Trong lĩnh vực quản lý tài nguyên (đất, biển, khoáng sản), viễn thám đóng vai trò quan trọng. Tuy nhiên, để ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên hiệu quả, cần kết thêm với dữ liệu GIS. Cụ thể sự kết hợp giữa viễn thám và GIS, và ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên như thế nào? Hãy cùng Đất Hợp theo dõi bài viết dưới đây.
Viễn thám và sự tích hợp viễn thám với GIS trong quản lý tài nguyên
Ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên đất, biển, khoáng sản và rừng đều cần phải tích hợp với dữ liệu hệ thống thông tin địa lý GIS để thành lập các loại bản đồ chuyên đề phục vụ công tác đánh giá tiềm năng, phân tích biến động nhằm xác định lợi thế cũng như là hạn chế trong định hướng khai thác và bảo tồn tài nguyên.
Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên cần phải được xây dựng cơ bản từ bản đồ nền đến các loại bản đồ chuyên đề (địa chính, địa chất, thủy văn, khí hậu, các hệ sinh thái, v.v.). Do đó, khi ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên ở từng lĩnh vực khác nhau cần phải chọn loại ảnh có độ phân giải không gian phù hợp với tỷ lệ bản đồ và độ phân giải thời gian thích hợp cho công tác cập nhật dữ liệu.
Trong quản lý tài nguyên đất và lớp phủ mặt đất, những phản xạ phổ của các vùng đất nông nghiệp (cánh đồng) sẽ thay đổi theo sự phát triển, phân loại và hiện trạng của cây trồng. Do đó, ảnh vệ tinh quan học và ảnh radar có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp để cung cấp thông tin:
- Phân loại cây trồng.
- Đánh giá hiện trạng rừng và mức độ tái sinh.
- Đặc điểm sử dụng đất theo vùng.
- ..v..v..
Từ đó, những dữ liệu trên ảnh sẽ được đưa vào GIS để phân tích tổng hợp thành lập bản đồ đáp ứng các nhu cầu quản lý.
>>> Xem thêm: Sự cần thiết phải tích hợp Viễn thám vào GIS
Ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên như thế nào?
– Ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên nông, lâm nghiệp
Nông nghiệp giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của tất cả các nước. Tài nguyên đất ngày càng khan hiếm và vấn đề tăng năng suất trong sản xuất để cung cấp lương thực cho con người đang được quan tâm trên toàn thế giới.
Hiện nay, viễn thám được sử dụng khá phổ biến trong:
- Thành lập bản đồ phân loại cây trồng, kiểm tra và giám sát sự phát triển cũng như phát hiện kịp thời vùng bị sâu bệnh.
- Đánh giá năng suất thu hoạch.
- Thành lập bản đồ thích nghi đất cho từng loại cây trồng.
- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và phân tích biến động các loại hình sử dụng đất…
1. Ứng dụng viễn thám để thành lập bản đồ phân loại cây trồng:
Bản đồ phân loại cây trồng là tài liệu cơ sở của ngành nông nghiệp dùng để lập kế hoạch hoặc thống kê cây trồng (vị trí, diện tích, thời gian, mức độ phát triển, năng suất, v.v.) cho một khu vực cụ thể.
Nguyên lý hoạt động của quá trình này dựa vào sóng thuộc vùng khả kiến và hồng ngoại để cung cấp thông tin liên quan đến hàm lượng chất diệp lục (Chlorophyll) của cây và cấu trúc cành lá; sóng radar cung cấp thông tin theo dõi là phân biệt mùa vụ.
Hình 1. Nghiên cứu cây trồng dựa theo đặc trưng phản xạ phổ.
Ảnh vệ tinh quanh học và ảnh radar được sử dụng kết hợp để thành lập bản đồ phân loại hoặc ảnh đa thời gian để theo dõi sự phát triển của cây trồng.
Năng suất thu hoạch không chỉ phụ thuộc vào điều kiện đất, khí hậu, phân bón, tưới tiêu, mà còn bị ảnh hưởng bởi thiên tai hay tác động của côn trùng đến sự phát triển của cây trồng. Viễn thám được áp dụng trong đánh giá sự thích nghi của cây trồng; giám sát sự phát triển cây trồng nhằm góp phần tăng năng suất, xác định vùng thiệt hại, v.v.
2. Quản lý rừng:
Bản đồ rừng là tài liệu cơ sở của ngành lâm nghiệp, dùng để lập kế hoạch, quản lý đất trồng rừng và khai thác tài nguyên rừng hợp lý. Vấn đề phá rừng hoặc thiệt hại do sạt lở hay cháy rừng đã mang lại rủi ro cho quá trình phát triển bền vững.
