Radar khẩu độ tổng hợp SAR đánh giá thiệt hại đô thị dựa trên để xác định chính xác các tòa nhà bị hư hại hoặc bị phá hủy là một trong những ứng dụng tuyệt vời trong công nghệ viễn thám. Trong các thời điểm xảy ra thảm họa, việc nhanh chóng hiểu rõ những gì bị ảnh hưởng và đối tượng cần hỗ trợ là ô vô cùng quan trọng. Cho dù đó là thiên tai hay thảm họa do con người gây ra, việc đánh giá thiệt hại đối với cơ sở hạ tầng quan trọng sẽ giúp định hướng các nỗ lực tái thiết và phân phối nguồn lực hiệu quả.
Quan sát Trái đất (EO) đang dần trở thành công cụ hữu đắc lực trong các hoạt động ứng phó sau thảm họa như động đất. Công nghệ viễn thám cung cấp các phương pháp để xác định thiệt hại nhanh chóng và lên kế hoạch hành động, phù hợp để cung cấp dữ liệu hữu ích cho các nghiên cứu thảm họa. Các công cụ này cho phép phát hiện nhanh chóng thiệt hại và sụp đổ tòa nhà do động đất, đặc biệt là ở các vùng xa xôi hoặc nơi cơ sở hạ tầng chưa phát triển tốt để đảm bảo duy trì thông tin liên lạc.
Trong số các công nghệ viễn thám hiện có, Radar khẩu độ tổng hợp (SAR) vệ tinh đã thu hút sự chú ý do khả năng chụp ảnh ngày-đêm và mọi thời tiết, cho phép khắc phục những hạn chế liên quan đến dữ liệu quang học được sử dụng phổ biến hơn.
Ảnh hưởng của thiên tai đến đô thị tại Việt Nam
Giống như nhiều khu vực khác trên thế giới, đô thị tại Việt Nam chịu những ảnh hưởng nghiêm trọng do thiên tai gây ra. Các trận lũ lụt, bão và sạt lở đất là những thảm họa phổ biến, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Theo Báo cáo Rủi ro Thiên tai Toàn cầu năm 2022 của Viện Kinh tế và Hòa bình (IEP), Việt Nam nằm trong nhóm 10 quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi biến đổi khí hậu, với thiệt hại kinh tế trung bình khoảng 2 tỷ USD mỗi năm (IEP, 2022). Các đô thị lớn như TP.HCM và Hà Nội thường xuyên đối mặt với tình trạng ngập lụt do hệ thống thoát nước quá tải, trong khi các khu vực ven biển như Đà Nẵng bị đe dọa bởi nước biển dâng và bão lớn (Ngân hàng Thế giới, 2021). Việc xây dựng các giải pháp quản lý rủi ro thiên tai dựa trên công nghệ GIS và viễn thám đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu thiệt hại và nâng cao khả năng thích ứng của các đô thị.
Vai trò của công nghệ viễn thám – Radar SAR đánh giá thiệt hại đô thị
Thiên tai có tác động tàn phá đối với các khu vực đô thị hóa đông đúc, đòi hỏi phải đánh giá thiệt hại nhanh chóng và toàn diện để hướng dẫn phân bổ nguồn lực và nỗ lực phục hồi. Đánh giá thiệt hại theo cách truyền thống tốn thời gian, sử dụng nhiều nguồn lực và gặp thách thức trong việc bao phủ các khu vực bị ảnh hưởng rộng lớn, thường hạn chế việc ra quyết định kịp thời. Công nghệ viễn thám Radar khẩu độ tổng hợp (SAR) với khả năng chụp ảnh trong mọi thời tiết và ngày đêm cùng với phạm vi phủ sóng rộng, thời gian xem lại ngắn và độ phân giải rất cao (VHR), đã tạo ra cơ hội sử dụng dữ liệu SAR đánh giá thiệt hại đô thị, ứng phó thảm họa.
Hình ảnh SAR có thể cung cấp phạm vi phủ sóng diện tích lớn, cho phép phân tích các khu vực bị ảnh hưởng rộng lớn và thời gian xem lại ngắn, được hỗ trợ bởi các chòm sao vệ tinh SAR có thể cung cấp thông tin kịp thời ngay sau thảm họa.
Ngoài ra, tính khả dụng của các chương trình dữ liệu mở thường cho phép dữ liệu SAR có thể truy cập miễn phí sau động đất, tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc sử dụng rộng rãi trong các hoạt động ứng phó và phục hồi sau thảm họa.
Cuối cùng, sự kết hợp của các bước sóng ngắn, chẳng hạn như băng tần X ( 3 cm) và chế độ thu thập đèn rọi đã nâng cao hơn nữa khả năng SAR, cho phép dữ liệu SAR có độ phân giải dưới một mét. Độ phân giải rất cao này (VHR) cho phép các cảm biến SAR chụp chi tiết của từng tòa nhà, mở ra những cơ hội chưa từng có để sử dụng trong hoạt động đánh giá thiệt hại sau động đất.
Radar khẩu độ tổng hợp SAR là gì?
SAR là kỹ thuật viễn thám trong đó các tín hiệu vi sóng radar được truyền chủ động từ cảm biến radar gắn trên thiết bị di chuyển như vệ tinh, máy bay,… đến Trái đất. Các tín hiệu này chiếu vào khu vực mục tiêu và thông tin được thu thập bằng cách phân tích các phản xạ của các xung vi sóng. Sự tán xạ của tín hiệu phản xạ tiết lộ các chi tiết phức tạp về cấu trúc của các vật thể trên Trái đất và được sử dụng để đo thông tin địa hình chi tiết trong khu vực mục tiêu.
