Phương pháp tiếp cận không gian địa lý dựa vào cộng đồng để hiểu rõ hơn về môi trường ven biển ở Cửa sông và Vịnh St Lawrence, Québec, Canada
Nâng cao năng lực và trao quyền bằng cách sử dụng thiết bị địa tin học chi phí thấp, các giao thức thực địa dễ sử dụng và các thuật toán xử lý bán tự động cung cấp một lộ trình phục hồi cho các cộng đồng ven biển đối mặt với tác động của biến đổi khí hậu. Bài viết này trình bày một dự án địa tin học có sự tham gia với mục tiêu tăng cường khả năng lập bản đồ và giám sát các thay đổi trong môi trường ven biển của các cộng đồng ven biển phía nam Québec. Dự án được đồng xây dựng này nhằm mục đích phát triển một mạng lưới các cá nhân và nhóm có sự tham gia có khả năng thu thập, xử lý và giải thích dữ liệu không gian địa lý ven biển của Cửa sông và Vịnh St Lawrence (phía đông Canada).

Vùng ven biển có tính năng động cao và chịu nhiều tác động của quá trình biến đổi khí hậu toàn cầu và các hoạt động do con người gây ra. Ngày càng nhiều cộng đồng ven biển đang phải đối mặt với những điều kiện thách thức và cần phải điều chỉnh các chính sách quản lý đất đai để đảm bảo việc sử dụng và bảo vệ bền vững khu vực ven biển. Để đưa ra các quyết định sáng suốt về cách thức và địa điểm thực hiện hành động, các tác nhân địa phương cần phải hiểu rõ về lãnh thổ của họ, ở quy mô 'nói lên ý kiến ​​của họ'. Do đó, việc thu thập dữ liệu chính xác và cập nhật là điều cần thiết để tăng khả năng phục hồi đối với đường bờ biển đang thay đổi nhanh chóng.
Sự linh hoạt được cung cấp bởi những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực địa tin học ứng dụng, đặc biệt là trong các thiết bị định vị chính xác chi phí thấp và các thuật toán đo quang mã nguồn mở, mang lại tiềm năng rất lớn cho việc thu thập dữ liệu không gian địa lý của và đối với những người không chuyên. Khi kết hợp với các phương pháp tiếp cận tham gia và hòa nhạc, dữ liệu không gian địa lý là yếu tố chính trong việc chiếm đoạt lãnh thổ của các nhóm và cá nhân địa phương. Sản xuất dữ liệu là một thành phần quan trọng để ứng phó với biến đổi khí hậu ở vùng ven biển và cung cấp một lộ trình thích ứng cho cộng đồng để trao đổi tốt hơn các thách thức của địa phương với các nhà ra quyết định. Các quy trình tạo bản đồ cho phép người lập bản đồ hóa môi trường của họ trong không gian bằng cách tạo ra kiến ​​thức tham chiếu địa lý và bằng cách phản ánh về môi trường và sự tiến hóa của nó. Chuyển giao công nghệ trong địa tin học ứng dụng cho cộng đồng địa phương vừa là thách thức vừa là cơ hội đổi mới. Cần có các tác nhân địa phương để có thể sản xuất các sản phẩm không gian địa lý chất lượng cao cho vùng lãnh thổ của họ, điều này cũng sẽ giúp tăng số lượng các nghiên cứu có độ phân giải cao về vùng ven biển.
Chương trình nghiên cứu đổi mới
Dự án Đưa vùng biển Québec lên bản đồ quy tụ các chuyên gia liên ngành trong một phương pháp tiếp cận đồng xây dựng để thu thập kiến ​​thức cầu nối ở các quy mô khác nhau. Từ nghiên cứu cơ bản (trường đại học), đến nghiên cứu và phát triển ứng dụng (cao đẳng) và kiến ​​thức địa phương / thực tế (Comités ZIP), tất cả những người tham gia làm việc theo phương pháp tiếp cận đa ngành liên kết địa lý, địa mạo, sinh thái học, khoa học xã hội, kỹ thuật và thực tiễn xã hội đổi mới.

