Tổng quan về Change Detection (Phát hiện biến động)

[Nhung Nguyễn]

Khái niệm về Biến động (Change)
Biến động (Change) là sự thay đổi theo cả mọi ý nghĩa, thể hiện sự vận động không ngừng của mọi vật chất và hiện tượng, thể hiện ở cả bên trong và bên ngoài. Trong lĩnh vực khoa học trái đất, biến động thể hiện ở nhiều lĩnh vực, và khoa học cần theo dõi để có các giải pháp quản lý và ứng phó phù hợp:

• Biến động khí hậu
• Biến động địa hình
• Biến động tài nguyên rừng
• Biến động sử dụng đất
• Biến động mùa màng
• Biến động các loại hình tai biến: cháy rừng, sâu bệnh, ngập lụt, trượt lở
• …

Phát hiện biến động trong viễn thám và GIS
Biến động có thể được phân loại thành ba dạng chính gồm:

• Biến động về lượng
• Biến động về chất
• Biến động về cả chất và lượng

Việc theo dõi và phát hiện biến động là công việc cần thiết cho nhiều ngành. Riêng trong lĩnh vực khoa học trái đất, những biến động này còn được phát hiện và thể hiện trên bản đồ với tọa độ không gian cụ thể. Có thể minh họa các dạng biến động ở những ví dụ sau:

• Biến động về lượng (mà không biến động về chất): sự biến động (mở rộng hoặc thu hẹp) diện tích đất nông nghiệp, mặt nước, đường bờ biển…
• Biến động về chất: sự tăng trưởng và phát triển của các loài thực vật, biến động độ cao địa hình các khu vực khai thác mỏ, biến động địa hình đáy sông do các hoạt động khai thác cát hoặc bồi lắng…
• Biến động cả về lượng và chất: sự biến động trong sử dụng đất (mở rộng hoặc thu hẹp diện tích của một số loại hình sử dụng đất cũng như thay đổi mục đích sử dụng - từ đất nông nghiệp sang đất giao thông hoặc đất công nghiệp)

Công nghệ viễn thám - GIS hiện nay đã đạt được bước tiến rất lớn. Sự phát triển đa dạng của các loại hình viễn thám thu thập thông tin hình ảnh về trái đất từ ảnh đơn phổ, đa phổ, đa dạng ở nhiều độ phân giải khác nhau, đến các cảm biến hình ảnh dạng quang học, hồng ngoại đến radar và lidar đã cho phép các nhà quản lý thực hiện việc giám sát và phát hiện biến động từ xa và theo chu kỳ thời gian. Các phần mềm gis cũng như phần mềm xử lý ảnh viễn thám hiện nay cũng đã dần hoàn thiện với các chức năng tiến tiến về xử lý ảnh cũng như thực hiện các phân tích không gian. Do đó, việc phân tích và áp dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động là rất đa dạng, và có thể áp dụng cho cả 3 loại hình biến động đã được kể ở trên.

Các nhà nghiên cứu, quản lý hiện nay đang áp dụng các kỹ thuật phân tích và phát hiện biến động tận dụng các lợi thế tiên tiến của ngành công nghiệp không gian (tư liệu viễn thám - GIS)

​

Kỹ thuật Phát hiện biến động (Change Detection) trong viễn thám và GIS
Change Detection là kỹ thuật tìm kiếm các khu vực thay đổi bằng cách so sánh 2 ảnh viễn thám (hoặc bản đồ) được chụp ở 2 thời kỳ khác nhau, sử dụng band ratio hoặc các kỹ thuật phân tích chỉ số theo các cách sau:

• So sánh hai ảnh viễn thám chụp trong các thời điểm khác nhau
• So sánh một ảnh viễn thám (của năm hiện tại hoặc năm gần đây) với bản đồ cơ sở hiện có

Hiện nay các phần mềm GIS cũng như các phần mềm xử lý ảnh viễn thám đã có các công cụ hỗ trợ người dùng thực hiện các phép phân tích này. Có thể kể đến một số phần mềm như QGIS, ArcGIS, GeoMedia, ERDAS IMAGINE, PCI Geomatica…

Dữ liệu sử dụng trong Phát hiện biến động
Hiện nay, dữ liệu đầu vào cho thực hiện Phát hiện biến động bằng công nghệ viễn thám GIS rât đa dạng và dễ dàng tiếp cận

• Nguồn dữ liệu vệ tinh, gồm các loại ảnh quang học, hồng ngoại và ảnh radar với độ phân giải cao đến 0.3m và chu kỳ chụp rút ngắn (dưới 1 ngày). Và tùy thuộc vào đối tượng và mục đích giám sát biến động khác nhau mà cơ quan và các tổ chức sẽ lựa chọn các loại dữ liệu đầu và phù hợp.
• Nguồn ảnh dữ liệu hàng không và ảnh UAV với các loại cảm biến tích hợp đa dạng.
• Dữ liệu bản đồ dạng vector: Bản đồ phân loại đất, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ quy hoạch…

Ứng dụng của phát hiện biến động
Nhờ viễn thám - GIS, kỹ thuật phát hiện biến động có thể áp dụng cho nhiều ngành khác nhau, đặc biệt là trong quản lý và giám sát tài nguyên:

• Quản lý đô thị: phát hiện, cảnh báo các vi phạm quy hoạch, xây dựng
• Quản lý tài nguyên: biến động sử dụng đất, biến động rừng, biến động khu vực bảo vệ/ bảo tồn, biến động sử dụng nước
• Quản lý môi trường, biến đổi khí hậu: nước, nhiệt độ bề mặt, dầu loang, rác thải
• Nông, lâm nghiệp: Quản lý sinh trưởng cây trồng, nuôi trồng thủy sản
• Bảo hiểm: So sánh và đánh giá tác động của các hiện tượng thiên tai đến tài sản để xác định mức bảo hiểm phải chi trả.

 

[NPT]

Ad chia sẻ cụ thể thêm về ứng dụng của biến động trong quản lý tài nguyên đi ạ