mới biết đ−ợc kết quả đo đạc.
I.4. Nghiên cứu đánh giá khả năng tích hợp ứng dụng ba công nghệ VT, GIS và GPS. GPS.
Ba công nghệ viễn thám, GIS và GPS hiện nay đang đ−ợc nghiên cứu sâu và ứng dụng rộng rãi và đã đem lại hiệu quả to lớn. Việc nghiên cứu một cách hệ thống khả năng tích hợp các công nghệ trên để thành lập bản đồ, trong đó có bản đồ ĐCCS là nhu cầu tất yếu.
I.4.1 ảnh vệ tinh phân giải cao và siêu cao.
Chúng ta hoàn toàn có khả năng tiếp cận ảnh vệ tinh với lực phân giải cao và siêu cao. ở đây chúng ta chỉ sơ bộ tìm hiểu một số loại ảnh vệ tinh phân giải cao và siêu cao đang phổ biến.
I.4.1.1 SPOT-5 Tháng 5 – 2002 Cơ quan Hàng không Vũ trụ Pháp đã phóng lên quỹ đạo vệ tinh SPOT-5 với các Sensor thu ảnh số có lực phân giải hình học cao hoàn chỉnh và hiện đại nhất của Pháp. Các Sensor này cho phép thu ảnh có lực phân giải 5m đối với ảnh đen – trắng và 10 m đối với ảnh màu, độ phủ mặt đất của 1 cảnh ảnh trung bình là 60km x 60km. Ngoài ra, bằng cách ghép so le các cặp ảnh đen trắng cho phép tạo đ−ợc ảnh có lực phân giải 2,5 m. Đây là một tiến bộ to lớn, mở ra nhiều triển vọng trong phát triển ứng dụng. Tr−ớc đây, để thành lập bản đồ tỷ lệ vừa và lớn chỉ có thể thực hiện với ảnh chụp từ máy bay thì ngày nay ảnh vệ tinh đã dần thay thế.
I.4.1.2 QUICK BIRD Mỹ phóng vệ tinh QuickBird lên quỹ đạo và lần đầu tiên cho ra sản phẩm ảnh vệ tinh th−ơng mại với lực phân giải siêu cao: ảnh đen trắng là 61 cm đến 72 cm, ảnh đa phổ là 2,44 m đến 2,88 cm. Độ phủ trùm của các đầu thu từ 16,5 km đến 19 km và quét vuông góc với h−ớng chuyển động của vệ tinh. Ngoài ra có thể cung cấp các cặp ảnh lập thể với tần xuất chụp lặp trong một vài ngày. Với các thông số hình học đầy đủ của các dữ liệu ảnh d−ới dạng gốc hoàn toàn có thể dùng để tăng dày, đo vẽ thành lập bản đồ (xem phụ lục kèm theo).
I.4.1.3 WorldView-1 (xem phụ lục kèm theo).
I.4.1.4 WorldView-2 (xem phụ lục kèm theo).
I.4.2 Khả năng xử lý dữ liệu trong GIS.
Đa số dữ liệu trong GIS l−u giữ d−ới dạng số (véc tơ hoặc raster). Dạng véc tơ là những cặp toạ độ của các điểm (X,Y) hoặc (X,Y,Z) với các quy luật liên kết các điểm đó để biểu diễn chúng thành các đối t−ợng trong một hệ toạ độ xác định. Có 2 loại hệ toạ độ cơ bản: Hệ toạ độ vuông góc Đề các (X,Y,Z) và Hệ toạ độ trắc địa cầu (B,L,H). Thông th−ờng mỗi quốc gia ng−ời ta th−ờng chọn thống nhất một hệ thống toạ độ gắn với trái đất thực phù hợp với lãnh thổ và th−ờng gọi là Hệ toạ độ quốc gia.
Số liệu Raster (dạng ảnh) đ−ợc tạo bởi các ô l−ới d−ới dạng các chấm điểm có lực phân giải nhất định cho tr−ớc nào đó. Thông th−ờng số liệu l−u trữ d−ới dạng raster này đồi hỏi dung l−ợng bộ nhớ lớn. Tuỳ theo kích th−ớc của bản đồ và nội dung cần thể hiện mà lựa chọn lực phân giải cho phù hợp để sử dụng và l−u trữ.
Các số liệu không gian là các thông tin mô tả đặc tính hình học của các đối t−ợng nh− hình dạng, kích th−ớc, vị trí… trong thế giới thực. Thông th−ờng ng−ời ta quy đổi tập hợp phức tạp các đối t−ợng về các loại đối t−ợng hình học cơ bản nh− đối t−ợng điểm; đối t−ợng đ−ờng; đối t−ợng vùng và đối t−ợng chữ.
