nghiên cứu nền tảng công nghệ google earth engine ứng dụng xây dựng phần mềm phân tích khai thác dữ liệu từ ảnh vệ tinh dành cho sinh viên học viên đại học lâm nghiệp

44123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah gio

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA KINH TẾ VÀ QUẢN TRỊ KINH DOANH

===o0o==

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ GOOGLE EARTH ENGINE, ỨNG DỤNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM PHÂN TÍCH, KHAI THÁC DỮ LIỆU TỪ ẢNH VỆ TINH DÀNH CHO SINH VIÊN, HỌC VIÊN

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ths Trần Xuân Hòa Sinh viên thực hiện: Lương Văn Hiếu Mã sinh viên: 1851070141

Hà Nội, 2022

hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc

hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc

57Thursday, June 13, 20249:25:36 PM9:25:36 PM57Thursday, June 13, 20249:25:36 PM9:25:36 PM57Thursday, June 13, 20249:25:36 PM9:25:36 PM

hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc

57hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllcThursday, June 13, 2024

Trang 2

1.1.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1

1.1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài 1

Mục tiêu 2

1.2.1 Mục tiêu chung 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

Nội dung nghiên cứu 2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

Khảo sát thực trạng 4

Đặc tả yêu cầu bài toán 4

Lựa chọn giải pháp lập trình, công nghệ nền tảng phát triển 4

Lựa chọn kiến trúc hệ thống, mô hình phát triển 5

Tìm hiểu nền tảng Google Earth Engine 7

2.5.1 Khái niệm 7

2.5.2 Google Earth Engine hoạt động như thế nào 7

2.5.3 Google Earth Engine và viễn thám 8

Những lợi ích của Google Earth Engine 10

Giới thiệu ảnh vệ tinh Landsat 8 13hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

Trang 3

ii

Giới thiệu ảnh vệ tinh Sentinal-2 13

Giới thiệu ảnh viễn thám Modis 14

Danh sách các Use Case (UC) 25

Biểu đồ Use Case 26

3.3.1 Biểu đồ Use Case tổng quát chức năng hệ thống 26

Trang 4

3.7.2 Biểu đồ trình tự quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/xã 36

3.7.3 Biểu đồ trình tự phân tích ảnh vệ tinh 37

3.7.4 Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc 38

Thiết kế cơ sở dữ liệu 39

Hướng phát triển trong tương lai 49

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Trang 5

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Mô hình kiến trúc tổng thể 5

Hình 2: Mô hình triển khai phần mềm 6

Hình 3: Google Earth Engine 7

Hình 4: Earth Engine hoạt động như thế nào 8

Hình 5: Google Earth Engine trong viễn thám 9

Hình 6: Google Earth Engine và viễn thám 9

Hình 7: Biên độ các dải sóng 10

Hình 8: Mất rừng ở tỉnh Riau của Sumatra, Indonesia, 2000 – 2012 11

Hình 9: Dữ liệu public trên Earth Engine 11

Hình 10: Tải lên dữ liệu cá nhân 12

Hình 11: Ảnh chụp vệ tinh 13

Hình 12: mô hình MVT trong Django 16

Hình 13: cấu trúc thư mục một chương trình Django 17

Hình 14: REST API 20

Hình 15: Cấu trúc một đoạn CSS 22

Hình 16: Biểu đồ Use Case tổng quát chức năng hệ thống 26

Hình 17: Mô hình hoạt động hệ thống 31

Hình 18: Biểu đồ hoạt động đăng nhập 32

Hình 19: biểu đồ hoạt động quản lí ranh giới ấp Tỉnh/Huyện/Xã 32

Hình 20: biểu đồ hoạt động phân tích ảnh vệ tinh 33

Hình 21: biểu đồ hoạt động nhận gửi Email 34

Hình 22: biểu đồ hoạt động phân tích độ cao hướng dốc 34

Hình 23: biểu đồ trình tự đăng 35

Hình 24: biểu đồ trình tự quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/xã 36

Hình 25: Biểu đồ trình tự phân tích ảnh vệ tinh 37

Hình 26: Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc 38

Hình 27: Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc 40

Hình 28: Giao diện trang chủ 44123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

