Viễn Thám Việt Nam: Mở khóa tiềm năng biển bằng công nghệ, Nâng tầm quản lý nông nghiệp, tài nguyên và môi trường

I. Viễn Thám: Sức mạnh đột phá so với phương pháp truyền thống

Trong bối cảnh đẩy mạnh chuyển đổi số quốc gia (theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW), công nghệ viễn thám, được ưu tiên đầu tư phát triển, đã chứng minh được lợi thế vượt trội so với các phương pháp khảo sát truyền thống, đặc biệt trong việc giám sát môi trường và dự báo.

1. Khả năng giám sát toàn diện và liên tục. Phương pháp khảo sát ngoại nghiệp truyền thống thường chỉ có thể cung cấp các số liệu cục bộ, giới hạn tại các trạm đo và theo tần suất định kỳ, tốn kém chi phí đi lại, thuê tàu, và nhân lực lấy mẫu phân tích. Ngược lại, viễn thám cung cấp cái nhìn toàn diện và liên vùng trên diện rộng, bao gồm cả những khu vực khó tiếp cận: (1) Tần suất Đa thời gian (Multitemporal): Cục VTQG có khả năng thu thập và xử lý ảnh viễn thám các năm 2010, 2015, 2020, 2025, 2027. Điều này cho phép giám sát biến động của lớp phủ bề mặt và các thông số môi trường nước biển qua các giai đoạn lịch sử một cách chi tiết; (2) Dữ liệu Lịch sử Khổng lồ: Cục đang quản lý và lưu trữ một khối lượng dữ liệu viễn thám quốc gia khổng lồ với dung lượng hơn 300 Terabyte, bao gồm các loại ảnh độ phân giải cao như VNREDSAT-1 (2.5m), SPOT6 (2.5m), SPOT7 (1.5m), KOMPSat-3A (0.45m), cùng các ảnh miễn phí từ Landsat và Sentinel 2. Kho dữ liệu này là nền tảng vững chắc, đảm bảo tính liên tục và độ tin cậy cho mọi nhiệm vụ quan trắc; (3) Sản phẩm Số hóa Tích hợp: Thay vì chỉ là các báo cáo và số liệu thô, sản phẩm cuối cùng là Cơ sở dữ liệu chuyên đề (CSDL) và Phần mềm hiển thị trực tuyến có khả năng tích hợp, phân tích, và kết nối với các hệ thống GIS khác, phục vụ công tác quản lý một cách khoa học.

2. Ứng dụng AI và Mô hình Hóa Hiệu suất cao. Năng lực của Cục VTQG không chỉ dừng lại ở việc thu thập ảnh. Đội ngũ chuyên môn đã làm chủ công nghệ AI và vũ trụ để ứng dụng vào giám sát môi trường biển: (1) Chiết xuất Thông số Chất lượng Nước: Sử dụng các chỉ số phổ (Spectral Indices) như NDCI để tính hàm lượng Diệp lục (Chlorophyll-a), các mô hình hồi quy tuyến tính (MLR) hoặc học máy (Random Forest, SVM, ANN) để chiết xuất các thông số môi trường phức tạp như Nhiệt độ (T), Độ muối (S), Độ đục (TDS), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), pH, Hàm lượng oxi hòa tan (DO), COD, và BOD; (2) Tự động hóa Quy trình: Việc xây dựng Bộ công cụ xử lý ảnh tự động giúp tối ưu hóa quy trình phân tích và chiết xuất dữ liệu môi trường biển theo không gian và thời gian. Điều này làm tăng hiệu quả công việc và năng suất lao động, giảm thiểu sự can thiệp thủ công; (3) Cảnh báo Sớm: Hệ thống có khả năng cảnh báo vượt ngưỡng theo các quy chuẩn quốc gia (ví dụ: QCVN 10:2023/BTNMT), cung cấp thông tin kịp thời cho các nhà quản lý.

Hình: Sơ đồ dữ liệu khu vực các tỉnh miền Tây Nam Bộ, trong cơ sở dữ liệu viễn thám quốc gia

II. Dự án Giám sát tài nguyên, môi trường biển: Minh chứng cho Năng lực Ứng dụng

Dự án “Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát tác động của hoạt động lấn biển đến môi trường biển, định hướng sử dụng tài nguyên và môi trường biển bền vững khu vực biển phía Bắc (từ Quảng Ninh đến Hưng Yên)” là nhiệm vụ tiêu biểu, thể hiện rõ nhất năng lực ứng dụng viễn thám vào thực tiễn quản lý nhà nước.

1. Giám sát các hoạt động lấn biển, khai thác biển phục vụ phát triển kinh tế xã hội

Hoạt động lấn biển, nhằm mở rộng không gian phát triển kinh tế - xã hội, đã diễn ra ở ít nhất 16 tỉnh/thành phố ven biển trong khoảng 15 năm gần đây (2010 - 2025); ngoài ra phát triển đô thị, xây dựng các công trình ven biển, phát triển khu du lịch biển, nuôi trồng thủy sản phát triển rộng khắp các tỉnh ven biển trong các năm gần đây.

Tác động của các dự án này rất lớn, gây ra ô nhiễm từ nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp, hủy hoại trực tiếp các hệ sinh thái ven bờ như rừng ngập mặn và rạn san hô , làm thay đổi chế độ thủy động lực học, gây xói lở. Việc giám sát tác động này cần được quan tâm đặc biệt.

