- Khoảng cách đến mặt nước: 0.5 30m
3. Kết quả ứng dụng trong hỗ trợ giám sát nhanh ngập lụt do bão, mưa lớn gây ra.
3.1. Vận hành hệ thống trạm mặt đất Winds-VSAT trong thu nhận tư liệu ảnh vệ tinh và thông tin bổ trợ
Trạm thông tin vệ tinh WINDS (Wideband InterNetworking engineering test and Demonstration Satellite) bao gồm vệ tinh mô phỏng và kiểm tra kỹ thuật liên kết mạng tần rộng. Hệ thống được thiết kế để truyền tải dữ liệu tốc độ cao tới người sử dụng (các thành viên trong hệ thống) và khắc phục được vấn đề dải tần hẹp trong khu vực Châu Á-Thái Bình Dương.
Trong trường hợp có thiên tai xảy ra hệ thống sẽ được kích hoạt bởi các cơ quan đầu mối của các nước thành viên thông qua cơ chế gửi mẫu yêu cầu của người có trách nhiệm qua thư điện tử đến ban thư ký chương trình và dữ liệu ảnh viễn thám cũng như các thông tin bổ trợ sẽ được lên kế hoạch thu nhận và chia sẻ giữa các cơ quan không gian và cơ quan
Như vậy, thông tin thiên tai được phổ biến rộng rãi tới các tổ chức quản lý thiên tai trong khu vực Châu Á-Thái Bình Dương khơng chỉ thơng qua đường Internet mà cịn thơng qua chính đường truyền dữ liệu tốc độ cao (khoảng 155Mb/s) của chính trạm WINDS để đáp ứng thời gian nhanh nhất có thể có dữ liệu phục vụ hỗ trợ cơng tác ứng phó thiên tai.
Hình 2. Vị trí cài đặt các trạm thu mặt đất WINDS trong hệ thống Sentinel Asia (nguồn: JAXA)
Ở Việt Nam, trạm thông tin vệ tinh mặt đất WINDS-VSAT thuộc hệ thống Sentinel Asia được xây dựng tại khuôn viên của Cục Viễn Thám Quốc Gia - Bộ Tài Nguyên và Môi Trường từ năm 2010. Tháng 6 - 2010, Cơ quan hàng không của Nhật Bản (JAXA) đã gửi nhóm kỹ thuật tới Cục Viễn Thám Quốc Gia để hỗ trợ cài đặt và hướng dẫn vận hành trạm WINDS này. Dự án đã hợp tác cùng đầu tư xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh về thiết bị phần cứng và phần mềm để tham gia vận hành hệ thống giám sát thiên tai.
- Về cấu tạo, trạm thu ảnh mặt đất WINDS gồm 2 bộ phận chính:
+ Thiết bị ngồi trời (out door equipments): 01 ăng ten 1,8 m; Bộ chuyển đổi đường lên, Bộ đổi tần.
+Thiết bị trong nhà (in door equipments): Bộ điều khiển trong phịng IDU, Máy chủ, chuột, bàn phím.
Phần thiết bị ngoài trời gồm ăng tem và các bộ phận thu tín hiệu mặt đất do phía Nhật tài trợ và lắp đặt. Phần trang thiết bị trong nhà gồm thiết bị điều khiển (IDU) trạm Winds, màn hình và máy chủ khu vực Regional Server và các trang thiết bị văn phòng, đường truyền IP tĩnh do Cục Viễn thám quốc gia đầu tư. Máy chủ sẽ được đồng bộ và kiểm tra duy trì tín hiệu 02 lần/tháng với hệ thống lưu trữ chia sẻ dữ liệu trong khu vực.
- Các đặc tính kỹ thuật
Tại trạm thu mặt đất, sóng phát từ vệ tinh truyền dẫn qua không gian tự do tới anten thu rồi đưa qua bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier), tần số siêu cao RF được biến đổi thành trung tần IF nhờ bộ đổi tần xuống D/C (Down Converter), sau đó đưa sang bộ giải điều chế DEM (Demodulator) để phục hồi lại tín hiệu như lối vào trạm mặt đất.
+ Tín hiệu từ trạm mặt đất cho phát lên trong dải tần 27.5 – 28.1 GHz; tốc độ truyền 1.5 Mbps.
+ Tín hiệu tải dữ liệu xuống trong dải tần 17.7 – 18.3; 18.9 GHz; tốc độ truyền 115 Mbps.
3.2. Quy trình giám sát nhanh hiện trạng ngập lụt trên nền công nghệ quan trắc trái đất và truyền tin.
Khi có thiên tai xảy ra các cơ quan quản lý thiên tai của các quốc gia chịu ảnh hưởng của thiên tai sẽ yêu cầu cung cấp dữ liệu khẩn cấp. Các yêu cầu này sẽ được gửi tới ban thư kí cảu SA và ADRC thuộc JAXA, để phân tích xử lý yêu cầu.
Các yêu cầu được xử lý sẽ được gửi tới các cơ quan quản lý các vệ tinh nằm trong hệ thống Sentinel Asia để yêu cầu đặt chụp. Các dữ liệu ảnh thu nhận được được gửi cho người yêu cầu và tất cả các đầu mối xử lý dữ liệu thuộc hệ thống SA thông qua cổng thông tin WebGIS.
