mở đầu cho chuỗi các vệ tinh Landsat đƣợc phóng kế tiếp nhau cho đến tận ngày nay (Bảng 4. Sau Mỹ, nhiều cƣờng quốc khác cũng đã lần lƣợt đƣa lên quỹ đạo các vệ tinh tài nguyên của riêng mình. Trong đó đáng chú ý cần kể tới Pháp với các vệ tinh SPOT, Cộng đồng Châu Âu với ERS và Envisat, Nga với Resources và Ocean, Ấn Độ với IRS, Nhật Bản với MOS, JERS, ADEOS, ALOS, và Canada với Radarsat v. Về phần mình, bên cạnh các vệ tinh Landsat, gần đây Mỹ còn có các vệ tinh đáng chú ý nhƣ QuickBird, IKONOS và đặc biệt trong chƣơng trình đầy tham vọng nhằm thiết lập một hệ thống nghiên cứu trái đất trên quy mô toàn cầu, Mỹ đã đƣa lên quỹ đạo hai vệ tinh Terra và Aqua với các thiết bị thu ảnh độc đáo nhƣ ASTER (15 kênh phổ) và MODIS (36 kênh phổ).
Các quốc gia nhỏ hơn, với mong muốn tiếp cận với công nghệ chế tạo vệ tinh và sở hữu những vệ tinh của riêng mình, gần đây cũng đang theo đuổi những chƣơng trình chế tạo vệ tinh nhỏ, dẫn tới sự ra đời của hàng loạt các vệ tinh loại này của các nƣớc nhƣ Hàn Quốc, Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Nigeria v. Trung Quốc cũng đã bắt đầu khởi động và đang kêu gọi các nƣớc cùng tham gia vào chƣơng trình thiết lập chùm vệ tinh nhỏ (một hệ thống các vệ tinh bay kế tiếp nhau trên cùng quỹ đạo, với khoảng cách đƣợc tính toán phù hợp với vận tốc của vệ tinh và tốc độ quay của trái 18 z đất, sao cho các dải thu của chúng kế tiếp nhau phủ kín toàn bộ bề mặt trái đất trong mỗi vòng quay). Song song với sự phát triển nhanh chóng của các vệ tinh, các kỹ thuật thu thập và xử lý thông tin cũng không ngừng đƣợc hoàn thiện và trở nên hết sức đa dạng. Bên cạnh các ảnh đa năng thông thƣờng nhƣng có độ phân giải không gian ngày một cao nhƣ SPOT-5 (5m với ảnh đa phổ và 2,5m với ảnh toàn sắc), IKONOS (4m - đa phổ, 1m - toàn sắc), Quick Bird (2,5m - đa phổ, 0,61m - toàn sắc), AVNIR-II (5m), PRISM (2,5m) v., cũng xuất hiện các ảnh nhƣ MODIS tuy độ phân giải không gian không cao nhƣng có số lƣợng các kênh phổ lớn và đƣợc lựa chọn dựa trên những nghiên cứu quy mô, hƣớng tới việc xác định định lƣợng những tham số nhất định nhƣ nhiệt độ mặt đất, nhiệt độ mặt biển, nồng độ chlorophyll, nồng độ các vật chất lơ lửng trong nƣớc biển v.
Ngoài ra, không thể không kể đến các thiết bị không tạo ảnh, đƣợc thiết kế để đo đạc từ vệ tinh các đại lƣợng nhƣ tốc độ gió trên mặt biển, nồng độ ozon, thành phần khí, cột nƣớc hay mặt cắt nhiệt độ của khí quyển v. Nhƣ vậy, cùng với sự xuất hiện của vệ tinh và những tiến bộ về công nghệ, viễn thám đã bƣớc sang một giai đoạn phát triển hoàn toàn mới. Nó cho phép thu đƣợc những thông tin về trái đất và môi trƣờng từ chi tiết đến toàn cảnh và trên quy mô toàn cầu. Nội dung thông tin cũng trở nên hết sức đa dạng, từ thành phần, áp suất, nhiệt độ khí quyển, cấu trúc và động năng của mây đến địa hình, dòng chảy, nhiệt độ mặt biển hay gió trên mặt biển rồi thành phần, cấu trúc bề mặt hay lớp phủ thực vật và diễn biến theo mùa của nó v.v Ƣu thế của viễn thám vệ tinh có thể khái quát nhƣ sau: 1) Với khả năng thu thập thông tin nhanh trên diện rộng, nó cho phép theo dõi các hiện tƣợng có diễn biến nhanh đặc biệt cần trong các nghiên cứu về khí quyển; 19 z 2) Nhờ khả năng quan sát lặp lại đều đặn trong thời gian dài, cho phép giám sát các biến động theo mùa, theo năm hoặc dài hạn hơn nhƣ diễn biến băng ở hai cực, sự phát triển của sa mạc hay hiện tƣợng mất rừng nhiệt đới v.; 3) Với tầm bao quát rộng, nó cho phép theo dõi và nghiên cứu về những đối tƣợng có quy mô lục địa nhƣ ranh giới giữa các mảng kiến tạo hay các hệ thống núi v.2 Xử lý ảnh số trong viễn thám So với viễn thám, xử lý ảnh số có tuổi đời còn rất trẻ.
