Viễn thám được biết đến là một lĩnh vực khoa học công nghệ giúp con người có thể quan sát Trái Đất mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp. Vậy viễn thám là gì? Dưới đây, EOV Solutions sẽ cung cấp các thông tin cơ bản để giúp mọi người hiểu rõ hơn về các hoạt động trong lĩnh vực này.

Viễn thám là gì?

Viễn thám là một ngành công nghệ và khoa học giúp thu thập thông tin về các vật thể hay bề mặt Trái Đất từ khoảng cách rất xa mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp. Thay vì đi đến tận nơi cần khảo sát, các thiết bị cảm biến sẽ "nhìn" và ghi lại dữ liệu về Trái Đất hoặc các hành tinh khác.

Thông thường, viễn thám sử dụng các cảm biến để thu nhận tín hiệu bức xạ điện từ phát ra hoặc phản xạ từ bề mặt Trái Đất. Những cảm biến này có thể gắn trên nhiều phương tiện hiện đại như máy bay, vệ tinh, drone hay robot. Dữ liệu thu được sẽ được xử lý và phân tích để cung cấp hình ảnh và thông tin về đặc điểm vật lý của khu vực khảo sát.

Lịch sử hình thành và phát triển viễn thám

Nếu đã hiểu viễn thám là gì và muốn biết thêm lịch sử hình thành của chúng thì bạn không nên bỏ qua chuyên mục này. Viễn thám đã có một hành trình phát triển hơn 200 năm trước với nhiều bước tiến quan trọng, từ đó đánh dấu sự trưởng thành của công nghệ này:

• Khoảng năm 1800: Xuất hiện cuộc khảo sát trên không đầu tiên do các khinh khí cầu, chim bồ câu và diều. Những thiết bị này khi đó có gắn máy ảnh phim sơ khai.
• 1839: Kỹ thuật chụp ảnh đen trắng ra đời, tạo nền tảng cho việc ghi lại hình ảnh.
• 1847: Phát hiện hai dải phổ quan trọng: Phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy.
• 1850 – 1860: Ứng dụng chụp ảnh từ khinh khí cầu, đây là một trong những hình thức quan sát từ xa đầu tiên.
• 1873: Học thuyết về phổ điện từ được xây dựng giúp con người hiểu rõ hơn về các loại sóng và cách chúng tương tác với vật thể.
• 1920 – 1930: Kỹ thuật chụp ảnh hàng không bắt đầu phát triển, sử dụng máy bay để thu thập dữ liệu.
• 1930 – 1940: Phát triển công nghệ Radar, mở rộng khả năng quan sát trong các điều kiện khác nhau.
• 1940: Ảnh chụp từ máy bay được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và quân sự.
• 1950: Xác định các dải phổ từ ánh sáng nhìn thấy đến các vùng không nhìn thấy bằng mắt thường.
• 1950 – 1960: Ảnh viễn thám được nghiên cứu và sử dụng nhiều cho mục đích quân sự.
• 1960 – 1970: Thuật ngữ “viễn thám” chính thức ra đời, bao quát các công nghệ thu thập thông tin từ xa.
• 1970 – 1980: Công nghệ xử lý ảnh số phát triển mạnh, từ đó giúp phân tích và xử lý dữ liệu viễn thám hiệu quả hơn.
• Từ 1990 đến nay: Nhiều công nghệ mới được phát triển như cảm biến đa phổ, tăng số lượng dải phổ và độ phân giải. Ngoài ra còn có các kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám hiện đại giúp nâng cao chất lượng và phạm vi ứng dụng.

Nguyên lý hoạt động của viễn thám

Viễn thám là quá trình thu nhận sóng điện từ mà các vật thể trên mặt đất phát ra hoặc phản xạ lại khi có ánh sáng hay các loại sóng khác chiếu vào. Khi sóng này tương tác với vật thể, nó mang theo các thông tin về đặc điểm, kích thước và tính chất của vật thể đó.

Nhờ việc phân tích sóng điện từ, viễn thám có thể "đọc" và tách riêng từng loại thông tin, tạo thành các lớp dữ liệu khác nhau để giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vật thể hoặc khu vực được khảo sát.

