Nghiên cứu các chuẩn trên thế giới cùng với các văn bản quy phạm pháp luật của Việt Nam có liên quan đến dữ liệu viễn thám nhóm tác giả đã đề xuất được danh mục sáu quy chuẩn kỹ thuật có liên quan đến dữ liệu viễn thám. Bài báo này sẽ tập trung giới thiệu một bộ khung quan trọng và có ý nghĩa thực tiễn cao là khung Quy chuẩn dữ liệu sản phẩm ảnh. Mời các bạn tham khảo!
Trao đổi - Ý kiến NghiêN cỨu ĐỀ XuẤT khuNg Quy chuẨN kỸ ThuẬT dỮ liỆu SẢN PhẨM ẢNh viỄN TháM TS NGUYỄN XUÂN LÂM, ThS NGUYỄN NGỌC QUANG KS NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Cục Viễn thám Quốc gia Tóm tắt: Trên giới có tổ chức quốc tế tiêu chuẩn hóa bao gồm Tổ chức quốc tế chuẩn hóa (ISO), tiểu ban kỹ thuật 211 (TC 211); Ủy ban liệu địa lý liên bang Hoa Kỳ (FGDC) Hiệp hội GIS mở (OGC) nghiên cứu, xây dựng ban hành số chuẩn liên quan đến liệu viễn thám Ngồi ra, quan Hàng khơng vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) có đóng góp khơng nhỏ việc ban hành tiêu chuẩn Hiện tại, chưa có nhiều quan tổ chức Việt Nam bàn cụ thể vấn đề xây dựng chuẩn liệu viễn thám quốc gia, Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý sở (QCVN 42: 2012/BTNMT) Quy chuẩn chưa đề cập cụ thể cho chuẩn liệu viễn thám Sau nghiên cứu chuẩn giới với văn quy phạm pháp luật Việt Nam có liên quan đến liệu viễn thám nhóm tác giả đề xuất danh mục sáu quy chuẩn kỹ thuật có liên quan đến liệu viễn thám Bài báo tập trung giới thiệu khung quan trọng có ý nghĩa thực tiễn cao khung Quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh Đặt vấn đề Trong thời đại công nghệ thông tin nay, liệu không gian địa lý, thông tin địa lý, ứng dụng dạng thông tin tài nguyên quan trọng xã hội thông tin Một chức quan trọng hệ thống ứng dụng thông tin địa lý chia sẻ liệu giúp người dùng khai thác nguồn tài nguyên Các hệ thống cần phải tương thích với để chia sẻ tài nguyên thơng tin Chìa khóa cho thành cơng việc cấp phối liệu thơng tin địa lý có khả tương thích với hệ thống địa khơng gian tiêu chuẩn (Liping Di, 2003) Viễn thám ngày trở thành nguồn liệu thông tin địa lý quan trọng Hiện tại, Cơ quan Hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) tổ chức quốc tế tiêu chuẩn hóa bao gồm Ủy ban liệu địa lý liên bang Hoa Kỳ (FGDC), Hiệp hội GIS mở (OGC) Tổ chức quốc tế 34 chuẩn hóa ISO, tiểu ban kỹ thuật 211 (TC 211) xây dựng ban hành tiêu chuẩn liên quan đến loại liệu viễn thám Các chuẩn tiêu biểu có ảnh hưởng lớn liệu viễn thám kể đến như: ISO 19121, ISO 19129 ISO 19130 ISO TC211, Chuẩn liệu dải quét chuẩn liệu ảnh trực giao FGDC Ở Việt Nam, có quy định Nhà nước dành cho loại liệu cụ thể như: Quyết định số 81 năm 2010 Thủ tướng Chính phủ quy định thu nhận, lưu trữ, xử lý, khai thác sử dụng liệu viễn thám quốc gia Việc đề cập đến khái niệm “dữ liệu viễn thám quốc gia” bước đầu hình thành xây dựng chuẩn cho liệu viễn thám thống quy định thu nhận, lưu trữ, xử lý, khai thác sử dụng nguồn tài nguyên Cũng chưa có nhiều quan tổ chức Việt Nam bàn cụ thể vấn đề xây dựng chuẩn liệu viễn thám quốc gia, mi tạp chí khoa học đo đạc đồ sè 20-6/2014 Trao đổi - Ý kiến Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý sở (QCVN 42: 2012/BTNMT) Quy chuẩn chưa đề cập cụ thể cho chuẩn liệu viễn thám Hiện chưa có nghiên cứu thức xây dựng chuẩn cho liệu viễn thám Việt Nam nguồn tài nguyên ngày ứng