Viễn thám là ngành công nghệ cao tích hợp nhiều tiến bộ khoa học công nghệ khác nhau, bao gồm cả trí tuệ nhân tạo (AI). AI kết hợp với viễn thám mang lại nhiều ảnh hưởng tích cực đối với cuộc sống con người.

Trong khoảng thời gian gần đây, công nghệ viễn thám ngày càng phát triển, tác động đến nhiều lĩnh vực như: Tài nguyên - môi trường, an ninh quốc phòng, nông lâm ngư nghiệp,...

Đặc biệt, khi kết hợp cùng với Trí tuệ nhân tạo AI (Artificial Intelligence), công nghệ viễn thám có khả năng ứng dụng đa dạng, hiệu quả hơn nữa. Dữ liệu viễn thám ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nhiều ngành nghề, đối với cả cơ quan Nhà nước, doanh nghiệp và cá nhân.

Kết hợp Trí tuệ nhân tạo trong công nghệ viễn thám

Viễn thám là lĩnh vực khoa học công nghệ cho phép nghiên cứu, thu thập thông tin về đối tượng địa lý mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Dữ liệu ảnh viễn thám là những thông tin, hình ảnh đối tượng địa lý được thu nhận từ vệ tinh viễn thám.

Nhờ kết hợp công nghệ Trí tuệ nhân tạo, Học máy (ML - Machine learning), Học sâu (DL - Deep learning) và Thị giác máy tính (CV - Computer Vision), việc thu thập, phân tích dữ liệu không gian địa lý trở nên ngày càng chính xác, ngay cả trên khu vực có diện tích vô cùng rộng lớn, từ hình ảnh vệ tinh.

Các mô hình như AI, ML đã đạt được thành công lớn trong nhiều lĩnh vực liên quan đến phân tích dữ liệu hình ảnh, hỗ trợ nhận dạng mẫu và tạo thuật toán thông qua hệ thống máy tính. AI có thể cải thiện khả năng phân tích những khu vực rộng lớn từ khoảng cách rất xa. Nhờ đó, người dùng dễ dàng phân loại, phát hiện, giám sát đối tượng, hợp nhất dữ liệu, loại bỏ yếu tố ít liên quan (đám mây) và phân tích quang phổ sự thay đổi môi trường từ hình ảnh vệ tinh hoặc trên không.

Trí tuệ nhân tạo kết hợp viễn thám tạo ra các mô hình thị giác máy tính để hiểu rõ hơn về dữ liệu. Dữ liệu hình ảnh được thu thập bởi vệ tinh hoặc máy bay không người lái (UAV - Unmanned aerial vehicle). Các mô hình này cung cấp báo cáo gần thời gian thực cho những lĩnh vực có quy mô lớn, có sự phân bổ tính năng phức tạp như: Nông nghiệp, quy hoạch đô thị, giao thông vận tải, quản lý thiên tai, biến đổi khí hậu và bảo tồn động vật hoang dã.

AI có khả năng hỗ trợ thu thập, xử lý, đọc hiểu dữ liệu nhờ sử dụng Mạng nơ-ron thần kinh và Học sâu thông qua các mô hình Thị giác máy tính, từ đó cho phép người dùng sử dụng dữ liệu hiệu quả, kịp thời.

Phân tích, xử lý ảnh viễn thám nhờ công nghệ trí tuệ nhân tạo

Một số ứng dụng chính của Trí tuệ nhân tạo trong xử lý ảnh viễn thám

Nhờ tích hợp AI, quá trình phân tích, xử lý hình ảnh viễn thám giúp người dùng cuối khai thác được nhiều thông tin mà đôi khi rất khó và mất nhiều thời gian để phát hiện bằng mắt thường.

Lĩnh vực nông nghiệp

Số liệu thống kê cho thấy dân số thế giới sẽ đạt 9,1 tỷ người vào năm 2050. Mức tăng trưởng dự kiến ​​này gây áp lực đối với cả thế giới trong việc sản xuất. Để nâng cao hiệu quả hệ thống nông nghiệp, cần đảm bảo luồng thông tin về tình trạng cây trồng, vật nuôi là đáng tin cậy. Để đạt được mục tiêu này, trước tiên, phải cải thiện việc quản lý nguồn tài nguyên nông nghiệp trên toàn thế giới, đặc biệt là ở những nước đang phát triển.

Bằng cách sử dụng hình ảnh vệ tinh đa phổ, độ phân giải cao kết hợp thuật toán AI, ML, CV, dữ liệu hình ảnh viễn thám được thu thập, xử lý, trích xuất, phân tích quang phổ, sau đó chuyển thông tin tới nhà quản lý. Nhà quản lý sẽ đưa ra giải pháp phù hợp nhằm đảm bảo sức khỏe cây trồng, vật nuôi, đồng thời cải thiện mục tiêu sản xuất.

Các công cụ AI kết hợp với Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) giúp người nông dân tiến hành dự báo vụ mùa, quản lý quy trình sản xuất nông nghiệp bằng cách sử dụng dữ liệu hình ảnh viễn thám được thu thập bởi vệ tinh, máy bay cánh cố định hoặc máy bay không người lái.