Hình 1: Hai 'tác nhân' nằm trên bản đồ có thể chia sẻ kiến ​​thức, kinh nghiệm và dữ liệu. Chúng cũng mô tả sự cần thiết phải có liên kết trực tiếp giữa cơ sở GNSS và máy quay để khảo sát động học thời gian thực. Nhìn chung, hình ảnh nhấn mạnh mức độ chính xác của bản đồ dựa vào giao tiếp. (Mạng lưới hàng hải Québec)
Các định hướng của dự án dựa trên sáu khái niệm chủ đạo cơ bản, được phân bổ đồng đều giữa công nghệ (địa tin học) và khoa học xã hội (sự tham gia). Cùng với nhau, các khái niệm này tạo thành các mốc quan trọng cơ bản * để đảm bảo các nhóm cộng đồng sử dụng, chấp nhận và sử dụng công nghệ một cách hợp lý.

Các công cụ và giao thức dễ sử dụng
Những tiến bộ trong lĩnh vực đo quang đã mở ra con đường mới để lập bản đồ các vùng ven biển bằng cách sử dụng các hệ thống thu thập chi phí thấp và các sơ đồ xử lý dễ sử dụng. Việc thu thập các hình ảnh từ trên không tham chiếu địa lý bằng cách sử dụng máy ảnh kết hợp và máy thu GNSS được gắn trên một loạt phương tiện như UAV, diều, cột điện hoặc máy bay cung cấp nhiều thông tin về phạm vi phủ sóng trên mặt đất, vị trí của các cơ sở hạ tầng ven biển và - để khảo sát lặp lại - động lực học ven biển và sự tiến hóa. Độ phân giải camera được cài đặt trên các UAV bán trên thị trường cho phép chụp ảnh độ cao thấp có độ phân giải cao. Các chiến dịch thực địa được thực hiện bằng cách sử dụng DJI Mavic Mini và Mini 2, cả hai đều được trang bị camera RGB 12MP, cho thấy tiềm năng lớn để thu được hình ảnh nhanh chóng và chi phí thấp trên một vài km tuyến tính của bờ biển. Hơn nữa, trọng lượng của mẫu UAV này (<250g) tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng nó theo các quy định hiện hành của Bộ Giao thông vận tải Canada.

Các ảnh hàng không, sau khi được kết hợp với các điểm kiểm soát mặt đất (GCP) được khảo sát bằng cách sử dụng máy thu GNSS đa băng tần EMLID RS2 ở chế độ RTK, được sử dụng để tạo ra các mô hình bề mặt kỹ thuật số có độ phân giải cao (DSM) của môi trường ven biển. Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển phần mềm xử lý quang ảnh được xây dựng trên sự kết hợp của các giải pháp và thuật toán cấu trúc từ chuyển động (SfM) nguồn mở. Cụ thể hơn, các giải pháp khai thác tính năng, kết hợp thưa thớt và ước tính định hướng ban đầu được thu thập từ nhiều phần mềm và thư viện mã nguồn mở, trong khi các kỹ thuật điều chỉnh aero-tam giác hoặc điều chỉnh gói khối, đối sánh dày đặc và tạo đám mây điểm được phát triển trong- nhà để đẩy nhanh quá trình. Ý tưởng là tạo ra một giao diện người dùng tối thiểu và dễ sử dụng cho giải pháp này nhằm giảm các rào cản kỹ thuật đối với những người không phải là chuyên gia và tạo ra các sản phẩm bản đồ chính xác và chính xác như orthomosaics, DSM và đám mây điểm.

Hình 2: DJI Mavin Mini UAV dễ sử dụng được vận hành lần đầu tiên bởi Valérie Desrochers, giám đốc dự án tại Comité ZIP Rive Nord de l'Estuaire, như một phần của dự án mô tả đặc điểm đầm lầy muối (Pointe-aux-Outardes, Québec , Canada). Bộ thu EMLID RS2 GNSS được sử dụng để xác định vị trí chính xác các điểm điều khiển mặt đất (GCP) được sử dụng để tái tạo quang ảnh.

-------

Community-based Geospatial Application in coastal mapping  and monitoring 

Community-based Geospatial Approach to Better Understand the Coastal Environments in the Estuary and Gulf of St Lawrence, Québec, Canada
Capacity-building and empowerment using low-cost geomatics equipment, easy-to-use field protocols and semi-automated processing algorithms provide a resilience pathway for coastal communities facing the effects of climate change. This article presents a participative geomatics project with the goal of increasing southern Québec’s coastal communities’ ability to map and monitor changes in their coastal environment. This co-constructed project aims to develop a participatory network of individuals and groups capable of acquiring, processing and interpreting coastal geospatial data of the Estuary and Gulf of St Lawrence (eastern Canada).

