4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của công nghệ viễn thám

• Nếu kết quả giải đoán ảnh viễn thám chưa được kiểm tra bằng công tác

ngoại nghiệp, việc sử dụng sẽ có nhiều hạn chế.

Với những ưu điểm to lớn trên, công nghệ viễn thám đã được ứng dụng

rộng rãi trong hầu khắp các lĩnh vực kinh tế và môi trường. Trong một số trường

hợp, công nghệ viễn thám là không thể thay thế, như khi nghiên cứu các vùng

biển, hải đảo, các vùng thiếu dữ liệu bản đồ, …Những lĩnh vực ứng dụng cơ bản

của công nghệ viễn thám bao gồm:

a) Nông, lâm nghiệp

 Xác định loại thực vật;

 Dự báo mùa vụ và kiểm tra trạng thái cây trồng;

 Kiểm kê rừng;

 Đánh giá trạng thái và xác định quần thể thực vật;

 Đánh giá trạng thái lớp phủ thực vật;

 Xác định mật độ phủ thực vật;

 Xác định trạng thái thổ nhưỡng;

 Xác định thành phần thổ nhưỡng;

 Đánh giá sự lây lan cháy rừng.

b) Sử dụng đất đai

 Giải đoán các loại đất đai;

 Lập và hiện chỉnh bản đồ sử dụng đất đai;

 Đánh giá độ phì nhiêu của đất;

 Xác định ranh giới lãnh thổ thành thị và nông thôn;

 Quy hoạch vùng;

 Lập hệ thống mạng giao thông;

 Lập bản đồ đường biên rừng ngập nước.

c) Địa chất

 Xác định các loại khoáng sản;

 Lập bản đồ cấu trúc các lớp địa chất, địa mạo;

 Hiện chỉnh bản đồ địa chất;



37



 Xác định ranh giới các lớp trầm tích;

 Lập bản đồ sự phát triển của núi lửa;

 Lập bản đồ các lớp trầm tích mới do sự hoạt động của núi lửa;

 Lập bản đồ dạng địa hình;

 Hiển thị cấu trúc khu vực;

 Hiển thị các đối tượng thẳng.

d) Tài nguyên nước

 Lập bản đồ đường biên mặt nước;

 Lập bản đồ vị trí ngập lụt;

 Xác định đường biên và độ dày lớp tuyết phủ;

 Nghiên cứu sông băng;

 Nghiên cứu hiện tượng “nước nở hoa”, sự di chuyển và lắng đọng đất bồi;

 Kiểm kê hồ;

 Xác định đường biên các công trình thủy lợi.

e) Nghiên cứu biển

 Nghiên cứu quần thể động vật biển;

 Nghiên cứu dòng chảy và độ đục/trong của nước;

 Lập bản đồ biến động đường bờ;

 Lập bản đồ địa hình vùng nước nông;

 Theo dõi lớp băng phủ;

 Nghiên cứu sóng biển và các dòng xoáy

f) MÔI TRƯỜNG

 Quan trắc khu vực có tài nguyên thiên nhiên;

 Lập bản đồ và quan trắc ô nhiễm môi trường nước;

 Quan trắc ô nhiễm không khí;

 Xác định hậu quả thiên tai;

 Quan trắc những tác động tiêu cực đến môi trường.

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên và môi trường

ở VIỆT NAM trong thời gian qua tuy đã thu được một số kết quả song còn ít,



37



tản mạn và trên thực tế chưa đáp ứng được nhu cầu. Các ứng dụng công nghệ

viễn thám chủ yếu mới tập trung vào lĩnh vực hiện chỉnh bản đồ địa hình, thành

lập một số bản đồ chuyên đề, bước đầu đề cập đến ứng dụng công nghệ viễn

thám phục vụ quản lý đất đai và một số khía cạnh của môi trường. Thực tế đó

đòi hỏi phải đẩy mạnh ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thám phục vụ quản lý

tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường. Để đạt được nhiệm vụ trên việc

đầu tư công nghệ mới nhằm xây dựng đồng bộ hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu

và áp dụng tư liệu ảnh vũ trụ là yêu cầu cần thiết với VIỆT NAM hiện nay. Năm

2003, dự án xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở

Việt Nam được thực hiện bằng nguồn vốn ODA của Pháp. Tháng 6 năm 2005

Trung tâm Viễn thám (Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã ký hợp đồng với Công

ty Hàng không Vũ trụ Châu Âu (EADS) tiến hành thực hiện dự án trong thời

gian 3 năm. Hệ thống giám sát Tài nguyên thiên nhiên và Môi trường bao gồm 3

thành phần:

