kiện, mối quan hệ giữa các đối tượng).

Để giải đoán ảnh cần sử dụng kiến thức của chuyên gia có sự hỗ trợ của các dụng cụ quang học từ đơn giản đến phức tạp như kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại.

Mục đích của việc giải đoán ảnh: là tách các thông tin hữu ích phục vụ cho yêu cầu của người giải đoán.

Cơ sở của việc giải đoán: dựa trên các tone (độ đậm nhạt) màu, kích thước, hình dạng của vật thể, địa hình, thảm thực vật, kiểm tra bằng thực địa.

5

Đọc ảnh

Phân tích ảnh

Chuẩn bị

Trắc đạc ảnh

Thành lập bản đồ chuyên đề

Đọc thông tin hỗ trợ Đọc các thông tin hỗ trợ

Chuẩn bị dữ liệu ảnh

Tạo khóa giải đoán (kích thước, màu sắc, cấu trúc…)

Đo đạc các yếu tố định lượng(chiều cao, vị trí…)

Tách gộp các yếu tố của đối tượng và gán thuộc tính

Trình bày các yếu tố giải đoán và thể hiện trên bản đồ

Hình VI.43 Các bước tiến hành giải đoán bằng mắt

Bước đầu tiên của quá trình giải đoán bằng mắt cần phải xác định mục tiêu (Ví dụ: để thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ hay bản đồ địa chất) sau đó xác định mức độ chi tiết mong muốn của kết quả. Do đó quá trình tách thông tin từ ảnh vệ tinh cần chú ý đến độ chính xác yêu cầu để chọn phương pháp thích hợp. Kết quả của quá trình giải đoán ảnh phụ thuộc rất nhiều vào sự chủ quan của người giải đoán nên để có kết quả tốt cần phải có cơ sở thống nhất cho việc giải đoán là khoá giải đoán.

Trong giải đoán ảnh bằng mắt, việc xác định khóa giải đoán là cần thiết nhưng nó mang tính nguyên tắc và phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm thực tiễn của người giải đoán. Cùng một dấu hiệu ảnh nhưng có thể là dấu hiệu của nhiều kiểu thảm thực vật khác nhau và ngược lại, nhiều kiểu thảm thực vật giống nhau song đặc điểm trên ảnh lại có thể thay đổi tùy từng điều kiện cụ thể và từng khu vực lãnh thổ. Để giải quyết được vấn đề trên đòi hỏi người giải đoán phải có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn.

IV. Sự tương thích giữa dữ liệu viễn thám và GISa) Dữ liệu viễn thám được xử lý và lưu trữ dưới dạng cấu trúc raster.

Hai mô hình vector và raster thường được sử dụng trong GIS để lưu trữ dữ liệu không gian, do đó việc tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS rất dễ dàng thực hiện.

b) Ảnh viễn thám chuyển đổi dễ dàng vào loại dữ liệu GIS mong muốn.

Với công nghệ hiện nay, các phần mềm của GIS đều có module chuyển đổi mô hình dữ liệu từ vector sang raster bảo đảm tính chính xác và không mất mát thông tin. Ngoài ra chức năng chồng ghép các lớp dữ liệu cho phép tích hợp và hiển thị đồng thời cả hai lớp vector và raster, điều này cho phép cập nhật nhanh các lớp dữ liệu về giao thông, thủy hệ, trong dữ liệu nền, cũng như lớp dữ liệu chuyên đề của GIS (hiện trạng sử dụng đất, biến đổi đường dọc bờ sông…) ở nhiều tỷ lệ khác nhau và cấp độ cập nhập khác nhau.

c) Dữ liệu viễn thám và dữ liệu GIS có cùng tọa độ tham chiếu.

Sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS đó là trong thực tế cả hai kỹ thuật này đều xử lý dữ liệu không gian và có thể lập bản đồ số hóa. Điều này cho thấy yêu cầu dữ liệu trên cùng một khu vực sẽ có cùng tọa độ tham chiếu, nên về khía cạnh cơ sở toán học dữ liệu tương ứng của hai công nghệ sẽ tham chiếu cùng một hệ tọa độ và độ cao thống nhất. Do đó tính hiệu quả trong vận hành, phân tích và hiển thị dữ liệu sẽ được nâng cao đáng kể cho người sử dụng, đồng thời đảm bảo tính thống nhất của dữ liệu

d) Dữ liệu tích hợp tạo thuận lợi trong xây dựng và cập nhật dữ liệu.