The coastal zone is highly dynamic and exposed to multiple processes that are induced by global climate changes and anthropogenic activities. An increasing number of coastal communities are facing challenging conditions and need to adapt land management policies to ensure the sustainable use and protection of the coastal area. In order to take informed decisions about how and where to take action, local actors need to have a good understanding of their territory, at a scale that ‘speaks to them’. The acquisition of precise and up-to-date data is therefore essential to increase resilience to a rapidly changing shoreline.
The flexibility provided by recent advances in the field of applied geomatics, in particular in low-cost precise positioning devices and open-sourced photogrammetry algorithms, brings a huge potential to geospatial data acquisition by and for non-experts. When combined with participation and concertation approaches, geospatial data is a key factor in territorial appropriation by local groups and individuals. Data production is a key component for responding to climate changes in the coastal zone, and provides an adaptation pathway for communities to better communicate local challenges with decision makers. Map-making processes allow mappers to spatialize their environments by producing georeferenced knowledge and by reflecting on the environment and its evolution. Technology transfer in applied geomatics to local communities is both a challenge and an innovation opportunity. There is a need for local actors to be able to produce high-quality geospatial products of their territories, which will also help to increase the number of high-resolution studies of the coastal zone.
Innovative Research Programme
The Putting maritime Québec on the map project brings together interdisciplinary experts in a co-constructed approach to bridge knowledge at different scales. From fundamental research (universities), to applied R&D (colleges) and local/practical knowledge (Comités ZIP), all participants work in a cross-sectorial approach that links geomatics, geomorphology, ecology, social sciences, engineering and innovative social practices. 

Figure 1: Two ‘actors’ located on a map can share knowledge, experience and data. They also depict the need for a direct link between the GNSS base and rover for real-time kinematic surveys. As a whole, the image underlines how map accuracy relies on communication. (Québec Maritime Network)
The project orientations are based on six fundamental flagship concepts, evenly distributed between technology (geomatics) and social sciences (participation). Together, these concepts form fundamental milestones* to ensure the proper use, acceptance and appropriation of technology by community groups.

Easy-to-use Tools and Protocols
Advances in the field of photogrammetry have opened new avenues for mapping coastal regions using low-cost acquisition systems and easy-to-use processing schemes. The acquisition of georeferenced aerial images using a combined camera and GNSS receiver mounted on a range of vehicles such as UAVs, kites, poles or aircraft provides a lot of information about ground coverage, the location of coastal infrastructures and – for repeated surveys – coastal dynamics and evolution. The camera resolutions installed on commercially available UAVs allow the capture of high-resolution low-altitude images. The field campaigns undertaken using the DJI Mavic Mini and Mini 2, both equipped with a 12MP RGB camera, show great potential for low-cost and rapid image acquisition over a few linear kilometres of shoreline. Moreover, the weight of this UAV model (<250g) facilitates its use with regards to the current Transport Canada regulations.

The aerial images, once combined with ground control points (GCPs) surveyed using low-cost EMLID RS2 multi-band GNSS receivers in RTK mode, are used to produce high-resolution digital surface models (DSM) of coastal environments. Our research team has developed photogrammetric processing software built on a combination of open-source structure-from-motion (SfM) solutions and algorithms. More specifically, the solutions for feature extraction, sparse matching and initial orientation estimations are captured from a variety of open-source software and libraries, while the techniques of aero-triangulation or block bundle adjustment, dense matching and point cloud generation are developed in-house to accelerate the process. The idea is to make a minimal and easy-to-use user interface for this solution that reduces the technical barriers for non-experts and generates accurate and precise cartographic products such as orthomosaics, DSM and point clouds.
Figure 2: Easy-to-use DJI Mavin Mini UAV operated for the first time by Valérie Desrochers, project manager at the Comité ZIP Rive Nord de l’Estuaire, as part of a salt marsh characterization project (Pointe-aux-Outardes, Québec, Canada). The EMLID RS2 GNSS receiver is used to precisely locate the ground control points (GCPs) used for photogrammetric reconstruction.

Geolink tổng hợp từ Hdro-international