LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ERTS Earth Resource Technology Sattellite FAO Food and Agriculture Organization GIS Geographic Information System GPS Global Position System MLC Maximum Likelih[.]
MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ERTS: Earth Resource Technology Sattellite FAO: Food and Agriculture Organization GIS: Geographic Information System GPS: Global Position System MLC: Maximum Likelihood Classifier PC: Máy tính cá nhân ROI: Region Of Interest USGS: United States Geological Survey UTM: Hệ tọa độ chuyển đổi Mỹ 1 DANH MỤC BẢNG 2 DANH MỤC HÌNH 3 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thảm thực vật tảng môi trường tài nguyên Thảm thực vật có tầm quan trọng to lớn đời sống người Một mặt, cung cấp cho loại nguyên liệu sản phẩm khác như: gỗ, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu làm thuốc, cơng nghiệp, hạt Mặt khác, có vai trị to lớn chu trình vật chất tự nhiên, việc bảo vệ người tránh thiên tai xảy như: lũ lụt, gió bão; bảo vệ đất khỏi bị rửa trơi, điều hồ khí hậu chế độ nước mặt đất Tuy nhiên, trình gia tăng dân số, thị hố q nhanh đòi hỏi người phải khai thác tự nhiên nhiều để phục vụ cho nhu cầu phát triển đó; điều làm thay đổi nhanh chóng lớp phủ thực vật, ảnh hưởng mạnh mẽ đến đa dạng sinh học Do vậy, việc theo dõi, quản lý bảo vệ tài nguyên sinh vật nói chung thảm thực vật nói riêng nhiều nước giới quan tâm đưa vào nghiên cứu Nghiên cứu biến động thảm thực vật cơng việc quan trọng Qua đó, nhà nghiên cứu quản lí xác định kiểu đơn vị thảm thực vật phân bố không gian, phục vụ cho công tác đánh giá trạng, diễn biến công tác quản lý bảo tồn thảm thực vật có hiệu Công nghệ viễn thám ngày ứng dụng rộng rãi nhiều ngành, nhiều lĩnh vực từ khí tượng – thủy văn, địa chất, môi trường nơng – lâm – ngư nghiệp,… có theo dõi biến động loại lớp phủ mặt đất đất với độ xác cao, từ giúp nhà quản lý có thêm nguồn tư liệu để giám sát biến động sử dụng đất Trước yêu cầu địi hỏi phải cập nhật thơng tin cách đầy đủ, nhanh chóng xác loại thảm che phủ thực vật, việc sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp với công nghệ GIS để xử lý ảnh thành lập đồ trở thành phương pháp có ý nghĩa thực tiễn mang tính khoa học cao Hơn nữa; ảnh viễn thám 4 Landsat với ưu điểm như: chi phí rẻ, khả cập nhập thông tin dễ dàng, nhanh chóng, xác, diện tích vùng phủ rộng, tính chất đa thời kỳ tư liệu, tính chất phong phú thơng tin đa phổ, chụp ảnh khu vực mà việc lại khó khăn đầm lầy giúp việc nghiên cứu biến động thảm che phủ đạt hiệu cao Huyện Giao Thủy huyện ven biển thuộc tỉnh Nam Định, có đồng vùng tiếp giáp biển với bờ biển dài 30km, có tiềm phát triển kinh tế tổng hợp nông nghiệp - lâm nghiệp - du lịch, đặc biệt có vườn quốc gia Xn Thủy có vai trị quan trọng việc phịng chống thiên tai, gió bão, thích ứng biến đổi khí hậu, nước biển dâng chắn an toàn để bảo vệ hệ thống đê biển, góp phần ổn định sống cho nhân dân Trong thời gian gần đây, phát triển nhanh kinh tế xã hội, trình chuyển đổi sử dụng đất diễn nhanh địa bàn huyện dẫn tới thay đổi thảm thực vật Vì vậy, để bảo vệ tài nguyên đất đai cách có hiệu việc giám sát biến động thảm thực vật nhiệm vụ quan trọng đặt cho huyện Xuất phát từ yêu cầu nêu trên, tiến hành thực đề tài nghiên cứu: “Sử dụng ảnh viễn thám Landsat nghiên cứu biến động thảm che phủ thực vật huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định” Mục đích Mục tiêu đề tài thành lập đồ thảm thực vật huyện Giao Thủy với tỷ lệ 1: 30.000 cơng cụ viễn thám GIS, có độ xác cao Phân tích biến động thảm thực vật, nguyên nhân biến động