Nhờ có Viễn
thám, nhiều hiện tượng khí hậu được theo dõi, được dự báo chính xác và kịp
thời. Chiếm hơn 70% diện tích bề mặt
trái đất, biển và đại dương vẫn còn chứa nhiều bí ẩn đối với con người. Viễn
thám cung cấp các thông tin tổng hợp, rộng khắp về trạng thái vận động nước
biển, sự biến đổi các dòng chảy, chất lượng nước …Viễn thám được coi như cuộc
cách mạng trong lĩnh vực nghiên cứu biển và đại dương. Công nghệ Viễn thám đã
tạo một bước ngoặt lớn trong nghiên cứu địa chất, cung cấp tư liệu đầy đủ và
toàn diên hơn về cấu trúc địa chất khu vực và toàn cầu, cung cấp kịp thời những
thông tin về địa chất môi trường. Viễn thám cũng là công cụ hữu hiệu nghiên cứu
môi trường đất, thảm thực vật và sự biến động của chúng theo thời gian. Viễn
thám được coi là phương tiện hiệu quả cho kết quả nghiên cứu toàn diện, kịp
thời, chính xác và rộng khắp nhất trong kĩ thuật monitoring môi trường. Trong
nghiên cứu tài nguyên môi trường, phương pháp Viễn thám thể hiện những ý nghĩa
sau đây :
Ø
Ý
nghĩa khoa học: Viễn thám cho phép khai thác nhiều thông tin chi tiết và tin
cậy về các hiên tượng, bản chất của đối tượng mà các phương pháp khác không
thực hiện được
Ø
Ý
nghĩa thực tiễn: Đáp ứng yêu cầu cấp bách về nghiên cứu môi trường toàn cầu
hiện nay.
Ø
Ý
nghĩa kinh tế: tiết kiệm thời gian và công sức, tiết kiệm chi phí công sức.
I. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG.
Vệ tinh khí tượng là
một loại vệ tinh nhân tạo được dùng chủ yếu để quan sát thời tiết và khí hậu trên Trái Đất. Các vệ tinh khí tượng không chỉ quan sát được mây và các hệ mây.
Nó có thể quan sát được ánh sáng của thành phố, các vụ cháy, ô nhiễm, cực quang, cát và bão cát, vùng bị tuyết bao phủ, bản
đồ băng, hải lưu, năng lượng lãng phí... và các thông tin môi trường
khác được thu thập bởi vệ tinh khí tượng.
Vệ tinh khí tượng thường có hai loại quỹ đạo cơ bản: quỹ đạo địa tĩnh (vệ
tinh địa tĩnh) và quỹ đạo cực. Vệ tinh khí tượng đầu tiên, Vanguard 2, được phóng vào ngày 17 tháng 2 năm 1959. Nó được thiết kế để đo sự che phủ của mây. Tuy nhiên, do
trục quay không chính xác nên nó không thu thập được nhiều dữ liệu có ích. Vệ
tinh khí tượng được xem là thành công đầu tiên là TIROS-1, được phóng bởi NASA vào ngày 1 tháng 4 năm 1960. TIROS hoạt động trong 78 ngày và được chứng minh là thành công hơn nhiều
so với Vanguard 2. TIROS mở đường cho nhiều vệ tinh khí tượng cao cấp hơn trong
tương lai.
Khí hậu và
khí tượng là một trong những đối tượng đầu tiên được nghiên cứu bằng phương
pháp viễn thám. Tư liệu viễn thám đã theo dõi và ghi nhận những sự biến đổi môi
trường tự nhiên trong khí quyển như sự
phân bố nhiệt, sự vận động của các khối không khí và quan hệ của chúng với đặc
thù của mặt đệm. Kết quả phân tích tư liệu Viễn thám cho phép xây dựng mô hình
chuyển động của không khí, mô hình vận động của mây, mô hình chuyển động bất
đồng nhất trong mặt phẳng nằm ngang và chuyển động đối lưu của không khí theo
chiều thẳng đứng.
Mây là tập
hợp những sản phẩm ngưng kết hay thăng hoa của hơi nước ở những độ cao khác
nhau. Các tấm ảnh Viễn thám có thể ghi nhận và tập trung mô tả các thông số của
các tầng mây, bao gồm: cấu trúc tầng mây, độ che phủ của mây, độ cao … Trên cơ
sở phân tích, giải đoán ảnh Viễn thám , bản đồ các lớp mây được thành lập. Có
thể thành lập bản đồ mây theo chu kì 5 ngày, 2 tuần, 1 tháng, hàng quý v.v…cho
từng vùng và cho toàn khu vực. Đây là những tài liệu quan trọng phục vụ cho
việc dự báo xa tình hình diễn biến của khí hậu. Kết quả giải đoán các tư liệu
Viễn thám cũng sẽ cho phép xác định mối quan hệ giữa sự hình thành mây và tính
chất bề mặt địa hình trái đất, đặc biệt là sự hình thành mây trên khu vực các
đỉnh núi cao. Trên cơ sở nguyên lý thống kê có thể thành lập bản đồ đa thời
gian về mức độ che phủ các tầng mây đối với bề mặt đất ở cá vùng khác nhau,
thời điểm khác nhau.