dụng sâu rộng nhiều lĩnh vực Bên cạnh đó, loại liệu viễn thám đa dạng quan trọng số lượng ảnh viễn thám ngày trở nên khổng lồ, tính riêng số lượng liệu ảnh viễn thám SPOT ENVISAT Cục Viễn thám quốc gia, Bộ Tài ngun Mơi trường lên đến hàng nghìn cảnh ảnh (chụp lãnh thổ biển đảo Việt Nam) Con số tăng lên nhiều thời gian ngắn Trạm thu ảnh viễn thám (Cục Viễn thám quốc gia) bắt đầu thu ảnh từ vệ tinh viễn thám VNREDSat-1 Việt Nam Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng chuẩn cho liệu viễn thám cần thiết để phục vụ cho việc quản lý khai thác sử dụng hiệu nguồn tài nguyên Nghiên cứu đề xuất khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh 2.1 Cơ sở khoa học đề xuất khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh Trước vào việc đề xuất khung quy chuẩn cho liệu sản phẩm ảnh cần phải hiểu khái niệm liệu sản phẩm ảnh Theo Quyết định số 81 năm 2010 Thủ tướng Chính phủ, liệu sản phẩm ảnh hiểu liệu ảnh viễn thám xử lý phổ nắn chỉnh hình học Việc xây dựng khung cho liệu sản phẩm ảnh tham khảo từ chuẩn ISO 19121 (Chuẩn liệu dạng ảnh dạng lưới), ISO 19129 (Chuẩn khung liệu dạng ảnh dạng lưới có thơng tin địa lý), ISO 19130 (Chuẩn mơ hình cảm liệu cho liệu dạng ảnh dạng lưới) ISO TC 211 ban hành Standard for Digital Orthoimagery (Chuẩn cho liệu ảnh trực giao), Standard for Remote Sensing Swath Data (Chuẩn cho liệu viễn thám dải quét) FGDC ban hành Nội dung chuẩn miêu tả Chuẩn ISO 19121 Bộ chuẩn đưa đặc tính kỹ thuật liệu dạng ảnh dạng lưới Trong đó, tập trung vào định dạng liệu raster liệu ma trận để hướng tới mục tiêu cung cấp cho người sử dụng định dạng liệu raster chuẩn loại vệ tinh đưa định dạng chuẩn riêng cho dựa vào đặc tính kỹ thuật cảm mà sử dụng Các mục khung cho chuẩn bao gồm: Duyệt lại chuẩn có + Chuẩn trao đổi liệu không gian dạng raster + Chuẩn HDF NASA + Chuẩn cho định dạng: GIF (The Graphic Interchange Format), PNG (Portable Network Graphics), TIFF (Tag Image File Format) GEOTIFF Thành phần liệu dạng ảnh liệu dạng lưới + Yếu tố ảnh phần tử ảnh + Siêu liệu + Thông tin khơng gian + Đóng gói mã hóa liệu Tương tác với chuẩn khác Chuẩn ISO 19129 Chuẩn đưa định nghĩa cho khung liệu dạng ảnh dạng lưới có thơng tin địa lý Trong đưa mơ hình cho loại liệu ảnh biểu diễn dạng t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 20-6/2014 35 Trao đổi - Ý kiến liệu địa lý Những mơ hình trình bày theo ngơn ngữ kiểu UML (Unified Modeling Language) cho ứng dụng dạng lược đồ Các mục khung cho chuẩn bao gồm: - Đặc tính chung mơ hình ứng dụng cho liệu dạng ảnh dạng lưới liệu tối thiểu mối quan hệ thành phần liệu thơ (raw data) tính tốn từ đầu thu tích hợp hệ tọa độ đầu thu để định vị phân tích liệu Các mục khung cho chuẩn bao gồm: - Dữ liệu cảm + Đặc tính địa lý + Mơ hình liệu cảm + Mối liên hệ đặc tính bổ sung + Tổ chức liệu - Khung + Thành phần mơ hình liệu + Cấu trúc khung - Thơng tin vị trí địa lý + Mức mã hóa + Cấu trúc liệu cho thơng tin vị trí địa + Miêu tả liệu dạng lưới, dạng khung + Bảng tra (LUT) cho mối liên quan đặc trưng - Thông tin không gian cho liệu dạng ảnh dạng lưới - Cấu trúc liệu dạng ảnh dạng lưới có thơng tin địa lý + Cấu trúc IGCD siêu liệu + Khung cấu trúc lớp liệu lý + Mơ hình cảm + Đa mơ hình - Phân loại cảm + Mảng quét tuyến tính + Bộ cảm Pushbroom + Khung camera + Quét giấy phim + Bộ cảm