Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 để xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình và thông tin địa lý quân sự, nâng cao hiệu quả công tác tham mưu và bảo đảm địa hình ngoài lãnh thổ

Chi tiết

Được đăng ngày Thứ hai, 10 Tháng 10 2016 14:37

Nhu cầu về sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám trong các hoạt động quân sự trên biển, mặt đất và không gian đang phát triển mạnh mẽ. Các hệ thống vũ khí công nghệ cao đều yêu cầu thông tin chiết xuất từ dữ liệu viễn thám như là đầu vào để hoạt động có hiệu quả. 

Trước đây, việc đảm bảo tư liệu viễn thám cho các nhiệm vụ quân sự, quốc phòng phụ thuộc quá nhiều vào nguồn cung cấp ảnh của nước ngoài, đặc biệt đối với nhiệm vụ tham mưu và bảo đảm địa hình, thông tin địa lý khu vực ngoài lãnh thổ. Do không có đủ các tư liệu, dữ liệu ảnh viễn thám cần thiết nên dẫn đến chất lượng chưa đáp ứng với yêu cầu đòi hỏi. Chính vì vậy, việc khai thác vệ tinh viễn thám quan trắc Trái Đất đầu tiên của Việt Nam VNREDSat-1 mở ra hướng nghiên cứu khả thi về lĩnh vực đặc thù này. Tiếp cận hướng nghiên cứu này, nhóm các nhà khoa học thuộc Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham mưu Quân đội nhân dân Việt Nam do TS. Vũ Văn Chất chủ trì đã triển khai thực hiện thành công đề tài VT/UD-05/14-15 thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ vũ trụ “Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 để xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình và thông tin địa lý quân sự nâng cao hiệu quả công tác tham mưu và bảo đảm địa hình ngoài lãnh thổ”(thời gian thực hiện từ tháng 4/2014 - 6/2016).

Họp Hội đồng KHCN cấp Nhà nước nghiệm thu Đề tài VT/UD-05/14-15 ngày 25/8/2016

Chủ nhiệm đề tài báo cáo kết quả trước Hội đồng nghiệm thu

Các nội dung nghiên cứu cơ bản của đề tài gồm: Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất quy trình xử lý và nắn chỉnh hình học ảnh VNREDSat-1 khu vực ngoài lãnh thổ (trong điều kiện thiếu hoặc không có điểm khống chế ảnh) đáp ứng yêu cầu công tác tham mưu và đảm bảo địa hình của Quân đội. Nghiên cứu giải đoán đối tượng địa lý, một số mục tiêu quân sự; xây dựng quy trình thành lập và cập nhật CSDL địa hình và thông tin địa lý từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trên 2 khu vực Đà Nẵng và Đông Bắc Lào phù hợp với trình độ công nghệ và trang thiết bị hiện có của ngành Địa hình quân sự. Nghiên cứu, tạo ra bộ mẫu CSDL địa hình và bản đồ địa hình ở tỷ lệ 1/25.000 đối với khu vực trong lãnh thổ và 1/50.000 khu vực ngoài lãnh thổ theo tiêu chuẩn quân sự, cung cấp đầy đủ các thông tin về địa hình và cho phép mô phỏng chi tiết địa hình 3D, nâng cao hiệu quả công tác tham mưu địa hình. Hợp tác quốc tế, chuyển giao công nghệ tham mưu và bảo đảm địa hình từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cho Cục Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu, QĐND Lào.

Về kết quả khoa học

Đề tài đã xây dựng thành công Quy trình xử lý và nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cho khu vực trong và ngoài lãnh thổ, áp dụng sản xuất đại trà tại Công ty TNHH MTV Trắc địa Bản đồ, Cục Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu và ngành Địa hình quân sự. Theo thiết kế ban đầu, ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chỉ có thể được nắn chỉnh hình học thông qua module Imogen duy nhất đặt tại Cục Viễn thám Quốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường; Điều này hạn chế rất nhiều khả năng khai thác ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 để giải quyết các bài toán chuyên ngành của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực viễn thám, đặc biệt các nhiệm vụ liên quan tới quân sự, quốc phòng đòi hỏi tính chủ động cao. Nhóm tác giả thực hiện đề tài đã tập trung nghiên cứu, kết hợp cùng với chuyên gia của hãng Harris để phát triển module Rigorous Orthorectification trong phần mềm Envi version 5.3, đưa ra giải pháp thích hợp để áp dụng nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh VNREDSat-1 đảm bảo hai yếu tố nhanh và chính xác. Đối với khu vực ngoài lãnh thổ, do không có điều kiện bố trí các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp GCPs nên giải pháp kỹ thuật được đưa ra là chuyển các điểm khống chế từ các nguồn tư liệu khác được khai thác trên mạng Internet như bình đồ ảnh vệ tinh Landsat 8, Google Earth...Bên cạnh đó, đề tài đã tiến hành đo phổ phản xạ đối tượng mặt đất tại thực địa, so sánh với phổ trên ảnh vệ tinh VNREDSat-1 để hiệu chỉnh phổ và chạy phân loại tự động, chiết xuất thông tin chuyên đề.

