Ứng dụng viễn thám vào trong môi trường - P2Phương pháp viễn thám thể hiện nhiều ưu điểm như: giàu thông tin, chu kì thu nhận thông tin ngắn, xử lí trên diện rộng, không phụ thuộc vào điều kiện xã hội – chính trị trên mặt đất. Những ưu điểm nổi bật đó đã làm cho Viễn thám trở thành một trong những phương pháp có hiệu quả, nghiên cứu sự biến động tài nguyên và ô nhiễm môi trường trên bề mặt trái đất.

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 :

      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

      Ý nghĩa thực tiễn: Đáp ứng yêu cầu cấp bách về nghiên cứu môi trường toàn cầu

hiện nay.

      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 hậutrên 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 bởiNASA 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 nhauCũng 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:

      Xác định các thông số của dòng chảy.

      Nghiên cứu cấu trúc sóng biển.

      Theo dõi hoạt động các dòng hải lưu.

      Phát hiện và theo dõi các vùng ô nhiễm dầu mỏ và các loại ô nhiễm khác trên biển

và đại dương.

      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( cuối tháng 1 đầu tháng 2 năm 2007)

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:

      Vệt dầu được giải đoán (diện tích, loại dầu, khối lượng, thời điểm phát hiện...);

      Mô hình thủy động lực học của thủy triều;

      Đánh giá sự pha trộn của các xoáy nước;

      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

 Vệt dầu loang trong ngày 30/01/2007 và 31/01/2007 tại tọa độ 17o51’20” N, 108o51’17” E

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) oKHàm 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:

      Cơ cấu mạng lưới thuỷ văn từng vùng, từng khu vực

      Hình dạng và kích thước các vật thể chứa nước như ao hồ, sông, suối, các

vùng đóng băng, tuyết bao phủ…

      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 …

      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 ônhiễm, 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 nhấtđể 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:

      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

      Phân hạng mức độ tưới của đât, xác định sản phẩm mùa màng.

      Xây dựng các đề án tưới tiêu.

      Nghiên cứu dòng hồi quy khi tưới.

      Nghiên  cứu sự thất thoát nước qua kênh dẫn.

Nghiên cứu môi trường chất lượng nước:

      Xác định vùng nước sạch trong đất liền và vùng biển nông.

      Nghiên cứu ảnh hưởng của sự đô thị hoá và công nghiệp hoá tới nguồn nước

      Nghiên cứu sự ô nhiễm do dầu

Nghiên cứu sự ô nhiễm nước do các nguyên nhân khác.

      Nghiên cứu môi trường nước: nhiệt độ, độ muối, độ đục,  …

      Nghiên cứu hiện trạng và dự báo ngập lụt.

      Nghiên cứu quá trình diễn biến ngập lụt.

      Nghiên cứu theo dõi các diễn biến khác:

      Nghiên cứu sự mất nước qua đập.

      Nghiên cứu mở rộng các bồn thu nước.

      Nghiên cứu theo dõi diễn biến quá trình trầm tích.

      Nghiên cứu quá trình sa mạc hoá.

      Nghiên cứu diễn biến đường bờ sông, bờ biển.

      Nghiên cứu động lực học vùng cửa sông và đới ven biển.

      Nghiên cứu thuỷ văn đô thị.

      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:

      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,…

      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 :

      Nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất trong nông nghiệp.

      Nghiên cứu về thời vụ, mùa màng.

      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 rừngVII.  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 :

      Phát hiện các nguồn, các tụ điểm ô nhiễm môi trường

      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.

      Nghiên cứu cường độ và xác định phạm vi biến đổi các hệ sinh tháiTrong 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 :

      Ô nhiễm cơ học

      Ô nhiễm hóa học

      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 nướcViệc 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 Houstonvà Michigan City ).

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 rừngViễn 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.