Các dữ liệu được đầu mối xử lý dữ liệu thuộc hệ thống SA (DANs) phân tích xác định các vùng ảnh hưởng và chia sẻ đến các cơ quan chính phủ chuyên trách và những địa phương chịu ảnh hưởng của thiên tai, phục vụ nhiệm vụ khắc phục thiên tai, cứu hộ cứu nạn. Các cơng việc chính cần thực hiện bao gồm:
- Thu thập thông tin dẫn nguồn về sự cố thiên tai.
- Xác định tọa độ vùng dự kiến bị ảnh hưởng, số lượng vùng ảnh hưởng. - Xác định mức độ để ra quyết định có u cầu quan trắc quy mơ quốc tế. - Lập đơn kích hoạt hệ thống SA.
Sau khi kích hoạt hệ thống quan trắc khẩn cấp các đầu mối về thu nhận dữ liệu của SA (DPNs) sẽ lập chương trình và xác nhận chương trình thu ảnh thơng qua ban thư kí và được thông báo đến tất cả các thành viên SA qua thư điện tử. Các dữ liệu ảnh được tải lên cổng thông tin của SA thường là 03 khuôn dạng dữ liệu sau:
1. Ảnh rada ALOS PALSAR 2; Sentinel 1
2. Ảnh quang học THEOS; RESOURCESAT; FORMOSAT
Kích hoạt hệ thống SA
Thu nhận dữ liệu
qua vệ tinh Thu nhận dữ liệu qua Internet
Xử lý dữ liệu
Chiết xuất dữ liệu vùng ngập, Biên tập bản đồ hiện trạng ngập lụt
Kiểm tra sản phẩm
Lập báo cáo giám sát nhanh gửi Cơ quan
quản lý
- Tải dữ liệu ảnh thời điểm đang xảy ra lũ lụt.
Tải dữ liệu là các sản phẩm gia tăng từ ảnh được các đầu mối xử lý dữ liệu thực hiện và cập nhật lên hệ thống. Các sản phẩm này thường bao gồm: (1) ảnh phổ màu hiển thị vùng ngập lụt; (2) dữ liệu WebGis hiển thị vùng ngập lụt có thể lựa chọn in theo tỷ lệ; (3) Bản đồ hiện trạng ngập lụt. Các tài liệu này có thể dùng làm tài liệu tham khảo trong q trình xử lý, phân tích ảnh ở công đoạn sau, hoặc cung cấp cơ quan cấp trên trong trường hợp có trục trặc kỹ thuật trong việc xử lý phân tích khơng gian tại Đơn vị.
Hình 4. Sản phẩm bản đồ hiện trạng ngập lụt khu vực huyện Sìn Hồ tỉnh Lai Châu (tháng 6 năm 2018)
Hình 5. Tích hợp ảnh vệ tinh vào dữ liệu mơ hình số địa hình khu vực 3 bản bị cơ lập do mưa lớn gây ngập
Hình 6. Sản phẩm bản đồ hiện trạng ngập lụt khu vực huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ (tháng 8 năm 2020) 4. Kết luận
Việc ứng dụng dữ liệu quan trắc trái đất và Web-Gis trong giám sát nhanh hiện trạng ngập lụt cũng như các tai biến thiên nhiên đã và đang dược các quốc gia tiên tiến trên thế giới sử dụng như một công cụ hỗ trợ hữu hiệu trong quá trình quản lý, ra quyết định trong lĩnh vực quản lý tài nguyên môi trường và thiên tai. Việc Việt Nam tham gia vào chia sẻ dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong mạng lưới tổ chức thuộc ủy ban thiên tai thế giới (International Disaster Charter) cùng với các vệ tinh khác trong khu vực phục vụ cơng tác phịng tránh và giảm nhẹ thiên tai đã góp phần khơng nhỏ vào “Kế hoạch hành động về ứng dụng công nghệ không gian và hệ thông tin địa lý trong cơng tác dự báo, phịng tránh và giảm nhẹ thiên tai và phát triển bền vững khu vực châu Á-Thái Bình Dương. Hệ thống này đã mang lại những lợi ích tối đa từ những tiến bộ cơng nghệ nhanh chóng cho các quốc gia thành viên trong khu vực và các dữ liệu đã được chia sẻ ngay sau khi quan trắc bằng công nghệ viễn thám thông qua internet hoặc qua vệ tinh viễn thông băng thông rộng trong trường hợp khẩn cấp.
Việc quy trình hóa các bước kỹ thuật trong thu nhận, xử lý dữ liệu và lập báo cáo giám sát nhanh hiện trạng ngập lụt đã đáp ứng yêu cầu sản phẩm cơ bản cho các nhà quản lý thiên tai các cấp về phân bố không gian, xác định thời gian các vùng bị ảnh hưởng do ngập lụt cũng như thể hiện chi tiết đối tượng cần quan tâm trên nền địa lý ở tỷ lệ trung bình, giúp cơng tác ứng phó nhanh, nâng cao hiệu quả trong cơng tác ứng phó và giảm nhẹ thiên tai do ngập lụt gây ra.
2. Stephane H., Mook B., Adrien V., (2016). Assessing Socio-Economic Resilience to Flood in 90 countries. World Bank Group.
3. https://sentinel-asia.org/aboutsa/AboutSA.html. Sentinel Asia. Truy cập tháng 9
Công nghệ quan trắc KTTV phục vụ dự báo, cảnh báo thiên tai thời kỳ công nghệ số