Phân biệt: Viễn thám chủ động và viễn thám bị động – Ứng dụng trong thực tiễn

Viễn thám (Remote Sensing) là công nghệ thu thập dữ liệu về đối tượng hoặc khu vực mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Viễn thám được chia ra làm 2 loại chính: Viễn thám chủ động và viễn thám bị động. Hai loại hình viễn thám này khác biệt từ nguyên lý hoạt động đến ứng dụng thực tiễn. Hãy cùng Đất Hợp tìm hiểu chi tiết hơn qua bài viết dưới đây.

Viễn thám chủ động là gì?

Viễn thám chủ động là hệ thống viễn thám mà cảm biến tự phát ra một loại năng lượng – thường là sóng radar hoặc tia laser – để quét bề mặt Trái Đất, sau đó ghi nhận tín hiệu phản xạ trở lại để xử lý.

Hai công nghệ tiêu biểu trong viễn thám chủ động là Radar (Radio Detection and Ranging) và Lidar (Light Detection and Ranging). Trong đó:

• Radar: Sử dụng sóng vô tuyến, đặc biệt là sóng micro, để xuyên qua mây, sương hoặc thảm thực vật, giúp phát hiện các cấu trúc bên dưới.
• Lidar: Sử dụng xung laser, thường ở dải cận hồng ngoại, để tạo ra mô hình độ cao cực kỳ chính xác của địa hình hoặc thảm thực vật.
• Xem thêm: Phân biệt LiDAR và Radar >>>

LiDAR (bên trái) và Radar (bên phải) là 2 công nghệ tiêu biểu trong viễn thám chủ động.

Ưu điểm: Ưu điểm lớn nhất của viễn thám chủ động là khả năng hoạt động bất kể thời gian ngày hay đêm, và không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết như mây, sương hoặc mưa. Điều này đặc biệt quan trọng trong các nhiệm vụ khẩn cấp, như theo dõi lũ lụt, sạt lở đất, cháy rừng – nơi dữ liệu cần được cập nhật liên tục. Ngoài ra, công nghệ chủ động còn giúp đo chiều cao, cấu trúc 3D, phát hiện chuyển động vi mô của mặt đất (như lún, nứt, trượt) với độ chính xác rất cao.

Hạn chế: Do phải phát tín hiệu, nên hệ thống viễn thám chủ động thường phức tạp hơn, tiêu tốn nhiều năng lượng hơn, và có chi phí đầu tư cao.

Viễn thám bị động là gì?

Khác với viễn thám chủ động, viễn thám bị động chỉ thu nhận bức xạ tự nhiên – thường là ánh sáng Mặt Trời phản xạ từ bề mặt Trái Đất hoặc bức xạ nhiệt phát ra từ các đối tượng. Đây là loại cảm biến phổ biến nhất hiện nay, có mặt trong hầu hết các vệ tinh quan sát Trái Đất như Landsat, Sentinel, MODIS, ASTER,…

Vệ tinh Landsat – đặc trưng của viễn thám bị động.

Hệ thống viễn thám bị động thường hoạt động ở các dải phổ: quang học (RGB), cận hồng ngoại (NIR), hồng ngoại nhiệt (thermal), và một số dải phổ siêu phổ khác. Dữ liệu thu được từ cảm biến bị động chủ yếu cung cấp thông tin về màu sắc, chỉ số thực vật (NDVI), nhiệt độ bề mặt, độ ẩm đất, hoặc mức độ phản xạ của các loại vật liệu khác nhau.

Ưu điểm: Ưu điểm của viễn thám bị động là giá thành thấp hơn viễn thám chủ động, dễ triển khai và vận hành, có khả năng quan sát diện rộng với tần suất cao. Viễn thám bị động đặc biệt hữu ích trong nông nghiệp, quy hoạch đô thị, theo dõi hiện trạng môi trường, và giám sát biến đổi khí hậu.

Hạn chế: Viễn thám bị động gặp nhiều hạn chế khi quan sát trong điều kiện mây dày, mưa lớn hoặc vào ban đêm. Ngoài ra, việc chỉ thu thập bức xạ phản xạ khiến dữ liệu bị ảnh hưởng nhiều bởi độ ẩm không khí, góc mặt trời, và các yếu tố tán xạ khí quyển – dẫn đến sai số nếu không được hiệu chỉnh cẩn thận.

