Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ quan sát Trái Đất, đặc biệt là viễn thám vệ tinh, đã tạo ra một nguồn dữ liệu khổng lồ phục vụ nghiên cứu khoa học và nhiều lĩnh vực ứng dụng.
Viễn thám cho phép giám sát môi trường, tài nguyên thiên nhiên và các hoạt động kinh tế một cách nhanh chóng, toàn diện, góp phần quan trọng vào việc quản lý và khai thác bền vững. Tuy nhiên, giám sát mặt đất vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu chi tiết và có độ chính xác cao. Vậy, viễn thám có thể thay thế các hoạt động giám sát mặt đất hay không? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Viễn thám là gì?
Viễn thám là kỹ thuật thu thập thông tin về Trái đất từ xa, thông qua các hệ thống cảm biến được lắp đặt trên vệ tinh, máy bay hoặc UAV (thiết bị bay không người lái). Các công nghệ viễn thám chủ yếu bao gồm quang học, radar (SAR), LiDAR, hồng ngoại, đa phổ và siêu phổ. Nhờ vào những công nghệ này, viễn thám giúp giám sát các lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, quản lý tài nguyên nước, phòng cháy rừng, dự báo thiên tai và biến đổi khí hậu.
Giám sát mặt đất là gì?
Giám sát mặt đất bao gồm các hoạt động quan trắc, đo đạc trực tiếp bằng các thiết bị tại chỗ như các cảm biến, máy đo khí tượng, máy quang phổ phân tích đất, và các thiết bị phân tích nước. Phương pháp này cung cấp dữ liệu chi tiết, có độ chính xác cao và thường được sử dụng để hiệu chỉnh dữ liệu viễn thám.
Ưu điểm của viễn thám so với thu thập dữ liệu trên mặt đất:
- Phạm vi: Viễn thám có thể bao phủ các khu vực rộng lớn một cách nhanh chóng và dễ dàng, trong khi thu thập dữ liệu trên mặt đất bị giới hạn bởi diện tích mà cảm biến hoặc người quan sát có thể bao phủ.
- Khả năng tiếp cận: Viễn thám có thể thu thập dữ liệu từ các khu vực khó hoặc không thể tiếp cận trên mặt đất, chẳng hạn như môi trường xa xôi hoặc nguy hiểm.
- Tính nhất quán: Viễn thám có thể cung cấp dữ liệu thu thập nhất quán và có thể lặp lại theo thời gian, trong khi thu thập dữ liệu trên mặt đất có thể thay đổi do thay đổi về thiết bị, người vận hành hoặc điều kiện môi trường.
- Quy mô: Viễn thám có thể cung cấp dữ liệu ở các quy mô khác nhau, từ toàn cầu đến cục bộ, giúp phân tích và so sánh dữ liệu giữa các khu vực khác nhau dễ dàng hơn.
- Tính khách quan: Viễn thám có thể cung cấp góc nhìn khách quan về một khu vực, không có sự thiên vị hoặc diễn giải chủ quan có thể có trong quá trình thu thập dữ liệu trên mặt đất.
- Tính kịp thời: Dữ liệu viễn thám có thể được thu thập nhanh chóng và theo thời gian thực, cung cấp thông tin cập nhật để ra quyết định.
- Tiết kiệm chi phí: Công nghệ viễn thám và dữ liệu vệ tinh mang lại lợi thế đáng kể về chi phí so với các phương pháp trên mặt đất. Các phương pháp truyền thống như lấy mẫu thực địa, khảo sát thủ công và trạm thời tiết đòi hỏi nhiều nhân sự và công sức hơn, góp phần làm tăng chi phí. Ngược lại, công nghệ viễn thám đòi hỏi ít nhân sự hơn và bao phủ các khu vực rộng lớn hơn trong một lần quét, khiến chúng tiết kiệm chi phí hơn.
Nhìn chung, cảm biến từ xa cung cấp một công cụ có giá trị để giám sát và nghiên cứu môi trường Trái đất và có thể bổ sung cho việc thu thập dữ liệu trên mặt đất bằng cách cung cấp góc nhìn rộng hơn và hiểu biết toàn diện hơn về các quá trình môi trường.
Vậy viễn thám có thể thay thế hoạt động giám sát mặt đất hay không?
Trước hết, chất lượng thông tin thu được từ ảnh vệ tinh hay các phương pháp viễn thám khác phụ thuộc vào chất lượng dữ liệu đầu vào. Như bất kỳ nhà phân tích dữ liệu, nhà khoa học dữ liệu hay kỹ sư không gian địa lý nào cũng sẽ khẳng định: nếu dữ liệu đầu vào không đủ tốt, kết quả phân tích sẽ không mang lại giá trị thực tiễn.
May mắn thay, ngành không gian địa lý liên tục được cải tiến với những vệ tinh hiện đại, cung cấp độ phân giải không gian và thời gian ngày càng cao, đồng thời rút ngắn thời gian từ khi thu thập đến khi phân phối dữ liệu. Một ví dụ điển hình là hệ thống vệ tinh Pléiades Neo của Airbus – một trong những vệ tinh tiên tiến nhất thế giới hiện nay, cung cấp ảnh vệ tinh có độ phân giải lên tới 30 cm.
Thứ hai, đối với các cơ sở hạ tầng tuyến tính như đường sắt hay đường ống kéo dài hàng trăm km, việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học để giám sát các yếu tố như thảm thực vật đòi hỏi nguồn lực rất lớn. Tuy nhiên, nhờ vào sự phát triển của công nghệ điện toán đám mây, việc phân tích này ngày càng khả thi hơn về chi phí lẫn thời gian xử lý. Dù vậy, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để công nghệ này đạt hiệu quả tối ưu.
Cuối cùng, chúng ta cần biết rằng viễn thám không chỉ giới hạn ở dữ liệu từ vệ tinh hay máy bay. Máy bay không người lái (UAV) và trực thăng có thể thu thập hình ảnh với độ phân giải siêu cao, kết hợp với camera LiDAR để nâng cao khả năng phân tích dữ liệu. Nhìn chung, viễn thám mang đến một phương pháp giám sát vô cùng hiệu quả, tiết kiệm chi phí và có thể bổ trợ cho các kỹ thuật giám sát mặt đất truyền thống. Hơn nữa, công nghệ này vẫn đang phát triển với tốc độ nhanh chóng.
Ở thời điểm hiện tại, viễn thám đóng vai trò là một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho các quy trình giám sát cơ sở hạ tầng, giúp nâng cao hiểu biết và lấp đầy khoảng trống dữ liệu.
Trong tương lai, không loại trừ khả năng viễn thám có thể thay thế các phương pháp giám sát mặt đất.
