Lợi Ích Của GNSS Đối Với Việc Quan Sát Trái Đất

Ngày nay, Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) đã là một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Nghiên cứu khoa học liên ngành gần đây hiện đang mở ra giá trị của các tín hiệu GNSS cho một thị trường rộng lớn hơn, trong đó có cộng đồng Quan sát Trái Đất (EO – Earth Observation), những người đang sử dụng dữ liệu GNSS để giải quyết các vấn đề theo những cách mới lạ hơn. Lợi ích của GNSS đối với việc quan sát Trái Đất như thế nào?

Nội dung chính

Tổng quan về lợi ích của GNSS trong đời sống

Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) đã và đang mang lại nhiều lợi ích cho đời sống. Các dịch vụ định vị, điều hướng và thời gian của GNSS là trung tâm của một loạt các ứng dụng bao gồm:

Đường: Hệ thống định vị trong xe giúp lập kế hoạch tuyến đường.
Hàng không: Thiết bị GNSS để dẫn đường và hạ cánh chính xác, hoạt động cùng với các hệ thống định vị khác.
Hàng hải: Cả hai hệ thống định vị độc lập và tích hợp.
Dịch vụ dựa trên địa điểm: Điện thoại di động và dịch vụ hỗ trợ GNSS.
Nông nghiệp: Hướng dẫn phương tiện.
Khảo sát: Khảo sát đất đai, địa hình, đo đạc địa chính. Xem thêm: Những dòng máy định vị GNSS khảo sát địa hình tốt nhất 2023 >>>

Bên cạnh những lợi ích của GNSS phổ biến ở trên, việc sử dụng GNSS trong mục đích quan sát Trái Đất cũng đã được nhiều tổ chức trên thế giới nghiên cứu. Dựa vào 2 kỹ thuật mới của GNSS là:

Phản xạ GNSS (GNSS Reflectometry): Phân tích chất lượng của tín hiệu GNSS phản xạ để thu thập các thông tin về đặc điểm bề mặt của các bề mặt phản xạ, ví dụ như: Nước, băng, thảm thực vật.
GNSS Radio-Occultation: Dựa trên việc so sánh các phép đo pha dự kiến và thực tế của tín hiệu GNSS với máy thu gắn trên vệ tinh Quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) để tính toán chỉ số khúc xạ của khí quyển.

Các nhà nghiên cứu và tổ chức trên thế giới đã sử dụng 2 kỹ thuật GNSS mới này trong việc quan sát Trái Đất và mang lại nhiều lợi ích đáng mong đợi.

Lợi ích của GNSS đối với việc Quan sát Trái Đất như thế nào?

– Lợi ích của GNSS đối với các tổ chức quan sát Trái Đất – GEOSS

Group on Earth Observations (Nhóm quan sát Trái Đất) là một tổ chức liên chính phủ chịu trách nhiệm điều phối và cải thiện các quan sát Trái đất thông qua việc tạo ra The Global Earth Observation System of Systems (GEOSS – Các hệ thống của Hệ thống Quan sát Trái đất Toàn cầu).

GEOSS đang xây dựng liên kết giữa các nhà cung cấp nội dung cho các hệ thống quan sát toàn cầu và cung cấp hỗ trợ cho sự phát triển của các hệ thống mới (những nơi còn thiếu thông tin). Lợi ích của GNSS đối với GEOSS được thể hiện qua:

Dữ liệu từ GNSS cho phép so sánh vị trí trong một khung thời gian nhất quán.
Cung cấp vùng phủ sóng trong suốt 24 giờ/ngày.
Cung cấp thông tin về bản chất của khí quyển giữa vệ tinh phát và máy thu.
Cung cấp thông tin về các đặc điểm của bất kỳ bề mặt nào mà từ đó tín hiệu đã được phản xạ.
Truy cập miễn phí.

– Cách mà GNSS được GEOSS sử dụng

GEOSS đồng thời cũng được ứng dụng trong 9 lĩnh vực có tầm quan trọng đặc biệt đối với con người và xã hội. Dưới đây là cách mà GNSS được GEOSS sử dụng:

+ Đối với thiên tai: Thông tin về các sự kiện của núi lửa và các cơn địa chấn đã mang lại những dữ liệu chính xác, giúp cho việc theo dõi vỏ Trái Đất một cách chính xác hơn, đặc biệt là ở những khu vực dễ bị tổn thương. Một số lợi ích của GNSS có thể ứng dụng để ứng phó với thiên tai như:

Phao GNSS đang dần trở thành một phần quan trọng của hệ thống cảnh báo sớm sóng thần.
Điều hướng GNSS cho phép thực hiện cứu trợ khẩn cấp, đặc biệt ở những khu vực không có bản đồ hoặc bản đồ không hoàn chỉnh.
Phản xạ GNSS có thể cung cấp thông tin về mức độ và độ sâu của lũ lụt.

