Tích hợp Viễn thám và GIS

(14/09/2019 12:00:00 SA)

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một khái niệm mới, đang bùng nổ và tiếp tục phát triển nhờ vào những ứng dụng tiện ích và sự phát triển liên tục của công nghệ Viễn thám. Viễn thám đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý, nó cho phép bất kỳ ai cũng dễ dàng hiểu được thông tin dữ liệu chứa đựng trong nó và rất hữu ích cho người sử dụng. GIS nhận dữ liệu từ ảnh vệ tinh, rada và ảnh máy bay để thiết lập nên các lớp thông tin địa lý. Cảm biến thụ động góp phần vào việc thu nhận hình ảnh và dữ liệu để thiết lập bản đồ che phủ đất, phát hiện thay đổi về lớp phủ, giám sát tuyết, giám sát sự thay đổi nhiệt và địa hình. Các cảm biến chủ động góp phần quan trọng trong việc thu thập dữ liệu một cách cực kỳ chính xác cho mô hình địa hình và được gọi là Mô hình số độ cao (DEM). Dữ liệu lớn này có thể được tham chiếu địa lý và được tích hợp vào một hệ thống thông tin địa lý với quy mô lớn, nó cho phép người dùng  cùng một lúc có thể dễ dàng truy cập thông tin một cách hiệu quả. Và khi công nghệ viễn thám tiếp tục tăng độ phân giải và sức mạnh của công nghệ, thì cơ sở dữ liệu sẽ lớn hơn và tăng sức mạnh tiềm ẩn cho người sử dụng Hệ thống thông tin địa lý.

Viễn thám

Viễn thám là quá trình thu thập thông tin về đất, nước hoặc vật thể mà không có bất kỳ liên hệ nào khác ngoài cảm biến và đối tượng phân tích. Ảnh vệ tinh và hình ảnh kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong viễn thám và GIS. Có hai loại cảm biến từ xa: cảm biến thụ động và cảm biến chủ động. Cảm biến thụ động đo bức xạ điện từ phản xạ từ mặt trời hoặc phát ra từ bề mặt trái đất (ảnh chụp và ảnh vệ tinh). Các cảm biến chủ động phát ra bức xạ điện từ của riêng chúng và đo các xung phản xạ (radar, sonar và LIDAR). Xem một ví dụ dưới đây:

Thu thập dữ liệu bằng công nghệ viễn thám có nhiều lợi thế so với thu thập dữ liệu theo cách truyền thống. Nó cung cấp một cái nhìn tổng quát (cấp vùng) trên một khu vực rộng lớn, nó cung cấp thông tin lặp đi lặp lại ở một khu vực theo thời gian, các cảm biến nhận ra một phần phổ ánh sáng rộng hơn so với mắt người, nó cung cấp dữ liệu kỹ thuật số tham chiếu địa lý cho một hệ thống thông tin địa lý, nó cho phép truy xuất dữ liệu của các khu vực khó tiếp cận như đại dương hoặc những vùng có địa hình nguy hiểm và nó có thể thu thập số lượng lớn dữ liệu trong một khoảng thời gian ngắn.

Độ phân giải là một thuật ngữ cơ bản liên quan đến viễn thám, có bốn loại độ phân giải khác nhau: độ phân giải không gian, độ phân giải quang phổ (phổ), độ phân giải thời gian và độ phân giải bức xạ. Diện tích bề mặt trái đất được thể hiện bằng các hình ảnh pixel được gọi là độ phân giải không gian. Một khu vực rộng lớn được bao phủ bởi một pixel được gọi là độ phân giải không gian thấp và một khu vực nhỏ được bao phủ bởi một pixel được gọi là độ phân giải không gian cao. Độ phân giải quang phổ là khả năng phân chia các tính năng và dải phổ (bằng tần) thành các thành phần riêng biệt. Số lượng băng tần có nhiều trong một băng thông có nghĩa là độ phân giải phổ cao và ngược lại. Vị trí, số lượng và độ rộng của các dải quang phổ trong một hình ảnh được sử dụng để xác định, nhận dạng từng vật thể riêng biệt. Độ phân giải thời gian là tần số mà hình ảnh được ghi lại hoặc chụp ở một nơi được chỉ định trên bề mặt trái đất. Càng chụp thường xuyên, độ phân giải thời gian càng tốt.  Ví dụ, một cảm biến chụp ảnh đất nông nghiệp hai lần một ngày có độ phân giải thời gian tốt hơn so với cảm biến chỉ chụp ảnh đó mỗi tuần một lần. Độ phân giải bức xạ là độ nhạy của cảm biến với cường độ của năng lượng điện từ nhận được. Độ phân giải bức xạ của cảm biến càng mịn thì càng nhạy trong việc phát hiện những khác biệt nhỏ trong năng lượng phản xạ hoặc phát xạ.

Một số vệ tinh phổ biến bao gồm: NOAA-độ phân giải bức xạ rất cao (AVHRR) với độ phân giải 1100 mét, Vệ tinh môi trường hoạt động địa tĩnh (GOES) với độ phân giải 700 mét, Máy đo quang phổ hình ảnh độ phân giải vừa phải (MODIS) với độ phân giải 250, 500 và 1000 mét, bản đồ cảm biến quang học Lansat với độ phân giải 30 mét, IKONOS với độ phân giải 1 và 4 mét, và Quickbird với độ phân giải 0,6 mét.

Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống được thiết kế để thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích, quản lý và trình bày dữ liệu không gian hoặc dữ liệu địa lý. Viễn thám cung cấp nhiều nguồn dữ liệu không gian để sử dụng trong hệ thống GIS. Ví dụ: Hình ảnh làm cơ sở dữ liệu cho lập bản đồ GIS, bản đồ sử dụng đất và bản đồ lớp phủ, Hiện tượng sinh lý, dấu hiệu nhận dạng từ hình ảnh vệ tinh, xác định độ cao bề mặt và thay đổi cảnh quan. Các lớp GIS như đường và sông có thể dễ dàng nhìn thấy từ ảnh chụp từ trên không và ảnh vệ tinh, thông tin này được số hóa, tách thành các lớp và được tích hợp vào một hệ thống GIS. Các dấu hiệu đó cũng có thể được nhận dạng tự động bằng thuật toán phân đoạn máy tính và kết quả dữ liệu có thể được nhập vào hệ thống GIS để hiển thị và phân tích thêm.

VIFEP (TH)