Thông th−ờng CSDL bản đồ đ−ợc quản lý d−ới dạng các lớp đối t−ợng. Mỗi một lớp chứa các hình ảnh liên quan đến một chức năng, phục vụ cho một ứng dụng cụ thể. Việc phân chia thành các lớp có ý nghĩa quan trọng trong khai thác sử dụng sau này. Các công cụ phần mềm của GIS rất phong phú và đa dạng cho phép chúng ta:
- Chuyển đổi các hệ toạ độ:
+ Chuyển đổi l−ới chiếu bản đồ từ kinh tuyến gốc này sang kinh tuyến gốc khác;
+ Chuyển đổi toạ độ các điểm bản đồ từ hệ toạ độ Đề các (X,Y,H) sang hệ toạ độ trắc địa cầu (B,L,H) và ng−ợc lại;
- Xử lý các thông tin về bản đồ:
+ Tiếp biên hoặc nối ghép bản đồ trên cơ sở sử dụng tập hợp các điểm chung để tạo ra một tờ bản đồ mới hoặc mở rộng tờ bản đồ tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng.
+ Tạo ra một cửa sổ các đối t−ợng bản đồ và có thể tách chúng ra khỏi bản đồ hiện thời để xử lý riêng hoặc dùng cho mục đích khác.
- Lập các bản đồ chuyên biệt:
+ Chức năng chồng các lớp không gian (Graphic Overlay);
+ Chức năng lập bản đồ chuyên đề (Thematic mapping);
+ Chức năng lập bản đồ và tìm kiếm theo địa chỉ (Adress Matching and Mapping) cho phép phân tích và lập bản đồ theo các số liệu gắn cụ thể với một địa chỉ nh− vị trí, tên các đối t−ợng.
+ Chức năng phân tích và chồng phủ các đối t−ợng vùng khép kín (Polygon).
+ Chức năng tích hợp hoặc chia tách (Union and Split giữa các Polygon).
+ Chức năng chồng phủ các đối t−ợng điểm vào trong vùng (Polygon).
+ Chức năng chồng phủ các đối t−ợng đ−ờng vào trong vùng (Polygon).
- Các chức năng phân tích bản đồ:
+ Chức năng tính diện tích, chu vi, khoảng cách của các đối t−ợng trên bản đồ;
+ Chức năng tạo ra các Buffer Generation;
+ Chức năng tìm kiếm theo bán kính (Radius Search).
+ Chức năng chuyển đổi các dữ liệu từ dạng Raster sang véc tơ và ng−ợc lại (Raster/Vector Conversion).
+ Chức năng chuyển đổi các khuôn dạng dữ liệu Format Translation.
+ Thiết kế kỹ thuật (Enginnering Design);
+ Mô hình hoá lớp bề mặt (Surface Modelling);
+ Phân tích địa hình (Terrain Analisis);
+ Toạ độ và hình học (Coordinates and Geometry);
+ Phân tích các mạng l−ới (Network Analysis).
Ngoài ra các phần mềm GIS th−ơng mại hiện nay còn cung cấp cho ng−ời sử dụng các giao diện cơ bản sau:
- Giao diện theo thực đơn (Menu Driven Command Interfaces);
- Giao diện theo câu lệnh (Command Interfaces);
- Giao diện theo lập trình (Macro Programming).
Các phần mềm th−ơng mai GIS phổ biến hiện nay là ARC/INFO, MAPINFO, GIS-OFFICE, ILWIS, PAMAP… Mỗi bộ phần mềm nêu trên đều có những đặc điểm riêng trong khai thác ứng dụng, tuỳ thuộc vào thói quen và kinh nghiệm của ng−ời sử dụng và quy mô bài toán đặt ra mà lựa chọn.
I.4.3 Hệ thống dữ liệu toạ độ GPS, khả năng đo bổ sung chi tiết các điểm đặc tr−ng bằng GPS kết hợp điều vẽ ngoại nghiệp trong thành lập bản đồ tỷ lệ lớn. bằng GPS kết hợp điều vẽ ngoại nghiệp trong thành lập bản đồ tỷ lệ lớn.
I.4.3.1 Sự cần thiếi xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu toạ độ GPS
Hàng năm chúng ta đã tiến hành đo một khối l−ợng rất lớn toạ độ không gian các điểm mặt đất bằng công nghệ GPS. Chỉ riêng công tác đo đạc l−ới khống chế các cấp hạng nhà n−ớc, chúng ta đã có hàng vạn điểm đo GPS. Công tác đo điểm khống chế ảnh máy bay, ảnh vệ tinh đã trở thành phổ biến trong công tác xử lý ảnh và loại dữ liệu này hoàn toàn có thể đ−ợc tái sử dụng cho nhiều các ứng dụng khác nhau. Đặc biệt công nghệ GPS đã đ−ợc ứng dụng trong đo đạc chi tiêt, điều vẽ ngoại nghiệp trong công tác thành lập bản đồ tỷ lệ lớn. Các dữ liệu trên cần thiết phải đ−ợc thiết kế để l−u giữ trong CSDL
Khi đã có cơ sở dữ liệu dạng số này ta hoàn toàn có thể tích hợp để xử lý trong công tác thành lập bản đồ. Các giải pháp tích hợp hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chuẩn hoá của các dữ liệu, trình độ mặt bằng công nghệ xử lý thông tin thông qua các phần mềm ứng dụng chuyên ngành mà quyết định cho từng tr−ờng hợp cụ thể.
