Một số tiêu chí đề xuất khi xây dựng định hướng phát triển ứng dụng viễn thám Việt Nam trên trên cơ sở xu thế phát triển ứng dụng viễn thám trên thế giới qua hai giai đoạn

Hiện nay, nhiều nước phát triển đã bắt đầu chuyển sang văn minh tri thức - trí tuệ. Các quốc gia đang phát triển cũng tích cực áp dụng những tiến bộ mới của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ viễn thám nhằm tạo cơ hội đi tắt đón đầu, phát huy lợi thế cạnh tranh, đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa và chủ động hội nhập. Bài viết giới thiệu một số ứng dụng trong hai (02) giai đoạn phát triển viễn thám trên thế giới, đề xuất các tiêu chí phục vụ định hướng phát triển viễn thám tại Việt Nam.

MỘT SỐ TIÊU CHÍ ĐỀ XUẤT KHI XÂY DỰNG ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VIỆT NAM TRÊN TRÊN CƠ SỞ XU THẾ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM TRÊN THẾ GIỚI QUA HAI GIAI ĐOẠN

Lê Quốc Hưng, Nguyễn Dương Anh

Cục Viễn thám quốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường

Tóm tắt

Hện nay, nhiều nước phát triển đã bắt đầu chuyển sang văn minh tri thức - trí tuệ Các quốc gia đang phát triển cũng tích cực áp dụng những tiến bộ mới của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ viễn thám nhằm tạo cơ hội đi tắt đón đầu, phát huy lợi thế cạnh tranh, đẩy nhanh quá trình công nghiệp hoá và chủ động hội nhập Cùng với những thành tựu trong nghiên cứu vũ trụ và phát triển công nghệ thông tin, công nghệ viễn thám hiện đại đã hình thành và phát triển, đem lại hiệu quả cao cho nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: Điều tra cơ bản, khai thác và quản lý tài nguyên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, quốc phòng - an ninh Nhờ đó công nghệ viễn thám có một vị trí quan trọng trong chiến lược phát triển lâu bền của mọi quốc gia.

Bài báo giới thiệu một số ứng dụng trong hai (02) giai đoạn phát triển viễn thám trên thế giới, đề xuất các tiêu chí phục vụ định hướng phát triển viễn thám tại Việt Nam.

Từ khóa: Viễn thám, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh.

Abstract

Some recommended criteria for buiding Vietnam remote sensing development strategy based on remote sensing application development in the world during

two main periods

Nowadays, many developed countries have begun to move to information civilization stage Developing countries have also been actively adopting new advances in science and technology, especially remote sensing technologies This provides opportunities for promoting competitive advantages during industrialization and integration process With achievements in space technology research and development, remote sensing technology has been highly developed and applied in many important socio-economic activities such as basic investigation, natural resources exploitation and management, environmental monitoring and protection, natural disaster prevention and mitigation, defense and security As a result, remote sensing technology has played an important role in the long-term development strategy of every country This article reviewed some main applications from two remote sensing development stages in the world and proposed some criteria for remote sensing development in Vietnam.

Keywords: Remote sensing, Photogrammetry, satellite image.

1 Đặt vấn đề

Viễn thám là một trong những

ngành khoa học phát triển đặc biệt mạnh

mẽ trên thế giới Lịch sử phát triển của

ngành khoa học Viễn thám đã bắt đầu từ những năm 1800 khi phát hiện và phát triển kỹ thuật hồng ngoại Kỹ thuật chụp ảnh đen trắng phát minh năm 1839, đến