Công nghệ viễn thám cho phép thành lập bản đồ tự động trong một phạm vi rộng lớn và cập nhật nhanh dữ liệu. Các thông tin chuyên đề tạo ra các dạng số từ công nghệ viễn thám dễ dàng được tổ chức thành các lớp thông tin hợp lý cho việc lưu trữ, quản lý, phân tích, và hiện thị trong môi trường GIS. Ngược lại nguồn dữ liệu có sẵn trong GIS luôn được cập nhật để đảm bảo tính hiện thời nhằm phản ánh chính xác thế giới thực sẽ là nguồn thông tin bổ trợ rất tốt cho việc nắn chỉnh hình học, tạo dữ liệu mẫu, phân loại và đánh giá chất lượng sau khi xử lý ảnh. Do đó giải pháp xử lý tích hợp dữ liệu viễn thám

6

và GIS là phối hợp ưu thế của hai công nghệ trong việc thu thập, lưu trữ, phân tích và xử lý dữ liệu địa lý để nâng cao hiệu quả trong việc xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian.

Trong quy trình trên cho thấy quy trình xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh rất ít sử dụng dữ liệu dạng vector, do đó các hệ thống xử lý ảnh viễn thám thường không đủ chức năng xử lý dữ liệu vector như GIS. Tuy nhiên những dữ liệu dạng vector sẵn có trong GIS như điểm khống chế mặt đất rất cần thiết cho nắn chỉnh hình học tạo bình độ ảnh, lớp polygon về ranh giới hành chính, loại hình sử dụng đất rất quan trọng cho việc giải đoán ảnh. Nói chung, độ chính xác về không gian và thời gian của dữ liệu địa lý phụ thuộc chủ yếu vào độ phân giải không gian và thời gian của ảnh vệ tinh được sử dụng và tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng, công nghệ tích hợp viễn thám và GIS sẽ cập nhật hay xây dựng cơ sở dữ liệu GIS có yêu cầu tương ứng với độ chính xác trên diện rộng và tiết kiệm rất nhiều công lao động và thời gian thực hiện.

V. Ứng dụng của viễn thámỨng dụng công nghệ viễn thám để giải quyết những vấn đề thực tế thường yêu

cầu phải liên kết với các loại thông tin khác nhằm phục vụ hiệu quả công tác phát triển kinh tế - xã hội theo hướng vươn tới sự phát triển bền vững trên cơ sở sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và giảm thiểu thiên tai. Hiện nay, xu thế tích hợp viễn thám và GIS đang trở thành công nghệ rất hiệu quả phục vụ cho các lĩnh vực sau:

- Dự báo thời tiết, theo dõi và dự báo những hiện tượng nguy hiểm như bão, áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, mưa lớn, lốc…

- Giám sát hiện tượng sạt lở bờ biển, bờ sông, các tai biến địa chất, cháy rừng và điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, hoang mạc hóa, giám sát ô nhiễm do chất thải công nghiệp và dầu tràn…Các hiện tượng này thường diễn ra trên phạm vi rộng và bao gồm cả vùng sâu, vùng xa, biển khơi, hải đảo. Mặt khác, các hiện tượng đó diễn ra trong những khoảng thời gian không định trước nên chỉ có công nghệ viễn thám với khả năng bao quát các vùng rộng lớn, và có chu kỳ quan sát lặp lại khác nhau cũng như quan sát trong bất kỳ thời tiết nào, mới có thể đáp ứng được một phần các yêu cầu về giám sát môi trường và thiên tai.

- Trong các nghiên cứu địa chất và tìm kiếm – thăm dò khoáng sản, ảnh vệ tinh một mặt đen nhiều thông tin mới mà bằng các phương pháp truyền thống khó hoặc không đạt được, mặt khác cho phép giảm đáng kể khối lượng công tác thăm dò – tìm kiếm và khảo sát ngoài thực địa, nhờ đó có thể rút ngắn thời gian khảo sát và tiết kiệm được nhiều công sức, tiền của, nhất là đối với những vùng rừng núi khó đến.