Trong khuôn khổ của đề tài NCKH này, không đi sâu về xây dựng các thuật toán và lập các ch−ơng trình ứng dụng cụ thể nào. Vì các công việc đó đòi hỏi một khối l−ợng công việc rất lớn và hệ thống CSDL quốc gia đòi hỏi đã đ−ợc chuẩn hoá đầy đủ.
I.5. Tham khảo kết quả các giải pháp ứng dụng của một số n−ớc phát triển và trong khu vực. khu vực.
Ngày nay, không chỉ các n−ớc phát triển nh− Mỹ, Pháp, Nga, Nhật,... mà ngay cả các n−ớc đang phát triển cũng rất quan tâm đến ứng dụng công nghệ vũ trụ, công nghệ viễn thám vào mục đích nghiên cứu khoa học, phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh - quốc phòng.
Công nghệ viễn thám đã trở thành công nghệ rất có hiệu quả để giám sát các đối t−ợng biến động trong không gian và thời gian. Công nghệ xử lý và phân tích ảnh số đ−ợc phát triển rất mạnh và đạt hiệu quả ngày càng cao. ảnh vệ tinh đã đ−ợc sử dụng phổ biến để điều tra, quản lý tài nguyên đất, tài nguyên n−ớc, khoáng sản, dầu khí, tài nguyên rừng, để cập nhật và thành lập các hệ thống bản đồ quốc gia.
Công nghệ số chiếm −u thế và các thông tin viễn thám đ−ợc sử dụng kết hợp chặt chẽ với hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS), đã đem lại hiệu quả cao và làm cho công nghệ viễn thám càng thực sự đóng vai trò quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội. Đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công nghệ GPS để thành lập bản đồ ĐCCS phục vụ quản lý và khai thác sử dụng là h−ớng nghiên cứu cần thiết. Nhiều n−ớc phát triển trên thế giới đã nghiên cứu thành công các giải pháp và đ−a vào ứng dụng rất hiệu quả công nghệ tích hợp ảnh vệ tinh, GIS và GPS nêu trên để thành lập, hiện chỉnh và cập nhật hệ thống các loại bản đồ chuyên đề, trong đó có bản đồ địa chính.
Để làm tốt công việc này, các nhà khoa học n−ớc ngoài đã nghiên cứu thiết kế và xây dựng các tiện ích nh− tích hợp các dữ liệu ảnh vệ tinh vào CSDL không gian; đa tích
hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh với công nghệ GIS, công nghệ ảnh vệ tinh với công nghệ GPS...Nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng đã cho kết quả tất tích cực.
Trên nền tảng của các tiến bộ về thiết bị phần cứng, công nghệ phần mềm về đồ hoạ, phân tích dữ liệu không gian và quản trị dữ liệu... các hệ thống GIS đã có những b−ớc phát triển v−ợt bậc. Hệ GIS đầu tiên đ−ợc đ−a vào ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên ở Canada, rồi đến Mỹ và các n−ớc Tây Âu . Hệ thống này đ−ợc gọi là Hệ thống Thông tin Địa lý Cânada (Canada Geographic Information) bao gồm các thông tin về Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Đất đai, Theo dõi động vật hoang dã...
Gần đây công nghệ GIS đã trở thành công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp các quyết định. Các phần mềm GIS đang h−ớng tới Hệ tự động lập bản đồ và xử lý dữ liệu ph−ơng tiện cao cấp Hypermedia, Hệ chuyên gia, Hệ trí tuệ nhân tạo h−ớng đối t−ợng...Giao diện của phần lớn các phần mềm GIS với ng−ời sử dụng ngày càng dễ dàng hơn thông qua các giao diện đồ hoạ kèm theo các chỉ dẫn cụ thể trên màn hình.
Từ việc ra đời các bộ vi xử lý cực mạnh, thiết bị l−u trữ dữ liệu cực lớn, khả năng hiển thị và trao đổi thông tin cực nhanh chóng...các thiết bị phần cứng đã phát triển mạnh theo giải pháp để bàn Desktop cơ động. Do khả năng xử lý dữ liệu mạnh hơn và giá thành thiết bị phần cứng ngày càng giảm làm cho các công nghệ trong GIS đ−ợc ứng dụng rộng rãi hơn.
