Ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên và môi trường ở Việt Nam

Đảng và Nhà nước ta đã khẳng định phát triển khoa học công nghệ là quốc sách hàng đầu, là nền tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đẩy mạnh công nghiệp hoá đất nước là nội dung cơ bản của quá trình phát triển đất nước ta giai đoạn 2005 - 2020 với mục tiêu cụ thể là nước ta sẽ trở thành nước công nghiệp vào năm 2020.

Ads: máy toàn đạc

Ads: máy thủy bình laser 

Ads: máy đo khoảng cách laser

 Để thực hiện mục tiêu trên, vấn đề có tính chất quyết định là đẩy mạnh ứng dụng và phát triển khoa học công nghệ, đưa khoa học công nghệ thực sự trở thành nền tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Phát triển khoa học công nghệ nói chung và khoa học công nghệ viễn thám nói riêng phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường đóng vai trò quan trọng cho sự nghiệp phát triển đất nước ta hiện nay.

  
 

Mầu nước biển phân tích từ ảnh MERIS
  


Nhiệt độ bề mặt nước biển phân tích từ ảnh NOAA

Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám để quản lý tài nguyên thiên nhiên trước hết là tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên rừng,...và giám sát môi trường ngày càng trở nên bức xúc và trở thành một trong các nhiệm vụ chủ đạo của ứng dụng và phát triển công nghệ của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Trong khi đó, việc ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên và môi trường ở nước ta trong thời gian qua tuy đã thu được một số kết quả song còn ít, tản mạn và trên thực tế chưa đáp ứng được nhu cầu. Các ứng dụng công nghệ viễn thám chủ yếu mới tập trung vào lĩnh vực hiện chỉnh bản đồ địa hình, thành lập một số bản đồ chuyên đề, bước đầu đề cập đến ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ quản lý đất đai và một số khía cạnh của môi trường. Thực tế đó đòi hỏi phải đẩy mạnh ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thám phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường. 

Để đạt được nhiệm vụ trên việc đầu tư công nghệ mới nhằm xây dựng đồng bộ hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu và áp dụng tư liệu ảnh vũ trụ là yêu cầu cần thiết và bức xúc với nước ta hiện nay. Năm 2003 Thủ tướng Chính phủ đã đồng ý cho sử dụng nguồn vốn ODA của Cộng hòa Pháp để xây dựng Dự án Xây dựng Hệ thống Giám sát Tài nguyên thiên nhiên và Môi trường ở Việt Nam và giao cho Bộ Tài nguyên và Môi trường tổ chức thực hiện. Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường được giao chủ trì thực hiện. Tháng 6 năm 2005 Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường được sự uỷ quyền của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ký hợp đồng với Công ty Hàng không Vũ trụ Châu Âu (EADS) tiến hành thực hiện dự án trong thời gian 3 năm. Hệ thống giám sát Tài nguyên thiên nhiên và Môi trường bao gồm 3 thành phần:

- Trạm thu mặt đất cho phép thu trực tiếp từ vệ tinh ảnh Spot 2, 4 và 5 (các ảnh có độ phân giải từ 2,5m, 5m, 10m và 20m), ảnh Envisat ASAR (radar) độ phân giải 30m và ảnh MERIS độ phân giải thấp 300m phục vụ cho nghiên cứu nhiệt độ và độ mặn nước biển;
- Trung tâm Dữ liệu Quốc gia có khả năng xử lý, phân tích, lưu trữ và phân phối các dữ liệu thu nhận được;
- Hệ thống ứng dụng dữ liệu (gồm 15 đơn vị) cho phép sử dụng các dữ liệu đã được xử lý ở Trung tâm dữ liệu vào các mục đích riêng của từng cơ quan, tổ chức.

Việc xây dựng Hệ thống Giám sát Tài nguyên và Môi trường đã mở ra thời kỳ phát triển mới của công nghệ viễn thám. Trước mắt sẽ thu nhận các ảnh vệ tinh thông dụng đã nêu ở trên đáp ứng rộng rãi, kịp thời các nhu cầu cơ bản về tư liệu viễn thám cho các ngành. Sau một thời gian ứng dụng sẽ tiến hành nâng cấp để thu các vệ tinh đời mới có độ phân giải siêu cao đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực và trong nhiều ngành kinh tế của đất nước.

Thực tế đó đòi hỏi Trung tâm Viễn thám phải đẩy mạnh ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ quản lý tài nguyên và giám sát môi trường trên cơ sở phối hợp chặt chẽ với các đơn vị có liên quan trong và ngoài Bộ.