Giá trị đo phổ tại thực địa so sánh (ben trái) với trị số phổ trên ảnh VNREDSat-1 (bên phải)

Nghiên cứu xây dựng CSDL địa hình và thông tin địa lý khu vực trong lãnh thổ (Đà Nẵng) và khu vực ngoài lãnh thổ (Đông Bắc Lào). Các yếu tố nội dung biểu thị theo tiêu chuẩn TCVN/QS 1488:2011, TCVN/QS 1489:2011, bao gồm các nhóm đối tượng cơ bản sau: Điểm tọa độ, độ cao khống chế; Dân cư, đối tượng kinh tế, văn hóa, xã hội; Đường giao thông và các đối tượng liên quan; Thủy hệ và các đối tượng liên quan; Địa hình; Địa giới hành chính; Thực vật; Quân sự. Các sản phẩm chiết tách từ CSDL địa hình và thông tin địa lý như bản đồ địa hình, bản đồ không gian 3D sẽ hỗ trợ cho công tác tham mưu và bảo đảm địa hình. Sản phẩm được lưu trong 05 file ở định dạng Geodatabase *.GDB.

Bình đồ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 khu vực Đà Nẵng

Sản phẩm bản đồ địa hình 1/50.000 và 3D chiết xuất từ CSDL khu vực Đông Bắc Lào

Nghiên cứu, thử nghiệm tạo lập mô hình số độ cao (DEM) trực tiếp từ cặp ảnh lập thể VNREDSat-1 cho khu vực Ninh Thuận và xây dựng một số mẫu giải đoán đối tượng địa lý trên ảnh vệ tinh VNREDSat-1 thuộc các nhóm: địa hình, thủy hệ, dân cư, giao thông và thực vật.

Mẫu giải đoán đối tượng giao thông trên ảnh vệ tinh VNREDSat-1 khu vực Ninh Thuận

Bên cạnh đó, nhóm thực hiện đề tài đề xuất giải pháp Mobile GIS thu thập, điều tra và cập nhật dữ liệu của hệ thông tin địa lý sử dụng thiết bị di động trên nền ảnh vệ tinh VNREDSat-1 bằng phần mềm ViGIS, trên cơ sở sử dụng các ứng dụng Mobile GIS. Phần mềm này hoạt động độc lập trên các thiết bị thông minh như một công cụ thu thập dữ liệu thực địa hữu ích trên máy khách (Clients). Kiến trúc của ViGIS là một hệ thống 3 thành phần chính: một ứng dụng ViGIS được phát triển trên nền tảng iOS của Apple, một phần mềm máy chủ dữ liệu để lưu trữ, quản lý và chia sẻ cho người dùng trong cùng hệ thống và các phần mềm máy chủ dữ liệu không gian GeoServer, ArcGIS Server,… để cung cấp các dịch vụ WFS và WMS cho ứng dụng.

Giải pháp thu thập, điều tra và cập nhật dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý bằng thiết bị di động trên ảnh nền vệ tinh VNREDSat-1 ứng dụng công nghệ Mobile GIS

Trong hợp tác quốc tế, đề tài đã chuyển giao 03 bộ tài liệu phù hợp với đối tượng học viên của Cục Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu, QĐND Lào.

Đề tài đã chủ trì, phối hợp với các đơn vị có liên quan tổ chức thành công Hội thảo khoa học tquốc gia “Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong quốc phòng an ninh” (phối hợp với Trung tâm 72, Tổng cục II, Bộ Quốc phòng; Cục B42, Tổng cục V, Bộ Công an tại Vĩnh Phúc, tháng 3/2015) và Hội thảo khoa học quốc tế “Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong xây dựng CSDL địa hình” (phối hợp với Ban Chủ nhiệm Chương trình KHCN vũ trụ, Cục Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu, QĐND Lào tại Thủ đô Viêng Chăn, Lào, tháng 7/2015) với các báo cáo tham luận có chất lượng,  thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học, các nhà quản lý trong lĩnh vực viễn thám, GIS và các cơ quan thông tấn, báo chí của Lào.