Từ lâu, các n−ớc phát triển nh− Mỹ, Pháp, Nhật... đã ứng dụng công nghệ VT để thành lập và hiện chỉnh các thể loại bản đồ chuyên đề tỷ lệ lớn và đã thu đ−ợc kết quả rất thành công. ảnh vệ tinh lực phân giải cao và siêu cao đã đ−ợc phổ biến và sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Các n−ớc trong khu vực nh− Singapore, Thái Lan, Malaisia...đã tự thu đ−ợc ảnh vệ tinh để phục vụ đa ngành, trong đó có công tác thành lập các thể loại bản đồ chuyên đề tỷ lệ lớn.
ở n−ớc ta mới chỉ dừng ở mức ứng dụng công nghệ VT để hiện chỉnh bản đồ chuyên đề tỷ lệ vừa.
I.6. Đánh giá tiềm năng ứng dụng của ph−ơng pháp tích hợp VT, GIS, GPS cho công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi tr−ờng.
Trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi tr−ờng cần thiết phải có các kết quả điều tra hiện trạng về đất đai, thực phủ, địa hình, n−ớc mặt, n−ớc ngầm, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên biển, thời tiết, khí hậu, ô nhiễm môi tr−ờng....
Đặc biệt trong đó vai trò của các loại bản đồ chuyên đề tỷ lệ lớn là rất cần thiết. Đây chính là công cụ mạnh để khảo sát và đánh giá về tài nguyên thiên nhiên và môi tr−ờng, cho phép giám sát việc khai thác tài nguyên thiên nhiên và các hoạt động làm ô nhiễm môi tr−ờng nh− chặt phá rừng đầu nguồn, rừng ven biển; các hoạt động khai thác tài nguyên thiên nhiên trái phép; sự thu hẹp ngoài quy hoạch của các loại đất trồng trọt, đất phục vụ sản xuất...và sự gia tăng đất trống, đồi núi trọc; ô nhiễm không khí của nhà máy, các khu công nghiệp, dân c−...;theo dõi lũ lụt, hạn hán, cháy rừng, các hiện t−ợng sạt lở bờ biển, biến động dòng chảy các sông, hồ, các tai biến địa chất, điều tra hiện trạng môi tr−ờng, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, hoang mạc hoá, giám sát ô nhiễm do n−ớc thải công nghiệp, dầu tràn...
Các hiện t−ợng trên th−ờng diễn ra trên phạm vi rộng và ở khắp nơi kể cả vùng sâu, vùng xa, biển khơi, hải đảo trong những khoảng thời gian, không gian nào đó... Nhờ đặc điểm công nghệ viễn thám có khả năng bao quát các vùng rộng lớn với chu kì quan sát lặp lại khác nhau và quan sát trong bất kì thời tiết nào mới có thể đáp ứng đ−ợc một phần các yêu cầu về giám sát môi tr−ờng và giảm nhẹ thiên tai.
Việc nghiên cứu cơ sở để ứng dụng có hiệu quả các loại hình t− liệu viễn thám đối với từng nhóm đôí t−ợng trong từng điều kiện cụ thể, cũng nh− nghiên cứu phát triển các phần mềm và các ph−ơng pháp, quy trình công nghệ xử lý và sử dụng t− liệu viễn thám cho các mục đích cụ thể, đặc biệt là đối với các ứng dụng mới theo h−ớng liên kết hệ thống ảnh vệ tinh- hệ thống thông tin địa lý (GPS)-hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là cần thiết.
Ch−ơng II: Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng vt, GIS và GPS ở n−ớc ta hiện nay.
II.1. Nghiên cứu đánh giá thực trạng và tiềm năng công nghệ viễn thám ở n−ớc ta hiện nay
II.1.1 Nghiên cứu đánh giá thực trạng
Từ những năm 70 chúng ta bắt đầu tiệm cận công nghệ viễn thám, và sau đó đã triển khai các nghiên cứu - thử nghiệm nhằm xác định khả năng và ph−ơng pháp sử dụng t− liệu viễn thám để giải quyết các nhiệm vụ của mình. Việc mở rộng công tác nghiên cứu - thử nghiệm, nhiều ngành đã đ−a công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn và đến nay đã thu đ−ợc một số kết qủa rõ rệt về khoa học công nghệ và kinh tế.
Trong các lĩnh vực đo đạc bản đồ, điều tra quy hoạch đất đai, rừng, địa chất khoáng sản, khí t−ợng thuỷ văn, công nghệ viễn thám thực sự trở thành công cụ để thực hiện chức năng của ngành. Đồng thời công nghệ viễn thám đã đ−ợc ứng dụng để thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu khoa học và dự án liên quan đến điều tra, khảo sát điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi tr−ờng, giảm thiểu thiên tai ở một số