1. Một số đặc điểm của công nghệ Viễn thám

1.1 Ưu điểm của công nghệ viễn thám

Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển nhưng đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi ở các nước phát triển. Công nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng nước, từng khu vực và trong phạm vi toàn cầu. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám ngày càng được nâng cao, đây là lý do dẫn đến tính phổ cập của công nghệ này. Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ trên không của trái đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt trái đất mà không cần tiếp xúc nó. Như vậy, viễn thám là phương pháp thu nhận thông tin khách quan về bề mặt trái đất và các hiện tượng trong khí quyển nhờ các máy thu (sensor) được đặt trên máy bay, vệ tinh nhân tạo, tầu vũ trụ hoặc đặt trên các trạm quỹ đạo. Công nghệ viễn thám có những ưu việt cơ bản sau:
- Độ phủ trùm không gian của tư liệu bao gồm các thông tin về tài nguyên, môi trường trên diện tích lớn của trái đất gồm cả những khu vực rất khó đến được như rừng nguyên sinh, đầm lầy và hải đảo;

- Có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên, môi trường trái đất do chu kỳ quan trắc lặp và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất của các máy thu viễn thám. Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám ghi lại được các biến đổi của tài nguyên, môi truờng giúp công tác giám sát, kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trường;

- Sử dụng các dải phổ đặc biệt khác nhau để quan trắc các đối tượng (ghi nhận đối tượng), nhờ khả năng này mà tư liệu viễn thám được ứng dụng cho nhiều mục đích, trong đó có nghiên cứu về khí hậu, nhiệt độ của trái đất;
- Cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao và siêu cao, là dữ liệu cơ bản cho việc thành lập và hiện chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia và hệ thống CSDL địa lý quốc gia.

Với những ưu điểm trên, công nghệ viễn thám đang trở thành công nghệ chủ đạo cho quản lý, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi truờng ở nước ta hiện nay.

1.2 Các ảnh vệ tinh quan sát trái đất

* Ảnh vệ tinh SPOT:

Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre National d’Etudes Spatiales - CNES) của Pháp chế tạo và phát triển. Vệ tinh đầu tiên SPOT- 1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT- 2, SPOT- 3, SPOT- 4 và SPOT- 5 lần lượt vào các năm 1990, 1993, 1998 và 2002.

Các thế hệ vệ tinh SPOT 1, 2, 3 có đầu thu HRV với kênh toàn sắc độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m. Mỗi cảnh có độ bao phủ mặt đất là 60 km x 60km. Vệ tinh SPOT 4 với kênh toàn sắc độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ của HRVIR tương đương với 3 kênh phổ truyền thống của HRV có độ phân giải 20m và đầu thu ảnh kênh thực vật (Vegetation Instrument).
Vệ tinh SPOT- 5, được trang bị một cặp đầu thu HRG (High Resolution Geometric) là loại đầu thu ưu việt hơn các loại trước đó. Mỗi một đầu thu HRG có thể thu được ảnh với độ phân giải 5m đen - trắng và 10m mầu. Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt được ảnh độ phân giải 2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km. Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT-5, điều mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt được.

* Ảnh vệ tinh LANDSAT:

LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (National Aeronautics and Space Administration- NASA) quản lý. Cho đến nay đã có 7 thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển. Vệ tinh LANDSAT 1 được phóng năm 1972, lúc đó đầu thu cung cấp tư liệu chủ yếu là MSS. Từ năm 1985 vệ tinh LANDSAT 3 được phóng và mang đầu thu TM. Vệ tinh LANDSAT 7 mới được phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với đầu thu TM cải tiến gọi là ETM (Enhanced Thematic Mapper). Trên vệ tinh LANDSAT đầu thu có ý nghĩa quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất là Thematic Mapper gọi tắt là TM có độ phân giải 28m, 1 kênh toàn sắc độ phân giải 15m và 1 kênh hồng ngoại nhiệt. Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày. Có thể nói, TM là đầu thu quan trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường.

* Ảnh vệ tinh QuickBird:

Được cung cấp bởi Công ty Digital Globe, ảnh QuickBird hiện nay là một trong những loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân giải cao nhất. Hệ thống thu ảnh QuickBird có thể thu được đồng thời các tấm ảnh toàn sắc lập thể có độ phân giải từ 67cm đến 72cm và các tấm ảnh đa phổ có độ phân giải từ 2,44m đến 2,88m. Với cùng một cảnh, Công ty Digital Globe có thể cung cấp cho khách hàng 3 loại sản phẩm, ảnh QuickBird được sử dụng các cấp độ xử lý khác nhau là Basic, Standard và Orthorectified. Một ảnh QuickBird chuẩn có kích thước 16,5km x 16,5km. Với ảnh viễn thám QuickBird, có thể làm được nhiều việc mà trước đây chỉ có thể thực hiện với ảnh chụp từ máy bay. Các ứng dụng ảnh QuickBird tập trung chủ yếu vào nhiệm vụ quan sát theo dõi chi tiết các đảo hoặc các khu vực dải ven biển, bến cảng, lập bản đồ vùng bờ,...

* Ảnh vệ tinh ENVISAT:

Vệ tinh ENVISAT cung cấp nhiều loại dữ liệu viễn thám, trong đó quan trọng nhất là 2 đầu thu ASAR (Radar) và MERIS (ảnh quang học). Dưới đây là các thông số kỹ thuật của chúng:

Ảnh vệ tinh ENVISAT MERIS:

Đầu thu: ENVISAT/MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer);
- Bước sóng/Tần số: 0,412-0,9mm (VIS, NIR);
- Số kênh phổ: 15;
- Độ phân giải: 260m theo phương vuông góc với dải chụp, 290m dọc theo dải chụp;
- Độ rộng dải chụp: 1165km.

