(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu khả năng phân loại rừng bằng ảnh viễn thám ở khu rừng thực nghiệm núi luốt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN LOẠI RỪNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM Ở KHU RỪNG THỰC NGHIỆM NÚI LUỐT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI, 2016 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN LOẠI RỪNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM Ở KHU RỪNG THỰC NGHIỆM NÚI LUỐT Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60620201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS VƢƠNG VĂN QUỲNH HÀ NỘI, 2016 download by : skknchat@gmail.com i LỜI CẢM ƠN Đƣợc trí Ban Giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau Đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, đề tài “Nghiên cứu khả phân loại rừng ảnh viễn thám khu rừng thực nghiệm núi Luốt” đƣợc thực hoàn thành vào tháng 9/2016 Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tập thể cán khoa Công nghệ Nông lâm thực phẩm Trƣờng Đại học Thành Tây, nơi công tác học tập tạo điều kiện giúp đỡ thời gian, chuyên môn khoa học trình thực luận văn Nhân dịp xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau Đại học, Viện sinh thái rừng, Thƣ viện trƣờng Đại học Lâm nghiệp, đặc biệt xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vƣơng Văn Quỳnh ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn khoa học giúp đỡ nhiều mặt để luận văn hoàn thành Cuối xin gửi lời cảm ơn động viên, giúp đỡ quý báu gia đình, bạn bè giúp tơi tự tin q trình thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả download by : skknchat@gmail.com ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học phƣơng pháp viễn thám 1.1.1 Cơ sở vật lý 1.1.2 Tƣơng tác đối tƣợng đặc trƣng phản xạ phổ số đối tƣợng tự nhiên 1.1.3 Ảnh số viễn thám 1.1.4 Một số phần mềm thông dụng đƣợc sử dụng viễn thám 13 1.2 Khai thác ảnh vệ tinh công nghệ xử lý ảnh 18 1.2.1 Trên giới 18 1.2.2 Ở Việt Nam 23 Chƣơng MỤC TIÊU - ĐỐI TƢỢNG - NỘI DUNG 30 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Mục đích nghiên cứu 30 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 30 2.3 Nội dung nghiên cứu 30 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 31 2.4.1 Phƣơng pháp luận 31 2.4.2 Phƣơng pháp thu thập xử lý thông tin nghiên cứu 32 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39 3.1 Rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp 39 download by : skknchat@gmail.com iii 3.2 Lựa chọn tƣ liệu ảnh có khu vực nghiên cứu để phân loại trạng thái rừng cho khu vực Núi Luốt 46 3.2.1 Đặc điểm tƣ liệu ảnh dễ tiếp cận sử dụng để phân loại rừng khu vực nghiên cứu 46 3.2.2 Bộ tiêu chí đánh giá lựa chọn tƣ liệu ảnh dễ tiếp cận cho phân loại rừng địa điểm nghiên cứu 52 3.2.3 Lựa chọn tƣ liệu ảnh vệ tinh cho phân loại rừng 56 3.3 Xây dựng số phản xạ phổ để phân loại rừng ảnh vệ tinh 58 3.3.1 Đặc điểm phản xạ phổ trạng thái rừng đất Núi Luốt ảnh Google Earth 58 3.3.2 Xây dựng tiêu phản xạ phổ khóa để phân loại rừng khu vực nghiên cứu69 3.4 Đánh giá tính xác phân loại trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh 71 3.4.1 Phân bố điểm kiểm tra 71 3.4.2 Độ xác phân loại rừng từ ảnh 73 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC download by : skknchat@gmail.com iv DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng STT Trang 1.1 Cấp độ phân giải xạ ảnh vệ tinh 11 1.2 Đặc điểm khả ứng dụng loại ảnh vệ tinh 21 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Tọa độ đặc điểm rừng điểm điều tra khu thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Giá trị trung bình kênh phổ điểm điều tra tƣ liệu ảnh vệ tinh Hệ số biến động trung bình kênh phổ pixel điểm điều tra (Kcti) Giá trị tiêu chí đánh giá ba tƣ liệu ảnh vệ tinh dễ tiếp cận Xếp hạng ba tƣ liệu ảnh vệ tinh dễ tiếp cận theo tiêu chí đánh giá Chỉ số hiệu fij tƣ liệu ảnh theo tiêu chí Đặc điểm phản xạ phổ trạng thái rừng điểm điều tra Trạng thái rừng xác định khóa ảnh trạng thái rừng thực tế điểm kiểm tra So sánh kết phân loại trạng thái rừng từ ảnh thực tế download by : skknchat@gmail.com 40 49 54 57 57 58 58 73 74 v DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Bức xạ sóng điện từ 1.2 Sự phân bố dải sóng quang phổ điện từ 1.3 Đặc điểm phổ phản xạ nhóm đối tƣợng tự nhiên 1.4 Cấu trúc ảnh số 10 1.5 Các khuôn dạng liệu ảnh số 13 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Lớp