năm 1847 khi dải phổ hồng ngoại và dải

phổ nhìn thấy được phát hiện thì năm

1850 đến năm 1860 ảnh được chụp trên

kinh khí cầu; năm 1909 bức ảnh đầu tiên

được chụp từ máy bay, đến năm 1920 -

1930 ngành đo đạc ảnh hàng không bắt

đầu được ứng dụng và phát triển Tuy

nhiên, đến những năm 1970 khoa học

viễn thám mới bắt đầu bùng nổ đánh dấu

sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ

vũ trụ cho cả mục đích dân sự và quân

sự Đây cũng là những năm bắt đầu kỷ

nguyên của công nghệ Viễn thám trên

vệ tinh Lúc này các dữ liệu ảnh vệ tinh

bắt đầu được thu nhận từ các vệ tinh trên

quỹ đạo của Trái Đất

Đến nay, các nước trên thế giới đã

và đang đầu tư mạnh mẽ và có những

định hướng sâu, rộng cho các ứng dụng

cụ thể theo từng giai đoạn Vì vậy, cần

thiết định hướng phát triển

2 Các giai đoạn hình thành và

phát triển

2.1 Thời kỳ trước những năm 1970

Viễn thám là ngành khoa học có sự

phát triển mạnh mẽ từ những năm 1960

của thế kỷ 20 Tuy nhiên, viễn thám có

lịch sử phát triển từ những năm 1880 bắt

đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim

và giấy ảnh Bức ảnh chụp bề mặt Trái

Đất được chụp từ kinh khí cầu vào năm

1858 ở độ cao 80m so với mặt đất ở

vùng Bievre thuộc Pháp

2.1.1 Công nghệ chụp ảnh từ

máy bay

Việc ra đời của tia hồng ngoại đã

góp phần không nhỏ thúc đẩy sự phát

triển mạnh mẽ viễn thám chụp ảnh sử

dụng máy ảnh quang học với phim và

giấy ảnh Công nghệ chụp ảnh từ máy

bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt

đất bằng cách chụp chồng phủ kế tiếp

nhau và cho khả năng nhìn hình ảnh nổi Nhờ khả năng này giúp chúng ta có thể chỉnh lý, đo đạc và tách lọc thông tin có hiệu quả cao Lúc này các thiết bị chụp ảnh có thể được đặt trên kinh khí cầu, máy bay, hoặc một phương tiên trên không khác gọi là chụp ảnh hàng không

và ảnh thu được gọi là ảnh hàng không Cho đến Chiến tranh Thế giới lần thứ hai, lĩnh vực viễn thám vẫn chủ yếu phục vụ cho mục đích quân sự Trong thời kỳ này công nghệ radar và công nghệ chụp ảnh sử dụng phổ hồng ngoại cũng bắt đầu phát triển Các bức ảnh chụp từ nguồn năng lượng radar cũng như các bức ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại với khả năng nhận biết thông tin nhiều hơn vẫn chủ yếu phục vụ cho mục đích quân sự Trong giai đoạn này công nghệ chụp ảnh màu bằng máy ảnh cũng đã ra đời tuy nhiên mục đích chính của viễn thám vẫn chủ yếu phục vụ cho quân sự

Hình 1: Tư liệu viễn thám chụp từ máy bay tại Ontario, Canada (07/1968)

2.1.2 Công nghệ chụp ảnh từ vũ trụ

Bức ảnh đầu tiên chụp Trái Đất nhìn từ Vũ trụ được cung cấp bởi tàu con thoi Explorer-6 của Hoa Kỳ năm

1959 Tiếp theo Explorer-6 tàu con thoi Apolo của Hoa Kỳ chụp ảnh Trái Đất nổi và đa phổ, kích thước 70mm phục

vụ chiết tách các thông số phục vụ nghiên cứu các đối tượng trên mặt đất như lớp phủ Tuy nhiên, không thể phủ

nhận ngành hàng không vũ trụ của Liên

Xô (cũ) đóng vai trò tiên phong thúc

đẩy việc ứng viễn thám trong nghiên

cứu Trái Đất Cho đến khi kỷ nguyên vũ

trụ bắt đầu phát triển thì công nghệ viễn

thám vẫn chủ yếu phục vụ cho mục đích

quân sự

2.2 Viễn thám trong kỷ nguyên

vũ trụ

Đến nay, hàng nghìn vệ tinh và tàu

vũ trụ bao gồm các vệ tinh khí tượng,

các vệ tinh tài nguyên và các vệ tinh

quân sự đã phóng lên khoảng không vũ

trụ nhằm cung cấp ảnh vệ tinh phục vụ

các mục đích khác nhau Để đáp ứng

yêu cầu thực tiễn, ảnh vệ tinh không

ngừng được đa dạng hoá và được hoàn

thiện theo hướng nâng cao độ phân

giải không gian, độ phân giải phổ và

độ phân giải về thời gian Hiện nay, độ

phân giải của ảnh viễn thám từ hàng

km đến dưới 1m; ảnh từ toàn sắc đến

siêu phổ (hyperspectral) Bên cạnh đó,

thời gian lặp lại (độ phân giải về thời

gian) của vệ tinh đã được rút ngắn nhờ

sử dụng phương pháp biến đổi góc chụp

hay sử dụng chùm vệ tinh Công nghệ

viễn thám đã trở thành công nghệ hiệu

quả nhất để giám sát các đối tượng biến

động trong không gian và thời gian cho

các mục đích quản lý tài nguyên, giám

sát môi trường và thiên tai [1]

2.2.1 Viễn thám trong công tác

giám sát tài nguyên thiên nhiên

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, địa chất, tài nguyên

rừng Các hiện tượng này thường diễn

ra trên phạm vi rộng, vùng xa và thời

gian dài 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 [2, 3]