Nhiệt độ bề mặt
nước biển phân tích từ ảnh NOAA
Các cơn lốc mây ở quần đảo Canary (26/3/2003) ảnh vệ tinh MERIS
Các tư liệu Viễn thám là cơ
sở để nghiên cứu theo dõi sự di chuyển
và các khí áp và gió. Phân tích các tấm ảnh Viễn thám từ vệ tinh địa tĩnh(Vệ
tinh khí tượng địa tĩnh chuyển động quanh Trái đất với cùng một chu kỳ Trái đất
tự quay, tức là chuyển động đồng bộ với Trái đất. Cho nên, khi ở mặt đất nhìn
lên chúng ta cảm thấy nó đứng yên ở một chỗ cố định) có thể dự báo được tốc độ
và hướng di chuyển của gió. Chính nhờ các tư liệu này mà sớm xác định được các
thông số về dự báo khí tượng, góp phần hạn chế những thảm hoạ thiên nhiên do
các cơn lốc, bão gây ra.
Phương pháp Viễn thám cho phép
xác định cường độ bức xạ của mặt trời. Kết hợp với các trạm quan trắc mặt đất,
các kết quả nghiên cứu tư liệu Viễn thám cho phép xác định sự phân bố cân bằng
bức xạ ở các vùng địa lý khác nhau trên trái đất.
Trên cơ sở phương pháp phân
tích các tư liệu Viễn thám có thể xác định được chế độ nhiệt của không khí theo
thời gian và không gian; xác định sự chênh lệch nhiệt độ của bề mặt trái đất do
sự phân bố đất đá có thành phần thạch học khác nhau
Cũng trong phạm trù nghiên cứu khí hậu và khí tượng, phương pháp Viễn
thám cho phép xác định mối quan hệ giữa tính chất bề mặt địa hình trái đất và
vận động của khí quyển.II. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG BIỂN VÀ ĐẠI DƯƠNG.
Ba phần tư diện tích bề mặt đất là biển và đại dương. Các hoạt động của
biển và đại dương là tác nhân điều tiết khí hậu và các yếu tố môi trường trên
bề mặt trái đất. So với lục địa ở ngoài biển và đại dương các phương tiện và
các trạm quan trắc ít hơn nhiều, có nhiều vùng rộng lớn của đại dương không có
trạm quan trắc, vì vậy phương pháp Viễn thám vệ tinh chiếm vị trí quan trọng.
Viễn thám là các tin cậy để nghiên cứu các thông số về biển và đại dương
và sự biến động của chúng, bao gồm:
Ø
Xác định các thông số của dòng chảy.
Ø
Nghiên cứu cấu trúc sóng biển.
Ø
Theo dõi hoạt động các dòng hải lưu.
Ø
Phát hiện và theo dõi các vùng ô nhiễm dầu mỏ và
các loại ô nhiễm khác trên biển và đại dương.
Ø
Nghiên cứu cấu trúc và quy luật di chuyển của
các lớp băng phủ trên các đại dương và hai cực.
Để nghiên cứu các dòng hải lưu và theo dõi sự chuyển động của các khối
nước, người ta dùng ảnh hồng ngoại kết hợp với các tư liệu ảnh về quy luật vận
động của sóng biển, sự phân bố nhiệt độ của nước v.v … từ ảnh Viễn thám không
những theo dõi sự vận động của băng mà còn cập nhật tình trạng tan băng do hiệu
ứng nhà kính.
Song hành với các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, ngành
hàng hải cũng ngày một phát triển mạnh mẽ làm cho tình trạng ô nhiễm biển và
đại dương ngày một tăng. Một đặc thù của ô nhiễm biển và đại dương là trong môi
trường thể lỏng các chất ô nhiễm dễ hoà tan, dễ dàng được di chuyển theo các
dòng chảy và phát tán trên diện rộng. Trong những năm gần đây, ô nhiễm nước
biển đã trở thành vấn đề trọng tâm của nhiều quốc gia trên thế giới. Tư liệu
Viễn thám là một trong các phương tiện phục vụ có hiệu quả chương trình
monitoring môi trường biển: phát hiện vị trí, phạm vi và mức độ ô nhiễm. Trong
các hiện tượng ô nhiễm biển và đại dương thì dầu mỏ là tác nhân nguy hiểm nhất.
Tràn dầu mỏ do nhiều nguyên nhân: tàu chở dầu bị đắm, sự cố giàn khoan trên
biển, đánh đắm các giàn khoan cũ, chiến tranh vùng vịnh v.v…Ảnh Viễn thám cho
phép phát hiện, khoanh vùng và theo dõi quá trình vận động các khu vực tràn dầu
trên biển nhanh chóng và hiệu quả.