- Bản đồ địa hình là tài liệu cơ sở của nhiều ngành dùng cho các mục đích dân sự cũng như quân sự. Để đáp ứng nhu cầu về hiệu chỉnh (cập nhật) một cách hệ thống các bản đồ địa hình ở các tỷ lệ cơ bản nhà nước (từ 1: 10.000 và nhỏ hơn) theo các chu kỳ quy định, kinh nghiệm cho thấy công nghệ khả thi nhất hiện nay là sử dụng ảnh vệ tinh.

- Để quản lý, quy hoạch sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất và có được số liệu chính xác làm cơ sở để hoạch định các chương trình phát triển kinh tế - xã hội, biện pháp ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh, kết hợp với điều tra khảo sát cho tính đồng nhất về thời điểm thu thập thông tin trên phạm vi rộng, kể cả những vùng núi hẻo lánh, khó đến.

7

- Cung cấp thông tin cho công tác quản lý nuôi trồng thủy sản ven bờ và phục vụ đánh bắt hải sản xa bờ, thông tin về mùa màng phục vụ xuất khẩu nông sản, thông tin điều tra tổng hợp phục vụ quản lý dải ven bờ cũng như quy hoạch vùng, quy hoạch ngành phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế.

- Ứng dụng công nghệ viễn thám còn để đảm bảo đầy đủ hơn cơ sở khoa học – kỹ thuật cũng như rút ngắn thời gian thực hiện công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới giao thông, phát triển đô thị, xây dựng các công trình thủy điện…

- Công nghệ viễn thám còn có khả năng dùng đẻ nghiên cứu rất nhiều yếu tố hải dương học và nguồn lợi hải sản như dòng chảy, nước trồi, nhiệt độ, độ mặn, phân bố phù dung và hải sản…

- Viễn thám cho phép đảm bảo cung cấp thông tin kịp thời đáp ứng nhu cầu an ninh – quốc phòng. Hiện nay, những ứng dụng mới và theo hướng liên kết viễn thám – hệ thông tin địa lý (GIS) và định vị vệ tinh (GPS) đã tạo nên những công cụ rất hiệu quả phục vụ cho công tác bảo vệ an ninh – quốc phòng.

Một số ứng dụng cụ thể của viễn thám:

1. Ứng dụng viễn thám trong nông lâm nghiệp

Để quản lý, quy hoạch và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất nhà nước ta đã quy định 5 năm tiến hành một lần tổng kiểm kê đất trên phạm vi toàn quốc để theo dõi về biến động tình hình sử dụng đất. Tuy nhiên cho đến nay ta vẫn không có số liệu chính xác về diện tích rừng và diện tích các loại hình sử dụng đất làm cơ sở để hoạch định các chương trình phát triển kinh tế - xã hội, còn việc theo dõi biến động tài nguyên và biến động sử dụng đất thì hầu như không thực hiện được. Lý do là vì các phương pháp truyền thống không đủ khả năng đáp ứng yêu cầu. Biện pháp khả thi nhất để khắc phục tình trạng trên là ứng dụng rộng rãi và thường xuyên tư liệu ảnh vệ tinh, kết hợp với điều tra khảo sát, nâng cao độ tin cậy, tính đồng nhất về thời điểm của thông tin trên phạm vi cả nước, kể cả vùng hẻo lánh.

Ảnh vệ tinh và ảnh hàng không được sử dụng như một công cụ thành lập bản đồ để phân loại cây trồng, kiểm tra và giám sát sự phát triển cũng như phát hiện kịp thời vùng sâu bệnh. Nhìn chung hiện nay viễn thám cũng được ứng dụng khá hiệu quả trong nông lâm nghiệp bao gồm:

Phân loại cây trồng, quản lý và đánh giá năng suất thu hoạch

Thành lập bản đồ thích nghi cho từng loại cây trồng

Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Phân tích biến động các loài hình sử dụng đất

Thành lập bản đồ loại cây trồng

Bản đồ loại cây trồng là tài liệu cơ sở của ngành nông nghiệp dùng để lập kế hoạch hoặc thống kê loại cây gì, đã được trồng ở đâu, trồng khi nào và phát triển ra sao, cho một vùng đất cụ thể. Song đến nay nhu cầu về bản đồ cây trồng của nước ta vẫn chưa được đáp ứng đầy đủ một phần do còn thiếu bản đồ hoặc do bản đồ đã cũ. Trước tình hình đó đòi hỏi phải đẩy mạnh công tác thành lập bản đồ loại cây trồng ở nước ta một cách hệ thống theo các chu kỳ quy định.

