Viễn thỏm là một khoa học, thực sự phỏt triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần đõy, khi mà cụng nghệ vũ trụ đó cho ra ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ cỏc vệ tinh trờn quỹ đạo Trỏi đất vào năm 1960. Tuy nhiờn, viễn thỏm cú lịch sử phỏt triển lõu đời, sự xuất hiện của phương phỏp viễn thỏm được bắt đầu khi loài người phỏt minh ra kỹ thuật chụp ảnh vào năm 1826. Từ thế kỷ XIX, vào năm 1839, Louis Daguerre (1789-1881) đó đưa ra bỏo cỏo cụng trỡnh nghiờn cứu về hoỏ ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiờn chụp bề mặt Trỏi đất từ khinh khớ cầu được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh người Phỏp. Tiếp đú là bức ảnh chụp bề mặt Trỏi đất từ khinh khớ cầu vựng Bostom năm 1860 của James Wallace Black. Năm 1894, Aine Laussedat đó khởi dẫn một chương trỡnh sử dụng ảnh cho mục đớch thành lập bản đồ địa hỡnh [11].
Sự ra đời và phỏt triển của ngành hàng khụng đó tạo nờn một cụng cụ tuyệt vời trong việc chụp ảnh từ trờn khụng những vựng lựa chọn và cú điều khiển. Cụng nghệ chụp ảnh từ mỏy bay tạo điều kiện cho nghiờn cứu mặt đất bằng cỏc ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhỡn ảnh nổi. Khả năng đú giỳp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tỏch lọc thụng tin từ ảnh cú hiệu quả cao. Bức ảnh đầu tiờn chụp từ mỏy bay được thực hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright - nhà nhiếp ảnh người í, bằng việc thu nhận ảnh di động trờn vựng gần Centocalli thuộc nước í.
28
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918) đỏnh dấu giai đoạn khởi đầu của cụng nghệ chụp ảnh từ mỏy bay cho mục đớch quõn sự. Cụng nghệ chụp ảnh từ mỏy bay đó kộo theo nhiều hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh và đo đạc ảnh. Năm 1929, ở Liờn Xụ đó thành lập Viện nghiờn cứu ảnh hàng khụng Leningrad, Viện đó sử dụng ảnh hàng khụng để nghiờn cứu địa mạo, thực vật thổ nhưỡng. Vào giữa những năm 1930 người ta đó sỏng chế ra chụp ảnh màu và đồng thời thực hiện nhiều nghiờn cứu nhằm tạo ra cỏc lớp cảm quang nhạy với bức xạ gần hồng ngoại, cú tỏc dụng hữu hiệu trong việc loại bỏ ảnh hưởng tỏn xạ và mự khớ quyển. Cỏc loại mỏy ảnh tự động cú độ chớnh xỏc cao dần dần được đưa vào thay thế cỏc mỏy ảnh chụp bằng tay. Những năm sau đú cỏc thiết kế khỏc nhau về cỏc loại mỏy chụp ảnh được phỏt triển mạnh mẽ. Đồng thời, nghệ thuật giải đoỏn khụng ảnh và đo đạc từ ảnh đó phỏt triển mạnh, là cơ sở hỡnh thành một ngành khoa học mới là đo đạc ảnh (photogrametry).
Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945) khụng ảnh đó dựng chủ yếu cho mục đớch qũn sự. Trong thời kỳ này ngoài việc phỏt triển cụng nghệ radar cũn đỏnh dấu bởi sự phỏt triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Cỏc bức ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhõn tạo là radar đó được sử dụng rộng rói trong qũn sự (ngày nay được ứng dụng trong lĩnh vực thăm dũ tài nguyờn đó trở nờn phong phỳ và đa dạng). Cỏc ảnh chụp với kờnh phổ hồng ngoại cho khả năng triết lọc thụng tin nhiều hơn.
Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liờn Xụ cũ và Hoa Kỳ đó thỳc đẩy việc nghiờn cứu Trỏi đất bằng viễn thỏm với cỏc phương tiện kỹ thuật hiện đại. Cỏc trung tõm nghiờn cứu mặt đất được ra đời như cơ quan vũ trụ Chõu Âu ESA, chương trỡnh vũ trụ NASA. Ngoài ra, cũn kể đến cỏc chương trỡnh nghiờn cứu Trỏi đất bằng viễn thỏm tại cỏc nước như Canada, Nhật, Phỏp, Ấn Độ, Trung Quốc.
Explorer-6 vào năm 1959. Đến đầu những năm 60, khi mà cỏc vệ tinh Trỏi đất đầu tiờn được phúng vào quỹ đạo đó mở ra một hướng mới cho việc ứng dụng những thành tựu của cụng nghệ vũ trụ trong việc nghiờn cứu cỏc đối tượng của bề mặt Trỏi đất. Tiếp theo là chương trỡnh vũ trụ Mercury (1960), cho ra cỏc sản phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo Trỏi đất cú chất lượng cao, ảnh màu cú kớch thước 70mm, được chụp từ một mỏy tự động. Vệ tinh khớ tượng đầu tiờn (TIR0S-1) được phúng lờn quỹ đạo Trỏi đất vào thỏng 4/1960 đó mở đầu cho việc quan sỏt và dự bỏo khớ tượng, nú cung cấp những hỡnh ảnh đầu tiờn về mõy và bề mặt Trỏi đất. Vào cỏc năm 1962, 1964 cỏc chương trỡnh MA-6 và GT-4 được thực hiện, trong cỏc chương trỡnh này người ta chụp được 1100 tấm ảnh màu chất lượng cao, cú tỷ lệ 1/2.400.000, phục vụ cho việc nghiờn cứu cỏc đối tượng địa chất như kiến tạo, nỳi lửa, địa mạo. Vệ tinh khớ tượng NOAA, đó hoạt động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu cú độ phõn giải thời gian cao nhất, đỏnh dấu cho việc nghiờn cứu khớ tượng Trỏi đất từ vũ trụ một cỏch tổng thể và cập nhật từng ngày.
