Ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thám siêu phổ ở nước tôi

 Hỗ trợ các chiến lược quốc gia về "đỉnh điểm phát thải carbon" và "trung hòa carbon".  

Những năm gần đây, "đỉnh điểm phát thải carbon" và "trung hòa carbon" đã trở thành những thuật ngữ phổ biến liên quan đến phúc lợi quốc gia và đời sống người dân. Nước ta sẽ nỗ lực đạt đỉnh điểm phát thải khí CO2 trước năm 2030 và phấn đấu đạt được trung hòa carbon trước năm 2060. "Giảm phát thải và tăng cường khả năng hấp thụ carbon" là cốt lõi để đạt được mục tiêu "đỉnh điểm phát thải carbon" và "trung hòa carbon" và phải được thực hiện đồng thời, tăng cường công tác hạch toán phát thải carbon và khả năng hấp thụ carbon của nước ta dựa trên dữ liệu giám sát carbon. Do đó, việc sử dụng vệ tinh siêu phổ để giám sát lượng khí carbon dioxide toàn cầu đã trở thành một phương tiện quan trọng và là một biện pháp được công nhận có thể thu được thông tin định lượng và có độ chính xác cao về dòng chảy carbon ở quy mô liên lục địa, khu vực và địa phương.

△Nước tôi đã phóng thành công vệ tinh carbon TanSat vào năm 2016.

Nó sẽ trở thành vệ tinh khí nhà kính thứ ba trên thế giới giám sát nồng độ carbon dioxide trong khí quyển toàn cầu.

Phát triển ngành công nghiệp vệ tinh giám sát carbon có thể cung cấp dữ liệu giám sát carbon với độ phân giải không gian chính xác hơn, cho phép giám sát cục bộ liên tục hơn và định vị không gian chính xác hơn cho việc giám sát khu vực, có lợi cho việc làm rõ nguồn phát thải và hấp thụ carbon ở các khu vực trọng điểm. Đồng thời, kết hợp với ảnh viễn thám độ phân giải cao, nó có thể được sử dụng để đánh giá khả năng trung hòa carbon ở cấp khu vực của rừng, các công trình đô thị và mặt đường.

Hơn nữa, việc phát triển năng lực vệ tinh carbon khu vực có thể nâng cao đáng kể danh tiếng khoa học và công nghệ của khu vực, giúp tạo dựng thương hiệu công nghệ tiên tiến và thúc đẩy sự phát triển công nghệ cao của khu vực.

Khảo sát địa chất  

Ảnh siêu phổ viễn thám vệ tinh sở hữu độ phân giải quang phổ cao, khả năng tích hợp quang phổ và các ưu điểm như khối lượng thông tin toàn diện lớn, tần suất giám sát cao và phạm vi phủ sóng rộng. Nó có thể phản ánh chính xác và chi tiết các đặc điểm kết cấu của địa chất và tài nguyên khoáng sản, đồng thời cung cấp cơ sở và manh mối quan trọng cho việc khảo sát tài nguyên khoáng sản.

Dữ liệu viễn thám có độ phân giải không gian cao có thể được sử dụng để tạo ra một bản đồ duy nhất về tài nguyên khoáng sản trên toàn quốc. Điều này không chỉ có thể được sử dụng để khảo sát hiện trạng phát triển và sử dụng tài nguyên khoáng sản, giám sát môi trường mỏ và quy hoạch tài nguyên khoáng sản, mà còn để phân tích và thu thập dữ liệu khách quan về phát triển tài nguyên khoáng sản. Điều này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng và cơ sở ra quyết định cho các cơ quan quản lý khai thác mỏ trong quy hoạch tài nguyên khoáng sản, chấn chỉnh quy trình phát triển tài nguyên khoáng sản và quản lý môi trường địa chất mỏ.

Hơn nữa, dựa trên việc xác định khoáng vật và xác định khoáng vật tinh khiết, và theo các quy luật liên kết cộng sinh của khoáng vật cũng như vai trò chỉ thị về ý nghĩa địa chất của chính các khoáng vật, mối quan hệ nội tại giữa các yếu tố địa chất khác nhau có thể được đảo ngược một cách trực quan, điều này có thể nâng cao hiệu quả phân tích siêu phổ và giải quyết vấn đề trong các ứng dụng địa chất.