Cụ thể là việc sử dụng Ảnh Viễn thám Modis quan trắc sự cố tràn dầu tại Quảng Nam
a) Tóm
tắt
Theo đề
nghị của Cục Bảo vệ Môi trường, cuộc họp khẩn cấp giữa đại diện Cục bảo vệ Môi
trường và Lãnh đạo Viện Vật lý và Điện tử- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
đã họp vào ngày 08/02/2007 tại Viện về sự cố tràn dầu tại Quảng Nam.
Đại
diện Cục Bảo vệ Môi trường đã đề nghị Viện VL&ĐT đánh giá nhanh và nếu có
thể xác định nguyên nhân sự cố dầu tràn tại Quảng Nam trong những ngày cuối
tháng 1 và đầu tháng 2 năm 2007 bằng công nghệ viễn thám sử dụng ảnh Modis
(moderate resolution imaging spectroradiometer) đã được lắp đặt từ 8/2001 tại
Viện.
b) Phương
pháp
Sử dụng
ảnh tổ hợp màu 1,4,3 các kênh ảnh MODIS độ phân giải 250 m hàng ngày phát hiện
vệt loang được giải đoán là vệt loang của dầu;
Sử dụng
ảnh tổ hợp màu cùng thời điểm của các năm trước đây (2006) so sánh sự khác biệt
này;
Các vấn
đề vật lý và mô hình toán học được lựa chọn để tính toán;
Sử dụng
các giá trị vật lý (nhiệt độ bề mặt mặt biển, hàm lượng diệp lục của nước biển)
tính toán được từ ảnh MODIS để xác định các dị thường;
Các vấn đề
khác cần quan tâm:
Ø
Vệt dầu được giải đoán (diện tích, loại dầu,
khối lượng, thời điểm phát hiện...);
Ø
Mô hình thủy động lực học của thủy triều;
Ø
Đánh giá sự pha trộn của các xoáy nước;
Ø Dự báo gió.
c) Mục tiêu
Quan trắc hằng ngày và phát hiện các
tai biến tràn dầu, cũng như các sự cố khác trên biển (ô nhiễm chất hóa học) của
ảnh MODIS đã thu được;
Cung cấp các số liệu về phân bố, diện tích cho
các mô hình dự báo để đưa ra các các phương án xử lý tràn dầu xa bờ.
Ảnh
MODIS thu được vào lúc 13 giờ 15 phút ngày 6/02/2007 và so sánh cùng
thời
điểm năm 05/02/2006 tại Quảng Nam (ảnh nhỏ trên).
Nhiệt độ bề mặt mặt biển Quảng Nam ngày
06/02/2007
Hàm lượng diệp lục tại Quảng Nam ngày
06/02/2005
Ảnh MODIS tổ
hợp ngày 30/1 và 31/1 năm 2007
Nhiệt độ bề mặt mặt biển trong ngày 30 và 31
tháng 1 năm 2007 tại vùng dầu loang
Hàm lượng diệp lục trong ngày 30 và
31 tháng 1 năm 2007 tại vùng dầu loang
Bảng :Các giá trị dị thường vật lý đo được
tại vùng tràn dầu 30/01/2007
TT
|
Kinh độ
|
Vĩ độ
|
Nhiệt độ (SST) oK
|
Hàm lượng diệp lục (Chl) mg/l
|
1
|
108°51’17”
|
17°51’20”
|
297,16
|
0,45
|
2
|
108°52’04”
|
17°51’46”
|
297,45
|
0,44
|
3
|
108°51’34”
|
17°52’30”
|
298,37
|
0,51
|
4
|
108°50’09”
|
17°50’22”
|
297,32
|
0,42
|
Từ
các số liệu thống kê và tư liệu ảnh viễn thám ta có thể thành lập ra các bản đồ
với mục đích bảo vệ môi trường biển và vùng ven biển.
III. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU MÔI
TRƯỜNG THỦY VĂN.
a)
Thông
số về hệ thống thuỷ văn
Nghiên cứu thuỷ văn là một trong những hướng trọng tâm của kỹ thuật viễn thám. Xử lý tư liệu viễn thám cho phép xác định hầu hết các thông
số về hệ thống thuỷ văn lục địa bao gồm:
Ø Cơ cấu mạng lưới thuỷ văn từng vùng, từng khu vực
Ø
Hình dạng và kích thước các vật thể chứa nước như ao hồ, sông, suối, các vùng đóng băng, tuyết bao phủ…
Ø
Chế
độ và sự biến đổi lưu lượng, cường độ dòng
chảy trong hệ
thống thuỷ văn, dự báo các tai biến tự nhiên trong thuỷ
văn như triều cường, lũ lụt …
Ø
Xác định các thành phần ô nhiễm trong nước
Nghiên
cứu ô nhiễm nước bằng phương pháp viễn thám cho ưu điểm nổi bật so với các phương pháp truyền thống, vì nó
cho phép xác định sự phân bố không
gian của ô nhiễm, cung cấp thông tin
liên tục và nhanh chóng. Bộ
cảm trên máy bay, vệ
tinh sẽ thu nhận được những vật chất và hàm lượng ô nhiễm, thông qua sự biến đổi hệ số phản xạ so với hệ số phản xạ của nước sạch.
Kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy rằng, phương pháp viễn thám cho kết quả tốt nhất để nghiên cứu ô nhiễm nhiệt của các nguồn nước có nhiệt độ cao có màu sáng; nước lạnh, màu sẫm. Cường độ tông màu là hàm số của nhiệt độ nguồn nước.
Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu thuỷ văn
a) Nghiên cứu
tổng hợp
lượng dòng chảy
.
Trong viễn thám một lưu vực được chia thành những lớp khác nhau
về chế độ thuỷ văn, sự phân chia
này phụ thuộc vào các lớp thông tin của mặt đất. Thông qua việc phân tích ảnh có thể
tính toán được hệ số dòng chảy cho mỗi lớp. Khi liên
hệ với một số tài liệu thuỷ văn, các yếu tố dòng chảy có liên
quan đến từng vùng khác nhau của khu vực và được tách ra trên tư
liệu viễn thám.
Cơ quan
nghiên cứu đất của Mỹ đưa ra trị số kinh nghiệm của đường cong
dòng chảy ( Curve number CN) được xác định trên cơ sở phân tích tư liệu viễn thám . Trị số này có quan hệ
với lượng mưa và trị số khu vực ( hệ số lưu vực được coi như hệ số dòng chảy nó thể hiện tiềm năng dòng
chảy của lưu vực).
b) Nghiên cứu
các đặc trưng
hình thái.
Những đặc trưng hình thái của sông có thể
xác định trên tư
liệu viễn thám (
thông thường ảnh máy bay
sẽ có độ chính xác phù hợp với tỉ lệ lớn ). Thí dụ có thể xác định độ dài sông suối, độ rộng lòng sông độ dốc lưu vực, hệ số phân nhánh, hệ
số uôn khúc, độ nhám của mặt trời ….
Trong
trường hợp trạm đo trên sông có thể đối chiểu cả tư liệu thực tế với tư liệu viễn thám, sử dụng đường cong phân phối nước mặt để tính toán có thể xác định được lưu lượng dòng chày trên sông.
c) Nghiên cứu
cân bằng
nước khu vực.
Việc nghiên cứu cân bằng nước trên lưu vực cho phép xác định quá trình động thái thuỷ văn xảy ra trên phạm vi lưu vực.
Mỗi một thông số của phương trình cân bằng nước có thể tính toán thông qua thực nghiệm, đối chiếu với thông số trên tư liệu viễn thám từ đó có thể liên hệ tính
toán cho toàn lưu vực.
Để tính được lượng dòng chảy bùn cát dòng chảy rắn cho một lưu vực người ta đã thử nghiệm áp dụng phương pháp
sử lí số tư liệu ảnh
Landsat để tính toán hệ số phổ ở các băng 4, 5.
d) Những ứng
dụng khác trong nghiên cứu
thuỷ văn.
Nghiên cứu ứng dụng trong thuỷ
văn nông nghiệp:
Ø
Xây dựng kế hoạch tưới trong
nông nghiệp, đó là xác định hệ số yêu cầu dùng nước cho từng loại cây trồng kiểu tán lá đối với các nhiệt độ khác nhau và từng thời vụ khác nhau
Ø
Phân hạng mức độ tưới của đât, xác định sản phẩm mùa màng.
Ø
Xây dựng các đề án tưới tiêu.
Ø
Nghiên cứu dòng hồi quy khi tưới.
Ø
Nghiên cứu sự thất thoát nước qua kênh dẫn.
Nghiên cứu môi trường chất lượng nước:
Ø
Xác định vùng nước sạch trong đất liền và vùng biển nông.
Ø
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự đô thị hoá và công nghiệp hoá tới nguồn nước
Ø
Nghiên cứu sự ô nhiễm do dầu
Nghiên cứu sự ô nhiễm nước do các
nguyên nhân khác.
Ø
Nghiên cứu môi trường nước: nhiệt độ, độ muối, độ đục, …
Ø
Nghiên cứu hiện trạng và dự báo
ngập lụt.
Ø
Nghiên cứu quá trình diễn biến ngập lụt.
Ø
Nghiên cứu theo dõi các diễn biến khác:
Ø
Nghiên cứu sự mất nước qua đập.
Ø
Nghiên cứu mở rộng các bồn thu nước.
Ø
Nghiên cứu theo dõi diễn biến quá trình trầm tích.
Ø
Nghiên cứu quá trình sa mạc hoá.
Ø
Nghiên cứu diễn biến đường bờ sông, bờ biển.