Các loại viễn thám hiện nay

Viễn thám sử dụng các cảm biến thụ động hoặc chủ động để thu nhận bức xạ điện từ của Trái Đất. Cụ thể:

Viễn thám thụ động

Cảm biến thụ động là những loại cảm biến không phát ra năng lượng để chiếu vào đối tượng hay bề mặt. Thay vào đó, chúng phụ thuộc vào năng lượng tự nhiên phản xạ từ đối tượng mục tiêu. Trong hầu hết các trường hợp, nguồn năng lượng này là ánh sáng do mặt trời phản xạ. 

Ví dụ: Phương pháp quan trắc là một dạng viễn thám thụ động vì nó dùng máy ảnh để chụp ảnh từ xa mà không cần chạm vào vật thể. Thế nhưng nó phải dựa vào ánh sáng tự nhiên từ bên ngoài như ánh sáng mặt trời.

Viễn thám chủ động

Viễn thám chủ động là một phương pháp thu nhận thông tin từ bề mặt Trái Đất bằng các thiết bị cảm biến tự phát ra tín hiệu (thường là sóng điện từ như sóng radar, tia laser), sau đó thu lại tín hiệu phản xạ từ đối tượng trên mặt đất để phân tích. Cụ thể:

• LiDAR: Đây là công nghệ dùng tia laser. Máy quét LiDAR phát ra những xung tia laser và đo thời gian phản hồi để tạo ra hình ảnh 3D của môi trường xung quanh. Vì LiDAR tự tạo ra nguồn sáng laser nên nó không cần ánh sáng mặt trời hay nguồn sáng khác khi làm việc.
• Radar: Radar phát ra sóng vô tuyến và đo khoảng cách đến vật thể dựa trên sóng phản hồi. Một loại radar đặc biệt gọi là Radar có Khẩu độ Tổng hợp (SAR) có thể tạo ra bản đồ 2D hoặc 3D chi tiết về địa hình, cảnh quan hoặc các vật thể khác.

Ứng dụng thực tiễn của viễn thám là gì?

Viễn thám hiện nay được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như

• Quản lý đất đai: Viễn thám giúp cung cấp các thông tin chính xác về diện tích, tình trạng và loại đất, hỗ trợ các kế hoạch phát triển kinh tế và quy hoạch hiệu quả hơn.
• Giám sát môi trường: Công nghệ này giúp theo dõi các thay đổi về ô nhiễm, hiện tượng sạt lở bờ biển hoặc bờ sông, xói mòn đất, sa mạc hóa cũng như giám sát các vụ tràn dầu hay chất thải công nghiệp gây hại cho môi trường
• Đo đạc bản đồ và GIS: Đây là công cụ duy nhất có thể tạo ra bản đồ số mô phỏng độ cao của bề mặt Trái Đất ở quy mô toàn cầu nên rất quan trọng cho nhiều nghiên cứu và ứng dụng.
• Giao thông và quy hoạch đô thị: Dữ liệu từ viễn thám giúp các chuyên gia quy hoạch, xây dựng hệ thống giao thông hợp lý. Đồng thời hỗ trợ việc thiết kế và phát triển đô thị thông minh.
• Nông nghiệp: Viễn thám hỗ trợ phân loại cây trồng, theo dõi năng suất vụ mùa, quản lý đất trồng và tạo ra bản đồ hiện trạng sử dụng đất để nâng cao hiệu quả sản xuất.
• Nghiên cứu địa chất: Công nghệ này cung cấp những thông tin quý giá về địa chất bề mặt như tốc độ sa mạc hóa, giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng đánh giá và quản lý tài nguyên thiên nhiên.
• Khí tượng: Viễn thám đóng vai trò quan trọng trong dự báo thời tiết, theo dõi các hiện tượng thiên nhiên như bão, lũ, áp thấp nhiệt đới hay lốc xoáy, giúp cảnh báo sớm và giảm thiểu thiệt hại.

Viễn thám không chỉ là công cụ nghiên cứu khoa học công nghệ mà còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thực tiễn. Chúng giúp các cơ quan theo dõi môi trường, hỗ trợ nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác nữa. Hiểu về viễn thám là gì sẽ giúp bạn biết cách sử dụng và ứng dụng thực tiễn hiệu quả, tối ưu hơn.

Tham Khảo

Quan sát Trái Đất là gì? Ứng dụng thực tiễn trong đời sống

Đánh Giá Rủi Ro Trong Tài Chính Nông Nghiệp Với Ảnh Vệ Tinh

Phân tích ảnh vệ tinh: Động lực mới cho tín dụng nông nghiệp

‍