Thông tin về Hội thảo được phát trên Truyền hình Quốc gia Lào ngày 28/7/2015 và bài đăng trên trang nhất báo Quân đội nhân dân Lào ngày 29/7/2015

Đồng thời, các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được kịp thời chuyển giao cho các đơn vị nghiên cứu, cơ sở sản xuất thông qua các lớp tập huấn, chuyển giao công nghệ, cụ thể:
   Tháng 5/2015 tại Hà Nội và tháng 6/2015 tại Đắc Lắk cho trợ lý, nhân viên kỹ thuật của ngành Địa hình quân sự với trên 300 học viên.
   Tháng 6/2015 tại Công ty TNHH MTV Trắc địa Bản đồ cho trợ lý kỹ thuật chủ chốt của các đơn vị trực tiếp sản xuất với 15 học viên.
   Tháng 7/2015 tại Viện Hàn lâm KHCNVN cho cán bộ nghiên cứu thuộc các Đề tài tham gia Chương trình KHCN vũ trụ với 30 học viên đến từ các Viện nghiên cứu, Trường Đại học.
   Tháng 11/2015 tại Trung tâm 72, Tổng cục II, Bộ Quốc phòng cho cán bộ kỹ thuật về các kỹ thuật giải đoán ảnh vệ tinh với 20 học viên.
   Tháng 2/2016 tại Viêng Chăn (CHDCND Lào) tập huấn, chuyển giao công nghệ xây dựng CSDL địa hình và thông tin địa lý từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cho  cán bộ kỹ thuật được chọn lựa từ các đơn vị thuộc Cục Bản đồ,Bộ Tổng tham mưu, QĐND Lào với 20 học viên.

Tập huấn, chuyển giao công nghệ kết quả nghiên cứu của Đề tài

Về kết quả đào tạo:Với sự hỗ trợ trực tiếp từ đề tài, 01 Nghiên cứu sinh và 02 học viên cao học đã bảo vệ thành công luận văn Tiến sĩ và Thạc sỹ về chuyên ngành Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý tại trường Đại học Mỏ - Địa chất. Đề tài cũng tham gia hướng dẫn 06 sinh viên hoàn thành khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành viễn thám tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường.

Đề tài đã công bố 06 công trình khoa học trên các Tạp chí chuyên ngành, kỷ yếu Hội thảo khoa học: “Nghiên cứu mô hình tổng quát hóa dữ liệu tự động trong xây dựng CSDL nền địa lý quân sự”, Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, số 19, tháng 3/2014, ISSN: 0866-7705.“Nghiên cứu qui trình chiết tách dữ liệu địa lý quân sự từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 để cập CSDL nền địa lý quân sự”, Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, số 21, tháng 9/2014, ISSN: 0866-7705.“Sử dụng ảnh viễn thám chụp từ vệ tinh, máy bay và thiết bị bay không người lái trong đảm bảo CSDL địa hình 3D đa tỷ lệ”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học "Công nghệ vũ trụ và ứng dụng", Nhà xuất bản KHTN và CN, ISBN 978-604-913-305-3.“Khảo sát độ chính xác mô hình số bề mặt toàn cầu DSM NextmapWorld 30M của Intermap”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học "Công nghệ vũ trụ và ứng dụng", Nhà xuất bản KHTN và CN, ISBN 978-604-913-305-3.“Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 xây dựng CSDL địa hình và thông tin địa lý quân sự phục vụ hiệu quả nhiệm vụ quân sự, quốc phòng”, Tạp chí Khoa học quân sự, tháng 7/2016, ISSN: 1859-0101.“Nghiên cứu sử dụng mô hình bộ cảm tuyệt đối chính xác để thành lập bình đồ ảnh vệ tinh VNREDSat-1”,Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, số 28, tháng 6/2016, ISSN: 0866-7705.

Hội đồng Khoa học và Công nghệ cấp Nhà nước họp ngày 25/8/2016 kết luận: Đề tài đã thực hiện đầy đủ theo đúng yêu cầu của hợp đồng đã ký, đảm bảo tính chính xác và trung thực, có cơ sở khoa học và sát thực tế; Kết quả của đề tài có đóng góp về mặt lý luận, có ý nghĩa thực tiễn và được kịp thời chuyển giao công nghệ cho các cơ quan đơn vị. Hội đồng nghiệm thu đề tài và đánh giá đạt loại Khá.

Nguồn tin: TS. Vũ Văn Chất
Chủ nhiệm đề tài VT/UD-05/14-15