 Giám sát sức khỏe rừng  

△ Bản đồ độ che phủ rừng được xác định từ dữ liệu quang phổ siêu phổ vùng nhìn thấy và cận hồng ngoại từ trạm Tiangong-1

Giám sát sức khỏe rừng chủ yếu bao gồm giám sát điều kiện sinh trưởng của cây và giám sát sâu bệnh. Các phương pháp giám sát sức khỏe cây truyền thống bao gồm khảo sát thủ công tại chỗ, đòi hỏi nhiều nhân lực và thời gian, và thường chỉ thu thập dữ liệu tại một số điểm nhất định, gây khó khăn trong việc bao quát sức khỏe tổng thể của toàn bộ khu rừng. Tuy nhiên... Việc giám sát sức khỏe rừng thông qua viễn thám vệ tinh siêu phổ có những ưu điểm đáng kể như tính chu kỳ cao và phạm vi phủ sóng rộng. Dựa trên tính năng "tích hợp bản đồ-quang phổ", nó có thể xác định hiệu quả thông tin về sâu bệnh hại rừng bằng cách so sánh độ phản xạ quang phổ.

△Vùng màu đỏ biểu thị những cây được xác định là bị ảnh hưởng bởi sâu bệnh.

Cây bị ảnh hưởng bởi sâu bệnh sẽ biểu hiện những bất thường về độ phản xạ quang phổ và nhiệt độ, gây ra những thay đổi trong đặc tính hấp thụ và phản xạ của lá trong dải quang phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại. Do đó, dựa trên dữ liệu thu thập được từ các vệ tinh viễn thám siêu phổ, sự khác biệt về độ phản xạ quang phổ và các bất thường về cấu trúc có thể được xác định thông qua các kỹ thuật xử lý tăng cường hình ảnh và trích xuất thông tin, từ đó cho phép theo dõi tình trạng sức khỏe của cây.

Giám sát thảm họa khẩn cấp  

△ Hình ảnh vệ tinh viễn thám được phân tích về vụ cháy rừng ở huyện Muli, tỉnh Lương Sơn, tỉnh Tứ Xuyên, ngày 1 tháng 4 năm 2020

Những năm gần đây, hỏa hoạn và các vụ nổ xảy ra thường xuyên ở khu vực đô thị và rừng, gây thiệt hại vô cùng nghiêm trọng, chẳng hạn như vụ nổ cảng Thiên Tân, vụ nổ khí đốt tự nhiên Thẩm Dương và vụ cháy rừng ở Khu tự trị dân tộc Yi Lương Sơn, Tứ Xuyên. Về công tác giám sát hỏa hoạn... Viễn thám vệ tinh có thể khắc phục những khó khăn về lập kế hoạch thời gian và không gian, cung cấp dữ liệu hỗ trợ ra quyết định cho công tác cứu trợ khẩn cấp và khắc phục thiên tai.Ví dụ, vào năm 2020, Trung tâm Ứng dụng Viễn thám Vệ tinh Quốc gia thuộc Bộ Tài nguyên Thiên nhiên đã tận dụng tối đa khả năng mạng lưới ba sao của chòm sao vệ tinh quang học 2 mét/8 mét để liên tục theo dõi sự phát triển của đám cháy rừng ở huyện Muli, tỉnh Lương Sơn, tỉnh Tứ Xuyên từ ngày 30 tháng 3 đến ngày 1 tháng 4, tạo ra bản đồ giải thích ảnh viễn thám về đám cháy rừng. Kết quả giám sát đã được gửi đến tuyến đầu của bộ chỉ huy khẩn cấp.

△ Ảnh siêu phổ từ vệ tinh "Environment-1"

Để đáp ứng với điều kiện khí tượng, Các chòm vệ tinh nhỏ có thể thu thập hình ảnh viễn thám về tầng đối lưu.Hệ thống này có thể giám sát và dự báo các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như bão, mưa phùn và các cụm mây, đồng thời thực hiện đánh giá thời gian thực và cảnh báo sớm thông tin về sóng biển. Nó cũng có thể thu thập thông tin về lũ lụt trong mùa mưa thông qua vệ tinh, cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho các chính sách liên quan đến cấp nước, quản lý nước, kiểm soát lũ lụt và thoát nước.

  Viễn thám đại dương  

△Bản đồ chuyên đề về nồng độ diệp lục a trong giám sát chất lượng nước tại thành phố Chu Hải

Viễn thám đại dương là một trong những công nghệ chủ chốt dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong khoa học biển vào cuối thế kỷ 20. Mục đích chính của nó là để hiểu, nghiên cứu, phát triển, sử dụng và bảo vệ tài nguyên biển, do đó nó có tầm quan trọng chiến lược to lớn. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, viễn thám siêu phổ đã trở thành một lĩnh vực tiên tiến trong viễn thám đại dương.

