Hình ảnh vệ tinh là công nghệ quan trọng, đóng góp vào sự phát triển nhiều ngành công nghiệp hiện nay.

Hình ảnh vệ tinh là một trong những dạng dữ liệu vệ tinh được sử dụng nhằm lập kế hoạch phát triển đô thị tốt hơn, định tuyến, ứng phó với thảm họa cùng nhiều chức năng khác. Vậy hình ảnh vệ tinh được tạo ra và thu thập như thế nào? Hãy cùng Elcom tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Hình ảnh vệ tinh là gì?

Hình ảnh vệ tinh đề cập đến quá trình thu thập dữ liệu hình ảnh trực quan về bề mặt Trái đất từ ​​những vệ tinh quay quanh hành tinh của chúng ta. 

Những vệ tinh này được trang bị camera và cảm biến chuyên dụng để chụp ảnh bề mặt Trái đất với độ phân giải cao, sau đó truyền về Trái đất để phân tích. Các loại ảnh vệ tinh khá đa dạng, từ hình ảnh toàn sắc (Panchromatic image) đến hình ảnh đa phổ (multi-spectral images).

Xem thêm bài viết: Công nghệ xử lý hình ảnh viễn thám của Elcom nỗ lực bảo đảm an ninh quốc phòng

2. Hình ảnh vệ tinh được tạo ra như thế nào?

Quỹ đạo vệ tinh

Vệ tinh có thể được triển khai ở nhiều quỹ đạo khác nhau tùy vào mục đích của chúng. Quỹ đạo cực (đi qua các cực của Trái đất) và quỹ đạo địa tĩnh (ổn định tại một vị trí nhất định trên bề mặt Trái đất) là hai loại quỹ đạo điển hình của vệ tinh quan sát Trái đất.

Thu thập dữ liệu

Khi vệ tinh đi qua một khu vực, các cảm biến của nó sẽ thu thập thông tin dưới dạng bức xạ điện từ. Loại dữ liệu thu được được xác định bởi cảm biến trên tàu. Ví dụ, cảm biến quang học bắt được ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại, nhưng cảm biến vi sóng có thể xuyên qua những đám mây và thu thập dữ liệu bất kể điều kiện thời tiết.

Truyền dữ liệu

Sau khi thu thập dữ liệu, vệ tinh sẽ truyền dữ liệu trở lại Trái đất thông qua sóng vô tuyến. Thông tin thường được truyền tới các trạm mặt đất hoặc ăng-ten thu trên bề mặt Trái đất. Các trạm mặt đất này được cố tình đặt trên khắp thế giới để đảm bảo rằng vệ tinh vẫn liên lạc thường xuyên với nó.

Xử lý

Dữ liệu thô từ vệ tinh được xử lý để tạo ra các loại ảnh vệ tinh và bộ dữ liệu hữu ích. Điều này bao gồm một số quy trình, bao gồm hiệu chuẩn, hiệu chỉnh nhiễu khí quyển và tham chiếu để cung cấp vị trí địa lý cho hình ảnh.

Ưu điểm của ảnh vệ tinh

Hình ảnh vệ tinh có một số ưu điểm, khiến chúng trở thành một công cụ quan trọng, được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực:

• Phạm vi phủ sóng toàn cầu: Không giống như máy bay không người lái hoặc máy bay có phạm vi hoạt động hạn chế, vệ tinh cung cấp phạm vi phủ sóng toàn cầu, toàn diện, khiến chúng có khả năng theo dõi sự kiện quy mô lớn.

• Hiệu quả về chi phí: Hình ảnh vệ tinh có hiệu quả về mặt chi phí, dễ tiếp cận và tránh chi phí trả trước cao liên quan đến máy bay không người lái và các tùy chọn trên không khác. Nhiều nguồn ảnh vệ tinh miễn phí được cung cấp, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận và sử dụng.

• Thu thập an toàn: Vệ tinh đảm bảo sự an toàn cho con người bằng cách giảm nhu cầu thu thập dữ liệu trực tiếp ở những khu vực nguy hiểm hoặc khó tiếp cận.

• Dữ liệu lịch sử và lưu trữ: Ảnh vệ tinh cung cấp cơ sở dữ liệu lịch sử sâu rộng, nhất quán theo thời gian để phân tích xu hướng, theo dõi sự thay đổi dài hạn trong các lĩnh vực như giám sát môi trường, quy hoạch đô thị và quản lý thảm họa,...