Ảnh vệ tinh ENVISAT ASAR:

Đầu thu: ENVISAT/ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar).
- Bước sóng/Tần số: 5.331 Ghz (C - band);
- Số kênh phổ ): 4 (phân cực);
- Độ phân giải: 30 - 1000m;
- Độ rộng dải chụp: 100 - 405km (5km đối với chế độ wave).
Ngoài ra còn nhiều loại dữ liệu viễn thám khác cho phép quan trắc các thông số khí quyển và đại dương. Bên cạnh các vệ tinh tài nguyên, còn cần khai thác thông tin từ các vệ tinh khí tượng và nhiều vệ tinh chuyên dụng khác, ví dụ đo độ cao mặt nước biển, đo tốc độ gió, xác định dòng hải lưu,... như NOAA, JASON, IMASAT, SEASWIF, ...

Trong đó ảnh vệ tinh ENVISAT/MERIS với diện tích phủ trùm lớn, tần suất chụp lặp cao, cung cấp thông tin trên nhiều kênh phổ sẽ cho phép thường xuyên cập nhật thông tin về tài nguyên và môi trường trên diện rộng (toàn bộ lãnh thổ và khu vực) bao gồm cả trên đất liền và trên biển. Tư liệu ảnh radar do đầu thu ENVISAT/ASAR cung cấp cũng rất hữu ích trong việc quan sát, phân tích các đối tượng trên bề mặt và các dạng thiên tai như lũ lụt, ô nhiễm dầu. Mặt khác, do khả năng chụp ảnh không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, các loại ảnh radar như ENVISAT/ASAR có vai trò hết sức quan trọng trong công tác theo dõi, giám sát tài nguyên và môi trường, nhất là đối với những nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa như Việt Nam, số ngày quang mây trong cả năm để có thể chụp ảnh quang học là rất ít.

Hiện nay, ở Việt Nam các cơ quan ứng dụng viễn thám sử dụng nhiều loại tư liệu ảnh vệ tinh, trong số đó các tư liệu vừa nêu trên là phổ biến. Các tư liệu này mới được ứng dụng cho việc điều tra nghiên cứu các đối tượng trên đất liền như để hiện chỉnh bản đồ tại Trung tâm Viễn thám, lập bản đồ địa chất tại Cục Địa chất Việt Nam và Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, sử dụng trong quản lý tổng hợp vùng bờ ở Cục Bảo vệ Môi trường. Tại các cơ quan ngoài Bộ, các tư liệu viễn thám được sử dụng tại các Viện nghiên cứu và một số Trường Đại học. Tuy nhiên, việc ứng dụng các tư liệu này chủ yếu cho việc quan sát sử dụng đất, môi trường, đô thị. Cũng có một số thí nghiệm ảnh viễn thám nghiên cứu về biển nhưng lẻ tẻ, chủ yếu tập trung ở một số địa điểm ven bờ như Hải Phòng, Quảng Ninh, Nha Trang, Vũng Tàu. Có một số đề tài nghiên cứu ứng dụng ảnh MODIS nghiên cứu các thông số trường nhiệt độ, sóng thì mới chỉ làm ví dụ chưa được kiểm chứng nghiêm túc.

Các ứng dụng công nghệ viễn thám trên đất liền hiện nay đã khẳng định khả năng của công nghệ viễn thám. Các nghiên cứu ban đầu ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu biển trong thời gian qua ở Việt Nam cùng với kinh nghiệm sử dụng công nghệ này ở nước ngoài là cơ sở để lựa chọn công nghệ viễn thám như một trong những giải pháp ưu tiên quan trọng trong việc xây dựng Hệ thống trạm quan trắc tài nguyên môi trường và khí tượng thuỷ văn biển Việt Nam.

2. ứng dụng công nghệ Viễn thám ở Việt Nam

2.1 Sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguyên đất

Nói đến tài nguyên đất cần đề cập đến hai khía cạnh: Lớp phủ thổ nhưỡng và tình hình sử dụng đất. Để điều tra, giám sát hai khía cạnh này, ở những mức độ khác nhau, đều có thể ứng dụng công nghệ viễn thám.

Cho đến nay, ảnh vệ tinh đã được nhiều cơ quan ở nước ta sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Những bản đồ này phủ trùm các vùng lãnh thổ khác nhau, từ khu vực hẹp đến tỉnh, vùng và toàn quốc.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc năm 1990 tỉ lệ 1: 1 000 000 được thành lập bằng nhiều nguồn tài liệu, trong đó ảnh vệ tinh Landsat - TM. Bản đồ này do Tổng cục Quản lý Ruộng đất (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường), cùng một số các cơ quan khác thực hiện. Bên cạnh đó, năm 1993 Tổng cục Quản lý Ruộng đất, Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường), Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện Điều tra Quy hoạch rừng, Viện Thiết kế và Quy hoạch Nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) đã thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc tỉ lệ 1: 250 000 bằng ảnh Landsat - TM.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các vùng như Tây Nguyên, Đồng bằng sông Cửu Long, Đồng bằng sông Hồng,… được thành lập trong khuôn khổ các chương trình điều tra tổng hợp, đều đã sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tài liệu chính. Những bản đồ này được thành lập trong những năm 1989, 1990 của thế kỉ trước và do các cơ quan nghiên cứu khoa học và điều tra cơ bản thực hiện. Bản đồ được thành lập chủ yếu ở tỉ lệ 1: 250 000.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh và các khu vực hẹp hơn của một số địa phương cũng được thành lập bằng ảnh vệ tinh. Những bản đồ này thường được thành lập ở các tỉ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) đến 1: 25 000 (khu vực cụ thể) và do các Viện thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường và một số Trường Đại học thực hiện trong khuôn khổ các đề tài nghiên cứu và các dự án.