8

Viễn thám cung cấp một biện pháp hiệu quả và tin cậy cho việc thu thập các thông tin cần thiết để thành lập bản đồ loại cây trồng mà các phương pháp truyền thống không đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu này. Những phản xạ phổ của các vùng đất nông nghiệp (cánh đồng) sẽ thay đổi theo sự phát triển của cây trồng, loại cây và sự tươi tốt của cây…do đó có thể cung cấp thông tin qua việc đo lường, theo dõi bởi các bộ cảm biến của ảnh vệ tinh. Ảnh đa thời được sử dụng để theo dõi sự phát triển của cây trồng, dữ liệu ảnh đa phổ giúp cho việc gia tăng độ chính xác phân loại và cung cấp nhiều thông tin hơn để phân biệt chi tiết các loại cây trồng cụ thể. Ví dụ, bước sóng nằm trong vùng khả kiến và hồng ngoại cung cấp thông tin liên quan đến hàm lượng chất diệp lục của cây và cấu trúc cành lá của chúng. Năng suất thu hoạch thường khác nhau rất nhiều giữa những vùng đất (đất bạc màu) hoặc khí hậu ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Viễn thám cho phép xác định những vùng gặp khó khăn để chuyển đổi cây phù hợp hoặc có biện pháp tưới tiêu hay tăng lượng phân bón nhằm góp phần tăng năng suất.

Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thường được xây dựng cho mục đích kiểm kê và đánh giá hiện trạng của khu vực. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất có thể xem như là tấm gương phản chiếu hoạt động của con người lên tài nguyên đất đai. Các loại hình thức sử dụng đất hiện tại là kết quả của quá trình sử dụng và chọn lọc đã được con người chấp nhận về mặt xã hội và có hiệu quả đối với người sử dụng.

Ảnh sau khi được giải đoán thể hiện sự phân bố của các đối tượng theo không gian và theo thời gian, do đó kết quả xử lý ảnh viễn thám sẽ chỉ cho ra hiện trạng lớp phủ tại thời điểm chụp. Để bổ sung thông tin cần thiết cho việc xử lý ảnh viễn thám, GIS cung cấp dữ liệu sẵn có liên quan đến hiểu biết thực địa của khu vực có những loại sử dụng đất cụ thể nào, những bản đồ đã thành lập…là cơ sở tốt để tham khảo. Việc tích hợp thông tin từ các kết quả phân loại của ảnh vệ tinh cũng như hiểu biết đầy đủ sẽ cho phép thành lập nhanh và chính xác bản đồ hiện trạng sử dụng đất.

Lập bản đồ sử dụng đất /lớp đất phủ thường sử dụng những thông tin về sử dụng đất là lớp phủ đất đang diễn ra trong khu vực. Thông tin lớp phủ đất có thể được giải đoán trực tiếp từ các ảnh viễn thám thích hợp. Thông tin về hoạt động nhân sinh trên mặt đất (sử dụng đất) không phải lúc nào cũng được phỏng đoán từ lớp phủ đất. Các thông tin bổ sung cũng rất cần thiết để xác định các loại hình sử dụng đất như công viên, khu vực bảo tồn nước có thể có các sử dụng đất trùng với ranh giới hành chính mà không dễ nhận ra trên ảnh viễn thám.