Sự phỏt triển của viễn thỏm gắn liền với sự phỏt triển của cụng nghệ nghiờn cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiờn cứu Trỏi đất và cỏc hành tinh, khớ quyển. Vệ tinh Gemini (1965) đó thể hiện ưu thế của cụng việc nghiờn cứu Trỏi đất với khả năng cung cấp cỏc ảnh nổi thực hiện theo phương đứng và xiờn. Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, cú kớch thước ảnh 70mm, chụp về Trỏi đất đó cung cấp cỏc thụng tin vụ cựng hữu ớch trong nghiờn cứu mặt đất. Ngành hàng khụng vũ trụ Nga đó đúng vai trũ tiờn phong trong nghiờn cứu Trỏi đất từ vũ trụ. Cỏc bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos cú dải phổ nằm trờn 5 kờnh khỏc nhau, với kớch thước ảnh 18 x 18cm.
Giai đoạn từ năm 1970 - 1982 là thời kỳ hoàn thiện phương phỏp giải đoỏn ảnh hàng khụng, bước sang giai đoạn nghiờn cứu và sử dụng cỏc tài liệu chụp ảnh mặt đất từ vệ tinh để nghiờn cứu tài nguyờn thiờn nhiờn Trỏi đất. Đặc biệt năm 1972, khi vệ tinh Erts (tiền thõn của hệ thống vệ tinh Landsat
30
sau này) được phúng vào ngày 23/7/1972 đi vào hoạt động và cung cấp những hỡnh ảnh đa phổ dạng số đầu tiờn về bề mặt Trỏi đất, đó mở ra một trang mới của cụng nghệ xử lý ảnh số trong nghiờn cứu tài nguyờn, mụi trường. Tiếp theo là cỏc thế hệ vệ tinh mới hơn như Landsat2, Landsat3, Landsat4 và Landsat5. Ngay từ đầu Erts-1 mang theo bộ cảm quột đa phổ MSS với bốn kờnh phổ khỏc nhau, và bộ cảm RBV với ba kờnh phổ khỏc nhau. Từ năm 1982 cỏc ảnh chuyờn đề được thực hiện trờn cỏc vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với bẩy kờnh phổ từ dải súng nhỡn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này tạo nờn một ưu thế mới trong nghiờn cứu Trỏi đất từ nhiều dải phổ khỏc nhau. Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyờn đề từ Landsat-7 đó được phổ biến với giỏ rẻ hơn cỏc ảnh vệ tinh Landsat TM-5, cho phộp người sử dụng ngày càng cú điều kiện để tiếp cận với phương phỏp nghiờn cứu mụi trường qua cỏc dữ liệu vệ tinh.
Trong vũng hơn thập kỷ gần đõy kỹ thuật viễn thỏm được hoàn thiện dần dần khụng những với những thiết bị thu nhận đặc biệt mà nhiều nước đó phúng vệ tinh điều tra tài nguyờn như nước Phỏp (vệ tinh Spot), nước Nhật (vệ tinh Mos), Ấn Độ (vệ tinh IRS). Dữ liệu ảnh vệ tinh Spot của Phỏp khởi đầu từ năm 1986, trải qua cỏc thế hệ Spot1, Spot2, Spot3, Spot4 và Spot5, đó đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ là đơn kờnh với độ phõn giải khụng gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m và đa kờnh Spot-XS với độ phõn giải khụng gian 20x20m. Đặc tớnh của ảnh vệ tinh Spot là cho ra cỏc cặp ảnh phủ chồng cho phộp nhỡn đối tượng nổi trong khụng gian ba chiều. Điều này giỳp cho việc nghiờn cứu bề mặt Trỏi đất đạt kết quả cao, nhất là trong việc phõn tớch cỏc yếu tố địa hỡnh.
Tổ chức EOS phúng vệ tinh mang mỏy thu MODIS (100 kờnh) lờn quỹ đạo, nhiều phần mềm xử lý ảnh số đó ra đời làm cho viễn thỏm trở thành một kỹ thuật quan trọng trong việc điều tra điều kiện và đỏnh giỏ tài nguyờn thiờn nhiờn, quản lý và bảo vệ mụi trường.
Cú thể núi từ những thế hệ vệ tinh đầu tiờn cung cấp những tấm ảnh cũn cú nhiều hạn chế về chất luợng (hỡnh ảnh chưa rừ nột, độ phõn giải khụng gian thấp, chưa cú nhiều kờnh phổ...) cho đến nay sau vài thập kỷ, phương phỏp viễn thỏm đó cú những tiến bộ vượt bậc cả vệ kỹ thuật thu nhận hỡnh ảnh lẫn cụng nghệ xử lý vỡ vậy nú được ứng dụng rộng rói trong nhiều lĩnh vực, trong nhiều quốc gia cả về diện rộng và chiều sõu. Thời đại bựng nổ của Internet, cụng nghệ tin học với kỹ thuật xử lý ảnh số, kết hợp với hệ thống thụng tin địa lý cho khả năng nghiờn cứu Trỏi đất bằng viễn thỏm ngày càng thuận lợi và đạt hiệu quả cao hơn.