Radar - Mẫu + Lược đồ ứng dụng cho liệu dạng ảnh dạng lưới + Bộ cảm Lidar - Cấu tạo cảm + Lưới cho liệu địa lý + Mơ hình cảm + Lớp TIN + Siêu liệu cho cảm + Phân biệt liệu địa lý dạng điểm + Thông số cảm + Phân biệt liệu địa lý dạng bề mặt lưới Chuẩn ISO 19130 + Vị trí định hướng - Phân loại liệu raster Chuẩn mô tả mơ hình đầu thu với thuộc tính vật lý hình học phương pháp đo ảnh, viễn thám đầu thu khác tạo liệu viễn thám Chuẩn định nghĩa mơ hình liệu khái niệm bao gồm loại đầu thu, yêu cầu 36 + Đặc tính cảm quang học - Dữ liệu Radar Chuẩn FGDC - Standard for Remote Sensing Swath Data Chuẩn định nghĩa khái niệm dải quét, thành phần dải t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 20-6/2014 Trao i - Ý kiến quét, mối quan hệ thành phần Chuẩn Swath chủ yếu dựa khái niệm swath hệ thống thông tin quan sát trái đất EOSDIS NASA Chuẩn xác định mơ hình liệu chuẩn cho liệu swath khơng chuẩn hóa việc mã hóa liệu swath - Nguồn liệu Các mục khung cho chuẩn bao gồm: + Dữ liệu độ cao + Thời gian/Mùa + Ảnh hàng không + Ảnh quét từ ảnh hàng không + Ảnh viễn thám quang học + Dữ liệu khống chế - Khái niệm dải quét + Dữ liệu Calibration - Thành phần dải quét - Tham chiếu không gian - Định nghĩa dải quét - Độ phân giải + Dữ liệu cảm + Độ phân giải không gian - Loại liệu + Độ phân giải phổ - Cấu trúc liệu - Độ xác - Đơn vị cho liệu - Chất lượng liệu + Thơng tin vị trí + Hiệu chỉnh hình học - Thời gian + Hiệu chỉnh phổ - Tọa độ địa lý - Độ phủ mây - Dữ liệu độ cao vệ tinh - Ghép ảnh + Mối quan hệ vị trí địa lý liệu cảm Chuẩn FGDC - Standard for Digital Orthoimagery Tiêu chuẩn đưa định nghĩa ảnh trực giao khuôn khổ khung liệu không gian số FGDC Mục đích đưa loại chuẩn chung cho sản phẩm ảnh trực giao để đảm bảo cho việc sử dụng liệu rộng rãi, tăng cường chức chia sẻ liệu giảm thiểu việc sản xuất liệu cách không cần thiết Các mục khung cho chuẩn bao gồm: - Mô tả liệu - Định nghĩa liệu ảnh trực giao - Định dạng truyền liệu - Siêu liệu 2.2 Đề xuất khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh Qua nghiên cứu phân tích có khung cho chuẩn liệu trực giao FGDC phù hợp cho việc xây dựng khung cho liệu sản phẩm ảnh Do vậy, việc đề xuất khung cho liệu sản phẩm ảnh chủ yếu dựa vào khung cho chuẩn liệu trực giao Dưới nội dung khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh đề xuất ví dụ áp dụng thực tế Việt Nam (Xem bảng 1) Kết luận kiến nghị Việc nghiên cứu xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho liệu viễn thám Việt Nam tương đối nên thực cịn gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên nghiên cứu t¹p chÝ khoa häc đo đạc đồ số 20-6/2014 37 Trao i - Ý kiến Bảng Nội dung khung Ví dụ áp dụng thực tế Dữ liệu sản phẩm ảnh viễn thám đặt tên sau: V_H_L_NTN_GPG_M Đặt tên cho liệu sản phẩm Trong đó: V: tên vệ tinh, H: số hiệu cảnh ảnh, L: loại ảnh (toàn ảnh sắc; đa phổ), NTN: ngày tháng năm chụp ảnh, GPG: phút giây chụp ảnh, M: mức xử lý ảnh Dữ liệu sản phẩm ảnh viễn thám bao gồm liệu ảnh, ảnh xem Thành phần liệu sản phẩm nhanh thông tin mô tả Trong đó, ảnh xem nhanh ảnh có ảnh dung lượng nhỏ định dạng jpg cho phép hiển thị nhanh hình ảnh liệu ảnh để thuận tiện cho việc tra cứu Định dạng liệu sản phẩm Định dạng chuẩn cho liệu sản phẩm ảnh viễn thám phải ảnh dạng GEOTIFF; BSQ; BIL BIP Mức xử lý chuẩn cho liệu sản phẩm