• Trạm thu mặt đất cho phép thu trực tiếp từ vệ tinh ảnh Spot 2, 4 và 5 (các

ảnh có độ phân giải từ 2,5m, 5m, 10m và 20m), ảnh Envisat ASAR

(radar) độ phân giải 30m và ảnh MERIS độ phân giải thấp 300m phục vụ

cho nghiên cứu nhiệt độ và độ mặn nước biển;

• Trung tâm Dữ liệu Quốc gia có khả năng xử lý, phân tích, lưu trữ và phân

phối các dữ liệu thu nhận được;

• Hệ thống ứng dụng dữ liệu (gồm 15 đơn vị) cho phép sử dụng các dữ liệu

đã được xử lý ở Trung tâm dữ liệu vào các mục đích riêng của từng cơ

quan, tổ chức.

Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Cho đến nay, ảnh vệ tinh đã được

nhiều cơ quan ở nước ta sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phủ

trùm các vùng lãnh thổ khác nhau, từ khu vực nhỏ đến tỉnh, vùng và toàn quốc.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các vùng như Tây Nguyên, Đồng bằng

sông Cửu Long, Đồng bằng sông Hồng,… được thành lập trong khuôn khổ các

chương trình điều tra tổng hợp, đều đã sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tài



37



liệu chính. Những bản đồ này được thành lập trong những năm 1989, 1990 và

do các cơ quan nghiên cứu khoa học và điều tra cơ bản thực hiện. Bản đồ được

thành lập chủ yếu ở tỉ lệ 1: 250 000.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc năm 1990 tỉ lệ 1: 1 000 000 được

thành lập bằng nhiều nguồn tài liệu, trong đó ảnh vệ tinh Landsat - TM. Bản đồ

này do Tổng cục Quản lý Ruộng đất (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường),

cùng một số các cơ quan khác thực hiện. Bên cạnh đó, năm 1993 Tổng cục Quản

lý đất đai, Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường),

Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện Điều tra Quy

hoạch rừng, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và Phát

triển Nông thôn) đã thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc tỉ lệ 1:

250 000 bằng ảnh Landsat - TM.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh và các khu vực hẹp hơn của một số

địa phương cũng được thành lập bằng ảnh vệ tinh. Những bản đồ này thường

được thành lập ở các tỉ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) đến 1: 25 000 (khu vực cụ thể) và

do các Viện thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện

Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyên

và Môi trường và một số Trường Đại học thực hiện trong khuôn khổ các đề tài

nghiên cứu và các dự án.

Năm 2000, một số Sở Tài nguyên và Môi trường đã tiến hành thử nghiệm

thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh. Trung tâm Viễn thám,

Bộ Tài nguyên Môi trường đã thành lập bình đồ ảnh vũ trụ tỷ lệ 1: 10 000 phục

vụ kiểm kê đất đai của 13 tỉnh trong đợt kiểm kê đất năm 2005.

Từ 1979 ảnh vệ tinh được bắt đầu sử dụng trong việc xây dựng bản đồ

hiện trạng rừng và trở thành một công cụ quan trọng trong điều tra quy hoạch và

thiết kế kinh doanh rừng. Ảnh vệ tinh Landsat TM được sử dụng rất nhiều trong

xây dựng các bản đồ rừng cấp vùng và toàn quốc (1985 -1990). trong Chương

trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc, giai

đoạn 1991-1995”, nghiên cứu biến động rừng ngập mặn trong 20 năm ở Minh



37



Hải, dự án Mê Công “Theo dõi, đánh giá biến động lớp phủ rừng” (Forest Cover

Monitoring). Ảnh vệ tinh Landsat ETM+ được sử dụng trong Chương trình

“Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc, giai đoạn

2001-2005” để lập bản đồ rừng và sử dụng đất cho 64 tỉnh, thành phố hoàn toàn

bằng công nghệ xử lý ảnh số. Ảnh vệ tinh SPOT được sử dụng trong các

Chương trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn

quốc, giai đoạn 1996-2000” để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất

cấp tỉnh tỷ lệ 1:100.000, dự án phục hồi rừng ngập mặn Cà Mau, dự án “Phát

triển hệ thống thông tin rừng nhiệt đới – Information System Development

Project for Tropical Forests”. Ảnh vệ tinh độ phân giải cao Quickbird (độ phân

giải không gian, SPOT5 được sử dụng trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng

rừng và sử dụng đất tỷ lệ 1:10000 cho 2 lâm trường M’drac và Nam Nung

(2004-2005), các xã vùng đệm thuộc dự án Bảo vệ và Phát triển những vùng đất

ngập nước ven biển miền Nam Việt Nam do WB tài trợ (2005).