Ø
Nghiên cứu động lực học vùng cửa sông và đới ven
biển.
Ø
Nghiên cứu thuỷ văn đô thị.
Ø
Nghiên cứu quá trình diễn biến khai thác lĩnh
vực khác.
Để thực hiện các nội dung
nghiên cứu này cần phải sử dụng nhiều nguồn tư liệu, kết hợp nhiều nguồn thông tin khác nhau.
Đối với tư liệu viễn thám có thể
sử dụng các dải sóng nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại nhiệt và cả sóng radar nữa. Tư liệu bao gồm cả ảnh máy bay
và ảnh vệ tinh
các loại với nhiều thời kì chụp khác nhau. Trong quá trình sử lý tư liệu viễn thám cần có sự kết hợp nhuần nhuyễn các kiến thức như thuỷ văn, kiến thức địa lí địa mạo với các kinh nghiệm trên thực địa có như vậy mới đảm bảo độ chính
xác, sát với thực tế và dần dần từ định tính có thể tới định lượng hóa các kết hợp qua tính toán.
IV. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU ĐỊA
MẠO – ĐỊA CHẤT.
Việc ứng dụng viễn thám để
nghiên cứu thạch quyển rất đa dạng và phong phú, tuỳ thuộc vào khả năng tư
liệu, mục đích và phạm vi ứng dụng của đối tượng nghiên cứu .
Ứng
dụng viễn thám trong nghiên cứu địa mạo địa chất.
Điạ mạo( Địa
mạo học (tiếng Hy Lạp: γη, ge,
"trái đất"; μορφή, morfé,
"hình dạng"; và λόγος, logos,
"sự hiểu biết") là khoa học nghiên cứu về địa hình và các quá trình hình
thành chúng. Các nhà địa mạo học nghiên cứu về lịch sử và động lực thành tạo
địa hình, và dự đoán các biến đổi của địa hình trong tương lai thông qua việc
kết hợp các quan sát thực tế, thí nghiệm vật lý, mô hình số. Địa mạo học được
thực hành trong địa chất học, trắc địa, địa lý, khảo cổ học, và kỹ thuật xây
dựng dân dụng và kỹ thuật môi trường. Các nghiên cứu trước đây về địa mạo học
là nền tảng cho thổ nhưỡng học, một trong hai nhánh chính của khoa học đất.):
Kết quả thu nhận trên các tư liệu viễn thám cho phép xác định các hình thái địa
hình và các hình thái địa mạo trên bề mặt trái đất. Các tấm ảnh hồng ngoại, ảnh
đa phổ cho phép nghiên cứu đặc tính địa mạo rất hiệu quả, đặc biệt là việc phân
biệt các trầm tích đệ tứ. Hình thái bồi tích của bề mặt địa hình do kết quả vận
động của nước mặt là đối tượng được thể hiện khá rõ nét trên ảnh viễn thám.
Những thung lũng, các lưu vực cạn, ruộng bậc thang, những dải cát ven biển là
những đặc trưng địa hình có thể theo dõi trên các ảnh viễn thám. Nhờ có độ
tương phản lớn nên các dải cát hẹp ven biển rất dễ được phát hiện, giải đoán kể
cả trong trường hợp chiều rộng của dải cát nhỏ hơn so với độ phân giải tối
thiểu của ảnh. Kết quả giải đoán ảnh ở các phổ khác nhau cho phép theo dõi các
hiện tượng quá trình ngoại sinh trên bề mặt địa hình như sói mòn, trôi lấp,
trượt chảy,…
Địa chất(Địa
chất học là một ngành thuộc các khoa học Trái Đất, là môn khoa học nghiên
cứu về các vật chất rắn và lỏng cấu tạo nên Trái Đất, đúng ra là nghiên cứu
thạch quyển bao gồm cả phần vỏ Trái Đất và phần cứng của manti trên.): Kinh
nghiệm nghiên cứu địa chất đầu tiên từ ảnh viễn thám là khu vực White Sands và
địa chất vùng tây Sahara . Các tấm ảnh vệ tinh
đã cho pháp xác định nhiều yếu tố cấu trúc địa chất và kiến tạo như các đứt
gãy, các phay phá và uốn nếp,… Trong nghiên cứu địa chất thường sử dụng nhiều
loại ảnh viễn thám có độ phân giải khác nhau. Tuy vậy, kinh nghiệm cho thấy
rằng: Hiệu quả cao nhất là ảnh MSS của ERTS-1 và của Landsat chụp trên các khu
vực hẹp và độ cao nhỏ.
Ta có thể quan sát những địa mạo, địa chất rất rõ, khi
mà với quan sát bình thường không thể nhìn được
IV. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU THỔ
NHƯỠNG.
