Phân biệt viễn thám chủ động và bị động: Khám phá công nghệ thu thập dữ liệu từ vũ trụ

Viễn thám, hay còn gọi là quan sát Trái Đất từ vệ tinh, đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý tài nguyên,… Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về hai phương pháp cơ bản của công nghệ này. Trong bài viết này, Trắc Địa Sao Việt sẽ giải thích khái niệm và phân biệt viễn thám chủ động và bị động để bạn có cái nhìn toàn diện nhất.

Viễn thám chủ động và viễn thám bị động là gì?

Viễn thám là quá trình thu thập thông tin về một đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Quá trình này được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích năng lượng điện từ phản xạ hoặc phát xạ từ đối tượng.

Sơ đồ minh họa nguyên lý cơ bản của viễn thám

Viễn thám chủ động

Viễn thám chủ động (Active Remote Sensing) là phương pháp sử dụng các thiết bị cảm biến phát ra năng lượng điện từ (ví dụ: sóng radar, laser) và sau đó thu nhận năng lượng phản xạ trở lại từ bề mặt Trái Đất. Thời gian từ lúc phát đi đến lúc thu về sẽ được sử dụng để tính toán khoảng cách và tạo ra hình ảnh.

Ưu điểm

• Độc lập với nguồn sáng tự nhiên: Viễn thám chủ động có thể thu thập dữ liệu 24/7, bất kể ngày hay đêm.
• Khả năng xuyên thấu: Sóng radar có thể xuyên qua mây, sương mù, và cả một số lớp thảm thực vật, giúp thu thập thông tin dưới tán cây hoặc trong điều kiện thời tiết xấu.
• Đo lường cấu trúc 3D: Công nghệ Lidar đặc biệt hiệu quả trong việc tạo ra các mô hình 3D chi tiết của bề mặt địa hình và các công trình xây dựng.
• Đo lường dịch chuyển bề mặt: Các hệ thống SAR có khả năng phát hiện những dịch chuyển rất nhỏ của bề mặt Trái Đất, cực kỳ hữu ích trong việc giám sát biến động địa chất, sụt lún, và các công trình thủy lợi.

Nhược điểm

• Chi phí cao: Việc chế tạo và vận hành các hệ thống viễn thám chủ động thường phức tạp và đắt đỏ hơn.
• Đòi hỏi năng lượng lớn: Các cảm biến này cần một nguồn năng lượng mạnh để phát ra tín hiệu, điều này có thể hạn chế thời gian hoạt động của vệ tinh. 
• Dữ liệu phức tạp: Dữ liệu radar có thể khó giải đoán và đòi hỏi các thuật toán xử lý phức tạp hơn.

>>>Tham khảo thêm: Máy GPS RTK

Công nghệ Lidar (viễn thám chủ động) có thể “nhìn xuyên” qua tán cây để tạo mô hình địa hình chi tiết.

Viễn thám bị động

Viễn thám bị động (Passive Remote Sensing) là phương pháp dựa vào việc thu nhận năng lượng điện từ có sẵn trong tự nhiên. Nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng là bức xạ mặt trời, vốn được phản xạ từ bề mặt Trái Đất, hoặc bức xạ nhiệt phát ra từ chính đối tượng đó.

Ưu điểm

• Chi phí thấp hơn: Các thiết bị cảm biến bị động thường đơn giản và chi phí sản xuất, vận hành thấp hơn.
• Dữ liệu dễ hiểu: Hình ảnh viễn thám bị động, đặc biệt là hình ảnh trong dải nhìn thấy, rất dễ diễn giải và trực quan.
• Phân loại đối tượng hiệu quả: Dữ liệu đa phổ và siêu phổ rất hữu ích trong việc phân loại thảm thực vật, khoáng sản, và các loại đất khác nhau dựa trên “dấu vân tay quang phổ” đặc trưng của chúng.

Nhược điểm

• Phụ thuộc vào nguồn sáng: Các cảm biến bị động chỉ hoạt động hiệu quả vào ban ngày khi có ánh sáng mặt trời đầy đủ. Chúng không thể thu thập dữ liệu vào ban đêm.
• Bị ảnh hưởng bởi thời tiết: Mây, sương mù và khói bụi có thể che khuất bề mặt Trái Đất, làm giảm chất lượng dữ liệu hoặc thậm chí không thể thu thập được.
• Thiếu thông tin chiều sâu: Hầu hết các cảm biến bị động chỉ cung cấp thông tin 2D, khó tạo ra mô hình 3D chi tiết mà không có sự hỗ trợ của các dữ liệu khác.

