Sign In

Ứng dụng học sâu trong viễn thám siêu phổ UAV: Xu hướng công nghệ và tiềm năng triển khai tại Việt Nam

12:24 20/05/2026

Chọn cỡ chữ A a  

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy bay không người lái (UAV) kết hợp với cảm biến ảnh siêu phổ (Hyperspectral Imaging – HSI) đang mở ra một hướng tiếp cận mới cho quan trắc môi trường độ phân giải cao. Khác với ảnh đa phổ truyền thống, ảnh siêu phổ cho phép thu nhận hàng trăm dải phổ hẹp liên tục, từ đó phản ánh chi tiết đặc tính quang phổ của đối tượng bề mặt. Khi tích hợp với các mô hình học sâu (Deep Learning – DL), hệ thống UAV-HSI có thể thực hiện hiệu quả nhiều bài toán như phân loại lớp phủ, phát hiện đối tượng, giám sát cây trồng, đánh giá môi trường nước và theo dõi hệ sinh thái với độ chính xác cao.

Trong nghiên cứu tổng quan “Applications of Deep Learning in UAV-Based Hyperspectral Remote Sensing: A Review”, Zhao và Zhang (2026) đã hệ thống hóa toàn bộ quy trình UAV-HSI từ thu nhận dữ liệu, hiệu chỉnh tiền xử lý, mô hình học sâu cho tới các ứng dụng thực tiễn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đây được xem là một trong những nghiên cứu tổng hợp toàn diện nhất hiện nay về học sâu trong viễn thám siêu phổ UAV.

Theo Zhao và Zhang (2026), ưu thế lớn nhất của UAV-HSI nằm ở khả năng cung cấp ảnh có độ phân giải không gian cực cao cùng thông tin phổ liên tục. Điều này đặc biệt phù hợp với các bài toán giám sát chi tiết ở quy mô nhỏ và trung bình như nông nghiệp chính xác, giám sát rừng, đánh giá chất lượng nước hoặc phát hiện ô nhiễm đất. Tuy nhiên, dữ liệu UAV-HSI cũng tồn tại nhiều thách thức như số chiều dữ liệu lớn, nhiễu phổ, biến động chiếu sáng, sai lệch hình học và sự thiếu hụt dữ liệu huấn luyện có nhãn. Các yếu tố này làm giảm khả năng tổng quát hóa của mô hình khi áp dụng trên các khu vực hoặc thời điểm khác nhau. 

Để giải quyết các hạn chế trên, học sâu đang trở thành hướng tiếp cận chủ đạo trong xử lý UAV-HSI. Các mạng nơ-ron tích chập (CNN) cho phép khai thác đồng thời thông tin phổ và không gian, giúp tăng độ chính xác phân loại và giảm ảnh hưởng của nhiễu. Trong những năm gần đây, các kiến trúc Transformer và Mamba tiếp tục được nghiên cứu nhằm tăng khả năng mô hình hóa quan hệ phụ thuộc dài hạn giữa các dải phổ và vùng ảnh khác nhau. Bên cạnh đó, các mô hình học tự giám sát (self-supervised learning), học bán giám sát (semi-supervised learning) và học chuyển miền (domain adaptation) được xem là giải pháp tiềm năng nhằm giảm phụ thuộc vào dữ liệu nhãn vốn rất tốn kém trong thực tế. 

Một trong những lĩnh vực ứng dụng nổi bật nhất của UAV-HSI là nông nghiệp chính xác. Các nghiên cứu được tổng hợp trong bài báo cho thấy UAV-HSI có thể hỗ trợ phân loại cây trồng, phát hiện cỏ dại, giám sát sâu bệnh và dự báo năng suất với độ chính xác rất cao. Ví dụ, các mô hình CNN 3D đã được sử dụng để nhận dạng cỏ barnyardgrass trong ruộng lúa và xây dựng bản đồ phân bố cỏ dại phục vụ phun thuốc chính xác. Ngoài ra, các mô hình học sâu còn có thể ước tính hàm lượng nitơ lá, chlorophyll hay độ ẩm cây trồng từ dữ liệu siêu phổ UAV, phục vụ quản lý dinh dưỡng và tưới tiêu thông minh. 

Trong lĩnh vực tài nguyên rừng và môi trường sinh thái, UAV-HSI kết hợp học sâu cho phép phân loại loài cây ở cấp độ cá thể, phát hiện sớm cây bị sâu bệnh và đánh giá suy thoái thảm thực vật. Các nghiên cứu tại châu Âu đã chứng minh khả năng phát hiện sớm cây vân sam bị bọ vỏ cây tấn công thông qua ảnh siêu phổ UAV đa thời gian, ngay cả trước khi cây xuất hiện dấu hiệu đổi màu bằng mắt thường. Đây là hướng ứng dụng có ý nghĩa lớn đối với công tác giám sát rừng và phòng chống sâu bệnh quy mô lớn.

Đối với môi trường nước và biển, UAV-HSI cho thấy tiềm năng mạnh trong phát hiện tràn dầu, giám sát tảo nở hoa và đánh giá chất lượng nước. Nhờ khả năng ghi nhận chi tiết các phản xạ quang phổ đặc trưng, các mô hình học sâu có thể phân biệt lớp dầu trên mặt nước hoặc ước tính hàm lượng chlorophyll-a trong các thủy vực phức tạp. Điều này mở ra triển vọng ứng dụng trong giám sát môi trường ven biển và nuôi trồng thủy sản.