Lập bản đồ sử dụng đất từ ảnh viễn thám phải trải qua nhiều giai đoạn đầu tiên là việc thực hiện các phân tích trên ảnh, tiếp theo là phân loại và lập bản đồ dựa vào GIS. Người thực hiện phải quan tâm đến việc biểu diễn và phân tích ảnh trực quan. Phân tích ảnh trực quan là quá trình phân tích ảnh đồ họa bằng mắt nhằm đạt được những hiểu biết sâu sắc về dữ liệu. Vấn đề đặt ra là để phục vụ cho mục đích phân tích ảnh trực quan khoa học thì cần phải biểu diễn ảnh vệ tinh như thế nào, chọn kênh ảnh nào là phù hợp hoặc chọn ảnh tổ hợp màu, cơ sở phân loại dựa vào kiểu dáng của các mảnh đất canh tác.

Những vùng phát triển nhất thường là những vùng nằm ở vị trí tốt, ít dốc, khai thác dễ, các thửa ruộng thường rộng và vuông vắn. Trong các vùng trũng thì các dải đất cao và khô ráo rất thuận lợi cho khai phá và xây dựng làng xóm hoặc đô thị. Trong các vùng núi, các mảnh đất thấp thường có tầng dày, gần sông suối dễ trồng trọt nhưng hình

9

dạng của các mảnh đất không đều đặn. Đường giao thông chính cắt qua những đoạn xây dựng thuận lợi và điều kiện tự nhiên ổn định. Sau khi phân tích ảnh trực quan ta dựa vào đó thực hiện công tác phân loại ảnh cộng với phần mềm hộ trợ.

2. Ứng dụng viễn thám trong việc nghiên cứu bề mặt nước biển (viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường)

Sử dụng viễn thám để nghiên cứu các dòng nhiệt trên biển do chất thải công nghiệp

Hoạt động công nghiệp luôn sử dụng nước làm tác nhân tản nhiệt và đồng thời cũng thải ra các dòng nước nóng kèm theo các chất thải khác, quá trình đó có tác động lớn đến môi trường.

Sử dụng ảnh hồng ngoại nhiệt cho phép xác định và phân biệt các dòng nhiệt khác nhau, bao gồm các dòng nhiệt độ cao có khả năng giết chết các vật chất hữu cơ hoặc hủy hoại môi trường sống của chúng, đôi khi việc xác định được các dòng nước nóng thuận lợi cho việc nuôi tôm hùm và sò.

Sử dụng viễn thám trong việc phát hiện váng dầu

Thông thường việc nghiên cứu các dòng chảy trên biển sử dụng các máy đo dòng chảy, các phao trôi, các thiết bị đo nhiệt độ trực tiếp. Song có thể sử dụng viễn thám để nghiên cứu các vấn đề đó, đặc biệt là đối với các vùng mặt nước biển rộng lớn.

Những nghiên cứu đã tổng hợp những kinh nghiệm như sau:

Màu của ảnh liên quan đến các vật lơ lửng như phù sa và sinh vật trôi nổi. Sử dụng vùng nhìn thấy của tư liệu vệ tinh CZCS, LANDSAT, MSS, TM và các máy quét khác.

Các trường nhiệt sử dụng kênh hồng ngoại của tư liệu vệ tinh địa tĩnh GOES, AVHRR, LANDSAT, TM, SEASAT…

Có thể sử dụng dải rada của tư liệu vệ tinh SEASAT để nghiên cứu sóng biển. Điều này cũng cho phép nghiên cứu về dòng biển, các lớp nước biển và độ sâu đáy biển.

Thông thường để nghiên cứu váng dầu, chụp ảnh bằng tia cực tím (320 nm-380 nm) có hiệu quả hơn. Tuy nhiên cũng có thể dùng ảnh cả vùng nhìn thấy và gần hồng ngoại để nâng cao độ chính xác, tránh nhầm lẫn giữa váng dầu, tảo và bọt biển. Những áp dụng chính của viễn thám khi nghiên cứu váng dầu là giúp cho việc xây dựng các luật bắt buộc về kiểm soát ô nhiễm dầu và xác định quy mô tác động của ô nhiễm do dầu để có biện pháp xử lý kịp thời.

3. Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu tai biến

Động đất, trượt lở, hoạt động núi lửa, quá trình ngập lụt, cháy rừng là những những hiện tượng tai biến tự nhiên đã giết chết hàng ngàn người và làm thiệt hại hàng tỷ đô la hàng năm và luôn là mối hiểm họa cho người dân sống ở các vùng đó.