Máy quang phổ hình ảnh độ phân giải trung bình đã trở thành một công cụ hiệu quả để phát hiện màu sắc và nhiệt độ đại dương nhờ nhiều ưu điểm như phạm vi quang phổ rộng, độ phân giải cao và nhiều dải quang phổ. Nó không chỉ có thể được sử dụng để phát hiện nồng độ chất diệp lục, hàm lượng chất lơ lửng, một số chất ô nhiễm và nhiệt độ nước mặt trong nước biển, mà còn để phát hiện băng biển, vùng ven biển và các hiện tượng tương tự khác.

Trong số đó, nhiệt độ bề mặt biển và nồng độ chất diệp lục là những yếu tố cơ bản của môi trường sinh thái biển. Sự phân bố của chúng phản ánh khu vực tập trung và môi trường sống của thực vật phù du biển. Chúng cũng có thể được sử dụng để gián tiếp giám sát hoặc dự báo sự phân bố không gian và thời gian của các nguồn tài nguyên như ngư trường và chất lượng nước biển. Các vệ tinh viễn thám siêu phổ có thể thu thập hình ảnh bề mặt biển trên một khu vực rộng lớn và trong mọi điều kiện thời tiết. Thông qua việc giải thích và phân tích các hình ảnh này, nhiệt độ bề mặt biển và các thông số màu sắc đại dương có thể được thu thập một cách hiệu quả, cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho các bộ phận liên quan như giám sát môi trường biển và nghề cá biển.Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với việc dự báo nhiệt độ bề mặt biển và giám sát môi trường ngư trường.

Viễn thám nông nghiệp  

△Phân loại cây trồng chi tiết dựa trên dữ liệu viễn thám vệ tinh siêu phổ

Công nghệ viễn thám siêu phổ hiện đại đã phát triển nhanh chóng, cho phép cung cấp nhiều dữ liệu quan sát Trái đất một cách năng động, nhanh chóng, chính xác và kịp thời. Nông nghiệp chính xác đòi hỏi sự chính xác trong sản xuất và sử dụng tài nguyên, cũng như sự chính xác trong quản lý và phát triển. Viễn thám siêu phổ đã được ứng dụng trong nghiên cứu và công nghệ nông nghiệp theo những cách sau:

1. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa sự sinh trưởng của từng loại cây trồng và quang phổ lá cây trồng;

2. Sử dụng dữ liệu siêu phổ đa thời gian để trích xuất các đặc điểm quang phổ nhằm nhận dạng và phân loại các loại thực vật và cây trồng khác nhau;

3. Ước tính các thông số sinh lý của thảm thực vật, chẳng hạn như chỉ số diện tích lá, sinh khối, tổng lượng nitơ và tổng lượng phốt pho.

4. Nghiên cứu về các mô hình thông tin viễn thám;

5. Sử dụng chỉ số thực vật để phân tích lớp phủ đất hoặc theo dõi động thái sinh trưởng của cây trồng;

6. Theo dõi sự phát triển của cây trồng.

△Căng thẳng do bệnh tật: da càng vàng thì bệnh càng nặng; da càng xanh thì bệnh càng nhẹ.

Sự phát triển của viễn thám siêu phổ trong nông nghiệp chính xác có nhiều xu hướng. Các công nghệ viễn thám mới cho nông nghiệp chính xác vẫn là trọng tâm nghiên cứu chính. Điều này cũng đòi hỏi việc thiết kế và thiết lập các hệ thống thông tin nông nghiệp cơ bản, hệ thống trích xuất triệu chứng cây trồng và chẩn đoán nông nghiệp được hỗ trợ bởi GIS, và các mô hình hệ thống hỗ trợ ra quyết định được hỗ trợ bởi MIS.

Giám sát đô thị  

Sự kết hợp giữa dữ liệu viễn thám siêu phổ và độ phân giải không gian cao cho phép phân biệt chi tiết các đặc điểm đô thị và các mục tiêu do con người tạo ra. Vệ tinh viễn thám có thể thu nhận các nguồn bức xạ trên bề mặt Trái đất vào ban đêm, chẳng hạn như ánh sáng ban đêm và các đám cháy, quan sát độ sáng của bề mặt Trái đất vào ban đêm. Độ sáng này chủ yếu bắt nguồn từ các hoạt động của con người, chẳng hạn như khu dân cư, khu công nghiệp, và thậm chí cả đèn chiếu sáng của tàu đánh cá, cũng như các đám cháy. Độ sáng này có thể được định lượng để đo lường mức độ hoạt động của con người, và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế và an ninh quốc gia.