Bảng so sánh: Viễn thám chủ động và viễn thám bị động

Có thể thấy rằng viễn thám chủ động và viễn thám bị động hoàn toàn trái ngược nhau, bảng dưới đây sẽ tóm gọn lại các yếu tố để phân biệt hai loại viễn thám này:

Ứng dụng thực tiễn của viễn thám chủ động và viễn thám bị động

– Ứng dụng thực tiễn của viễn thám chủ động:

Viễn thám chủ động được ứng dụng mạnh mẽ trong các lĩnh vực cần dữ liệu chính xác cao hoặc trong điều kiện khắc nghiệt. Một số ví dụ nổi bật bao gồm:

+ Quan trắc sạt lở và biến dạng mặt đất bằng công nghệ radar (SAR): Giám sát sụt lún đô thị do khai thác nước ngầm, thi công móng ngầm; Phát hiện sạt trượt địa chất, cảnh báo sớm các điểm nguy cơ tại đồi dốc, hồ thủy điện; Theo dõi ổn định thân đập, công trình ngầm, đặc biệt trong các khu vực có địa chất yếu…

+ Lập bản đồ địa hình và phân tích không gian bằng công nghệ Lidar:

• Lập mô hình địa hình số (DEM/DTM): Cho phép mô phỏng dòng chảy, đánh giá vùng ngập úng, thiết kế thủy lợi, giao thông và thoát nước.
• Quản lý rừng và sinh khối thực vật: Lidar có khả năng xuyên qua tán cây, đo chiều cao, mật độ và phân tầng rừng, từ đó ước lượng sinh khối, trữ lượng carbon và theo dõi suy thoái sinh thái.

“UAV LiDAR: Phân tích mật độ cây rừng

Một trong những ứng dụng quan trọng của UAV LiDAR là phân tích mật độ cây rừng. Dữ liệu thu thập được sẽ trải qua quá trình phân loại để tách riêng các thành phần như mặt đất, thân cây và tán lá. Các thuật toán hiện đại có thể phát hiện và đếm số lượng cây, từ đó xác định mật độ cây trong khu vực khảo sát. Chỉ số này giúp đánh giá sự phân bố rừng, mức độ che phủ và khả năng lưu trữ Carbon, cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác bảo tồn.

Quá trình phân tích rừng từ kết quả quét của LiDAR.

• Phát hiện di tích khảo cổ học dưới tán rừng: Lidar đã giúp phát hiện các công trình cổ bị chôn vùi – như các thành phố của người Maya – mà các phương pháp khảo sát truyền thống không thể thấy.
• Xây dựng bản đồ 3D đô thị: Trong quy hoạch đô thị và xây dựng hạ tầng, Lidar tạo ra bản đồ không gian ba chiều của nhà cửa, cầu đường, cốt nền – phục vụ thiết kế, mô phỏng tầm nhìn và quản lý Smart City.

Và nhiều ứng dụng khác.

– Ứng dụng thực tiễn của viễn thám bị động:

Viễn thám bị động được sử dụng phổ biến trong các chương trình giám sát dài hạn nhờ khả năng bao phủ rộng và dữ liệu phong phú:

• Theo dõi sức khỏe cây trồng và NDVI: Giúp nông dân đánh giá tình trạng sinh trưởng cây trồng, từ đó tối ưu hóa tưới tiêu, bón phân, hoặc xác định vùng bị sâu bệnh.
• Giám sát biến đổi khí hậu và môi trường: Cảm biến hồng ngoại nhiệt giúp đo nhiệt độ bề mặt biển (SST), quan trắc hiện tượng đảo nhiệt đô thị, hoặc theo dõi cháy rừng thông qua tín hiệu phát xạ nhiệt.
• Phân tích đất đai và lớp phủ bề mặt: Từ dữ liệu phổ, có thể phân biệt các loại đất, đá, vật liệu xây dựng, hoặc đánh giá hiện trạng mặt bằng trước khi quy hoạch.
• ..v..v..

Viễn thám chủ động và viễn thám bị động tuy khác nhau nhưng đều đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Hy vọng các nội dung trên đây sẽ giúp bạn phân biệt rõ hơn về hai công nghệ viễn thám này.

Tại Đất Hợp, chúng tôi cung cấp công nghệ viễn thám chủ động – LiDAR giúp khách hàng giải quyết nhiều nhu cầu công việc đo đạc và quản lý cần dữ liệu nhanh, độ chính xác cao. Liên hệ ngay Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn chi tiết nhé!

>>> Xem thêm: Sử dụng LiDAR UAV trong quản lý Nông nghiệp và Lâm nghiệp như thế nào?