Khi sử dụng kỹ thuật viễn thám
để nghiên cứu lớp thổ nhưỡng trên bề mặt trái đất, người ta chia ra làm 2 loại:
Ø
Xác
định nguồn gốc địa lý của đất, bao gồm: Nguồn gốc hình thành đất, thành phần
thổ nhưỡng, chu trình sinh học của đất,…
Ø
Xác
định tính chất và các đặc trưng của đất, bao gồm: độ ẩm, nhiệt độ, thành phần
hữu cơ, độ nhiễm mặn,nhiễm phèn, thành phần khoáng. Các hiện tượng sói
mòn, rửa trôi. Sự biến động tài nguyên đất, phân loại cây trồng,…
Kinh nghi ệm nghiên cứu lớp thổ nhưỡng bằng phương pháp viễn thám của
nhiều tác giả cho thấy rằng: Việc giải đoán ảnh để nghiên cứu thổ nhưỡng là vấn
đề khá phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lớp phủ thực vật, cây trồng
trên đất, hình thái địa hình, cấu trúc địa chất, chế độ thuỷ văn,… và đặc biệt
còn phụ thuộc vào điều kiện và thời gian chụp ảnh ( mùa, ngày, và điều kiện
thời tiết ).
Ứng
dụng viễn thám trong nghiên cứu thổ nhưỡng.
VI.
ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU THẢM THỰC VẬT.
Một trong những ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả nhất của phương pháp viễn
thám là nghiên cứu thảm thực vật, kể cả thực vật tự nhiên và cây trồng. Có thể
xử lý ảnh viễn thám để xác định một số đặc trưng về thảm thực vật như nguồn
gốc, độ che phủ, phân loại hiện trạng lớp phủ….
Trong những năm vừa
qua, trên thế giới và ở Việt Nam
đã có những bước tiến lớn trong lĩnh vực ứng dụng công nghệ viễn thám để nghiên
cứu môi trường rừng. Việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng luôn được coi là một
trong những nội dung quan trọng khi nghiên cứu sự biến động tài nguyên rừng và
thảm thực vật. Ở Việt Nam ,
một số chương trình , dự án nghiên cứu sự biến động tài nguyên rừng và thảm
thực vật toàn quốc bằng phương pháp viễn thám đã được tiến hành. Các kết quả
nghiên cứu cho rằng : Viễn thám là phương pháp tối ưu nghiên cứu sự biến động
tài nguyên rừng, cho phép theo dõi, xác định một cách khách quan, khoa học về
hiện tượng phân bố thảm thực vật và sử dụng đất rừng trên toàn bộ lãnh thổ quốc
gia trong một khoảng thời gian nhất định.Thông qua việc thành lập bản đồ hiện
trạng rừng, nghiên cứu đánh giá độ đồng nhất của các kiểu rừng trên ảnh vệ tinh
,kết hợp với hệ thống thông tin địa lý thành lập bản đồ cảnh báo rừng.
Bản đồ theo dõi và dự báo cháy rừng
Phát hiện sự suy thoái của rùng
ngập mặn bằng ảnh Landsat
Bản đồ biến động về rừng với sự hỗ trợ của ảnh viễn
thám
Ngoài các ứng dụng
trong lâm nghiệp, khoa học viễn thám cũng có những đóng góp không nhỏ trong
nông nghiệp :
Ø Nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất trong nông nghiệp.
Ø Nghiên cứu về thời vụ, mùa màng.
Ø Nghiên cứu một số ứng dụng khác như : qui hoạch nông
nghiệp, thành lập các loại bản đồ về nông nghiệp…
Phương pháp ứng dụng trong nông
nghiệp rất có hiệu quả bởi tính chất của viễn thám :đa thời gian, đa không
gian.
Ruộng lúa kết hợp nuôi tôm
Vùng chuyển nuôi tôm
Vùng nuôi tôm kết hợp trồng
rừng
VII. ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU CẢNH QUAN NHÂN SINH VÀ BIẾN ĐỘNG CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG.
Một trong những ứng dụng phổ biến hiện nay của viễn thám là theo dõi sự
hình thành và biến đổi các đối tượng cảnh quan nhân sinh và các thành phần môi
trường. Có nhiều loại hình cảnh quan nhân sinh khác nhau phụ thuộc vào loại
hình và cường độ hoạt động của các lĩnh vực kinh tế xã hội khác nhau ( công
nghiệp, nông nghiệp, khai thác khoáng sản,giao thông, thủy lợi…). Ví dụ : trong
công nghiệp khai thác mỏ lộ thiên : kết quả của việc đào xẻ và chuyển dời một
khối lượng đất đá lớn đã tạo ra những hình thái địa hình nhân sinh như bãi
thải, khai trường sâu hàng trăm mét (monitoring khai thác ) gây ô nhiễm môi
trường rất trầm trọng.
Với khả năng thu nhận thông tin nhanh,trên diện tích rộng và chính xác ,
viễn thám được coi là một trong những phương tiện hiệu quả nhất hiện nay để
monitoring môi trường.