Ngoài ra, ảnh viễn thám vệ tinh có đặc điểm là tính khách quan, chính xác và kịp thời, cung cấp một phương tiện công nghệ cao có hệ thống và hiệu quả cho quy hoạch đô thị, xây dựng và thực thi pháp luật. Nó có thể đóng vai trò quan trọng trong quy hoạch, xây dựng và quản lý đô thị, và có thể đạt được kết quả tốt trong việc giám sát các công trình xây dựng trái phép.Dựa trên ảnh vệ tinh viễn thám, các vùng thay đổi của các đối tượng cụ thể có thể được trích xuất để phát hiện sớm, ngăn chặn và xử lý việc sử dụng đất và xây dựng trái phép, đặc biệt là trên nóc các tòa nhà hiện có và trên các tuyến phố đô thị và nông thôn. Điều này cũng cho phép thực thi pháp luật bằng bản đồ, giúp nâng cao hiệu quả thực thi và giảm chi phí thực thi. Mặt khác, ảnh vệ tinh độ phân giải cao có thể được sử dụng để giám sát liên tục hàng tháng các dự án đất đai sau khi được phê duyệt, theo dõi tình trạng xây dựng của chúng trong suốt toàn bộ quá trình.

Thương mại quốc tế và tài chính dữ liệu  

Các khu công nghiệp, cảng biển và sân bay trọng điểm trên thế giới đóng vai trò là những phương tiện và nền tảng quan trọng cho thương mại tự do toàn cầu. Quan sát sự "phát triển" của chúng từ góc độ dữ liệu lớn viễn thám vệ tinh có thể cho thấy bức tranh sống động của thương mại toàn cầu. Hình ảnh vệ tinh và dữ liệu lớn có thể tiết lộ thông tin mới về thương mại toàn cầu trong nhiều loại hàng hóa khác nhau (bao gồm khoáng sản, kim loại, năng lượng, điện, khí thải carbon, v.v.), làm sáng tỏ những thông tin ẩn giấu bên dưới lớp hình ảnh vệ tinh để hỗ trợ một số hoạt động thương mại và đầu tư nhất định.

Ứng dụng quân sự  

Nhờ lượng thông tin mặt đất phong phú, ảnh siêu phổ đã được ứng dụng trong lĩnh vực quân sự ngay từ những ngày đầu. Các ứng dụng thực tiễn đã chứng minh công nghệ ảnh quang phổ này có giá trị quân sự cao, và do đó, xu hướng sử dụng cảm biến từ xa này trên các vệ tinh quân sự đang phát triển nhanh chóng.Trong trinh sát quân sự và nhận dạng ngụy trang, thiết bị này có thể tự động phát hiện mục tiêu từ các vật thể được ngụy trang bằng cách sử dụng máy quang phổ hình ảnh dựa trên các đặc tính quang phổ khác nhau của mục tiêu và vật liệu ngụy trang. Trong điều tra sản xuất vũ khí, máy ảnh siêu phổ không chỉ có thể phát hiện các đặc tính quang phổ và sự tồn tại của mục tiêu mà còn phân tích thành phần vật liệu của chúng. Nó có thể thu thập khói sinh ra trong các nhà máy, trực tiếp xác định thành phần vật liệu của khói và xác định các loại vũ khí được sản xuất trong nhà máy, đặc biệt là vũ khí tấn công.

Hiện nay, các mô-đun và phần mềm xử lý dữ liệu siêu phổ đang ngày càng được đưa vào vận hành và thương mại hóa. Là một công nghệ mới nổi dựa trên sự kết hợp giữa quang phổ học và viễn thám, công nghệ viễn thám siêu phổ đang thể hiện tiềm năng và sức sống vô hạn trong sự phát triển của nền kinh tế số.Người ta tin rằng với sự phát triển hơn nữa của công nghệ tiền xử lý siêu phổ và trích xuất thông tin, công nghệ siêu phổ trong tương lai sẽ có nhiều phương thức ứng dụng đa dạng hơn, trực tiếp cung cấp cho người dùng nhiều sản phẩm thông tin và đáp ứng nhu cầu của người dùng ở nhiều cấp độ hơn.

(Một số nội dung trong bài viết này được lấy từ internet. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.)