Các vệ tinh SAR đi theo các quỹ đạo gần cực, quan sát bề mặt Trái đất từ nam ra bắc (đường bay lên) hoặc từ bắc xuống nam (đường bay xuống), tùy thuộc vào hướng bay. Các hệ thống SAR sử dụng hình học hình ảnh nhìn ngang, với cảm biến hướng sang ngang (trái hoặc phải) theo hướng bay, còn được gọi là phương vị.
Các cảm biến SAR trên không gian hiện tại chủ yếu hoạt động trong ba dải bước sóng: dải L (24 cm), dải C (5,6 cm) và dải X (3,1 cm). Các hệ thống radar có bước sóng dài hơn cho phép thâm nhập điện từ lớn hơn.
Độ phân giải hình ảnh SAR chủ yếu được xác định bởi chế độ thu thập, các thông số quỹ đạo và đặc điểm cảm biến, bao gồm băng thông cảm biến và góc nhìn. Băng thông cảm biến ngắn hơn có liên quan đến độ phân giải không gian cao hơn, với vệ tinh băng tần X ở chế độ Spotlight đạt được độ phân giải cao nhất.
Ứng dụng Radar SAR đánh giá thiệt hại đô thị
Công nghệ viễn thám SAR có thể được sử dụng để đánh giá các khu vực trên thế giới, đặc biệt hữu ích trong việc ứng phó với cả thảm họa thiên nhiên và tác động của con người.
Không giống như các phương pháp quan sát Trái đất truyền thống, dựa vào các nguồn năng lượng bên ngoài như bức xạ mặt trời để chụp ảnh có ý nghĩa, các cảm biến SAR hoạt động độc lập bằng cách chủ động phát ra vi sóng. Sự độc lập này cho phép chúng hoạt động hiệu quả vào ban ngày hoặc ban đêm và xuyên qua các đám mây và nhiều lớp phủ khác nhau.
Dữ liệu SAR trước và sau có thể phát hiện đất đai và tòa nhà bị hư hại nhờ phạm vi phủ sóng rộng, phản ứng nhanh, không tiếp xúc và không phụ thuộc vào thời tiết. Đây là cách an toàn để hiểu được loại sự kiện, phạm vi và mức độ nghiêm trọng, cũng như xác định mức độ tổn thất tiềm ẩn.
Đánh giá thiệt hại thông qua kỹ thuật InSAR
Interferometric SAR (InSAR) là kỹ thuật sử dụng thông tin pha để đo khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt vật thể, cho phép phát hiện sự biến dạng bề mặt đất và thiệt hại cấu trúc. Sử dụng hai hoặc nhiều hình ảnh SAR của cùng một khu vực trước và sau thảm họa, InSAR có thể xác định những thay đổi về độ cao hoặc chuyển động bề mặt. Điều này rất hữu ích trong việc đánh giá thiệt hại do động đất, lún đất hoặc các sự kiện địa chất khác gây ra.
Một ứng dụng điển hình của InSAR là phân tích sự thay đổi bề mặt đô thị sau động đất, trong đó các khu vực bị thiệt hại nặng nề thường có những biến dạng lớn hoặc mất độ phản xạ tín hiệu. Kỹ thuật này cũng được kết hợp với các mô hình dữ liệu khác như dữ liệu địa lý và thông tin cơ sở hạ tầng để đưa ra đánh giá toàn diện về mức độ thiệt hại.
Tương lai của SAR
Ngày nay, nhiều phương tiện truyền thông và tổ chức nhân quyền dựa vào phân tích SAR như một phương pháp theo dõi và đưa tin về thảm họa. Điều này rất quan trọng trong việc tạo ra nhiều báo cáo giúp chúng ta hiểu sâu hơn về những gì đang diễn ra trên thực địa và tác động tàn phá của nó đối với cả cộng đồng và môi trường.
Trước đây, công nghệ và dữ liệu SAR chủ yếu thuộc về các chính phủ hoặc các tổ chức có nguồn lực đáng kể. Tuy nhiên, trong thế giới ngày nay, nhiều tổ chức và thậm chí cả những người đam mê đang tích cực làm việc với SAR để tạo ra những hiểu biết mới, hưởng lợi từ việc giảm chi phí và dễ dàng phân tích dữ liệu SAR.
Theo báo cáo gần đây của Consegic Business Intelligence , tiện ích của công nghệ SAR chỉ mới ở giai đoạn đầu, với thị trường được dự đoán sẽ tăng trưởng 11,8 phần trăm từ năm 2023 đến năm 2030.
Hơn nữa, nhu cầu về hình ảnh SAR đang tăng lên trong các lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, dầu khí và giám sát môi trường. Các ứng dụng này không chỉ giới hạn trong việc giám sát và đánh giá các cuộc khủng hoảng và mối nguy hiểm về môi trường mà còn, trước khi thảm họa xảy ra, dữ liệu SAR có thể cung cấp các cảnh báo sớm, chẳng hạn như cảnh báo núi lửa .
Tính khả dụng của hình ảnh SAR và phân tích giúp cải thiện việc kiểm tra thực tế và đánh giá thiệt hại, đồng thời làm nổi bật tiềm năng thúc đẩy sự hợp tác và hỗ trợ trong thời điểm cần thiết.