+ Đối với y tế/sức khỏe: Định vị GNSS cho phép theo dõi từng bệnh nhân, nhân viên hoặc thiết bị, từ đó đưa ra các chỉ đạo và phản hồi hiệu quả hơn. Các điều kiện cho phép các bệnh truyền nhiễm lan truyền có thể được theo dõi bằng các kỹ thuật GNSS: Ví dụ như mực nước và độ ẩm, sinh khối, chuyển động của động vật.

+ Đối với năng lượng: Hậu cần cung cấp nguyên liệu thô và xử lý chất thải một cách an toàn hiện do GNSS quản lý. Các kỹ thuật đo phản xạ GNSS có thể tạo ra các mô hình đo tán xạ để hỗ trợ định vị tối ưu các trang trại gió ngoài khơi.

+ Đối với khí hậu và thời tiết: Hai lĩnh vực này tương đối giống nhau, thời tiết là một bình luận ngắn hạn đến trung hạn, còn khí hậu là phân tích thống kê dài hạn (ít nhất 30 năm). Lợi ích của GNSS đối với khí hậu và thời tiết được thể hiện qua:

GNSS Radio Occultation – đo độ khúc xạ của tín hiệu GNSS tới vệ tinh giám sát ở quỹ đạo thấp hơn hoặc máy thu mặt đất, cung cấp thông tin về nhiệt độ và hàm lượng hơi nước trong khí quyển. Khi hình dạng của vệ tinh phát và máy thu thay đổi, có thể quét các lớp khí quyển khác nhau trong thời gian gần như thực.
Định vị GNSS có thể được sử dụng để theo dõi chiều cao, tốc độ và phạm vi của sông băng. Phép đo phản xạ có thể cung cấp thông tin về độ sâu và loại tuyết hoặc băng.

+ Đối với nước: Phép đo chính xác các chuyển động thẳng đứng của bề mặt Trái đất bằng GNSS cho phép hiệu chuẩn chính xác các thiết bị đo thủy triều để theo dõi sự thay đổi mực nước biển ở vùng nước ven biển. Các phao GNSS cung cấp các biến động thủy triều và mực nước biển bên ngoài các khu vực này. Chiều cao và độ gồ ghề/trạng thái biển của bề mặt đại dương cũng có thể được tính toán từ các tín hiệu phản xạ được thu bởi các máy thu GNSS đã điều chỉnh.

+ Đối với hệ sinh thái: GNSS Reflectometry cung cấp khả năng giám sát thảm thực vật và sinh khối. Nó cũng có vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin cho các nhà giám sát toàn cầu như: Lập mô hình carbon, kiểm kê phát thải khí nhà kính và kiểm soát nạn phá rừng.

+ Đối với nông nghiệp: GNSS đóng góp vào các hệ thống cảnh báo sớm hạn hán thông qua dữ liệu khí hậu được cải thiện, theo dõi độ ẩm của đất, theo dõi mực nước hồ và hồ chứa, sự phát triển của thảm thực vật và theo dõi căng thẳng của thảm thực vật.
Ngoài ra, GNSS còn hỗ trợ cho Nông nghiệp chính xác – cho phép ứng dụng chính xác hạt giống, phân bón, nước và kiểm soát dịch hại ngay cả trong điều kiện tầm nhìn hạn chế và làm việc vào ban đêm.

+ Đối với sự đa dạng sinh học: Việc sử dụng GNSS Telemetry để theo dõi các loài di cư, cung cấp thông tin quan trọng về mô hình cho ăn và nghỉ ngơi, và thậm chí cả sức khỏe của từng động vật.

GNSS Reflectometry có thể theo dõi thảm thực vật và thậm chí cung cấp dữ liệu để lập mô hình sinh khối, một yếu tố quan trọng trong việc tính toán lượng khí thải nhà kính và nạn phá rừng.

Kết luận, lợi ích của GNSS là không thể phủ nhận, nó đã và đang mang lại nhiều giá trị cho đời sống và sự phát triển của xã hội. Sự phát triển không ngừng của công nghệ GNSS hứa hẹn chúng sẽ còn được ứng dụng nhiều hơn nữa trong tương lai. Tại Việt Nam, ứng dụng của GNSS vào trong công tác khảo sát địa hình cũng đang ngày càng được xem trọng. Tham gia ngay nhóm Cộng đồng GNSS Việt Nam để có thêm những kiến thức hữu ích nhất về GNSS nhé!

Nguồn tham khảo: nottingham.ac.uk

>>> Xem thêm: Tín Hiệu Vệ Tinh GNSS Truyền Tải Những Thông Tin Gì?