Đối với nông nghiệp, ứng dụng công nghệ viễn thám chủ yếu được triển

khai trong các công trình nghiên cứu đơn lẻ hay môt số các dự án do nước ngoài

tài trợ. Trong khuôn khổ các dự án “Quy hoạch nguồn nước lưu vực Srepok” và

“Phát triển bền vững đất nông nghiệp Tây Nguyên” Viện Quy hoạch và Thiết kế

Nông nghiệp đã phối hợp với một số cơ quan, tổ chức trong và ngoài nước lập

bản đồ sử dụng đất trên cơ sở giải đoán bằng mắt ảnh vệ tinh Landsat MSS, TM

và SPOT. Viện đã sử dụng kết hợp các phần mềm xử lý ảnh viễn thám và GIS

xây dựng bản đồ lớp phủ một số xã thí điểm tỉnh Bắc Kạn từ ảnh SPOT. Một dự

án thử nghiệm “Hệ thống thông tin cây trồng Việt Nam” đã thực hiện ở huyện

Đại Từ, Thái Nguyên với mục tiêu cung cấp nhanh chóng, xác thực số liệu về

qui mô diện tích cây trồng (trọng tâm là cây chè) từ tư liệu viễn thám, so sánh số

liệu thu thập từ nguồn này với thống kê và đề xuất một số giải pháp phát triển

vùng sản xuất chè. Dự án đã góp phần chứng minh khả năng lớn của công nghệ

viễn thám và GIS trong đáp ứng kịp thời nhu cầu giám sát diễn biến diện tích

cây trồng nông nghiệp và dự báo những vùng có thay đổi lớn ở cấp quốc gia,



37



đồng thời tạo cơ sở khoa học tin cậy cho những quyết định về quy hoạch nông

nghiệp nông thôn và những quyết sách về chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp và

phát triển nông sản hàng hóa. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã giao

cho viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp chủ trì dự án “ Điều tra hiện trạng

sản xuất một số cây công nghiệp lâu năm toàn quốc (chè, cà phê, cao su, hồ tiêu

và điều) ”. Ảnh viễn thám SPOT5 với độ phân giải 10m đa phổ và 2,5m toàn sắc

được sử dụng trong điều tra diện tích các loại cây công nghiệp lâu năm trọng

điểm. Dự án được thực hiện trong 2 năm 2006-2007.

Nghiên cứu biến động sử dụng đất. Nghiên cứu biến động sử dụng đất

là một trong những lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong điều tra, giám sát môi

trường, trong đó ảnh vệ tinh đã được sử dụng như một công cụ hữu hiệu. Nhiều

cơ quan nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản, giáo dục ở nước ta đã quan tâm

đến ứng dụng công nghệ viễn thám để thực hiện nhiệm vụ này như Viện Địa lý,

Địa chất, Vật lý, Nghiên cứu biển thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công

nghệ Quốc gia, Trung tâm Viễn thám, Liên đoàn Bản đồ Địa chất thuộc Bộ Tài

nguyên và Môi trường, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, Viện Điều tra

Quy hoạch Rừng thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội)... , đã tiến hành nhiều thử

nghiệm dưới dạng các đề tài nghiên cứu, các dự án và đã thu được những kết

quả ban đầu quan trọng.

Trong chương trình của Cục Bảo vệ Môi trường, Trung tâm Viễn thám Bộ Tài nguyên và Môi trường và một số cơ quan khác đã sử dụng ảnh vệ tinh đa

thời gian để khảo sát biến động của bờ biển, lòng sông, biến động rừng ngập

mặn, diễn biến rừng, biến động lớp phủ mặt đất và sử dụng đất (ở một số vùng).

thành lập các bản đồ rừng ngập mặn tỉ lệ 1: 100 000 phủ trùm toàn dải ven biển

và tỉ lệ lớn hơn cho từng vùng, bản đồ đất ngập nước toàn quốc tỉ lệ 1: 250.000.