Nguyên lý của việc ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên rừng dựa trên khả năng bao quát các khu vực rộng lớn với chu kỳ quan sát khác nhau, lặp đi lặp lại trong mọi điều kiện thời tiết. Điều này đáp ứng được phần lớn các yêu cầu về thành lập bản đồ rừng và giám sát biến động diện tích.
Hồng ngoại gần xác định thực vật, hồng ngoại trung bình cho phép xác định hàm lượng nước chứa trong cây, còn hồng ngoại nhiệt để xác định cháy rừng. Ảnh Chỉ số thực vật NDVI được sử dụng khá tốt trong việc giám sát lớp phủ rừng và được tính theo công thức:
Trong đó:
- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near InfraRed).
- Red là băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ.
Ảnh quang học tạo chỉ số NDVI được sử dụng trong việc giám sát lớp phủ rừng. Các phần mềm viễn thám đều có chức năng tạo ảnh tỷ số, ảnh NDVI và hiển thị màu phù hợp với những vùng có độ che phủ rừng cao, hỗ trợ công tác giám sát và phát hiện cháy rừng. Ảnh radar và ảnh quang học đa thời gian thường được áp dụng để xác định vị trí và diện tích khu vực bị khai thác bất hợp pháp.
Những ứng dụng cơ bản của viễn thám trong lâm nghiệp bao gồm:
- Phân biệt loại rừng.
- Thành lập bản đồ phân định nông – lâm nghiệp.
- Đánh giá hiện trạng rừng và mức độ tái sinh.
- Thống kê rừng và ước tính sinh khối.
- Bảo vệ rừng ngập mặn.
- Giám sát và phát hiện cháy rừng.
3. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất:
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thường được thành lập cho mục đích kiểm kê và đánh giá hiện trạng các loại hình sử dụng đất, phản ánh hoạt động của con người lên tài nguyên đất. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là tài liệu không thể thiếu trong việc đánh giá đất đai theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững.
Ảnh viễn thám đa thời gian cho phép theo dõi diễn biến sử dụng đất, đánh giá xu thế phát triển trên điều kiện đất đai cho từng vùng cụ thể.
Hình 2. Quy trình tích hợp GIS và viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
4. Cập nhật và thành lập bản đồ:
Bản đồ địa hình là tài liệu cơ sở của nhiều ngành, dùng cho các mục đích dân sự cũng như quân sự. Hiện nay, bản đồ địa hình được sử dụng làm cơ sở dữ liệu nền GIS để phát triển các lớp chuyên đề phục vụ công tác quản lý tài nguyên, giám sát môi trường và thiên tai, nhằm cung cấp thông tin nhanh và chính xác, góp phần tạo giải pháp phát triển bền vững. Nhu cầu về cập nhật bản đồ địa hình và thành lập bản đồ chuyên đề đòi hỏi phải theo chuẩn quy định cũng như quy trình hiệu chỉnh của hệ thống.
Hình 3. Minh họa tổ chức các lớp dữ liệu nền và chuyên đề GIS.
Nhiều tỉnh và thành phố đã triển khai lưu lớp cơ sở dữ liệu nền bao gồm 7 lớp thông tin cơ bản bao gồm: Tọa độ, độ cao, giao thông, thủy hệ, dân cư, ranh giới và thực phủ. Trong trường hợp 7 lớp được thể hiện đồng thời sẽ tạo nên bản đồ địa hình, còn khi các lớp được chồng ghép theo một trật tự nhất định sẽ tạo nên bản đồ chuyên đề.
Trước khi tiến hành chồng lớp cần tăng cường chất lượng ảnh để các đối tượng được thể hiện trên ảnh rõ ràng, phù hợp với chuyên đề hoặc yêu cầu cập nhật. Ảnh vệ tinh được sử dụng như ảnh nền, sử dụng các công cụ GIS trong việc cập nhật dữ liệu không gian để vẽ điểm, đường hay đa giác bất kỳ, v.v. và cập nhật các lớp dữ liệu không gian tương ứng.
Hình 4. Quy trình cập nhật nhật dữ liệu sử dụng công nghệ tích hợp viễn thám và GIS.
– Ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên biển
Việt Nam có hơn 3 nghìn km bờ biển, hàng triệu km2 thềm lục địa với hơn 3 nghìn hòn đảo và quần đảo, nên ứng dụng viễn thám trong điều tra nghiên cứu quản lý tài nguyên biển có ý nghĩa rất quan trọng.
Thông tin chủ yếu nhận được từ ảnh vệ tinh bao gồm: Hàm lượng chất diệp lục (Chlorophyll), thực vật phù du (phytoplankon) và các yếu tố khác liên quan (vật chất lơ lửng, vật chất phân hủy, v.v.). Đặc biệt, ảnh vệ tinh dùng để nghiên cứu các yếu tố hải dương học và nguồn lợi hải sản như dòng chảy, nước trồi, nhiệt độ bề mặt biển, độ mặn, phân bố hải sản, v.v.