thảm thực vật địa phương Yêu cầu - Xây dựng sở liệu thực địa có tính đại diện cho loại thảm thực vật khu vực nghiên cứu - Thu thập ảnh vệ tinh vào thời điểm thích hợp, có chất lượng cao 5 - Ảnh giải đoán ảnh vệ tinh đánh giá độ xác theo phương pháp phổ dụng - Sản phẩm sau giải đoán chuyển thành sở liệu GIS chuẩn 6 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan nghiên cứu thảm thực vật 1.1.1 Khái niệm Lớp phủ mặt đất (Lớp thực phủ - Land cover): Lớp phủ mặt đất lớp phủ vật chất quan sát nhìn từ mặt đất thông qua vệ tinh viễn thám, bao gồm thực vật (mọc tự nhiên tự trồng cấy) sở xây dựng người (nhà cửa, đường sá,…) bao phủ bề mặt đất Nước, băng, đá lộ hay dải cát coi lớp phủ mặt đất (The FAO AFRICOVER Progamme, 1998) Lớp phủ thực vật che phủ bề mặt phản ánh trạng tài nguyên thực vật nguồn tài nguyên sinh vật khác tồn Đặc điểm tự nhiên vùng thể qua lớp thảm thực vật lớp thảm thực vật phản ánh trở lại phần tính chất, đặc điểm tự nhiên vùng mối quan hệ tương tác yếu tố tự nhiên với lớp thảm thực vật Thảm thực vật rừng tảng môi trường tài nguyên rừng Thảm thực vật rừng cịn coi lớp thơng tin phản ánh tính đa dạng sinh học cho vùng, địa phương Lớp phủ rừng giữ vai trò bảo vệ đất (chống sạc lở), bảo vệ nguồn nước Hiện nay, nạn chặt phá khai thác rừng cách bừa bãi, diện tích rừng giảm cách nghiêm trọng Kéo theo lũ lụt, hạn hán tượng thời tiết cực đoan Trong giai đoạn nay, việc phát triển bền vững phải gắn liền với quản lý, khai thác, bảo vệ rừng cách hợp lý Vì việc quản lý lớp phủ rừng yêu cầu cấp thiết quan trọng Yêu cầu phải có biện pháp sách quản lý, sử dụng cách hợp lý Thảm thực vật trồng nông nghiệp có vai trị cung cấp lương thực cho người bảo vệ môi trường, giảm thiểu sạc lở, xói mịn rửa trơi đất 7 1.1.2 Phân loại lớp phủ mặt đất Sokal (1974) định nghĩa phân loại việc xếp đối tượng theo nhóm tập hợp khác dựa mối quan hệ chúng Một hệ thống phân loại miêu tả tên lớp tiêu chuẩn phân biệt chúng Các hệ thống phân loại có hai định dạng bản, phân cấp khơng phân cấp Một hệ thống phân cấp thường linh hoạt có khả kết hợp nhiều lớp thơng tin, lớp quy mô lớn phân chia thành phụ lớp cấp thấp thông tin chi tiết (The FAO AFRICOVER Progamme, 1998) Trong phạm vi nghiên cứu đề tài sử dụng hệ thống phân loại phân cấp, có tham khảo theo hệ thống phân loại FAO (Gregorio, 2000; FAO, 2013), tổng hợp có chọn lọc phù hợp với điều kiệu thực tiễn Việt Nam Nguyễn Ngọc Thạch (2005) 8 Bảng 1.1: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với liệu viễn thám Cấp 1 Đô thị thành phố Lúa - hoa màu Đất bỏ hoang Đất rừng Mặt nước Đất ướt Đất hoang Cấp 11 Khu dân cư 12 Khu thương mại dịch vụ 13 Nhà máy công nghiệp 14 Giao thơng 15 Cơng trình cơng cộng 16 Cơng trình phúc lợi 17 Khu giải trí thể thao 18 Khu hỗn hợp 19 Đất trống đất khác 21 Mùa màng đồng cỏ 22 Cây ăn 23 Chuồng trại gia súc 24 Nông nghiệp khác 31 Đất đồng cỏ 32 Đất bụi 33 Đất hỗn tạp 41 Rừng thường xanh 42 Rừng rụng 43 Rừng hỗn giao 44 Rừng chặt trụi 45 Vùng rừng bị cháy 51 Suối kênh 52 Hồ hố nước 53 Bồn thu nước 54 Vịnh cửa sơng 55 Nước biển 61 Đất ướt có thực vật tạo rừng 62 Đất ướt có thực vật khơng tạo rừng 63 Đất ướt khơng có thực vật 71 Hồ bị khô 72 Bãi biển (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005) 1.2 Công nghệ viễn thám GIS 1.2.1 Cơ sở viễn thám Theo Giáo trình Viễn thám (2011), NXB Nơng nghiệp, Hà Nội - PGS.TS Nguyễn Khắc Thời (Chủ biên): “Viễn thám khoa học nghệ thuật để thu nhận thông tin đối tượng, khu vực tượng thơng qua việc phân tích tư liệu thu nhận phương tiện mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng” Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể nguồn tư liệu viễn thám Các thiết bị dùng để thu nhận sóng điện từ cảm gọi vật mang (platform) Máy bay vệ tinh vật mang thông dụng kỹ thuật viễn Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám Tín hiệu điện từ thu nhận từ đối tượng nghiên cứu mang theo thông tin đối tượng Các thiết bị viễn thám thu nhận, xử lý thông tin này, từ thông tin phổ nhận biết, xác định đối tượng 10 10 Đoán đọc điều vẽ ảnh mắt áp dụng điều kiện trang thiết bị Đoán đọc điều vẽ mắt việc sử dụng mắt người với dụng cụ quang học kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp mầu để xác định đối tượng Cơ sở để đoán đọc điều vẽ mắt chuẩn đoán đọc điều vẽ mẫu đoán đọc điều vẽ a Các chuẩn đoán đọc điều vẽ ảnh vệ tinh mẫu đốn đọc điều vẽ Nhìn chung chia chuẩn đốn đọc điều vẽ thành nhóm sau: Chuẩn kích thước Cần phải chọn tỷ lệ ảnh phù hợp để đốn đọc điều vẽ Kích thước đối tượng xác định lấy kích thước đo ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh Chuẩn hình dạng Hình dạng có ý nghĩa quan trọng đốn đọc ảnh Hình dạng đặc trưng cho đối tượng nhìn từ cao xuống coi chuẩn đốn đọc quan trọng Chuẩn bóng Bóng vật thể dễ dàng nhận thấy nguồn sáng khơng nằm xác đỉnh đầu trường hợp chụp ảnh xiên Dựa vào bóng vật thể xác định chiều cao Chuẩn độ đen Độ đen ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen Mỗi vật thể thể cấp độ sáng định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng Ví dụ cát khô phản xạ mạnh ánh sáng nên có mầu trắng, cát ướt độ phản xạ nên có mầu tối ảnh đen trắng Trên ảnh hồng ngoại đen trắng nhọn phản xạ mạnh tia hồng ngoại nên chúng có mầu trắng nước lại hấp thụ hầu hết xạ dải sóng nên có mầu đen Chuẩn mầu sắc 20 20 Mầu sắc chuẩn tốt việc xác định đối tượng Ví dụ kiểu lồi thực vật phát dễ dàng cho người khơng có nhiều kinh nghiệm đoán đọc điều vẽ ảnh sử dụng ảnh hồng ngoại mầu Các đối tượng khác cho tông mầu khác đặc biệt sử dụng ảnh đa phổ tổng hợp mầu Chuẩn cấu trúc Cấu trúc tập hợp nhiều hình mẫu nhỏ Ví dụ bãi cỏ khơng bị lẫn lồi khác cho cấu trúc mịn ảnh, ngược lại rừng hỗn giao cho cấu trúc sần sùi Đương nhiên điều phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh sử dụng Chuẩn phân bố Chuẩn phân bố tập hợp nhiều hình dạng nhỏ phân bố theo quy luật định toàn ảnh mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu Ví dụ hình ảnh dãy nhà, hình ảnh ruộng lúa nước, đồi trồng chè tạo hình mẫu đặc trưng riêng cho đối tượng Chuẩn mối quan hệ tương hỗ Một tổng thể chuẩn đốn đọc điều vẽ, mơi trường xung quanh mối liên quan đối tượng nghiên cứu với đối tượng khác cung cấp thơng tin đốn đọc điều vẽ quan trọng Nhằm trợ giúp cho công tác đoán đọc điều vẽ người ta thành lập mẫu đoán đọc điều vẽ cho đối tượng khác Mẫu đoán đọc điều vẽ tập hợp chuẩn dùng để đoán đọc điều vẽ đối tượng định Kết đoán đọc điều vẽ phụ thuộc vào mẫu đốn đọc điều vẽ Mục đích việc sử dụng mẫu đoán đọc điều vẽ làm chuẩn hóa kết đốn đọc điều vẽ nhiều người khác Thơng thường mẫu đốn đọc điều vẽ người có nhiều kinh nghiệm hiểu biết thành lập dựa vùng nghiên cứu thử nghiệm điều tra kỹ lưỡng Tất chuẩn đoán đọc điều vẽ với thông tin thời gian chụp, mùa chụp, tỷ lệ ảnh phải đưa vào mẫu 21 21 đoán đọc điều vẽ Một mẫu đốn đọc điều vẽ bao gồm khơng phần ảnh mà cịn mơ tả lời b Ảnh tổng hợp mầu Tư liệu ảnh vệ tinh dùng để giải đoán mắt tốt ảnh tổng hợp mầu Đặc điểm ảnh tổng hợp mầu mã hóa mầu sắc khác biệt phổ đối tượng Ở chuẩn đốn đọc điều vẽ độ tương phản mầu nhấn mạnh nhờ lựa chọn cách có ý thức phương án tổng hợp mầu Trong trường hợp tư liệu gốc thoả mãn