Xử lý tư liệu viễn thám có thể :
Ø
Phát hiện các nguồn, các tụ điểm ô nhiễm môi trường
Ø
Theo dõi và thể hiện trên các loại bản đồ sự phân bố các đối
tượng nhân sinh và ảnh hưởng của nó đối với môi trường.
Ø
Nghiên cứu cường độ và xác định phạm vi biến đổi các hệ sinh
thái
Trong phần còn lại dưới đây chúng ta sẽ điểm qua một số
các thành phần môi trường bị hủy hoại, bị ô nhiễm và khả năng monitoring của tư
liệu viễn thám theo dõi các biến động của chúng.
a)
Môi trường không khí
Do nhiều nguyên nhân tự
nhiên và nhân sinh,bầu không khí bao quanh chúng ta đang bị ô nhiễm nặng nề. Từ
khả năng phân tích ảnh viễn thám, có thể chia các thành phần và tính chất ô
nhiễm của không khí ra làm ba loại :
Ø Ô nhiễm cơ học
Ø Ô nhiễm hóa học
Ø Ô nhiễm nhiệt
Ô nhiễm cơ học không khí
là tác nhân ô nhiễm thứ sinh. Thông qua tư liệu viễn thám đã ghi nhận được hình
ảnh các đám khói do cháy rừng kéo dài 5000 km. Cũng chính từ các tấm ảnh vệ
tinh đã phát hiện những cơn bão cát cuốn theo hàng tỉ tấn bụi cát phát tán, lan
tỏa, làm ô nhiễm bầu không khí trong bán kính hàng trăm đến hàng nghìn km.
Cháy rừng ở tỉnh Sơn La
Ô nhiễm hóa học không
khí : dễ đoán đọc nhất trên các tấm ảnh viễn thám đa phổ là các đám khói từ các
nhà máy hóa chất , luyện kim, nhiệt điện
…hậu quả của việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Quan sát trên nhiều tấm ảnh qua
nhiều thời kì khác nhau, cho nhận xét rằng : hình dạng của các luồng khói phụ
thuộc vào điều kiện thời tiết. Trong điều kiện thời tiết ổn định, gió cấp 1 đến
cấp 4, dòng xoáy không khí không lớn, luồng khói có hình thù rõ nét, ổn định.
Trong điều kiện thời tiết không ổn định, gió mạnh, luồng khói sẽ phát tán, lan
tỏa không định hình. Thành phần hóa học của các chất ô nhiễm không khí có thể
phân tích và theo dõi qua các ảnh đa phổ chụp trong các dải bức xạ điện từ khác
nhau :
Ô nhiễm nhiệt của không
khí được theo dõi thông qua dị thường bức xạ. Những đám cháy rừng, đốt rừng,
các hoạt động núi lửa đã hun nóng không khí. Nhìn chung hiện tượng ô nhiễm
nhiệt của không khí được quan sát khá rõ trên các ảnh vệ tinh.
b)
Môi trường nước
Việc xác định hàm lượng các hợp chất
ô nhiễm nước thông qua phương pháp viễn thám được coi là một trong những biện
pháp có hiệu quả nhất. Đặc biệt, khi đối tượng là các nguồn nước được nghiên
cứu trên diện rộng. Nguyên lý cơ bản của kĩ thuật viễn thám khi nghiên cứu ô
nhiễm nước là đánh giá độ sáng của phổ. Độ trong của nước sạch, (nằm trong dải
phổ xanh lam – lá cây 0,47 – 0,57 ) có thể sâu đến 20 -30 mét. Nước càng bị ô
nhiễm, chỉ số độ sáng càng tăng. Nước ô nhiễm nặng , có hàm lượng khoảng 200
-300g/ m3, chỉ số rλ rất cao và đạt giá trị cực đại trong phạm vi λ
= 0,66 – 0.72 μm. Những kết luận về quan hệ giữa hiệu quả quang học và mức độ ô
nhiễm các chất lơ lửng, chất hữu cơ v..v..ở các lưu vực sông hồ lớn và cửa biển
( sông Potomac thành phố 
Biến động cửa sông Thu Bồn qua
các thời kì (1981 – 1988 – 2003 )
Từ tư liệu viễn thám có
thể phát hiện và theo dõi sự ô nhiễm của biển và đại dương do sự rò rỉ và chảy
loang của dầu mỏ. Trên dải phổ sóng ngắn (λ = 0,3 – 0,4 μm ), mặt biển ô nhiễm
dầu sẽ phản quang mạnh hơn là mặt biển nước sạch.