ảnh quy định sau: - Dữ liệu sản phẩm ảnh mức 1B sản phẩm hiệu chỉnh ảnh hưởng xạ đầu thu Về mặt hình học xử lý hiệu chỉnh sai số hệ thống bao gồm méo hình kính vật, ảnh hưởng góc quay, độ cong đất độ cao quỹ đạo vệ tinh - Dữ liệu sản phẩm ảnh mức 2A sản phẩm hiệu chỉnh sai số hệ thống đưa hệ tọa độ đồ Ở mức chưa sử dụng điểm khống chế mơ hình số độ cao để loại bỏ Mức xử lý cho liệu sản phẩm ảnh hưởng chênh cao địa hình ảnh - Dữ liệu sản phẩm ảnh mức 2B sản phẩm nắn chỉnh hình học sử dụng điểm khống chế lấy từ đo khống chế ngồi thực địa Mơ hình số độ cao chưa sử dụng mức để loại bỏ ảnh hưởng chênh cao địa hình - Dữ liệu sản phẩm ảnh mức sản phẩm sử dụng mơ hình nắn chỉnh hình học giống mức 2B, nhiên mức mơ hình số độ cao sử dụng để loại bỏ ảnh hưởng chênh cao địa hình gây Sản phẩm mức gọi sản phẩm ảnh trực giao Dữ liệu bổ trợ 38 Dữ liệu bổ trợ sử dụng để tạo liệu sản phẩm ảnh Dữ liệu ghi tệp tin siêu liệu viễn thám kèm với liệu ảnh thô Các liệu cần thiết để tạo liệu sản phẩm ảnh viễn thám bao gồm: - Dữ liệu ảnh thô - Thông tin định chuẩn cảm, thơng số kỹ thuật, thơng tin tham chiếu hình học - Điểm khống chế mặt đất - Dữ liệu số cao tạp chí khoa học đo đạc ®å sè 20-6/2014 Trao đổi - Ý kiến Nội dung khung Ví dụ áp dụng thực tế Dữ liệu sản phẩm ảnh phải đảm bảo chất lượng mặt hình học phổ theo quy định kỹ thuật Cục Viễn thám quốc gia Chất lượng liệu sản phẩm ảnh Dữ liệu phải đưa vào sở liệu viễn thám quốc gia Độ phù mây liệu sản phẩm Dữ liệu sản phẩm ảnh viễn thám phải có độ phù mây ảnh 10% tính đơn vị cảnh ảnh (hoặc mảnh đồ) Thông tin siêu liệu sản phẩm ảnh phải mô tả Siêu liệu cho sản phẩm ảnh: tệp tin dạng (.txt) kèm với liệu sản phẩm ảnh - Nguồn gốc ảnh Thông tin mơ tả phải có nội dung sau: - Thời gian - Nguồn gốc ảnh: ảnh thu từ trạm thu ảnh viễn thám, - Thông tin quỹ đạo mua nước - Loại ảnh - Ngày, chụp ảnh - Độ phân giải - Số quỹ đạo - Số hàng, cột liệu sản - Loại ảnh: ảnh toàn sắc, đa phổ phẩm ảnh - Độ phân giải - Cơ quan, tổ chức, cá nhân xử lý - Tổng số hàng, tổng số cột liệu ảnh - Ngày, xử lý - Cơ quan, tổ chức, cá nhân xử lý - Mức xử lý - Ngày, xử lý - Định dạng ảnh - Mức xử lý - Hệ tọa độ tham chiếu - Định dạng ảnh - Độ xác hình học - Hệ tọa độ tham chiếu - Thơng tin độ phủ mây - Độ xác hình học - Cơ quan kiểm tra chất lượng sản - Thông tin độ phủ mây phẩm - Cơ quan kiểm tra chất lượng sản phẩm ảnh - Mục đích sử dụng sản phẩm ảnh - Mục đích sử dụng sản phẩm ảnh bước đầu tiếp cận đề xuất khung quy chuẩn tương đối hoàn chỉnh liên quan đến liệu viễn thám có ý nghĩa thực tiễn cao khung quy chuẩn kỹ thuật liệu sản phẩm ảnh Để thuận lợi cho việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến liệu viễn thám, Cục Viễn thám quốc gia cần ban hành trước quy định kỹ thuật liên quan đến liệu viễn thám như: Quy định tên gọi thuật ngữ, Quy định xử lý liệu viễn thám, Quy định độ xác sản phẩm ảnh viễn thám,… Các quy chuẩn kỹ thuật cần phải đưa vào xây dựng sớm bối cảnh liệu viễn thám ngày sử dụng rộng rãi để thống việc quản lý, khai thác sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên quý giá này.m Tài liệu tham khảo [1] Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam số 68/2006/QH11đã thông qua ngày 29 tháng năm 2006 kỳ họp thứ 9, Khóa XI [2] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý sở (QCVN 42: 