Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý

Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.Lựa chọn mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng từ dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỒN THỊ NAM PHƯƠNG LỰA CHỌN MƠ HÌNH DỰ BÁO NGUY CƠ CHÁY RỪNG TỪ DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỒN THỊ NAM PHƯƠNG LỰA CHỌN MƠ HÌNH DỰ BÁO NGUY CƠ CHÁY RỪNG TỪ DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ Mã số: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TIỂU BAN HƯỚNG DẪN 1.PGS TS NGUYỄN VĂN TRUNG GS.TS BÙI TIẾN DIỆU HÀ NỘI - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các số liệu trình bày luận án phản ánh hoàn toàn trung thực Các kết nghiên cứu luận án chưa có cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận án Đoàn Thị Nam Phương LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, trường Đại học Mỏ - Địa chất tạo điều kiện cho NCS trình học tập hồn thành Luận án Em xin gửi lời tri ân tới Quý Thầy, Quý Cô môn Đo ảnh viễn thám, khoa Trắc địa - Bản đồ Quản lý đất đai tận tình giảng dạy, bảo, góp ý để em hồn thiện Luận án tốt Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiểu ban hướng dẫn khoa học, Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Trung Thầy GS.TS Bùi Tiến Diệu tận tình giúp đỡ, bảo em suốt trình thực Luận án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Nhà khoa học công tác quan, viện nghiên cứu nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ để em hồn thành luận án Xin gửi lời cảm ơn tới tất bạn bè, đồng nghiệp gia đình người ủng hộ, động viên tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận án Do hạn chế kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học nên Luận án chắn cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận nhiều ý kiến góp ý bảo Nhà khoa học để em dần nâng cao trình độ chun mơn Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5 Phương pháp nghiên cứu Luận điểm bảo vệ .6 Những điểm luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Cơ sở tài liệu thực luận án 10 Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .8 1.1 Đặc điểm tài nguyên rừng Việt Nam .8 1.2 Hiện trạng cháy rừng Việt Nam 13 1.2.1Khái niệm cháy rừng 13 1.2.2Quy định cấp dự báo cháy rừng .14 1.3 Nguyên nhân gây cháy rừng Việt Nam 17 1.4 Các phương pháp dự báo nguy cháy rừng 18 1.5 Tởng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 29 1.5.1Trên giới 29 1.5.2Trong nước 36 1.6 Luận giải vấn đề cần nghiên cứu .44 1.7 Tiểu kết chương 46 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO NGUY CƠ CHÁY RỪNG TỪ DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ…… 48 2.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 48 2.2 Tổng quan chung liệu phục vụ xây dựng mơ hình dự báo nguy cháy rừng…… 53 2.3 Các lớp thông tin thành phần phương pháp xây dựng sở liệu thành phần…… 54 2.3 Nhóm lớp thông tin xây dựng từ hệ thông tin địa lý .61 2.4 Nhóm lớp thông tin khác .68 2.5 Phương pháp xử lý liệu tảng Google Earth Engine 70 2.6 Nghiên cứu lựa chọn mơ hình dự báo nguy cháy rừng từ liệu viễn thám hệ thông tin địa lý 72 2.6.1Phương pháp phân tích thứ bậc AHP 72 2.6.2Phương pháp sử dụng thuật toán Rừng ngẫu nhiên 75 2.6.3Phương pháp sử dụng thuật toán Máy hỗ trợ vector 77 2.6.4Phương pháp sử dụng thuật toán phân loại hồi quy 79 2.6.5Sơ đồ mơ hình dự báo nguy cháy rừng 81 2.7 Tiểu kết chương 85 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM DỰ BÁO NGUY CƠ CHÁY RỪNG KHU VỰC PHÍA TÂY TỈNH NGHỆ AN TỪ DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 87 3.1 Đặc điểm liệu sử dụng 87 3.1.1Dữ liệu viễn thám .87 3.1.2Dữ liệu GIS .89 3.2 Kết xây dựng lớp thông tin chuyên đề 90 3.3 Kết xây dựng đồ dự báo nguy cháy rừng từ liệu viễn thám GIS…… .100 3.3.1Kết dự báo nguy cháy rừng bằng kỹ thuật AHP 100 3.2 Kết dự báo nguy cháy rừng bằng thuật toán Random Forest……… 103 3.3.3Kết dự báo nguy cháy rừng bằng thuật toán SVM 106 3.3.4Kết dự báo nguy cháy rừng bằng thuật toán CART 107 3.4 Đánh giá độ chính xác lựa chọn mơ hình dự báo nguy cháy rừng 109 3.5 Xây dựng công cụ xử lý liệu viễn thám GIS tảng GEE115 3.6 Tiểu kết chương 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .119 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 134 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt AB AHP AUC AUC BĐĐH CA CART Tên đầy đủ tiếng anh AdaBoost The Analytic Hierarchy Process Area Under the ROC Curve Under the Curve Topographic Map Cellular Automata Classification and Regression Trees Tên đầy đủ tiếng việt Phương pháp phân tích thứ bậc Đường cong AUC Bản đồ địa hình Cây Phân loại hồi quy CMCN Technological Revolution Cách mạng công nghệ CSDL Cơ sở liệu FRI GB Database Digital Elevation Model The European Forest Fire Information System The Environment for Visualizing Images Enhanced Thematic Mapper Plus Food and Agriculture Organization Fire risk index Gradient Bo boost GEE Google Earth Engine DEM EFFIS ENVI ETM+ FAO GIS GPS GWR IDL Geographical Information System Global Position Systems Geographically Weighted Regression Interactive Data Language Mô hình số độ cao Hệ thống thơng tin cháy rừng châu Âu Phần mềm xử lý ảnh ENVI Bộ cảm biến ETM+ Tổ chức lương thực nông nghiệp Liên hiệp quốc Chỉ số rủi ro cháy Nền tảng điện tốn đám mây Hệ thơng tin địa lý Hệ định vị tồn cầu Hồi quy trọng số địa lý Ngơn ngữ lập trình IDL IPNAS LDA LST LR LSWI MIR MSI NDDI NDVI NDWI NIR NMDI OLI ROC RF SMI SVM SWIR TIR TM TVWI TVDI XGB Integral Forest Fire Monitoring System Linear Discriminant Analysis Land surface temperature Logistic Regression Land Surface Water Index Middle Infrared MultiScanner Instrument Normalized Difference Drought Index Normalized Difference Vegetation Index Normalized Difference Water Index Near Infrared Normalized Multiband Drought Index Operational Land Image Receiver Operating Characteristic Random Forest Soil Moisture Index Support Vector Machine Shortware Infrared Thermal Infrared Thematic Mapper Temperature-vegetation wetness index Temperature Vegetation Dryness Index eXtreme Gradient Bo boost Hệ thống giám sát cháy rừng tích hợp Nhiệt độ bề mặt Hồi quy logistic Chỉ số nước mặt Hồng ngoại trung Thiết bị quét đa phổ Chỉ số hạn khác biệt Chỉ số khác biệt thực vật Chỉ số khác biệt nước Cận hồng ngoại Chỉ số hạn NMDI Bộ cảm biến OLI Đường cong ROC Rừng ngẫu nhiên Chỉ số độ ẩm đất Máy hỗ trợ vector Hồng ngoại sóng ngắn Hồng ngoại nhiệt Bộ cảm biến TM Chỉ số ẩm nhiệt độ-thực vật Chỉ số hạn nhiệt độ thực vật DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Tên bảng Diện tích độ che phủ rừng tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương tính đến 31/12/2020 Phân cấp dự báo cháy rừng (theo Nghị định 156/2018/NĐCP) Bảng tra cấp dự báo cháy rừng theo số P (Shetinsky, 1994) Bảng 1.4 Bảng tra cấp dự báo cháy rừng theo Bộ NN&PTNT (2000) Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng phân cấp dự báo cháy rừng có điều chỉnh (Nguyễn Phương Văn cộng sự, 2019) Cấp dự báo khả cháy rừng vườn quốc gia U Minh Hạ theo số Pt (Trần Văn Hùng cộng sự, 2010) Trang 10 15 19 20 21 22 Bảng 2.1 Đặc điểm ảnh hồng ngoại nhiệt Landsat 60 Bảng 2.2 Giá trị K1, K2 ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 62 Bảng 2.3 Thang điểm so sánh mức độ quan trọng tiêu 75 Bảng 2.4 Bảng 3.1 Bảng tra giá trị RI theo số lượng tiêu khác (Saaty, 2000; Saaty, 2008) Ma trận so sánh cặp yếu tố ảnh hưởng đến nguy cháy rừng Bảng 3.2 Kết chuẩn hóa ma trận so sánh cặp Bảng 3.3 So sánh kết dự báo nguy cháy rừng phương án 76 103 103 111 Bảng 3.4 Giá trị AUC mơ hình học máy 115 Bảng 3.5 Diện tích khu vực với nguy cháy rừng khác 115