Ứng dụng hình ảnh vệ tinh để nghiên cứu địa hình - Ảnh: Internet

Ứng dụng của hình ảnh vệ tinh

Hình ảnh vệ tinh có nhiều mục đích sử dụng, góp phần giúp con người nghiên cứu và có cái nhìn sâu sắc hơn về hành tinh trái đất. Dưới đây là một vài ví dụ:

Khai thác và thăm dò

• Giám sát đập chất thải. 

• Thăm dò mỏ khoáng sản quan trọng. 

• Giám sát thay đổi tại địa điểm khai thác và những nỗ lực cải tạo.

Lợi ích cho chính phủ

• Cung cấp ảnh ghép (mosaics) quy mô lớn trên toàn khu vực.

• Phát hiện thay đổi và theo dõi sự tuân thủ sử dụng đất của người dân.

• Phát hiện, ứng phó và quản lý thiên tai.

Cơ sở hạ tầng

• Giám sát tình trạng cơ sở hạ tầng như cầu, đường, đập, đường ống và đường dây điện.

• Quy hoạch và phát triển đô thị.

• Theo dõi và quản lý giao thông vận tải.

Bảo vệ môi trường

• Theo dõi nạn chặt phá rừng, khai thác tài nguyên trái phép và sức khỏe rừng.

• Nghiên cứu mô hình thời tiết và biến đổi khí hậu.

Nông nghiệp

• Đánh giá sức khỏe cây trồng và dự đoán năng suất.

• Xác định sự bùng phát sâu bệnh và dịch bệnh.

Quản lý thiên tai

• Dự đoán và giám sát các vụ cháy rừng, lũ quét.

• Cung cấp dữ liệu thời gian thực cho những nỗ lực ứng phó và khắc phục thảm họa.

5 nguồn tải ảnh vệ tinh mới nhất và miễn phí

USGS Earth Explorer

Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS - United States Geological Survey) giữ kỷ lục lâu nhất về việc thu thập dữ liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information Systems) miễn phí, bao gồm: Ảnh vệ tinh miễn phí, ảnh máy bay có người lái, ảnh máy bay không người lái.

Dữ liệu được cung cấp thông qua cổng thông tin EarthExplorer. Bất kể bạn sống ở đâu, USGS Earth Explorer đều cung cấp chế độ xem hình ảnh vệ tinh mới nhất.

USGS Earth Explorer là nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh miễn phí dẫn đầu hiện nay về sự đa dạng. Thậm chí, nhiều hình ảnh vệ tinh miễn phí có giá trị lên tới 40 năm, được thu thập từ các hệ thống Landsat của USGS-NASA và những dữ liệu từ các cảm biến từ xa khác của NASA (Terra và Aqua MODIS, ASTER, VIIRS,...).

Tại đây, người dùng có thể tải bộ dữ liệu mã nguồn mở, cung cấp dưới sự hợp tác của ISRO (Resourcesat-1 và 2), ESA (Sentinel-2) và mua ảnh vệ tinh độ phân giải cao (IKONOS-2, OrbView-3, dữ liệu SPOT lịch sử).

Ảnh vệ tinh từ Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ USGS - Ảnh: Internet

Sentinel Copernicus

Sentinel-2 là sự khởi đầu cho một kỷ nguyên mới và thú vị trong lĩnh vực hình ảnh vệ tinh mở và miễn phí. Không chỉ vì phạm vi phủ sóng trải dài trên toàn cầu, Sentinel-2 còn có những ảnh vệ tinh mới nhất, cho phép tải xuống ở độ phân giải cao.

Ảnh vệ tinh từ Sentinel-2 có độ phân giải lên tới 10 mét với màu đỏ, lục, lam và cận hồng ngoại. 12 dải quang phổ của Sentinel-2 trải dài từ dải ven biển đến dải SWIR. Mới ra mắt hơn 5 năm, tuy nhiên nhu cầu truy cập vào Sentinel-2 đã tăng vọt, khiến nó trở thành một trong những nguồn cung cấp hình ảnh vệ tinh miễn phí phổ biến nhất hiện nay.

NASA Earthdata Search

Có rất nhiều điều thú vị về NASA Earthdata Search, đặc biệt là khi khám phá dữ liệu khoa học Trái đất. Nguồn ảnh này cung cấp nhiều lựa chọn cho người dùng:

• Dữ liệu dẫn xuất (Derived data): Hầu hết ảnh vệ tinh từ NASA Earthdata Search là sản phẩm phân tích phục vụ nghiên cứu Khoa học Trái đất, từ sinh quyển, băng quyển, thủy quyển hoặc khí quyển.