Ảnh viễn thám bị động giúp phân biệt các loại cây trồng và tình trạng sức khỏe của chúng dựa vào màu sắc

So sánh viễn thám chủ động và bị động

Bảng so sánh các đặc điểm của viễn thám chủ động và viễn thám bị động

Ý nghĩa khi lựa chọn công nghệ viễn thám

Việc lựa chọn giữa viễn thám chủ động và bị động không chỉ đơn thuần là quyết định về công nghệ mà còn là một quyết định chiến lược, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và chi phí của dự án.

Tạo cơ sở dữ liệu không gian hiện đại

Viễn thám kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) tạo ra những cơ sở dữ liệu không gian chi tiết và chính xác. Các dữ liệu này giúp chính phủ và doanh nghiệp:

• Lập bản đồ và quy hoạch: Theo dõi sự thay đổi của đất đai, đô thị hóa, và hệ thống giao thông để đưa ra các quyết định quy hoạch hiệu quả.
• Quản lý tài nguyên và phòng chống thiên tai: Xác định chính xác các khu vực có nguy cơ sạt lở, lũ lụt, hoặc cháy rừng để chủ động đưa ra phương án ứng phó kịp thời. Việc này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với khảo sát thực địa.

Tăng độ chính xác và hiệu quả

Viễn thám giúp thu thập dữ liệu trên diện tích rộng trong thời gian ngắn, vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Với độ phân giải cao của ảnh vệ tinh hoặc dữ liệu LiDAR, người dùng có thể phát hiện các chi tiết nhỏ như nhà cửa, cây cối, hay những vết nứt trên đường.

Phân tích không gian toàn diện

Để giải quyết các bài toán phức tạp như giám sát biến đổi khí hậu hoặc quản lý hệ sinh thái, việc sử dụng một loại dữ liệu là không đủ. Các nhà khoa học thường kết hợp nhiều loại dữ liệu viễn thám khác nhau, bao gồm:

• Ảnh đa phổ và siêu phổ: Cung cấp thông tin về đặc điểm vật lý của bề mặt (thảm thực vật, khoáng sản).
• Dữ liệu Radar (SAR): Giúp theo dõi địa hình và cấu trúc đô thị.
• Mô hình độ cao số (DEM): Cung cấp thông tin về độ cao của địa hình.

Khi kết hợp các lớp dữ liệu này, người dùng có thể tạo ra các bản đồ chuyên đề chi tiết, hỗ trợ việc đưa ra quyết định chính xác trong quản lý đất đai, nông nghiệp thông minh và quản lý tài nguyên rừng.

Kết hợp nhiều loại dữ liệu viễn thám giúp tạo ra bản đồ chuyên đề chi tiết, phục vụ ra quyết định chính xác

Lưu ý khi lựa chọn và sử dụng công nghệ viễn thám

Khi đứng trước quyết định lựa chọn giữa viễn thám chủ động và bị động, hãy xem xét các yếu tố sau:

• Mục tiêu dự án: Đây là yếu tố quan trọng nhất. Bạn cần trả lời các câu hỏi: “Bạn muốn đo đạc cái gì?”, “Mục đích sử dụng dữ liệu là gì?”. Ví dụ, nếu bạn cần lập bản đồ địa hình dưới tán rừng, Lidar (chủ động) sẽ là lựa chọn tối ưu. Ngược lại, nếu bạn cần phân loại các loại cây trồng, dữ liệu đa phổ (bị động) sẽ phù hợp hơn.
• Ngân sách và thời gian: Chi phí đầu tư cho công nghệ chủ động thường cao hơn, nhưng khả năng thu thập dữ liệu liên tục có thể giúp tiết kiệm thời gian đáng kể.
• Điều kiện địa hình và khí hậu: Nếu khu vực khảo sát thường xuyên có mây mù, viễn thám chủ động là lựa chọn duy nhất. Đối với các khu vực có khí hậu trong lành, viễn thám bị động có thể đáp ứng tốt nhu cầu.
• Khả năng xử lý dữ liệu: Dữ liệu viễn thám chủ động thường phức tạp và đòi hỏi phần mềm chuyên dụng cùng đội ngũ kỹ sư có kinh nghiệm để xử lý. Hãy đảm bảo bạn có đủ nguồn lực để làm việc với loại dữ liệu này.

Tóm lại, viễn thám chủ động và bị động không phải là hai công nghệ cạnh tranh mà là hai công cụ bổ trợ, mỗi loại có thế mạnh riêng. Hiểu rõ bản chất và đặc điểm của từng loại sẽ giúp bạn tối ưu hóa hiệu quả công việc, nâng cao chất lượng dữ liệu và đạt được mục tiêu dự án một cách tốt nhất.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA SAO VIỆT

• Địa chỉ: Số nhà B20 ngõ 252 Lương Thế Vinh, phường Trung Văn, quận Nam Từ Liêm, TP. Hà Nội
• Hotline: 0912 339 513
• Website: https://maytracdiasaoviet.vn/