Đối với Việt Nam, công nghệ UAV-HSI kết hợp học sâu có tiềm năng ứng dụng rất lớn. Trong nông nghiệp, đây có thể trở thành công cụ quan trọng phục vụ chuyển đổi số ngành nông nghiệp, đặc biệt trong giám sát lúa, cà phê, cây ăn quả và cây công nghiệp tại Đồng bằng sông Cửu Long, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, dịch hại và stress cây trồng thường biến động nhanh, UAV-HSI có thể hỗ trợ phát hiện sớm các bất thường mà ảnh vệ tinh độ phân giải thấp khó đáp ứng.

Trong lĩnh vực lâm nghiệp, Việt Nam có diện tích rừng tự nhiên và rừng trồng lớn, phân bố trên địa hình phức tạp. UAV-HSI có thể hỗ trợ kiểm kê rừng, giám sát cháy rừng, phát hiện sâu bệnh và đánh giá suy thoái hệ sinh thái ở quy mô chi tiết. Đối với môi trường nước, công nghệ này đặc biệt phù hợp cho giám sát chất lượng nước hồ chứa, thủy điện, vùng nuôi trồng thủy sản và khu vực ven biển.

Tuy nhiên, việc triển khai UAV-HSI tại Việt Nam hiện vẫn đối mặt với nhiều khó khăn như chi phí thiết bị cao, yêu cầu tính toán lớn, thiếu dữ liệu chuẩn hóa và hạn chế về nguồn nhân lực chuyên sâu. Zhao và Zhang (2026) cho rằng xu hướng tương lai của UAV-HSI sẽ tập trung vào xây dựng bộ dữ liệu chuẩn, phát triển mô hình nền tảng (foundation models), tăng cường học tự giám sát và triển khai suy luận thời gian thực ngay trên UAV. Đây cũng là những định hướng phù hợp để Việt Nam từng bước xây dựng năng lực làm chủ công nghệ viễn thám siêu phổ thế hệ mới.

Tài liệu tham khảo

  1. Zhao, Y.; Zhang, Y. Applications of Deep Learning in UAV-Based Hyperspectral Remote Sensing: A Review. Remote Sensing, 2026, 18, 1131. https://doi.org/10.3390/rs18081131.

Văn phòng Cục Viễn thám quốc gia

Ý kiến

BIM – GIS – DIGITAL TWIN: nền tảng dữ liệu cho đô thị thông minh trong kỷ nguyên số

Sự phát triển của khoa học công nghệ đang làm thay đổi căn bản cách thức con người quy hoạch, xây dựng và quản lý đô thị. Nếu trước đây các quyết định phát triển chủ yếu dựa trên khảo sát thực địa, hồ sơ giấy và các bản đồ truyền thống thì ngày nay, dữ liệu số đang trở thành nền tảng của quá trình quản trị hiện đại. Tại nhiều quốc gia phát triển, việc ứng dụng các công nghệ số trong quy hoạch, xây dựng và vận hành hạ tầng đã trở thành xu thế tất yếu. Trong đó, BIM (Building Information Modeling), GIS (Geographic Information System) và Digital Twin (Bản sao số) được xem là ba trụ cột công nghệ quan trọng, tạo nền tảng cho quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực xây dựng, phát triển đô thị và quản lý tài nguyên.

Không gian tầm thấp, không gian tầm cao: Tầm nhìn mới cho Thủ đô Hà Nội trong kỷ nguyên phát triển số và vai trò của viễn thám

Trong lịch sử phát triển đô thị, mỗi giai đoạn bứt phá đều gắn liền với việc mở rộng không gian phát triển. Nếu trước đây các thành phố lớn chủ yếu phát triển theo chiều ngang, sau đó chuyển sang khai thác chiều cao thông qua hệ thống cao ốc và hạ tầng ngầm, thì ngày nay thế giới đang bước sang một giai đoạn mới: khai thác hiệu quả không gian ba chiều với sự tham gia của các công nghệ số, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn và các phương tiện bay không người lái. Tại Việt Nam, Hà Nội đang trở thành địa phương tiên phong trong quá trình này khi Luật Thủ đô năm 2026 lần đầu tiên đặt nền móng pháp lý cho việc quy hoạch không gian tầm thấp và không gian tầm cao. Đây không chỉ là một nội dung kỹ thuật của công tác quy hoạch đô thị mà còn phản ánh một tầm nhìn phát triển mới, phù hợp với yêu cầu xây dựng Thủ đô hiện đại, thông minh, xanh và bền vững trong giai đoạn đất nước bước vào kỷ nguyên phát triển mới.

Ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát mực nước biển: Nền tảng hỗ trợ quản lý nhà nước và phát triển bền vững ngành nông nghiệp và môi trường

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng diễn biến phức tạp, nước biển dâng đang trở thành một trong những thách thức lớn đối với nhiều quốc gia ven biển, trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá của Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc (UNEP), Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề bởi các hiện tượng cực đoan của biến đổi khí hậu như bão mạnh, xâm nhập mặn, triều cường và nước biển dâng. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống giám sát mực nước biển bằng công nghệ viễn thám không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với công tác quản lý nhà nước, quy hoạch phát triển và bảo đảm an ninh môi trường quốc gia.