Nhằm đưa công nghệ viễn thám về các Sở Tài nguyên và Môi trường, phục vụ công tác quản lý tài nguyên đất vào dịp tổng kiểm kê đất năm 2000 Trung tâm Viễn thám đã có những cố gắng ban đầu để một số Sở tiếp cận với công nghệ viễn thám, đã xây dựng quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh và tiến hành thử nghiệm ở một số địa phương. Trung tâm Viễn thám đã thành lập bình đồ ảnh vũ trụ tỷ lệ 1: 10 000 phục vụ kiểm kê đất đai của 13 tỉnh trong đợt kiểm kê đất năm 2005.

Như vậy, cho đến nay nhiều cơ quan ở nước ta đã sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất nhằm phục vụ các mục đích khác nhau. Kế hoạch sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất một cách hệ thống theo quy định của tổng kiểm kê đất thuộc ngành địa chính cũng như để giám sát và cập nhật biến động về sử dụng đất đai một cách liên tục theo các chu kì ngắn hạn, đang được Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường nghiên cứu đưa vào thực hiện trong thời gian tới.

Về mặt thổ nhưỡng, ảnh vệ tinh có thể được sử dụng trong công tác điều tra, thành lập bản đồ thổ nhưỡng, nghiên cứu, giám sát quá trình suy thoái đất do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra như xói mòn, nhiễm mặn, cát lấn,… ở nước ta, ảnh vệ tinh mới được sử dụng như tài liệu hỗ trợ để thành lập một số bản đồ thổ nhưỡng như bản đồ thổ nhưỡng Tây Nguyên tỉ lệ 1: 250 000, bản đồ thổ nhưỡng đồng bằng sông Cửu Long tỉ lệ 1: 250 000 thuộc các chương trình điều tra tổng hợp các vùng này. Bên cạnh đó, một số thử nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh và GIS để thành lập bản đồ xói mòn đất ở tỉ lệ nhỏ cũng đã được thực hiện. Như vậy, kết quả sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát lớp phủ thổ nhưỡng ở nước ta đã được áp dụng tuy vậy còn ít.

2.2 Sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguyên nước

Từ góc độ chức năng và nhiệm vụ của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khái niệm tài nguyên nước bao hàm nước mặt và nước ngầm. Để phục vụ các mục đích quản lí và khai thác tài nguyên nước phải điều tra và giám sát sự phân bố các đối tượng thủy văn và các nguồn nước ngầm, khối lượng và chất lượng cũng như diễn biến theo mùa, theo thời gian của chúng, các hiện tượng thuỷ văn có liên quan như lũ lụt, nhiễm mặn, biến động lòng sông, lòng hồ,…

Ngày nay, ảnh vệ tinh có thể đem lại nhiều thông tin trực tiếp và gián tiếp về các nguồn nước mặt cũng như nước ngầm. Các thông tin về chất lượng nước và về nước ngầm cũng cần được nghiên cứu áp dụng, khai thác từ ảnh vệ tinh. Khả năng sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguyên nước là một phương pháp cho kết quả nhanh và kịp thời nhất.

Ảnh vệ tinh được sử dụng chuyên cho mục đích kiểm kê các nguồn nước mặt, qua công tác hiện chỉnh bản đồ địa hình, ảnh vệ tinh là tài liệu chính dùng để cập nhật mạng lưới thủy văn bao gồm sông, suối, kênh mương, các hồ chứa nước và hồ, đầm, ao. ảnh vệ tinh đã được một số cơ quan sử dụng để khảo sát, thành lập bản đồ biến động lòng sông ở các tỉ lệ khác nhau, từ 1: 100 000 đến 1: 25 000 cho hệ thống sông Cửu Long, một số sông ở miền Trung và sông Hồng. Phần lớn những bản đồ này do Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường lập. Ngoài ra, ảnh vệ tinh đã được một số đơn vị thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia và Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường sử dụng để thành lập bản đồ ngập lụt đồng bằng sông Cửu Long và một số tỉnh miền Trung. ảnh vệ tinh hiện nay có khả năng sử dụng để điều tra giám sát chất lượng nước như độ mặn, mức độ ô nhiễm do chất thải công nghiệp và để điều tra, quản lí tổng hợp các lưu vực sông.

Về mặt nước ngầm, các nhà địa chất - thuỷ văn đã tiến hành một số thử nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với các phương pháp truyền thống để điều tra, thành lập bản đồ nước ngầm. Một trong những công trình đầu tiên về mặt này ở nước ta là bản đồ nước ngầm Tây Nguyên tỉ lệ 1: 250 000 được thành lập trong khuôn khổ chương trình điều tra tổng hợp vùng Tây Nguyên.