điều kiện kỹ thuật sử dụng phương án tổng hợp mầu chuẩn điều kiện xử lý hóa ảnh chặt chẽ mầu chuẩn đoán đọc điều vẽ tương đối ổn định Nhờ khả phân biệt cao mầu sắc mà truyền đạt khác biệt phổ đối tượng, ảnh tổng hợp mầu có tính trực quan sinh động ảnh phổ trắng đen Đối với ảnh phổ chụp vùng hồng ngoại, ảnh tổng hợp mầu cho ta tranh mầu giả khơng có thực tự nhiên Về mầu sắc, ảnh tổng hợp mầu so với ảnh mầu vệ tinh chụp phim mầu lớp có nhiều mầu sắc với độ tương phản mầu cao So với ảnh phổ ảnh tổng hợp mầu có nhiều mầu sắc độ tương phản cao hơn, lực phân giải lại ảnh phổ mầu Khả đoán đọc điều vẽ đối tượng ảnh tổng hợp mầu phụ thuộc vào phương án lựa chọn mầu Việc lựa chọn phương án tổng hợp mầu phụ thuộc vào nhiệm vụ đoán đọc điều vẽ, khả ứng dụng ảnh tổng hợp mầu để đoán đọc điều vẽ đối tượng cụ thể Lựa chọn kênh phổ để tổng hợp mầu công việc quan trọng định chất lượng thông tin kết tổng hợp mầu Việc lựa chọn kênh phổ xác định sở sau: - Đặc tính phản xạ phổ đối tượng cần đoán đọc điều vẽ 22 22 - Nhiệm vụ đoán đọc điều vẽ - Yêu cầu lực phân giải - Đặc điểm vùng cần tổng hợp mầu Giải đoán ảnh theo phương pháp số: Mục đích tổng quát phân loại đa phổ tự động phân loại tất pixel ảnh thành lớp phủ đối tượng Thông thường người ta sử dụng liệu đa phổ để phân loại tất nhiên, mẫu phổ sở liệu pixel dùng làm sở để phân loại Có nghĩa là, kiểu đặc trưng khác biểu thị tổ hợp giá trị số dựa xạ phổ đặc trưng xạ vốn có chúng Vì "mẫu phổ" khơng nói đến tính chất hình học mà hơn, thuật ngữ "phổ" nói đến tập hợp giá trị đo xạ thu kênh phổ khác pixel Việc nhận biết mẫu phổ đề cập đến số phương pháp phân loại có sử dụng thơng tin phổ pixel làm sở để tự động phân loại lớp đối tượng Nhận biết mẫu phổ theo khơng gian bao gồm phân loại pixel hình ảnh dựa sở quan hệ không gian chúng với pixel bao quanh Việc phân loại khơng gian xem xét khía cạnh cấu trúc hình ảnh tính chất gần gũi pixel, kích thước nét, hình ảnh, tính định hướng, tính lặp lại bối cảnh cụ thể Những dạng phân loại có mục đích tái tạo loại hình tổng hợp theo khơng gian người giải đốn tiến hành q trình đốn đọc ảnh mắt Do phương thức nhận biết mẫu theo khơng gian có xu hướng phức tạp địi hỏi sâu vào tính tốn Nhận biết mẫu theo thời gian sử dụng thời gian công cụ trợ giúp việc nhận dạng đặc trưng Trong việc khảo sát trồng nông nghiệp chẳng hạn, thay đổi khác biệt phổ không gian vụ canh tác cho phép phân biệt hình ảnh đa thời gian phân biệt cho liệu mà Chẳng hạn, ruộng lúa nương khơng thể phân biệt với đất hoang vừa 23 23 gieo xong mùa đơng phương diện phổ tương tự bãi đất hoang mùa xuân Tuy nhiên phân tích từ hai liệu ruộng lúa nương nhận biết được, khơng có lớp phủ khác để hoang cuối đông có màu xanh lục cuối mùa xuân Với việc khơi phục lại hình ảnh kỹ thuật tăng cường, việc phân loại hình ảnh sử dụng kết hợp theo kiểu lai tạo Do vậy, khơng có cách "đúng đắn" đơn lẻ áp dụng cho việc phân loại hình ảnh Việc áp dụng phương pháp phân loại hay phương pháp phân loại khác phụ thuộc vào tính chất liệu phân tích vào khả tính tốn Có hai phương pháp phân loại đa phổ, phương pháp phân loại có kiểm định phương pháp phân loại khơng kiểm định Trong phương pháp phân loại có kiểm định người giải đốn ảnh "kiểm tra" q trình phân loại pixel việc quy định cụ thể theo thuật tốn máy tính, chữ số mơ tả số thể loại lớp phủ mặt đất khác có mặt cảnh Để làm việc này, điểm lấy mẫu đại diện loại lớp phủ biết (gọi vùng mẫu) sử dụng để biên tập thành "khóa giải đốn" số mơ tả thuộc tính phổ cho thể loại điển hình Sau pixel tập hợp liệu so sánh với chủng loại khóa giải đoán gán nhãn tên chủng