Ô nhiễm nhiệt của nước là
hiện tượng nước bị hâm nóng do các chất thải lỏng từ các nguồn nước làm lạnh
thải ra từ các nhà máy, cơ sở công nghiệp. Nhiệt độ của nước tăng lên 2 – 3° C
gây nguy hiểm cho các loài sinh vật sống trong nước. Tính dị thường nhiệt của
nước có thể lan rộng 1- 2 km và có thể quan sát thấy trên ảnh hồng ngoại trong
khoảng λ = 10,5 – 12,5 μm.
c)
Môi trường đất
Những sự biến động của
quá trình quy hoạch, di dời, hiện trạng sử dụng đất, thay đổi cơ cấu sử dụng
đất v.v…được thể hiện rất rõ trên các tư liệu ảnh viễn thám. Xử lý ảnh viễn
thám qua các thời kỳ cho thấy rõ sự biến động của yếu tố môi trường này. Vấn đề
xói mòn , rửa trôi, nhiễm mặn, phèn hóa là những yếu tố của môi trường đất có
thể quan sát, theo dõi qua các tư liệu viễn thám. Hiện tượng xói mòn do gió
được quan sát trên cơ sở các đặc tính địa mạo của bề mặt địa hình, sự hình
thành các bão bụi, cồn cát v.v…
Banda Aced
Katchall
Island, India – SPOT 5, 10 Jun 2004(15km x 17 km)
Tai
biến sóng thần Tsumani
Ảnh hưởng của quá trình khai thác than ở vùng mỏ Quảng Ninh
Biến động quy hoạch đất năm 2002 – 2003
d)
Môi trường rừng
Viễn thám được coi là
công cụ hữu hiệu để nghiên cứu sự biến động và quá trình suy thoái rừng cả về
số lượng và chất lượng. Trên ảnh vệ tinh chụp ở Caliphonia, Bắc Australia , Sudan đã phát hiện suy thoái rừng
trên một diện tích rộng lớn. Hiện tượng cháy rừng, cháy các đồng cỏ lớn liên
tiếp được phát hiện từ các tấm ảnh vệ tinh vùng Alaska, Canada, Mỹ, Châu Âu,
Indonesia, CHLB Nga. Phân tích hình thái các luồng khói có thể định hướng được
vị trí điểm cháy, phạm vi cháy, hướng phát triển của đám cháy v.v…
Hệ thống báo cháy rừng với vệ
tinh NOAA và ERS
Cháy rừng ở Indonesia - ảnh SPOT năm 2000
e)
Ứng dụng viễn thám trong đo đạc bản đồ
Trong đo đạc bản đồ với
thông ti thu được từ ảnh viễn thám, độ phân giải ảnh càng cao càng giảm được
nhiều khối lượng đo đạc thực địa. Công tác bản đồ chủ yếu tiến hành trong phòng
với độ chính xác cao,giảm kinh phí bay chụp ảnh hàng không.
Ví dụ như đơn giá ảnh hàng không là 5USD –
8 USD / km2 thì ảnh vệ tinh
đắt nhất cũng chỉ 2.5 USD/ km2.
Công nghệ vũ trụ viễn thám và
các sản phẩm bản đồ
Bình đồ ảnh phổ màu Landsat Bình đồ ảnh SPOT Panchromatic
Bản đồ ảnh (địa danh,ranh giới
hành chính,giao thông, thủy văn.
Sử dụng ảnh vệ tinh thành lập
bản đồ sử dụng đất.
Từ tổng quan về khả
năng ứng dụng viễn thám để nghiên cứu cảnh quan nhân sinh và monitoring môi
trường có thể rút ra kết luận : Các đối tượng và hoạt động nhân sinh chiếm một
phần rộng lớn trên trái đất. Cùng với thời gian ,không gian nhân sinh ngày càng
mở rộng và tác động của con người đối với môi trường ngày càng mạnh mẽ. Từ các
khả năng và ưu điểm của phương pháp viến thám có thể khẳng định rằng viễn thám
chắc chắn sẽ là công cụ và phương tiện không thể thay thế trong lĩnh vực nghiên
cứu môi trường.
Ở nhiều quốc gia và các
tổ chức quốc tế sử dụng tư liệu viễn thám và kết quả phân tích viễn thám như là
bằng chứng pháp lý quy kết tránh nhiệm cho các quốc gia và các cơ sở công
nghiệp – kinh tế về tránh nhiệm dân sự đối với sự ô nhiễm môi trường do họ gây
ra.
Ứng dụng công
nghệ viễn thám sẽ mang lại hiệu quả kinh tế trực tiếp do mở rộng được nhiều
lĩnh vực ứng dụng, ngoài ra sẽ tạo ra những giá trị kinh tế xã hội cao không
thể ước tính về mặt tài chính.
Nó là công cụ cung cấp các thông tin đầy đủ, chính xác và kịp thời. Đây
cũng là một loại lợi ích kinh tế khác không tính hết được bằng tiền. Trong
nhiều trường hợp lợi ích kinh tế này có giá trị rất cao vì khắc phục được các
quyết định thiếu chính xác do thiếu thông tin.
Hãy like nếu bài viết có ích →
Kết bạn với gisgpsrs trên Facebook
để nhận bài viết mới nóng hổi
Cảm ơn thầy rất nhiều ah, chúc thầy cùng gia đình luôn mạnh khỏe, hạnh phúc
Trả lờiXóa