2.3 Sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát môi trường

Điều tra, giám sát môi trường là một lĩnh vực rất lớn, rất khó khăn, trong đó có những vấn đề có thể sử dụng ảnh vệ tinh như một công cụ hữu hiệu. Xét về góc độ công nghệ viễn thám, việc phân tích, suy giải phổ cho phép phát hiện những thay đổi của môi trường ở mức độ tổng thể, việc nghiên cứu môi trường ở mức độ chi tiết cần có các nghiên cứu, đo đạc của nhiều bộ môn khác. Điều tra, giám sát môi trường là nhiệm vụ liên quan đến nhiều ngành. Vì vậy, trong những năm qua, ngoài cơ quan quản lý môi trường, nhiều cơ quan nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản của nhiều ngành cũng như một số Trường Đại học ở nước ta đã quan tâm đến ứng dụng công nghệ viễn thám để thực hiện nhiệm vụ này như các Viện Địa lý, Địa chất, Vật lý, Nghiên cứu biển thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Trung tâm Viễn thám, Liên đoàn Bản đồ Địa chất thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, Viện Điều tra và Quy hoạch rừng thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội),… Các cơ quan này đã tiến hành nhiều thử nghiệm, dưới dạng các đề tài nghiên cứu, các dự án về sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra khảo sát các đối tượng, hiện tượng liên quan đến môi trường (hoặc từ góc độ môi trường) và đã thu được những kết quả ban đầu quan trọng.

Ảnh vệ tinh đã được sử dụng để điều tra và thành lập bản đồ các hệ sinh thái nhạy cảm như: Rừng ngập mặn, đất ngập nước (phạm vi cả nước), rạn san hô (Quảng Ninh, miền Trung), các loại habitat (đảo Bạch Long Vĩ),… Các bản đồ rừng ngập mặn được thành lập ở tỉ lệ 1: 100 000, phủ trùm toàn dải ven biển và ở tỉ lệ lớn hơn cho từng vùng. Bản đồ đất ngập nước toàn quốc được thành lập ở tỉ lệ 1: 250 000. Những bản đồ này do Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trưòng và một số cơ quan khác thực hiện theo chương trình của Cục Bảo vệ Môi trường. ảnh vệ tinh đa thời gian đã được sử dụng như một công cụ hữu hiệu nhất để khảo sát biến động của nhiều hợp phần môi trường thiên nhiên, như biến động bờ biển, lòng sông, biến động rừng ngập mặn, diễn biến rừng, biến động lớp phủ mặt đất và sử dụng đất (ở một số vùng). Một trong những bản đồ đó là bộ bản đồ biến động bờ biển thời kì 1965 - 1995 tỉ lệ 1: 100 000 phủ trùm cả dải ven biển, do Trung tâm Viễn thám và Viện nghiên cứu Biển Nha Trang thực hiện. ảnh vệ tinh đã được một số cơ quan sử dụng thử nghiệm để nghiên cứu và theo dõi một vài hiện tượng thiên tai như ngập lụt, cháy rừng, tai biến địa chất. Bên cạnh đó, ảnh vệ tinh đã được sử dụng để khảo sát và thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường dải ven biển với mục đích phòng chống dầu tràn.

Tuy mới là bước đầu, nhưng cũng đã xuất hiện công trình nghiên cứu “áp dụng viễn thám và GIS để nghiên cứu hiện trạng và biến động môi trường tỉnh Ninh Thuận” (TS. Nguyễn Ngọc Thanh và nnk, Hà Nội - 1999). Trong đó, ảnh vệ tinh đa thời gian là nguồn tư liệu để phân tích sự thay đổi về vị trí và diện tích các đơn vị môi trường, sự biến đổi thảm thực vật, biến đổi hình thức sử dụng môi trường, biến đổi về diện tích và vị trí các loại tai biến. Đồng thời, với mục đích mở rộng ứng dụng công nghệ viễn thám Viện Địa lý và Cục Bảo vệ Môi trường đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm sử dụng tư liệu viễn thám độ phân giải trung bình phục vụ giám sát, quản lý môi trường và tài nguyên” (Hà Nội 2002). Trong đó những người thực hiện đã thử nghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sử dụng đất, bản đồ phân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1: 500 000 vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ và một số bản đồ dẫn xuất khác.

Như vậy, trong những năm qua nhiều cơ quan của nước ta đã tiếp cận với công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra, giám sát môi trường. Tuy nhiên, những kết quả thu được mới đề cập đến một số khía cạnh môi trường một cách rời rạc, tản mạn và được thực hiện trong khuôn khổ của các đề tài, các dự án với các mục tiêu khác nhau. Nhiều vấn đề môi trường có nhu cầu khai thác thế mạnh của công nghệ viễn thám nhưng chưa được đáp ứng.

Tham khảo thông tin

Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, công nghệ viễn thám được coi như một công cụ quan trắc hữu ích nhằm theo dõi những biến động của môi trường theo thời gian, phát hiện kịp thời những ảnh hưởng bất lợi của các hiện tượng thiên nhiên và tác động của con người lên sự phát triển bền vững.