loại mà "có vẻ giống nhất" Bản chất trình so sánh pixel chưa biết với mẫu phổ đối tượng xây dựng giai đoạn lấy mẫu, sau quy pixel loại đối tượng mà chúng gần giống Việc phân loại đa phổ phương pháp phân loại có kiểm định thường dùng thuật tốn sau: - Thuật toán phân loại theo xác suất cực đại - Thuật toán phân loại theo khoảng cách ngắn - Thuật tốn phân loại hình hộp 24 24 Cịn phương pháp phân loại không kiểm định không giống phương pháp phân loại có kiểm định, quy trình phân loại không kiểm định gồm hai bước riêng biệt Điểm khác biệt hai phương pháp chỗ phương pháp phân loại có kiểm định bao gồm bước lấy mẫu bước phân loại, phương pháp phân loại không kiểm định, trước tiên liệu ảnh phân loại cách nhóm chúng thành nhóm tự nhiên thành cụm có mặt cảnh Sau người giải đốn ảnh xác định tính đồng lớp phủ mặt đất nhóm phổ cách so sánh liệu hình ảnh phân loại với liệu tham khảo mặt đất Trong phương pháp phân loại có kiểm định không xem xét đến việc lấy mẫu cho loại đối tượng bị phân loại sai Điều cho thấy ưu điểm phương pháp phân loại không kiểm định xác định rõ loại khác có mặt liệu hình ảnh Nhiều số loại chưa xuất người giải đoán dùng phương pháp phân loại có kiểm định Các loại phổ cảnh tượng có nhiều làm cho ta gặp khó khăn lấy mẫu cho tất loại chúng, cịn phương pháp phân loại khơng kiểm định loại tự động tìm thấy 1.3 Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS thành lập đồ thảm thực vật Thế giới Việt Nam 1.3.1 Trên giới Từ sau năm 1972, có ảnh vệ tinh Landsat, nhiều quốc gia thử nghiệm sử dụng chúng cho việc lập đồ rừng hoạt động quan trắc Trong Hội nghị quan sát rừng giới (World Forest Watch) Brazil năm 1992, nhà khoa học tập trung đánh giá tiếp cận quan trắc vệ tinh đưa kết luận rằng, viễn thám tiến phương pháp cơng nghệ có khả đáp ứng hệ thống giám sát phù hợp mặt khoa học yêu cầu công tác quản lý lớp phủ rừng quốc gia 25 25 Tại Châu Âu, dự án TREES (The Tropical Ecosystem Environment Observations by Satellites) đỡ đầu Uỷ ban Châu Âu Viện ứng dụng không gian thuộc Trung tâm nghiên cứu hội nhập Ý thực năm 1993 xem dẫn chứng cụ thể tính khả thi ứng dụng cơng nghệ quan sát không gian quan trắc lớp phủ mặt đất đặc điểm sinh khối Dự án sử dụng nhiều sensor khác cho quan trắc lớp phủ Ngoài dự án trọng sử dụng kênh nhiệt phát cháy rừng kết hợp với số tiêu khác để phát việc phá rừng Dự án có quy mơ lớn gần phải kể đến dự án biến đổi sử dụng đất lớp phủ LUCC (Land-use and Land-cover Change) triển khai giai đoạn 1993-2005, lấy khu vực nghiên cứu điểm Thái Lan, Malaysia, Indonesia Philippin Mục tiêu dự án nghiên cứu phương thức khác biến đổi sử dụng đất lớp phủ quy mô không gian khác nhau, từ quy mơ tồn cầu đến quy mơ vùng địa phương Nhiều nghiên cứu khác lĩnh vực triển khai vùng ôn đới, nhiệt đới nhiệt đới (Turner II 1992, Turner II Meyer 1994, Geist Lambin 2001, Becker Bugman 2001), song nhiều điểm hạn chế hiểu biết vấn đề sử dụng đất, đặc biệt với nước phát triển vùng nhiệt đới Trong đề tài “Remote sensing-based quantification of land-cover and land-use change for planning” (Bjorn Prenzel, 2003), tác giả đưa sở khoa học lựa chọn phương pháp sử dụng để đưa kết mang tính định lượng việc nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật sử dụng đất dựa vào sở viễn thám Theo đó, tùy vào trường hợp mà ta sử dụng phương pháp theo thuyết xác định hay dựa vào kinh nghiệm Một điểm đáng ý mà tác giả có đề cập đến yêu cầu liệu đánh giá biến động: liệu thu thập phải có đặc điểm (về không gian, độ phân giải phổ,…), liệu phải đạt tiêu chuẩn định bóng mây hay 26 26 sương mù, liệu thu thập phải khu