2012/BTNMT) [3] Quyết định số 81 ngày 13 tháng 12 năm 2010 Thủ tướng Chính phủ quy định thu nhận, lưu trữ, xử lý, khai thác sử dụng liệu viễn thám quốc gia [4] Ad, M., & Working, H (1998) t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 20-6/2014 39 Trao đổi - Ý kiến Content Standard for Digital Geospatial Metadata [5] Di, L., & Kobler, B (2000) NASA STANDARDS FOR EARTH REMOTE SENSING DATA, XXXIII(Figure 1), 147–155 [6] Di, L (2003) The development of remote-sensing related standards at FGDC, OGC, and ISO TC 211 IGARSS 2003 2003 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium Proceedings (IEEE Cat No.03CH37477), 1(C), 643–647 doi:10.1109/IGARSS.2003.1293868 [7] Geographic, F., & Committee, D (1999a) Content Standards for Digital Orthoimagery, (February) [8] Group, S W., Geographic, F., & Committee, D (2002a) Content Standard for Digital Geospatial Metadata : Extensions for Remote Sensing Metadata [9] Group, S W., Geographic, F., & Committee, D (2002b) Content Standard for Digital Geospatial Metadata : Extensions for Remote Sensing Metadata [10] Iso, S G., & Information, G (2009) STANDARDS GUIDE ISO / TC 211 GEOGRAPHIC INFORMATION / GEOMATICS [11] Kennedy, E M., Sundquist, D O N., Chairman, V., Hollings, E F., Carolina, S., Dingell, J D., … Doan, H T E D (1993) Data Format Standards for Civilian Remote Sensing Satellites May 1993 Office of Technology Assessment Congressional Board of the 103d Congress, (May) [12] Maitra, J (2004) Standards of ISO Technical Committee 211 Geographic information / Geomatics Presented by Julie Binder Maitra, GSDI-7 Tutorial, Bangalore, India.m Summary Research on building technical regulations for remotely sensed data Dr Nguyen Xuan Lam, MSc Nguyen Ngoc Quang, Eng Nguyen Thi Ngoc Quynh Vietnam Remote Sensing Center Nowadays, there has been official orgnizations of standardization, including International Orgnization for Standardization (ISO), Technical Committee 211 (TC211), Federal Geographic Data Committee (FGDC), Open Geospatial Consortium (OGC) and National Aeronautics and Space Administration (NASA) researched and resulted in some standards relating to remote sensing data Building technical regulations for remote sensing data have not been deployed in Vietnam so far, recently Ministry of Natural Resources and Environment has approved National technical regulation on standard of basic geographic information but it has not mentioned in remotely sensed data yet This paper will focus on building one of the most important standard frameworks that related to remote sensing data and suited for application in Vietnam.m Ngày nhận bài: 20/12/2013 40 t¹p chí khoa học đo đạc đồ số 20-6/2014 ... xây dựng khung cho liệu sản phẩm ảnh Do vậy, việc đề xuất khung cho liệu sản phẩm ảnh chủ yếu dựa vào khung cho chuẩn liệu trực giao Dưới nội dung khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh đề xuất ví... ảnh 2.1 Cơ sở khoa học đề xuất khung quy chuẩn liệu sản phẩm ảnh Trước vào việc đề xuất khung quy chuẩn cho liệu sản phẩm ảnh cần phải hiểu khái niệm liệu sản phẩm ảnh Theo Quy? ??t định số 81 năm... ảnh trực giao Dữ liệu bổ trợ 38 Dữ liệu bổ trợ sử dụng để tạo liệu sản phẩm ảnh Dữ liệu ghi tệp tin siêu liệu viễn thám kèm với liệu ảnh thô Các liệu cần thiết để tạo liệu sản phẩm ảnh viễn thám