Tuy mới là bước đầu, nhưng cũng đã có một số công trình sử dụng tư liệu viễn

thám vào nghiên cứu biến động lớp phủ/sử dụng đất. Nghiên cứu của Viện Quy

hoạch và Thiết kế Nông nghiệp trong đề tài “Ứng dụng tư liệu viễn thám và hệ



37



thông tin địa lý trong đánh giá biến động lớp phủ và sử dụng đất ở lưu vực

Srepok, Tây Nguyên, Việt Nam” cho thấy chặt phá rừng để mở rộng đất canh

tác nông nghiệp là xu hướng chính trong biến động sử dụng đất ở khu vực này.

Trong dự án “Áp dụng viễn thám và GIS để nghiên cứu hiện trạng và biến động

môi trường tỉnh Ninh Thuận” (TS. Nguyễn Ngọc Thạch, 1999). ảnh vệ tinh đa thời gian

là nguồn tư liệu để phân tích sự thay đổi về vị trí và diện tích các đơn vị môi

trường, sự biến đổi thảm thực vật, biến đổi hình thức sử dụng đất, biến đổi về

diện tích và vị trí các loại tai biến. Đồng thời, với mục đích mở rộng ứng dụng

công nghệ viễn thám, Viện Địa lý và Cục Bảo vệ Môi trường đã thực hiện đề tài

“Nghiên cứu thử nghiệm sử dụng tư liệu viễn thám độ phân giải trung bình phục

vụ giám sát, quản lý môi trường và tài nguyên” ( Hà Nội, 2002). Trong đó các tác

giả đã thử nghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và

sử dụng đất, bản đồ phân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1: 500 000 vùng Tây

Nguyên và Đông Nam Bộ và một số bản đồ khác. Bản đồ sử dụng đất và biến

động sử dụng đất do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp thành lập từ xử

lý và phân loại tự động dữ liệu ảnh vệ tinh (SPOT 3, 4, 5 và Landsat ETM) phục

vụ nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hoá ở các thành phố cấp 2: Hải Dương và

Vĩnh Yên tới sự thay đổi về sử dụng đất vùng ven đô theo thời gian (19882003).

Như vậy, trong những năm qua nhiều cơ quan ở Việt Nam đã tiếp cận với

công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra, giám sát môi trường, nói chung,

nghiên cứu biến động lớp phủ/sử dụng đất, nói riêng. Tuy nhiên, những kết quả

thu được còn mang tính đơn lẻ, tản mạn và được thực hiện trong khuôn khổ của

các đề tài, các dự án với các mục tiêu khác nhau, rất khó áp dụng trên diện rộng.

Các công trình nghiên cứu chủ yếu mới chỉ khai thác thế mạnh của viễn thám

trong lập bản đồ.

Sử dụng ảnh radar theo dõi lúa. Cho đến nay ở Việt Nam đã có một số

nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám quang học như ảnh NOAA/AVHRR

hoặc SPOT/Vegetation cho việc theo dõi sự tăng trưởng mùa màng, nói chung,



37



và mùa vụ lúa nói riêng. Tuy nhiên độ phân giải không gian của chúng (1 km)

không cho phép theo dõi từng thửa ruộng. Các tư liệu viễn thám quang học khác

như Landsat và SPOT có thể sử dụng cho mục đích này, nhưng phần lớn thời

gian gieo trồng lúa ở vùng nhiệt đới là mùa mưa, nhiều mây. Vì vậy không hoặc

ít khi có được ảnh quang học có chất lượng tốt. Để khắc phục hạn chế này, các

tư liệu viễn thám radar được sử dụng vì ảnh radar cho phép quan sát bề mặt trái

đất độc lập với điều kiện thời tiết và sự chiếu sáng của mặt trời, thích hợp cho

việc giám sát sự tăng trưởng cây lúa, lập bản đồ và dự báo năng suất mùa vụ.

Tại Việt Nam, thông qua một dự án hợp tác giữa viện nghiên cứu lúa

IRRI, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Đại học Cần Thơ đã chọn một khu vực

tại Đồng Bằng Sông Cửu Long làm thử nghiệm theo dõi lúa (1998). Trong

khuôn khổ chương trình công nghệ thông tin IT 2000, Trung tâm liên ngành

viễn thám và GIS thực hiện dự án nghiên cứu “Sử dụng tư liệu Radasat trong

theo dõi lúa ở đồng bằng sông Cửu Long”. Có thể nói từ năm 2000 trở về trước,

các nghiên cứu ở Việt Nam dừng ở mức lập bản đồ các vùng trồng lúa từ ảnh

radar. Sau này, vấn đề theo dõi sinh trưởng và dự báo năng suất lúa bằng các tư

liệu radar được thực hiện ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long (Sóc