vực nghiên cứu Trong nghiên cứu “Land Use/ Land Cover Changes Detection And Urban Sprawl Analysis” (M Harika, et al., 2012) đánh giá biến động loại hình sử dụng đất/bề mặt đất thành phố Vijayawada, Hyderabad Visakhapatnam vùng Đông Nam Ấn Độ Bên cạnh sử dụng liệu ảnh viễn thám để giải đốn, đề tài cịn kết hợp sử dụng chuỗi Markov để dự đốn khu vực bị biến đổi tương lai Trong nghiên cứu “Monitoring Land Use Change By Multitemporal Landsat Remote Sensing Imagery” (Tayyebi, 2008), nhóm tác giả sử dụng ảnh landsat đa thời gian đề đánh giá biến động đất đô thị khứ (giai đoạn 1980-2000) để đưa dự đoán cho tương lai (năm 2020) Trong đề tài “Analyzing Land Use/ Land Cover Chang Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey” (Selcuk Reis, 2008), tác giả thành lập đồ biến động sử dụng đất/ lớp phủ mặt đất vùng Rize, Đông Bắc Thổ Nhĩ Kỳ với loại lớp phủ Dữ liệu tác giả sử dụng đề tài ảnh Landsat MSS (1976) Landsat ETM+ (2000) với độ phân giải 79m 30m Tuy nhiên, đề tài này, tác giả khơng trình bày rõ phương pháp thực mà trọng đánh giá, thống kê biến động với thay đổi sâu sắc đất nông nghiệp, đô thị, đồng cỏ đất lâm nghiệp, nơi gần biển có độ dốc thấp 1.3.2 Ở Việt Nam Ở Việt Nam, ngày công nghệ viễn thám ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm: - Nghiên cứu môi trường: Điều tra biến đổi sử dụng đất lớp phủ; vẽ đồ thực vật; nghiên cứu trình sa mạc hoá phá rừng; giám sát thiên tai (hạn hán, cháy rừng, bão, mưa đá ); nghiên cứu ô nhiễm nước khơng khí; nghiên cứu mơi trường biển (đo nhiệt độ, màu nước biển, gió sóng) 27 27 - Nghiên cứu thực vật rừng: nghiên cứu lớp phủ thực vật theo ngày, mùa vụ, năm, tháng theo giai đoạn; điều tra phân loại rừng, diễn biến rừng; nghiên cứu côn trùng sâu bệnh phá hoại rừng - Nghiên cứu thuỷ văn: điều tra giám sát phân bố đối tượng thủy văn nguồn nước ngầm, khối lượng chất lượng diễn biến theo mùa, theo thời gian, tượng thuỷ văn: lũ lụt, nhiễm mặn, biến động lòng sơng, lịng hồ,… - Sử dụng tư liệu viễn thám để thành lập đồ HTSDĐ, phát biến động lớp phủ bề mặt: Các đặc trưng tư liệu viễn thám tính đa thời gian, đa phổ, có khả trùm phủ lớn, đặc trưng cấu trúc số NDVI, thỏa mãn nhu cầu thành lập loại đồ chuyên đề tỷ lệ khác nhau, đảm bảo nhanh chóng, xác Đặc biệt việc thành lập đồ thảm thực vật công nghệ quan tâm nhiều Các nghiên cứu nước ứng dụng công nghệ RS GIS để thành lập đồ thảm thực vật thực khơng năm gần nước: - Đề tài “Ứng dụng GIS viễn thám việc thành lập đồ trạng thảm thực vật năm 2008 tỉ lệ 1/50.000 huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh” Nguyễn Quang Tuấn, Trần Văn No, Đỗ Thị Việt Hương, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế - Đề tài “Tìm hiểu thay đổi lớp thảm thực vật vấn đề quản lý tài nguyên xã Mậu Đức, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An” Trần Nguyên Bằng, Võ Hữu Công, Nông Hữu Dương, Nguyễn Quang Hà, Trần Trung Kiên, Nguyễn Thị Minh Nguyệt – Trung tâm Sinh thái Nông nghiệp - Đề tài “ Ứng dụng công nghệ GIS Viễn thám quy hoạch sử dụng đất rừng thượng nguồn lưu vực sông Cả, tỉnh Nghệ An” Phạm Tiến Đạt, Trần Trung Kiên, Nông Hữu Dương, Trần Đức Viên, Nguyễn 28 28 Thanh Lâm Võ Hữu Công - Trung tâm Sinh thái Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Các đề tài nghiên cứu lớp phủ mặt đất biến động đất đô thị bước đầu mang lại kết Như đề tài “Thành lập đồ thảm thực vật sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám” khu vực Tủa Chùa – Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả dùng phương pháp phân loại có kiểm định liệu ảnh Landsat năm 2006 để phân lớp thực phủ khác với số Kappa ~ 0,7 Trong đề tài “Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thị thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An” (Nguyễn Ngọc Phi, 2009) dùng phương pháp phân loại gần để phân lớp đối tượng Điểm đáng ý đề tài sử dụng kết hợp nhiều loại ảnh viễn thám Landsat (1992, 2000) SPOT (2005) kết giải đốn, đồng thời có so sánh độ xác, chi tiết loại ảnh Với số Kappa ~ 0,9, liệu ảnh SPOT có độ xác sau phân loại cao hẳn so với Landsat (Kappa ~ 0,7) Trong nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ lớp phủ mặt đất khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa Thiên Huế” (Nguyễn Huy Anh, Đinh Thanh Kiên, 2012), tác giả đã sử dụng phương pháp phân loại gần với liệu ảnh Landsat TM độ phân giải 10 m, kết hợp với lấy mẫu thực địa để phân 13 loại lớp phủ với độ xác tương đối cao Trong đề tài “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh MODIS nghiên cứu mùa vụ trồng, lập đồ trạng biến động lớp phủ vùng đồng sông Hồng giai đoạn 2008 – 2010” (Vũ Hữu Long, Phạm Khánh Chi, Trần Hùng, 2011), tác giả phân loại lớp phủ dựa liệu NDVI tổ hợp tháng theo phương pháp phân loại có kiểm định sử dụng thuật tốn phân loại gần Đề tài phân loại loại lớp phủ với số Kappa ~ 0,9 Để đánh giá độ xác, tác giả sử dụng kết hợp liệu mẫu khảo sát, điều tra thực địa với đồ trạng sử dụng đất năm gần 29 29 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Thảm thực vật Phạm vi nghiên cứu: toàn lãnh thổ hành huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định 2.2 Các nội dung nghiên cứu 2.2.1 Thu thập tài liệu, số liệu đồ liên quan đến khu vực nghiên cứu vấn đề nghiên cứu - Thu thập tài liệu số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định - Thu thập đồ địa hình tỷ lệ 1:30.000, ranh giới hành chính, thu thập ảnh vệ tinh Landsat năm 2001 năm 2015 huyện Giao Thủy, Ảnh vệ tinh Landsat 7, khai thác miễn phí (Download) từ Server Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) - Thu thập số cơng trình nghiên cứu liên quan đến phân loại thành lập đồ thảm thực vật giới Việt Nam 2.2.2 Xử lý giải đoán ảnh vệ tinh phục vụ thành lập đồ thảm thực vật huyện Giao Thủy - Nắn chỉnh hình học cắt ảnh vệ tinh Landsat 7,8 theo ranh giới hành huyện Giao Thủy - Xử lý ảnh số để tăng cường chất lượng tổ hợp kênh tạo ảnh màu - Lựa chọn xây dựng điểm mẫu chìa khóa giải đốn ảnh - Tiến hành phân loại, kiểm tra đánh giá giá độ xác kết phân loại 2.2.3 Biên tập thành lập đồ thảm thực vật huyện Giao Thủy - Chuyển đổi định dạng liệu từ phần mềm ENVI 4.7 sang định dạng phần mềm ArcGis 30 30 - Biên tập thành lập đồ thảm thực vật huyện tỷ lệ 1:30.000 năm 2001 năm 2015, chồng xếp tạo đồ biến động thảm thực vật huyện Giao Thủy qua năm 2001-2015 - Thống kê số liệu diện tích thảm thực vật huyện Giao Thủy, phân tích biến động nguyên nhân qua năm 2001-2015 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu Thu thập thông tin, tài liệu số liệu thứ cấp điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội huyện Giao Thủy Đồng thời, thu thập đồ sử dụng đất đồ địa hình huyện Giao Thủy, ảnh vệ tinh Landsat chụp tháng 11/2001 ảnh vệ tinh Landsat chụp tháng 7/2015 khu vực nghiên cứu; kết nghiên cứu đề tài, dự án, luận văn liên quan đến vấn đề nghiên cứu khu vực nghiên cứu Thu thập liệu từ thực địa thực lấy mẫu máy GPS khảo sát thực địa Tải FULL (62 trang): https://bit.ly/3KaFtmk Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Phỏng vấn trực tiếp có bảng hỏi để tìm hiểu nguyên nhân thay đổi thảm thực vật: 40 hộ dân có chuyển đổi mục đích sử dụng đất gồm 20 hộ làng 20 hộ dọc đường đê