Sử dụng viễn thám cho phép bổ sung một phương pháp nghiên cứu hữu hiệu nhằm nhận biết các tai biến đó.

Nghiên cứu động đất

10

Động đất thường phát sinh ở vùng mà vỏ trái đất yếu và có các đứt gãy đang hoạt động, viễn thám góp phần dự đoán động đất bằng việc phát hiện các đứt gãy đó. Thông tin này có thể phát hiện trên tư liệu Landsat, Spot…với các giải sóng khác nhau. Tất nhiên việc chụp ảnh hồng ngoại, ảnh rada sẽ cung cấp thêm nhiều thông tin chính xác tân kiến tạo và dự báo động đất.

Nghiên cứu sự sụt lún đất

Đây cũng là một hiện tượng tai biến quan trọng cần được nghiên cứu kỹ vì nó cũng gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Nguyên nhân của sự lún đất có thể là[8]:

Các đứt gãy địa chất có tác động vào các thành tạo địa chất trẻ.

Các đứt gãy đột biến

Sự lún hạ của các đứt gãy vòng

Sự khác biệt của mạng lưới thủy văn ở các phía khác nhau của đứt gãy.

Do sự tăng độ ẩm về một phía của đứt gãy

Các dị thường về thực vật

Nghiên cứu trượt lở đất

Trượt lở đất xuất hiện trên mặt đất và cả dưới đáy biển ở vùng có nền vật chất không ổn định. Hiện tượng trượt lở đất thực ra khó phân biệt trên ảnh song nếu phân tích kỹ ảnh đa phổ đặc biệt là ảnh máy bay thì có thể dễ dàng phát hiện bằng sự thay đổi màu sắc, độ cao và hình dạng các khối trượt. Hiện tượng trượt lỡ đất ở vùng núi cũng dễ dàng phát hiện trên ảnh vệ tinh song cũng dễ nhầm lẫn với các hoạt động canh tác trên sườn dốc.

11

Tài liệu tham khảo:

1. Lê Thị Ngọc Liên – Giáo trình “Biên tập bản đồ”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia tp. HCM.

2. Trần Tấn Lộc – Lê Tiến Thuần – Bản đồ học chuyên đề, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia tp. HCM.

3. Nhữ Thị Xuân – Bản đồ địa hình, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

4. Hà Quang Hải, Trần Tuấn Tú – Bài giảng “Bản đồ học và Hệ thống thông tin địa lý GIS”, Đại học Khoa học tự nhiên tp.HCM.

5. Đặng Văn Đức – Hệ thống thông tin địa lý GIS, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001.

6. Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thành – Cơ sở Hệ thống thông tin địa lý trong Quy hoạch và quản lý đô thị, Đại học Kiến trúc Hà Nội, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội 1999.

7. Trần Thị Băng Tâm – Giáo trình “Hệ thống thông tin địa lý”, Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2006.

8. Lê Văn Trung – Viễn Thám, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia tp.HCM

9. Hà Quang Hải, Trần Tuấn Tú – Viễn thám cơ sở , Nhà xuất bản Đại học Quốc gia tp.HCM

10. Nguyễn Đình Dương, Eddy Nierynck, Phạm Ngọc Hồ, Luc Hens - Ứng dụng Viễn thám và Hệ thông tin địa lý trong quy hoạch Môi trường – Hà Nội, 1999.

11. GS. Trần Mạnh Tuấn, ThS. Đào Thị Hồng Điệp – Các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu và ứng dụng – Nhà xuất bản Giáo dục, 2006

12. Bùi Hữu Mạnh – Hệ thống định vị toàn cầu và cách sử dụng máy định vị cầm tay – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006

13. Yue Hong Chou – Exploring Spatial Analysis in Geopraphic Information Systems

14. Arcview Spatial Analyst, Advanced Spatial Analysis Using Raster and Vector Data - Environmental Systems Research Institude.Inc – GIS by ESRI

15. ModelBuilder for Arcview Spatial Analyst - Environmental Systems Research Institude.Inc – GIS by ESRI

16. Arcview GIS – The Geographic Information System for Everyone – Environmental Systems Research Institude.Inc – GIS by ESRI

17. www.gisdevelopment .net

18. www.ESRI.Com

19. www.Mapinfo.com

12