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 [4] Ảnh viễn thám còn 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

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thường được xây dựng cho mục đích kiểm kê và đánh giá hiện trạng của khu vực

Hình 2: Sự đa dạng về phân giải không

gian của ảnh viễn thám

Hình 3: Hình ảnh tâm bão Katrina chụp bởi vệ tinh Envisat tại vịnh Mexico, 2005

2.2.2 Viễn thám trong công tác nghiên cứu và xác định các thông số khí hậu

Các ảnh vệ tinh cho phép xác định các thông số khí hậu như mây, bão nhiệt đới, tuyết, cháy, khói, sương mù [5, 6]

Cụ thể, ảnh hồng ngoại được chụp bằng

các sensor cho phép các nhà phân tích xác

định độ cao và loại mây, tính nhiệt độ mặt

đất và nước Hiện tượng El Niño cũng có

thể được xác định từ loại ảnh này

2.2.3 Viễn thám trong giám sát và

phòng chống thiên tai

Viễn thám ứng dụng trong giám sát

và phòng chống thiên tai phải kể đến là

các vệ tinh Radar, cho phép nghiên cứu

các dòng hải lưu, đo tốc độ và hướng

gió, nhiệt độ biển và độ cao sóng Bên

cạnh đó, vệ tinh viễn thám cho phép xác

định chính xác về băng tan để vạch ra

những đường hàng hải an toàn trong

những vùng biển có nhiều núi băng

Các ảnh Radar còn cho phép phát

hiện ô nhiễm dầu, hải triều đen Khi có

ô nhiễm môi trường bởi Hydrocacbua,

váng dầu làm thay đổi tín hiệu phản xạ

về Radar [7], [8]

Các vệ tinh Radar còn được dùng

vào nhiều ứng dụng khác như: quan trắc

các cơn bão lớn với tốc độ gió trên 120

km/h; đo độ nhám của mặt đất để đánh

giá ngập lụt; theo dõi sự phá rừng, sụt lở

tuyết, sụt lún, trượt lở [9]

2.2.4 Viễn thám trong giám sát

đại dương

Dữ liệu viễn thám là công cụ tốt nhất

hiện nay có thể giám sát được biến động

mực nước biển với tần suất cao Bên cạnh

đó, các thông số đại dương cũng cho phép

chiết xuất từ thông tin viễn thám [2], [6],

2.2.5 Công nghệ viễn thám trong

chương trình thám hiểm không gian

Đến nay, sự phát triển trong khoa học

không gian của nhiều nước trên thế giới

còn nhằm mục đích nghiên cứu không

gian phục vụ hòa bình và đóng góp vào

sự tiến bộ của loài người [6], [9]

3 Đề xuất tiêu chí khi xây dựng

định hướng phát triển viễn thám cho

Việt Nam

Trên thế giới, công nghệ viễn thám

đã có sự đồng bộ phát triển rõ nét Tại Việt nam, cần thiết phải đồng bộ hóa việc ứng dụng và phát triển viễn thám

từ trung ương đến địa phương Một số tiêu chí phát triển viễn thám trong giai đoạn tới cần thực hiện đề xuất như sau:

3.1 Bảo đảm tính hợp hiến, hợp pháp, tính thống nhất, tính đồng bộ của văn bản quy phạm pháp luật viễn thám trong hệ thống pháp luật

Bất kỳ một quy phạm hay văn bản quy phạm pháp luật nào cũng được tạo ra

và tác động không phải trong sự độc lập, riêng rẽ mà trong một tổng thể những mối liên hệ và những sự ràng buộc nhất định Do vậy, tính toàn diện và đồng bộ của hệ thống pháp luật có ảnh hưởng rất lớn tới tính khả thi và hiệu quả của việc thực hiện pháp luật

3.2 Nội dung phải tương thích với điều ước quốc tế

Định hướng phát triển viễn thám không chỉ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội của đất nước hệ thống pháp luật quốc gia còn phải phù hợp với pháp luật quốc tế Trong xu hướng hội nhập và hợp tác hiện nay, vấn đề này luôn đòi hỏi phải được chú trọng và trong những giới hạn có thể hệ thống pháp luật quốc gia cần phải phù hợp với các công ước, điều ước và thông lệ quốc

tế mà quốc gia đã ký kết hoặc tham gia

Hệ thống pháp luật quốc gia phải được xây dựng phù hợp với các nguyên tắc cơ bản của các điều ước và thông lệ quốc

tế, tiếp thu và sử dụng có hiệu quả lý luận, kinh nghiệm điều chỉnh pháp luật của các nước khác trên thế giới