Nó chỉ đƣợc hình thành vào cuối những năm 50, đầu những năm 60 của thế kỷ trƣớc, với mục tiêu ban đầu là để giải các bài toán xử lý ảnh trong khi mô hình hoá các hệ thống thu ảnh ở giai đoạn thiết kế, chế tạo và mã hoá tín hiệu hình ảnh [72]. Đến cuối những năm 1960, với sự phát triển của kỹ thuật tính toán, khả năng sử dụng máy tính để giải quyết những nhiệm vụ khác của xử lý ảnh nhƣ hiệu chỉnh, điều chế, hay đo đạc, khai thác thông tin từ ảnh đã trở nên rất rõ ràng. Nhu cầu hiển thị thông tin bằng hình ảnh trên máy tính đã dẫn tới sự ra đời của chuyên ngành đồ hoạ điện toán (computer graphics). Từ giữa những năm 1970 bắt đầu xuất hiện các hệ xử lý ảnh chuyên dụng dựa trên các máy tính mini.
Đến những năm 1990, khi mà các máy tính cá nhân đã ngày một hoàn thiện, cũng là lúc xuất hiện hàng loạt các chƣơng trình xử lý ảnh đƣợc viết cho các loại máy này. Ngày nay, xử lý ảnh số đã tìm đƣợc những ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau từ viễn thám trái đất, khí tƣợng, thiên văn đến y tế, công nghiệp cũng nhƣ trong an ninh quốc phòng hay khoa học hình sự v. Đƣợc định nghĩa nhƣ các kỹ thuật xử lý tín hiệu hình ảnh bằng công cụ toán học, xử lý ảnh số có các chức năng cơ bản sau: 20 z Hiệu chỉnh ảnh; Điều chế ảnh; Hiển thị thông tin; Triết suất thông tin từ ảnh; Mã hoá ảnh; Mô hình hoá các hệ thống thu ảnh. Trong đó, hiệu chỉnh ảnh là các kỹ thuật nhằm đƣa ảnh về một ảnh lý tƣởng, đƣợc định nghĩa nhƣ một ảnh hoàn toàn đồng nhất với đối tƣợng mà nó thể hiện.
Thuộc nhóm này có thể kể đến các kỹ thuật định chuẩn ảnh, sửa lỗi, loại nhiễu, nắn chỉnh hình học v. Một ảnh gọi là lý tƣởng không phải bao giờ cũng phù hợp tối đa cho mỗi nhiệm vụ phân tích ảnh nhất định, bởi yêu cầu về một ảnh lý tƣởng trên thực tế là sự dung hoà giữa yêu cầu của nhiều nhiệm vụ khác nhau. Đối với từng ứng dụng cụ thể, thƣờng đòi hỏi phải có những biến đổi bổ sung, chẳng hạn nhằm làm nổi rõ những chi tiết nhất định trên cơ sở loại bỏ những chi tiết không đáng quan tâm, thay đổi tƣơng quan không gian, đo đạc và biểu diễn các đặc tính định lƣợng v. Những biến đổi nhƣ vậy đƣợc gọi chung là phép điều chế ảnh.