Trăng, An Giang). Trong đó tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ứng dụng tư liệu

viễn thám SAR đa thời gian để tìm hiểu mối quan hệ của chúng với chu kỳ sinh

trưởng của cây lúa. Trong khuôn khổ dự án thử nghiệm sử dụng ảnh ENVISAT

ASAR theo dõi và dự báo lúa ở Bắc Bộ Việt Nam (2005), Viện Quy hoạch và

Thiết kế Nông nghiệp phối hợp với SARMAP đã tiến hành khảo sát trên 100

điểm ở Thái Binh.

Nhìn chung, kết quả sử dụng tư liệu ảnh radar ở VIỆT NAM, nhất là trong

nông nghiệp còn rất khiêm tốn do công nghệ xử lý khá mới mẻ và phức tạp, đặc

điểm manh mún, xen kẽ trong phương thức canh tác. Nhưng về lâu dài, nó rất

phù hợp với Việt Nam bởi cho phép quan sát bề mặt trái đất độc lập với điều

kiện thời tiết và sự chiếu sáng của mặt trời.



37



1.5 Ảnh vệ tinh độ phân giải cao và đặc điểm ảnh Quickbird

Ảnh vệ tinh độ phân giải cao là những ảnh vệ tinh có độ phân giải không

gian cao hơn 10m. Ngày nay trên thế giới phổ biến rất nhiều hệ thống vệ tinh

viễn thám độ phân giải cao như IKonos , Orbview , Quickbird …

1.5.1 Vệ tinh IKONOS

Vệ tinh IKONOS (Mỹ) được phóng lên quỹ đạo đồng bộ mặt trời ngày

24-09–1999 ở độ cao 682 km. Độ lặp quỹ đạo tại một điểm trên trái đất tại vĩ độ

40 độ là 3 ngày. Vệ tinh cho phép thu nhận dữ liệu dưới góc nhìn 45 độ theo

đường quét dọc và ngang. Tại trục tâm, độ rộng của ảnh trên mặt đất là 11.3 km,

cách trực tâm 26 độ là 13.8 km. Ikonos sử dụng kỹ thuật chuỗi quét tuyến thu

nhận ảnh trên 4 kênh đa phổ (độ phân giải không gian 4 m) và kênh toàn sắc (độ

phann giải không gian 1 m). Kết hợp các kênh đa phổ và kênh toàn sắc cho ảnh

vệ tinh độ phân giải 1 m. Dữ liệu vệ tinh Ikonos có cấu trúc 11 bit (2048 mức độ

xám).

Ứng dụng của vệ tinh IKONOS (MỸ)

• Thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình và các bản đồ chuyên đề tỉ lệ đến

1: 5000;

• Thành lập mô hình số địa hình có độ chính xác đến 1-3 m theo độ cao;

• Kiểm tra các địa điểm xây dựng và công nghiệp khai khoáng;

• Đánh giá hiện trạng rừng;

• Thành lập sơ đồ sử dụng đất đai, nghiên cứu dự đoán mùa vụ;

• Hiện chỉnh các bản đồ chi tiết phục vụ việc phát triển đô thị;

• Các bài toán liên quan đến bảo vệ môi trường;...



37



Hình 1.3 Vệ tinh Ikonos (Mỹ)



1.5.2 Vệ tinh ORBVIEW (MỸ)

Vệ tinh Orbview là một trong những vệ tinh thương mại có độ phân giải

không gian cao đầu tiên trên thế giới. Orbview được phóng lên quỹ đạo vào 16–

06–2003, độ cao quỹ đạo 470 km, độ nghiêng quỹ đạo 97 độ. Độ phân giải

không gian tại kênh toàn sắc là 1 m, tại các kênh đa phổ là 4 m. Dữ liệu có cấu

trúc 11 bit (2048 mức độ xám). Độ rộng của ảnh vệ tinh tại trực tâm 8 km. Chu

kỳ lặp lại của ảnh tại một điểm trên mặt đất: 1–5 ngày phụ thuộc độ rộng của

vùng chụp. Do sự cố trong phần cứng, ngày 04– 03–2007 vệ tinh Orbview đã

dừng hoạt động.



Hình 1.4 Vệ tinh Orbview và ảnh chụp từ vệ tinh Orbview

37