• Lớp phủ đất (Land cover): Dữ liệu NASA Earthdata Search là một nguồn thông tin tuyệt vời về việc sử dụng và che phủ đất toàn cầu.

Công cụ Tìm kiếm Dữ liệu Trái đất của NASA cung cấp quyền truy cập trực tuyến vào nhiều bộ sưu tập dữ liệu EOSDIS của NASA (Hệ thống Thông tin và Dữ liệu Hệ thống Quan sát Trái đất).

Người dùng có thể tìm thấy rất nhiều dữ liệu khoa học về Trái đất của NASA trên công cụ này, từ các nguồn khác nhau như: Vệ tinh, máy bay, phép đo thực địa,... Hình ảnh vệ tinh và hình ảnh lịch sử miễn phí đa dạng.

Vệ tinh Aqua và Terra, ENVISAT, GOES, NOAA, METEOSAT, Suomi-NPP, Nimbus, CALIPSO, Landsat và nhiều dữ liệu GIS miễn phí khác cho phép nghiên cứu khí quyển, môi trường, đại dương và biển, lớp phủ đất, thảm thực vật, lớp phủ băng và địa hình.

EOSDA LandViewer

EOSDA LandViewer là cơ sở dữ liệu GIS với giao diện dễ sử dụng, cho phép truy cập miễn phí vào các hình ảnh vệ tinh mở, cung cấp bản xem trước miễn phí với độ phân giải cao, cho phép người dùng chỉ chọn và mua hình ảnh vệ tinh họ yêu cầu cũng như cung cấp công cụ phân tích.

Công cụ này cung cấp nhiều hình ảnh vệ tinh toàn cầu khác nhau, bao gồm những hình ảnh vệ tinh miễn phí mới nhất từ ​​Landsat 7, Landsat 8, Sentinel-1, Sentinel-2, CBERS-4, MODIS, dữ liệu trên không từ NAIP hoặc hình ảnh vệ tinh lịch sử từ Landsat 4 và Landsat 5.

Khác với hầu hết các nhà cung cấp hình ảnh vệ tinh miễn phí, EOSDA LandViewer cho phép hiển thị và phân tích ngay lập tức dữ liệu được tìm thấy. Hơn 20 tích hợp và chỉ mục băng tần mặc định như NDVI, NBR và SAVI, trình tạo chỉ mục tùy chỉnh như phân tích raster, phân tích chuỗi thời gian, phân cụm, phát hiện thay đổi và nhiều công cụ khác nhằm giúp trích xuất miễn phí giá trị từ dữ liệu vệ tinh.

Google Earth

Nền tảng này trước đây được gọi là Earth Viewer và thuộc về Keyhole Inc., được Google mua lại vào năm 2004. Năm 2005, tên nền tảng được đổi thành Google Earth. Chương trình có hai phiên bản: Cơ bản (miễn phí) và Nâng cao, đồng thời hoạt động trên Windows, Linux, macOS, Android và iOS.

Hình ảnh vệ tinh của Google Earth có độ phân giải không gian phụ thuộc vào khu vực. Các khu vực được chụp chính xác nhất là Las Vegas, Nevada và Cambridge (15cm). Hình ảnh vệ tinh cập nhật miễn phí từ nhà cung cấp này đến từ Landsat-8 cũng như máy bay, máy bay không người lái, diều và khinh khí cầu.

Google Earth cho phép tìm kiếm và tải hình ảnh vệ tinh miễn phí. Nhiều hình ảnh có lịch sử lên đến hàng chục năm. Để bù đắp cho sự thiếu sót về công cụ phân tích trên Google Earth, nhà cung cấp đã phát triển một nền tảng khác mang tên Earth Engine, hoạt động như một nguồn tài nguyên miễn phí cho cộng đồng học thuật, nghiên cứu và phát triển.

Hình ảnh vệ tinh từ ứng dụng Google Earth - Ảnh: Internet

Trên đây là một số nền tảng tải miễn phí và mua ảnh vệ tinh mới nhất khá phổ biến hiện nay. Người dùng có thể tận dụng các nguồn ảnh này để tiết kiệm chi phí phục vụ cho quá trình nghiên cứu.

Nguồn tham khảo:

https://geoimage.com.au/blog/what-satellite-imagery