khoanh vi trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh Google Earth Núi Luốt Lớp khoanh vi trạng thái rừng hệ thống điểm điều tra MAPINFO Phân bố điểm điều tra khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Rừng trồng keo tai tƣợng hỗn giao địa khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (điểm điều tra số 8) Rừng trồng thông hỗn giao địa khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (điểm điều tra số 12) Rừng trồng bạch đàn khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (điểm điều tra số 2) Rừng trồng keo hỗn giao địa khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (điểm điều tra số 28) Rừng trồng thông hỗn giao địa khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (điểm 14) Trữ lƣợng rừng điểm điều tra khu thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Ảnh Landsat8 khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp download by : skknchat@gmail.com 37 38 39 43 44 44 45 45 46 47 vi 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 Ảnh Sentinel2 khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Ảnh Google Earth khu rừng thực nghiệm Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Giá trị kênh lục trung bình khoanh vi chứa điểm điều tra Giá trị kênh đỏ trung bình khoanh vi chứa điểm điều tra Giá trị kênh xanh da trời trung bình khoanh vi chứa điểm điều tra Biến động số NDVI điểm điều tra Hệ số biến độ độ sáng pixel khoanh vi điểm điều tra Sai tiêu chuẩn kênh phổ khoanh vi điểm điều tra Hệ số biến động độ sáng pixel khoanh vi điểm điều tra Giá trị trung bình kênh phổ pixel khoanh vi điểm điều tra NDVI trung bình pixel khoanh vi điểm điều tra Chỉ số khơ ẩm (K) trung bình khoanh vi điểm điều tra rừng keo thông hỗn giao với địa 48 49 61 62 62 63 64 65 66 67 68 69 3.21 Khoanh vi lô rừng theo đặc điểm giá trị kênh phổ 71 3.22 Phân bố điểm kiểm tra trạng thái rừng thực địa 72 3.23 Phân bố số điểm kiểm tra khoanh vi trạng thái rừng đƣợc xác định khóa phân loại rừng 72 download by : skknchat@gmail.com vii download by : skknchat@gmail.com ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam có tổng diện tích đất tự nhiên 33.121.200 (Tổng cục Thống kê, 2007), có tới 3/4 diện tích rừng đất rừng, nƣớc ta nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm nhận đƣợc lƣợng nhiệt lƣợng mƣa lớn, địa hình bị chia cắt mạnh, đất nƣớc trải dài theo nhiều vĩ độ kinh độ, … điều tạo cho nƣớc ta có nguồn tài nguyên thực vật động vật rừng vô phong phú đa dạng Tuy nhiên, thập kỷ gần đây, công tác quản lý rừng chƣa bền vững mà rừng nƣớc ta bị suy giảm cách nghiêm trọng số lƣợng lẫn chất lƣợng: Năm 1943, Việt Nam có 14.3 triệu rừng, độ che phủ 43% nhƣng đến năm 1990 9.18 triệu ha, độ che phủ rừng 27,2% Theo công bố định số 1970/QĐ/BNN-KL-LN ngày 06 tháng năm 2006, tính đến 31/12/2005, diện tích rừng tồn quốc 12,61 triệu ha, độ che phủ rừng 37%, rừng nguyên nhân gây loạt tƣợng nhƣ: lũ lụt, hạn hán, mùa, … kéo theo tai biến môi trƣờng làm ảnh hƣởng lớn đến trình sản xuất sinh hoạt ngƣời dân Chính vậy, nhiệm vụ đặt quan chức năng, nhà quản lý lâm nghiệp cần phát triển bền vững nguồn tài nguyên Để quản lý bền vững nguồn tài ngun rừng tài liệu khơng thể thiếu đồ tài nguyên rừng nhƣ: Bản đồ trạng rừng, đồ trữ lƣợng, đồ sinh khối, … từ đồ tài nguyên rừng nhà quản lý lâm nghiệp, nhà khoa học có sở để đƣa phƣơng án quy hoạch, đề xuất giải pháp kỹ thuật, kinh tế - xã hội định hƣớng cho việc sử dụng quản lý bền vững tài nguyên rừng Hơn nữa, đồ tài nguyên rừng sở để thực việc đánh giá biến động tài nguyên rừng qua thời kỳ mà nƣớc ta thực theo chu kỳ năm Bản đồ tài nguyên rừng sở để nhà quản lý thực giao đất giao rừng cho hộ gia đình, … download by : skknchat@gmail.com ... HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN LOẠI RỪNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM Ở KHU RỪNG THỰC NGHIỆM NÚI LUỐT Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60620201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƢỜI... tài nguyên rừng đánh giá biến động rừng cho độ xác khơng cao Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn tiến hành thực đề tài: ? ?Nghiên cứu khả phân loại rừng ảnh viễn thám khu rừng thực nghiệm núi Luốt? ?? download... liệu ảnh dễ tiếp cận cho phân loại rừng địa điểm nghiên cứu 52 3.2.3 Lựa chọn tƣ liệu ảnh vệ tinh cho phân loại rừng 56 3.3 Xây dựng số phản xạ phổ để phân loại rừng ảnh vệ