2. Quy trình Giám sát Khoa học và Hệ thống

Dự án được triển khai với quy trình tích hợp, lặp lại và đa chiều , phối hợp chặt chẽ giữa Đài Viễn thám quốc gia và Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên - môi trường biển khu vực phía Bắc.

Giai đoạn 1: Thu thập và Chuẩn hóa Dữ liệu (1) Thu thập ảnh viễn thám đa thời gian (2010, 2015, 2020, 2025, 2027) từ nguồn miễn phí (Landsat, Sentinel) và nguồn thu phí (SPOT, VNREDSAT-1, ảnh mua từ nước ngoài) (2) Xử lý ảnh (nắn chỉnh hình học, xử lý phổ, ghép mảnh) thành lập Bình đồ ảnh viễn thám tỷ lệ 1:10.000 và 1:50.000.

Giai đoạn 2: Chiết xuất và Kiểm chứng (Ngoại nghiệp): (1) Chiết xuất lớp phủ bề mặt: Dùng phương pháp phân loại ảnh có kiểm định (Maximum Likelihood) trên ảnh 1:10.000 để chiết xuất các lớp phủ chi tiết tại các điểm lấn biển; (2) Chiết xuất Thông số Nước: Ứng dụng các thuật toán và mô hình hồi quy để chiết xuất 9 thông số chất lượng nước (T, S, TDS, TSS, pH, DO, Chlorophyll-a, COD, BOD) trên ảnh 1:50.000; (3) Kiểm chứng Thực địa: Tiến hành các đợt điều tra ngoại nghiệp tại 215 trạm trên các tuyến khảo sát (từ Quảng Ninh đến Hưng Yên). Các hoạt động này bao gồm đo nhanh các thông số tại hiện trường (pH, DO, nhiệt độ, độ muối), lấy mẫu nước và trầm tích đáy để phân tích kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Fe, Cd, Hg, As, Mn, Cr), muối dinh dưỡng, và dầu mỡ khoáng. Dữ liệu ngoại nghiệp này dùng để hiệu chỉnh thuật toán và xác thực mô hình viễn thám.

Giai đoạn 3: Tích hợp, Phân tích và Xây dựng Sản phẩm: (1) Tích hợp Dữ liệu: Hợp nhất dữ liệu viễn thám và dữ liệu ngoại nghiệp (nguồn thải từ đất liền, tàu thuyền, nuôi trồng thủy sản); (2) Phân tích Biến động: Tính toán sự biến động về lớp phủ và 9 thông số môi trường nước biển qua các giai đoạn; (3) Xây dựng CSDL và Phần mềm: Hoàn thiện CSDL chuyên đề và Phần mềm tra cứu trực tuyến với các chức năng phân tích chồng lớp, cảnh báo, và xuất báo cáo.

Hình: Đảo Cô Lin năm 2025, chụp từ vệ tinh Compsat 3A.

III. Tầm nhìn tương lai và hiệu quả bền vững

Sự thành công của Dự án Giám sát Lấn Biển không chỉ là một cột mốc kỹ thuật mà còn là nền tảng vững chắc cho việc quản lý tổng hợp tài nguyên biển trong tương lai.

1. Hiệu quả quản lý Nhà nước và Kinh tế - Xã hội

Sản phẩm của dự án đáp ứng trực tiếp các yêu cầu của Nghị quyết về Chiến lược phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045: (1) Hỗ trợ Ra quyết định: Cung cấp thông tin khách quan, thường xuyên và liên tục về tác động của lấn biển đến môi trường, làm cơ sở cho các nhà quản lý trong việc lập kế hoạch, quy hoạch các công trình ven biển và giám sát việc thực hiện quy hoạch không gian biển quốc gia; (2) Phát triển Bền vững: Giúp các địa phương chủ động lên kế hoạch quản lý và giám sát môi trường, giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường; (3) Nâng cao Cơ sở Dữ liệu Quốc gia: CSDL chuyên đề của dự án góp phần tích cực vào việc xây dựng và vận hành hệ thống thông tin, dữ liệu về tài nguyên, môi trường biển và hải đảo, phục vụ công tác quản lý tổng hợp.

2. Tính Bền vững và Khả năng Mở rộng: (1) Tính Lịch sử và Hệ thống: Thông tin được lưu trữ có hệ thống, đảm bảo tính lịch sử và tiện dụng khi so sánh thông tin qua các thời kỳ; (2) Duy trì Thường xuyên: Kết quả dự án hoàn toàn có thể được duy trì thành nhiệm vụ thường xuyên hàng năm, liên tục cập nhật dữ liệu và giám sát biến động; (3) Mở rộng Phạm vi: Nền tảng công nghệ và CSDL đã được thiết lập cho phép Cục VTQG dễ dàng mở rộng phạm vi và chỉ tiêu giám sát (ví dụ: chuyển sang giám sát các yếu tố khác như san hô, thảm cỏ biển, hoặc các khu vực biển khác).

Với năng lực chuyên môn sâu, kho dữ liệu phong phú, và khả năng làm chủ các công nghệ tiên tiến, Cục Viễn thám quốc gia đang trở thành một đầu mối công nghệ then chốt, không chỉ phục vụ đắc lực cho công tác quản lý của Bộ Nông nghiệp và Môi trường mà còn mở ra những cơ hội ứng dụng to lớn cho các ngành, lĩnh vực phát triển kinh tế, góp phần xây dựng Việt Nam thành quốc gia mạnh về biển, giàu từ biển, phát triển bền vững và thịnh vượng.