Năm 2011, Trung tâm Viễn thám Quốc gia sẽ tiến hành lập cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý tỷ lệ 1/5.000 khu vực đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL); thành lập bộ bản đồ biến động đường bờ biển Việt Nam tỷ lệ 1/100.000 cho toàn tuyến bờ và tỷ lệ 1/25.000 cho các đoạn bờ trọng điểm giai đoạn 1965 - 2010 bằng ảnh viễn thám,… Trung tâm tiếp tục đầu tư trang thiết bị, bảo trì Trạm thu ảnh vệ tinh phục vụ giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Cũng trong năm 2011, Trung tâm phấn đấu sẽ phủ trùm khoảng 60% lãnh thổ Việt Nam với dữ liệu ảnh SPOT5…

Ông Phạm Việt Hồng, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết: “Những hiện tượng thiên nhiên thường được quan trắc là theo dõi những diễn biến lũ lụt và đánh giá tác động của chúng, đồng thời đề xuất các biện pháp dự báo và phòng tránh hiệu quả; theo dõi hiện tượng cháy rừng và các dạng mất rừng, thái hóa rừng... Quan trắc đánh giá những tai biến môi trường như sạt lở đất, hoặc xói mòn đất, thoái hóa đất, thoái hóa rừng... Ngoài những hiện tượng biến đổi trong thiên nhiên có tính chất toàn cầu, trên diện rộng như suy giảm diện tích rừng, sa mạc hóa, thay đổi bề mặt nhiệt độ nước biển, một số hiện tượng ô nhiễm có tính chất liên lục địa cũng được quan trắc và xử lý bằng công nghệ viễn thám.”

Việc tích hợp tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường mang ý nghĩa to lớn bởi nhiều ưu điểm như giàu thông tin, chu kỳ thu nhận thông tin ngắn, xử lý thông tin trên diện rộng, không phụ thuộc vào tình hình kinh tế-xã hội trên mặt đất. Đây là công cụ hữu hiệu giúp cho việc nghiên cứu, điều tra tài nguyên và nắm bắt thông tin nhanh chóng, đồng bộ trên diện rộng.

Dữ liệu viễn thám khi tích hợp với GIS sẽ là nguồn tư liệu khách quan mang tính kế thừa và đổi mới liên tục trong bản đồ số, thực sự trở thành công cụ hiệu quả trong nghiên cứu sự biến động của các thành phần tài nguyên-môi trường trên bề mặt đất và là tư liệu đáng tin cậy cho các nhà chuyên môn tham khảo trong nhiều lĩnh vực.

Tiêu biểu nhất là ứng dụng công nghệ viễn thám- GIS để đánh giá tác động môi trường lưu vực sông sông Cầu, qua đó đã xây dựng được cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất lưu vực sông này, có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng đối với vấn đề quy hoạch và quản lý môi trường lưu vực sông Cầu của 6 tỉnh phía Bắc gồm Bắc Ninh, Bắc Giang, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc và Hải Dương.
Các dự án hợp tác trong nước của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Quy hoạch bảo vệ môi trường: đã thực hiện được 3 đề tài: 1) Quy hoạch bảo vệ môi trường thị xã Uông Bí, Quảng Ninh; 2) Quy hoạch bảo vệ môi trường khu vực Hạ Long, Cẩm Phả, Yên Hưng và 3) Quy hoạch bảo vệ môi trường tỉnh Quảng Ninh đến 2020. Các đề tài này đều sử dụng nguồn vốn ngân sách của địa phương. Hiện nay, đề tài tài Quy hoạch bảo vệ môi trường tỉnh Quảng Ninh đang trong giai đoạn nghiệm thu, 2 đề tài còn lại đã được hội đồng nghiệm thu tỉnh Quảng Ninh đánh giá đạt chất lượng tốt.
Đánh giá tác động môi trường: Giai đoạn 2006-2010, đã thực hiện 2 báo cáo đánh giá tác động môi trường của Công ty Than Vàng Danh (đã nghiệm thu tại hội đồng cấp nhà nước) và 10 báo cáo đánh giá tác động môi trường chiến lược của các dự án quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội cấp tỉnh. Hầu hết các báo cáo đánh giá tác động môi trường chiến lược đã được nghiệm thu với kết quả tốt tại hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước.
Đánh giá ảnh hưởng và đề xuất giải pháp khắc phục hậu quả của chất độc hóa học (Dioxin) trên địa bàn tỉnh Quảng Trị: Đề tài sử dụng nguồn vốn ngân sách của địa phương về bảo vệ môi trường. Mục tiêu của đề tài là phân vùng ảnh hưởng chất độc hóa học trên địa bàn tỉnh Quảng Trị, từ đó đề xuất các giải pháp, các dự án ưu tiên nhằm khắc phục hậu quả.

Nghiên cứu và đánh giá đặc điểm tài nguyên thiên nhiên và tai biến thiên nhiên: đang hợp tác với nhiều cơ quan nghiên cứu và các địa phương để thực hiện các đề tài nghiên cứu và các dự án ứng dụng theo hướng nghiên cứu này, cụ thể như sau: 1) Lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ vùng biển Nam Trung bộ từ 0 - 30 m nước, tỷ lệ 1:100.000; 2) Lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ vùng biển Cửa Mỹ Thạnh - Lạc Hòa, tỉnh Sóc Trăng tỷ lệ 1:100.000; 3) Lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ vùng biển Hải Phòng - Quảng Ninh; 4) Lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ vùng biển Hà Tiên - Phú Quốc, tỷ lệ 1:100.000; 5) Lập bản đồ địa mạo đường biển Tây Nam 30 - 100 m nước, tỷ lệ 1:500.000; 6) Lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ vùng biển Trà Cổ - Cửa Nhượng; 7) Nghiên cứu địa mạo và tai biến thiên nhiên khu vực Thừa Thiên - Huế (chủ trì đề tài nhánh, thuộc đề tài Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên khu vực Thừa Thiên - Huế); 8) Nghiên cứu địa mạo và tai biến thiên nhiên cho xây dựng hồ sơ bảo tồn cao nguyên đá Đồng Văn - Mèo Vạc.

Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá tài nguyên và theo dõi diễn biến tài nguyên: là một trong những trung tâm hàng đầu về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu và theo dõi tài nguyên thiên nhiên. Hiện nay, nhiều cán bộ đang có nhiều đề tài hợp tác với các địa phương và các cơ quan nghiên cứu triển khai các dự án, đề tài NCKH liên quan đến lĩnh vực này: 1) Xây dựng bản đồ nhạy cảm sinh thái thành phố Hải Phòng; 2) Áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong công tác nuôi trồng thủy sản; 3) Ứng dụng viễn thám và GIS trong cung cấp nước sạch cho một số vùng nông thôn ở Tây Nguyên; 4) Ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu tài nguyên nước ở Hòa Bình; 5) Ứng dụng viễn thám và GIS trong tìm kiếm nước ngầm ở vùng Karst Đông Bắc; 6) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám vào công tác quản lý nhà nước ngành Bưu chính viễn thông tỉnh Quảng Ngãi; 7) Nghiên cứu xây dựng bản đồ tiếng ồn khu vực sân bay thành phố Đà Nẵng.
Nghiên cứu ứng dụng địa chính và công nghệ địa chính: trong quá trình 10 năm phát triển, hiện nay ngành địa chính và công
 nghệ địa chính đang phát huy được thế mạnh của mình trong việc triển khai các đề tài NCKH. Giai đoạn 2006-2010, ngành địa chính và công nghệ địa chính đã thực hiện các đề tài: 1) “Đo vẽ và thành lập bản đồ địa chính khu vực Đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc”, 2) “Đo vẽ và thành lập bản đồ địa hình 1/500 làng cổ Đường Lâm”; 3) “Đo vẽ và thành lập bản đồ địa hình 1/500 huyện Phong Điền, Thừa Thiên Huế”.

Hợp đồng với Công ty Kinh doanh nước sạch Hà Nội về nghiên cứu loại bỏ asen khỏi nước cấp, 2008. 

Xử lý nước cấp cho Công an Hoài Đức, Hà Nội, 2008.

Hợp đồng chuyển giao công nghệ sản xuất vật liệu xúc tác xử lý nước nhiễm phèn kiểu Ferrosel(gọi là hạt xúc tác Aluwat) cho tỉnh Bạc Liêu 2008-2009.

Cải thiện chất lượng nước hồ Kim Liên và hồ Hữu Tiệp bằng tổ hợp phương pháp cơ sinh hoá học (trong khuôn khổ Dự án kỷ niệm 1000 năm Thăng Long -Hà Nội) 2009-2010.

Hợp đồng tư vấn xây dựng phương án cải tạo hệ thống xử lý hèm cồn cho nhà máy mía đường Lam Sơn, Thanh Hóa 2009 (đang xây dựng).
Hợp đồng với Cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ NN & PTNN về đào tạo, kiểm tra chéo chất lượng phân tích asen trong nước cho các tỉnh trên toàn quốc 2007-2008.

Hợp đồng với Trung tâm Quan trắc Môi trường của Sở Tài nguyên Môi trường Hà Nội về giám sát thực hiện các chương trình quan trắc môi trường, 2007-2008

Hỗ trợ Cục Bảo vệ Môi trường tổ chức các khóa đào tạo về Sử dụng dấu chuẩn sinh học trong quan trắc, đánh giá chất lượng môi trường, 2007-2008.

Các hợp đồng với Cục Bảo vệ Môi trường trong khuôn khổ Dự án thí điểm về loại bỏ PCBs ở Việt Nam (PCB-MEPV)
Đào tạo về thu thập kiểm kê và phân tích PCBs tại các điểm trình diễn, Dự án thí điểm về loại bỏ PCBs ở Việt Nam (PCB-MEPV), 2008. 
Kiểm tra liên phòng thí nghiệm về phân tích PCBs sử dụng GCMS/ECD và thiết lập nhóm chuyên gia phân tích PCBs từ các phòng thí nghiệm có năng lực, 2008.

Đánh giá chất lượng đất, nước ngầm tại các khu công nghiệp Quế Võ - Bắc Ninh, Tiên Sơn - Bắc Ninh, Quang Châu - Bắc Giang,  Phố Nối A - Hưng Yên 2005 - 2008.

Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát tài nguyên đất và biến đổi khí hậu

 Tư liệu viễn thám (ảnh chụp từ trên cao) được coi là những thông tin hết sức quan trọng. Ứng dụng ở nước ta, công nghệ viễn thám đã phát huy hiệu quả trong quản lý tài nguyên, dự báo thời tiết, giám sát tình trạng ô nhiễm, hiện trạng sử dụng đất, đo đạc bản đồ… Xin giới thiệu hai ứng dụng gần đây của công nghệ viễn thám khá  hiệu quả trong giám sát tài nguyên đất và biến đổi khí hậu. 
 
Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thịcủa TP. Vinh (Nghệ An) 
 
Dữ liệu viễn thám với đặc điểm đa thời gian, xử lý ngắn và phủ trùm khu vực rộng là một công cụ hữu hiệu cho việc theo dõi biến động hiện trạng sử dụng đất nói chung và đất đô thị nói riêng. 
 
Để đạt được mục tiêu đề ra, nghiên cứu biến động đất đô thị nhằm theo dõi xu hướng phát triển vùng đất ven đô của thành phố, ngoài việc tìm hiểu các khái niệm về đô thị, phương pháp nghiên cứu viễn thám trong theo dõi biến động là tạo ảnh chéo từ hai ảnh đã phân loại. Các dữ liệu ảnh vệ tinh tại một số thời điểm chụp vùng nghiên cứu đã được xử lý bằng các phương pháp chọn mẫu, luận giải thông qua phân loại bằng mắt thường, phân loại có kiểm định, phân tích sau phân loại, điều tra thực địa và áp dụng phương pháp thành lập bản đồ. 
 
Theo dõi sự biến động đất đô thị của TP. Vinh bằng công nghệ viễn thám đã chỉ ra sự biến động rất rõ ràng theo thời gian. Sau khi phân loại xong ảnh vệ tinh với 5 lớp đối tượng gồm dân cư, đất xây dựng, thực vật, đất trống và mặt nước với độ chính xác tương đối thì tiến hành xếp nhóm các đối tượng. Dân cư, đất xây dựng vào nhóm đất đô thị. Các đối tượng thực vật, mặt nước, đất trống vào nhóm đất khác. 
 
Qua đó, sự biến động trong 14 năm (1992 đến 2005) của đất đô thị theo từng thời điểm cũng được xác định rõ ràng hơn về mặt không gian. Cụ thể ở đây là sự tăng đất đô thị tại các năm 2000 và 2005 so với năm 1992. Điều này cũng nói lên là đất trống, mặt nước hay thực vật đã được thay thế bởi sự phát triển của dân cư hay đất đô thị. 
 
Kết quả của bản đồ biến động kết hợp với khảo sát thực địa cho thấy, phạm vi của đô thị chủ yếu vẫn phát triển về phía Bắc và Đông Bắc thành phố. Các khu dân cư vẫn phát triển bám theo các trục giao thông chính. Tuy nhiên vẫn tồn tại sự phát triển manh mún, tự phát ở vùng phía Tây của thành phố. 
 
Có thể khẳng định, việc sử dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao để hỗ trợ cho việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất nói chung là rất cần thiết, nhằm chính xác hóa việc thể hiện sự phân bố các loại đất trên bản đồ, đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của công tác quản lý đất đai hiện nay. 
 
 
Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát biến đổi khí hậu 
 
Trên thế giới, công nghệ viễn thám vệ tinh là công cụ hiệu quả để đánh giá và giám sát quá trình biến đổi khí hậu. Các số liệu quan trắc thực địa kết hợp với các thông tin chiết tách từ ảnh viễn thám vệ tinh cho phép dự báo về xu thế biến đổi và xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu, từ đó chúng ta có căn cứ khoa học để đưa ra các giải pháp phòng tránh và thân thiện với biến đổi khí hậu. 
 
Nhóm nghiên cứu của Trung tâm Viễn thám Quốc gia đã nghiên cứu 2 trong số nhiều khả năng của viễn thám Việt Nam trong giám sát biểu hiện của biến đổi khí hậu là theo dõi mực nước biển dâng và nhiệt độ bề mặt đất cũng như bề mặt nước biển của khu vực biển Đông nước ta. 
 
Từ việc thu thập ảnh viễn thám MODIS của Mỹ, nhóm đã nghiên cứu xây dựng bản đồ biến thiên nhiệt độ bề mặt nước biển và bản đồ phân bố hàm lượng chất diệp lục (chlorophy lla) trong nước biển để đánh giá sự biến đổi khí hậu biểu hiện trên đại dương. 
 
Nhóm nghiên cứu cho rằng, với khả năng giám sát liên tục trên phạm vi rộng, ảnh viễn thám vệ tinh cho phép xác định các vùng bị ngập lụt do mưa lũ, nước biển dâng… với các kịch bản khác nhau do biến đổi khí hậu. 
 
Bốn biểu hiện cơ bản của biến đổi khí hậu là nhiệt độ nóng lên của trái đất, mực nước biển dâng, mưa lũ và bão gió thất thường. Viễn thám có vai trò quan trọng trong giám sát các biểu hiện, đánh giá tác động, giúp các nhà lãnh đạo các tổ chức, cơ quan Nhà nước ra quyết định nhanh để ứng phó trên quy mô rộng. Từ ảnh viễn thám, Trung tâm Viễn thám đã xây dựng các bản đồ ngập lụt, vùng ngập nước, ngập mặn do nước biển dâng… 
 
Mới đây, Trạm Thu ảnh vệ tinh (Trung tâm Viễn thám Quốc gia) được khánh thành tại xã Minh Khai (Từ Liêm, Hà Nội), một phần của dự án "Xây dựng hệ thống Giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường tại Việt Nam", là kênh quan trọng tiếp tục giúp chúng ta kiểm tra độ chính xác của các báo cáo về TN&MT. 

Nguồn tin:Theo KH&HTQT Tổng hợp