Thuộc nhóm này có thể kể tới các kỹ thuật tăng cƣờng độ tƣơng phản, phân ngƣỡng, vẽ các đƣờng đẳng, khoanh vẽ các đƣờng biên hay các phép quy chuyển không gian của ảnh đa phổ v. Hiển thị thông tin không chỉ đơn thuần là hiển thị ảnh mà cần đƣợc hiểu là mọi phép xử lý tín hiệu để biểu diễn chúng dƣới dạng hình ảnh. Ví dụ đơn giản nhất là xác định một đại lƣợng dƣới dạng hàm của một đại lƣợng khác và xây dựng đồ thị biểu diễn mối tƣơng quan đó. Chiết xuất thông tin từ ảnh bao gồm các quá trình tự động phát hiện, phân loại đối tƣợng, đo đạc kích thƣớc, phân bố không gian của đối tƣợng v.
21 z Mã hoá thông tin là quá trình biến đổi tín hiệu hình ảnh về dạng số để lƣu giữ và phát chuyển trên các kênh viễn thông. Cuối cùng, mô hình hoá các hệ thống thu ảnh là nhóm những bài toán xử lý ảnh cần giải khi nghiên cứu chế tạo các hệ thống thu ảnh mới. Tính riêng trong lĩnh vực viễn thám, mặc dù xuất hiện muộn hơn rất nhiều nhƣng xử lý ảnh số hiện đang đóng một vai trò không thể thay thế. Viễn thám đã không thể đạt tới trình độ phát triển nhƣ ngày nay nếu thiếu những công cụ cho phép thu thập, xử lý, chuyển tải nhanh và lƣu giữ một khối lƣợng thông tin khổng lồ mà các vệ tinh hiện đang cung cấp.
Từ góc độ của ngƣời ứng dụng trong xử lý, phân tích ảnh viễn thám, không ai có thể phủ nhận những ƣu thế nổi trội của kỹ thuật xử lý ảnh số trong việc điều chế, cải thiện chất lƣợng hình ảnh, bởi những khả năng phong phú, tính mềm dẻo, linh hoạt, dễ điều khiển, dễ lặp lại của kỹ thuật này so với các phƣơng pháp analog truyền thống. Ngƣợc lại, cũng không thể phủ nhận một thực tế là các kỹ thuật chiết xuất thông tin tự động, mà cụ thể hơn, trong trƣờng hợp ảnh viễn thám, là các phƣơng pháp phân loại ảnh vẫn chƣa mang lại độ tin cậy nhƣ mong muốn. Vì vậy, vấn đề nâng cao độ tin cậy của kết quả phân loại ảnh viễn thám vẫn đã và đang nhận đƣợc sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu và đây cũng chính là một trong những mục tiêu cơ bản của luận án này.3 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng viễn thám và xử lý ảnh số trong viễn thám ở Việt Nam Ở nƣớc ta, sự phát triển của viễn thám cũng không nằm ngoài xu thế chung, đó là ngành Trắc địa - Bản đồ cũng là nơi đi tiên phong với việc sử dụng ảnh máy bay cho mục đích thành lập bản đồ địa hình. Tiếp đó, trong những năm 1970, ảnh máy bay cũng đã đƣợc Viện Điều tra Quy hoạch rừng 22 z (Bộ Lâm nghiệp) sử dụng cho mục đích hiệu chỉnh và thành lập bản đồ rừng.
Nhƣng có thể nói viễn thám ở Việt Nam chỉ thực sự phát triển mạnh mẽ vào cuối những năm 1970 đầu những năm 1980, với sự ra đời của Uỷ ban nghiên cứu vũ trụ Việt Nam, tập hợp nhiều đại biểu từ các Bộ, Ngành và việc Việt Nam gia nhập Tổ chức nghiên cứu vũ trụ Intercosmos của các nƣớc xã hội chủ nghĩa trƣớc đây. Vào cùng thời gian đó, Viện Khoa học Việt Nam cũng nhận đƣợc các dự án VIE/79/001 và VIE/83/04 do UNDP/FAO tài trợ nhằm xây dựng tiềm lực về viễn thám, qua đó một số khoá học đầu tiên về viễn thám do các chuyên gia của Liên Hiệp Quốc giảng dạy đã đƣợc tổ chức cho các cán bộ từ nhiều Bộ, Ngành và địa phƣơng trong cả nƣớc. Đồng thời nhiều cán bộ Việt Nam cũng đã đƣợc cử đi đào tạo ngắn hạn ở nƣớc ngoài. Kể từ đó hàng loạt các cơ sở viễn thám của các bộ, các viện nghiên cứu và các trƣờng đại học, ở nhiều nơi trên cả nƣớc đã lần lƣợt ra đời.