Ứng dụng viễn thám phục vụ đánh bắt hải sản xa bờ và quản lý bờ biển là hướng ứng dụng hiệu quả, giữ vai trò rất quan trọng cho việc phát triển kinh tế – xã hội và bảo vệ an ninh quốc phòng.
– Ứng dụng viễn thám trong thành lập bản đồ nhiệt độ bề mặt biển
Bản đồ nhiệt độ bề mặt biển (SST – Sea Surface Temperature) là tài liệu cơ bản trong nghiên cứu biến đổi khí hậu (mưa gió, bão, hiện tượng El Nino), xây dựng mô hình luân chuyển các lượng khí giữa đại dương và khí quyển, cũng như kết hợp với các dữ liệu về hàm lượng chất diệp lục, thực vật phù du, v.v. trong cung cấp thông tin phục vụ hoạt động đánh bắt xa bờ.
Các thuật toán xác định nhiệt độ bề mặt biển áp dụng cho các kênh nhiệt độ bề mặt áp dụng cho các kênh nhiệt được cung cấp bởi AVHRR, MODIS, v.v. thường sử dụng ít nhất 2 kênh phổ. Thuật toán đa kênh nhiệt (Multi Channel SST_MCSST) ứng dụng cho ảnh AVHRR, thuật toán bề mặt nhiệt độ không tuyến tính (Nonlinear SST_NLSST) ứng dụng cho ảnh MODIS.
Bản đồ nhiệt độ bề mặt biển được ứng dụng để giám sát sự biến đổi các hiện tượng diễn ra trên biển theo thời gian, ảnh sẽ được thu thập và xử lý theo từng thời gian tương ứng cho từng khu vực cụ thể.
– Ứng dụng viễn thám trong giám sát hiện tượng thủy triều đỏ
Thủy triều đỏ (Red tide) là hiện tượng bùng nổ về số lượng của tảo biển. Sự “nở hoa” của tảo làm biến đổi màu xanh của nước biển sang vàng xám đến màu đỏ và làm giảm thiểu nhanh hàm lượng oxy trong nước, đã đến làm thiệt hại nhiều loài sinh vật biển trong tự nhiên và nuôi trồng. Trong quản lý tài nguyên biển, cần thiết giám sát và cảnh báo hiện tượng này, bao gồm cả mức độ và phạm vi ảnh hưởng, nhằm hạn chế những tổn thất to lớn trong nuôi trồng thủy sản và các loài sinh vật biển.
Dữ liệu về màu sắc đại dương được kết hợp với dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển (SST) và dữ liệu về hàm lượng chất diệp lục, để cung cấp thông tin phục vụ giám sát hiện tượng, mức độ và phạm vi ảnh hưởng của thủy triều đỏ. Ảnh MODIS sau khi được xử lý để tạo dữ liệu SST còn được sử dụng để tạo dữ liệu về hàm lượng chất diệp lục trên đại dương tại cùng thời điểm cho các khu vực cụ thể.
– Những ứng dụng khác của ảnh viễn thám
Ưu thế của công nghệ viễn thám là sử dụng rất hiệu quả trong việc đo lường và giám sát vùng lũ lụt, cung cấp thông tin cho việc ước tính và dự báo thiệt hại do ảnh hưởng thiên tai.
Bên cạnh những ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên, tích hợp viễn thám vào GIS còn giúp thành lập bản đồ ngập và dự báo lụt dọc theo các con sông, giữ vai trò rất quan trọng cho việc quy hoạch và định hướng phát triển kinh tế xã hội cho khu vực thường xuyên xảy ra thiên tai. Ảnh vệ tinh quang học như Aster, NOAA-AVHRR, v.v. và ảnh của RADARSAT thường được sử dụng để giám sát, bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai.
Kết luận, ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên ngày càng mang lại những giá trị thiết thực cho đời sống, xã hội. Để tìm hiểu thêm về những ứng dụng của viễn thám cũng như cách thu thập, xử lý dữ liệu ảnh viễn thám hay dữ liệu GIS, hãy liên hệ đến Công ty TNHH Đất Hợp, chúng tôi sẽ hỗ trợ nhanh nhất! HOTLINE liên hệ: 0903 825 125.
>>> Xem thêm: Viễn thám và GIS tương thích với nhau như thế nào?
Mọi thông tin xin vui lòng liên hệ:
CÔNG TY TNHH ĐẤT HỢP
Địa chỉ: Số 2, Đường số 4, Khu nhà ở Vạn Phúc 1, P. Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. HCM
Tel: (028).3.6208.606
Mobile: 0903 825 125
Email: cskh@dathop.com.vn
Website: https://dathop.com/ – https://dathop.com.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/DatHopCompany