Dữ liệu này được thu thập, xử lý để cung cấp chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI - Normalized Difference Vegetation Index) cùng nhiều chỉ số thực vật khác, nhằm xác định tình trạng căng thẳng của cây trồng, phát hiện mối đe dọa, ngập úng, quản lý năng suất,...

Khả năng phân tích và trực quan hóa môi trường nông nghiệp cũng như quy trình công việc nhờ AI, GIS đã được chứng minh là mang lại nhiều lợi ích cho toàn ngành nông nghiệp.

Hình ảnh trang trại từ vệ tinh hoặc máy bay không người lái cung cấp nhiều thông tin hữu ích cho nhà quản lý - Ảnh: Internet

Bảo tồn động vật hoang dã

Tới nay, cải tiến mới nhất ở các công cụ hỗ trợ bảo vệ các công viên quốc gia là việc sử dụng công nghệ AI, ML để bảo tồn động vật hoang dã.

Việc sử dụng hình ảnh do vệ tinh hoặc UAV thu thập có thể giúp dự đoán, đồng thời cung cấp các cảnh báo gần như theo thời gian thực về hành vi săn bắt, buôn bán động vật hoang dã nhằm hỗ trợ đơn vị chức năng truy bắt kẻ phạm tội, bảo vệ nguồn tài nguyên sinh vật tự nhiên.

Các ứng dụng AI trong xử lý ảnh viễn thám là giải pháp thay thế tuyệt vời cho quá trình thu thập dữ liệu thủ công. Dữ liệu từ bẫy máy ảnh, máy ghi âm khiến các chuyên gia, nhân viên bảo tồn mất nhiều ngày, nhiều giờ để lọc thông tin quan trọng. Trong khi đó, sử dụng các công cụ dựa trên trình duyệt, thư viện lập trình, Mạng thần kinh, Trí tuệ nhân tạo tăng cường nỗ lực bảo tồn bằng cách giúp các nhà khoa học và nhà bảo tồn phát hiện, giám sát động vật hoang dã thông qua sử dụng dữ liệu hình ảnh vệ tinh.

Quân sự và an ninh quốc phòng

Ứng dụng công nghệ AI hỗ trợ mô phỏng địa hình 3D cho các khu vực biên giới và khu vực tác chiến. Đây là một trong những tính năng quan trọng, giúp nhà quân sự phát triển chiến lược, kế hoạch hành động cụ thể, hiệu quả, an toàn hơn. Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ mô phỏng địa hình 3D cũng cung cấp cho các nhà quản lý quân sự một phương tiện hữu ích để đánh giá, cải thiện khả năng lực lượng quân sự trong nhiều tình huống khác nhau.

Bên cạnh đó, AI có khả năng phân biệt, nhận dạng, phân loại đối tượng cụ thể như máy bay, tàu chiến, xe cộ mà ảnh viễn thám thu được. Trong trường hợp phát hiện các đối tượng đáng ngờ, nhà quản lý quân sự có thể giám sát, theo dõi sát sao và đưa ra các phương án phòng bị.

Mô phỏng địa hình 3D từ hình ảnh viễn thám - Ảnh: Internet

Tài nguyên - Môi trường

Trí tuệ nhân tạo ứng dụng trong xử lý ảnh viễn thám hỗ trợ quá trình giám sát, quản lý khai thác tài nguyên thiên nhiên như: Khai thác, phá hoại, tái trồng rừng; Phân tích, giám sát hoạt động xâm lấn hoặc bồi đắp biển; Phân tích nhiều loại tài nguyên trên mặt đất (đất trống, thảm thực vật, cơ sở hạ tầng,...) để phục vụ cho mục đích quản lý hiệu quả và theo dõi sự thay đổi trong dài hạn.

Bên cạnh đó, công nghệ viễn thám kết hợp AI góp phần bảo vệ môi trường. Thông qua phân tích hình ảnh thông minh, đơn vị quản lý phát hiện những tình huống khẩn cấp như vị trí tràn dầu, cháy rừng,... trên diện tích vô cùng rộng lớn. Nhờ đó, cơ quan quản lý có thể kịp thời đưa ra những giải pháp xử lý nhanh chóng.

Hiện nay, vấn đề giám sát, bảo vệ tài nguyên - môi trường là chủ đề được quan tâm rộng rãi tại hầu hết các quốc gia trên trên thế giới. Điều này càng trở nên cấp thiết hơn khi môi trường bị ảnh hưởng bởi xu hướng gia tăng ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt tài nguyên và suy giảm đa dạng sinh học. Vì vậy, những công cụ xử lý ảnh viễn thám tích hợp AI trở thành giải pháp đắc lực để theo dõi, giảm thiểu mức độ ô nhiễm và nâng cao chất lượng môi trường sống.

Không thể phủ nhận, sự tham gia của trí tuệ nhân tạo vào công nghệ viễn thám đã giúp giải quyết nhiều bài toán mang tính toàn cầu. Được đánh giá là một lĩnh vực vô cùng tiềm năng, ứng dụng viễn thám kết hợp AI hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực hơn nữa trong tương lai.