biển hai xã Giao Lạc Giao Phong, huyện Giao Thủy Tại xã, hộ dân lựa chọn cách ngẫu nhiên 2.3.2 Phương pháp xử lý ảnh số - Sử dụng phần mềm viễn thám ENVI 4.7 kết hợp kỹ thuật GIS để nắn chỉnh hình học theo phương thức nắn ảnh theo đồ dựa điểm khống chế điểm tương ứng ảnh với điểm đồ số theo hệ tọa độ WGS84, hệ quy chiếu UTM Zone 48; cắt ảnh theo ranh giới hành huyện Giao Thủy sở đồ nền; tăng cường chất lượng ảnh theo kĩ thuật biến đổi cấp độ xám loại bỏ yếu tố gây nhiễu ảnh vệ tinh - Giải đoán ảnh sử dụng theo phương pháp số: Phân loại có giám sát (Supervised Classification), phương pháp phân loại dựa tập 31 31 hợp pixel mẫu (ROI) chọn trước Dựa vào tập hợp mẫu để xác định pixel có số đặc trưng phổ, từ phân loại chúng tồn ảnh vệ tinh Sử dụng thuật toán phân loại hàm xác suất cực đại (Maximum Likelihood Classification) để tiến hành phân loại vùng mẫu chọn - Đánh giá độ xác kết phân loại ảnh: Sử dụng số Kappa (κ) để đánh giá độ xác kết phân loại Cách xác định số Kappa thể công thức sau (Jensen, 1995): K= Trong đó: Tải FULL (62 trang): https://bit.ly/3KaFtmk Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net N: Tổng số điểm lấy mẫu ; r: Số lớp đối tượng phân loại; xii : Số điểm lớp thứ i; xi+: Tổng số điểm lớp thứ i mẫu; x+i: Tổng số điểm lớp thứ i sau phân loại; Khi K = 1, độ xác phân loại tuyệt đối Trình tự xử lý ảnh vệ tinh theo phương pháp số thực Hình 2.1 32 32 Tư liệu ảnh vệ tinh Landsat năm 2001, 2015 Số liệu quan sát thực địa số liệu thứ cấp Nắn chỉnh hình học Cắt ảnh theo ranh giới Chọn mẫu giải đoán Hệ thống phân loại thảm thực vật Phân loại có kiểm định Kết giải đốn Khơng đạt Đánh giá độ xác Bản đồ kết giải đốn Bản đồ thảm thực vật Bản đồ biến động thảm thực vật Hình 2.1: Trình tự giải đốn ảnh viễn thám công nghệ số 2.3.3 Phương pháp biên tập thành lập đồ chuyên đề - Dữ liệu kết sau phân loại chuyển đổi định dạng sang phần mềm ArcGis để biên tập thành lập đồ chuyên đề - Biên tập đồ thảm thực vật huyện Giao Thủy năm 2001 năm 2015 tỷ lệ 1:30.000 chồng xếp tạo đồ biến động, bổ sung thêm chi tiết hệ thống lưới chiếu, giải, thước tỷ lệ, kim hướng theo quy định ngành 33 33 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xă hội huyện Giao Thủy 3.1.1 Vị trí địa lý Huyện Giao Thuỷ nằm cực Nam đồng châu thổ sơng Hồng, cách thành phố Nam Định 45 km, có tọa độ địa lý: 20o10’ đến 20o21’ vĩ độ Bắc từ 106o21’ đến 106o35’ kinh độ Đông - Về ranh giới hành hính: Phía Bắc – Đơng Bắc giáp tỉnh Thái Bình Phía Bắc – Tây Bắc giáp huyện Xuân Trường Phía Tây giáp huyện Hải Hậu Phía Nam Đơng Nam giáp Biển Đơng Huyện Giao Thủy có đường tỉnh lộ 489, 489B đường 486B chạy qua với hệ thống sông Hồng chảy qua địa bàn huyện Huyện có 32 km bờ biển, phía Đơng Nam có Vườn Quốc gia Xn Thuỷ tham gia Cơng ước Ramsar địa danh có tiềm du lịch sinh thái lớn, phía Tây Nam có khu du lịch tắm biển Quất Lâm Hình 3.1: Bản đồ vị trí huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 34 34 4218594 ... hành thực đề tài nghiên cứu: ? ?Sử dụng ảnh viễn thám Landsat nghiên cứu biến động thảm che phủ thực vật huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định” Mục đích Mục tiêu đề tài thành lập đồ thảm thực vật huyện Giao. .. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Thảm thực vật Phạm vi nghiên cứu: toàn lãnh thổ hành huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định 2.2 Các nội dung nghiên cứu 2.2.1... cơng cụ viễn thám GIS, có độ xác cao Phân tích biến động thảm thực vật, nguyên nhân biến động thảm thực vật địa phương Yêu cầu - Xây dựng sở liệu thực địa có tính đại diện cho loại thảm thực vật