3.3 Phù hợp với điều kiện kinh tế,

xã hội

Sự phù hợp của các định hướng phát triển ứng dụng viễn thám với các quy luật khách quan của sự phát triển kinh tế - xã hội là điều kiện vô cùng quan trọng bảo đảm cho tính khả thi và hiệu quả, vừa phản ánh được những quy luật chung vừa phản ánh được những quy luật đặc thù của sự phát triển ứng dụng viễn thám trong nước

3.4 Tính khả thi của định hướng

ứng dụng viễn thám

Tính khả thi của hệ thống quy

định, quy trình công nghệ viễn thám

phải đúng lúc, kịp thời đáp ứng những

nhu cầu đặt ra, đồng thời phải phù hợp

với cơ chế thực hiện và áp dụng trong

các cơ sở nghiên cứu, ứng dụng Chất

lượng quy định, quy chuẩn, quy trình

ứng dụng công nghệ viễn thám là một

trong những cơ sở để bảo đảm cho việc

thực hiện và áp dụng đạt được kết quả

cao trong thực tiễn, đồng thời cho phép

dự báo được khả năng đồng bộ hóa hệ

thống viễn thám trên phạm vi cả nước

3.5 Nội dung quy định phải

minh bạch, cụ thể, rõ ràng, dễ hiểu,

dễ thực hiện

Hệ thống quy định phải có nội dung

thể hiện, có hình thức rõ ràng, có nội

dung được kết cấu chặt chẽ, lôgíc, các

thuật ngữ chính xác Đó là những công

cụ, phương tiện được sử dụng trong thực

tiễn phát triển viễn thám thời gian tới

3.6 Quy định phải hợp lý

Hệ thống quy định, định hướng phát

triển viễn thám tại Việt Nam phải phù hợp

với các quy định và tiêu chuẩn các lĩnh vực

liên quan Chẳng hạn, để giải quyết những

tranh chấp, xử lý những vi phạm pháp luật

trong lĩnh vực quản lý và sử dụng đất đai

có thể sử dụng tư liệu viễn thám đúng thời

điểm, hình ảnh rõ nét trên cơ sở sử dụng

đúng quy trình, quy định kỹ thuật Vì vậy

đòi hỏi phải quy trình, quy định kỹ thuật

nào và giao cho đơn vị nào giải quyết thì

phù hợp hơn, có hiệu quả cao hơn

4 Kết luận

Bên cạnh sự phát triển có định

hướng về viễn thám rõ nét của các nước

trên thế giới, ở nước ta, viễn thám bắt

đầu được ứng dụng từ những năm 1980,

đã đem lại những kết quả đáng khích

lệ và khẳng định tính ưu việt của công

nghệ viễn thám về mọi mặt Song công

nghệ viễn thám ở nước ta đã phát triển, tuy nhiên việc đồng bộ hóa phát triển viễn thám còn hạn chế, chưa tương xứng với tiềm năng và chưa đáp ứng được yêu cầu thực tiễn Tình hình đó đòi hỏi đánh giá thực trạng và đề xuất định hướng phát triển công nghệ viễn thám trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá, đưa công nghệ viễn thám trở thành động lực phát triển kinh tế xã hội trên cơ

sở các tiêu chí nêu trên

Lời cảm ơn: Các tác giả bài báo

xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và cung cấp các tư liệu từ nhóm nghiên cứu thuộc đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học

và thực tiễn định hướng phát triển ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát, điều tra cơ bản tài nguyên thiên nhiên - môi trường và phòng chống thiên tai”, mã số 2015.08.02

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trang thông tin điện tử của Viện Công

nghệ vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam: http://www.sti.vast.ac.vn.

[2] "Earth observations in support

of national strategies for disaster rrisk management" Final Issue, dated 25

February 2015

[3] "Earth Observation Strategic

Implementation Plan 2015-2017" UK

Space Agency, Version 1 July 2015.

[4] "Science for Environment

Policy Future Brief: Earth Observation's potential for the EU Environment" Science

Communication Unit, University of the West of England, Bristol (2012)

[5] "Strategy for Earth Observation

from Space 2013-16" UK Space Agency

[6] "NASA Strategic Plan 2014"

National Aeronautics and Space Administration

[7] "Europe unveils British astronaut" BBC News 20 May 2009

Retrieved 27 April 2010.

[8] "Canadian Space Agency Act"

Department of Justice Retrieved 2011-05-29.

[9] "ESA and Canada renew

partnership in space science and technology" European Space Agency 15

December 2010 Retrieved 2014-02-02. BBT nhận bài: Ngày 5/3/2017; Phản biện xong: 25/4/2017