Trang 6

v

Hình 29: Chức năng chọn khu vực quan tâm 44

Hình 30: Chức năng phân tích ảnh vệ tinh 45

Hình 31: Chức năng chia sẻ thông tin 45

Hình 32: Ứng dụng xác định độ dốc, độ cao, hướng dốc 46123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

Trang 7

vi

LỜI CẢM ƠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời mỗi sinh viên Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi lập nghiệp

Trong thời gian nghiên cứu và viết báo cáo em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của tập thể, cá nhân trong và ngoài trường Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đối với các thầy cô trong trường, các thầy cô trong khoa Kinh tế và Quản trị kinh doanh, các thầy cô ngành Hệ thống thông tin của Trường Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ chỉ dạy em trong quá trình học tập tại trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn đến thầy Trần Xuân Hòa Người đã tận tình giúp đỡ, định hướng cách tư duy và cách làm việc khoa học Đấy là những góp ý hết sức quý báu để em hoàn thành tốt đề

tài khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu nền tảng công nghệ Google Earth Engine, ứng dụng xây dựng phần mềm phân tích, khai thác dữ liệu từ ảnh vệ tinh dành cho sinh viên học viên đại học Lâm Nghiệp”

Do kiến thức và khả năng lý luận còn nhiều hạn chế nên khóa luận vẫn còn những thiếu sót nhất định Em rất mong nhận được những đóng góp của các thầy giáo, cô giáo để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin kính chúc các thầy cô giáo trong khoa Kinh tế và Quản trị kinh doanh, Ban giám hiệu Nhà trường mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công trong sự nghiệp giảng dạy của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Xuân Mai, ngày… tháng … năm 2022

Sinh viên

Lương Văn Hiếu

Trang 8

Vì những lý do trên, cùng với mong muốn hỗ trợ các sinh viên trường Đại học

Lâm nghiệp có thể dễ dàng hơn trong việc nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Xuân Hòa em đã chọn đề tài:

“Nghiên cứu nền tảng công nghệ Google Earth Engine, ứng dụng xây dụng phần mềm phân tích, khai thác sữ liệu từ ảnh vệ tinh dành cho sinh viên học viên Đại học Lâm Nghiệp” để làm đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp

1.1.1 Mục đích chọn đề tài

Em mong muốn có thể làm chủ công nghệ mới, tạo ra công cụ giúp sinh viên trường Đại học Lâm nghiệp có thể tiếp cận, thao tác, nghiên cứu với nguồn dữ liệu khổng lồ của nền tảng Google Earth Engine

1.1.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Qua đề tài trên, em muốn hiểu rõ, nắm bắt phương thức hoạt động, thành phần ưu, cách thao tác với nền tảng Google Earth Engine.

Giúp sinh viên có thể dễ dàng thu thập, đánh giá các chỉ số tự nhiên thông qua

dữ liệu mà nền tảng mang lại

1.1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Trực quan hóa bộ dữ liệu vệ tinh, từ đó đưa ra các giải pháp giải quyết các vấn đề liên quan tới môi trường, kinh tế và xã hội…

Trang 9

Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu trên, đề tìa tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

 Nội dung 1: khảo sát thực trạng

- Sau khi khảo sát ở trường Đại học Lâm Nghiệp, em thấy một sản phẩm có thể quan sát sự biến đổi của diện tích rừng là rất hữu ích và cần thiết

 Nội dung 2: nghiên cứu công nghệ:

- Nghiên cứu nền tảng công nghệ Google Earth Engine

- Nghiên cứu công nghệ web phát triển backend: Python, Django, Restfull API… - Nghiên cứu các công nghệ web phát triển front-end: HTML, CSS, Javascript,

Bootstrap

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng về mặt công nghệ: nền tảng Google Earth Engine - Đối tượng về mặt dữ liệu: Dữ liệu ảnh vệ tinh

- Đối tượng về mặt con người: Sinh viên Trường Đại học Lâm nghiệp

Trang 10

3

Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp thu thập dữ liệu

- Thu thập dữ liệu nhu cầu của người dùng qua bảng khảo sát câu hỏi và phỏng vấn

 Phương pháp xử lý số liệu

- Thông tin số liệu xử lý bằng các công cụ lập trình và phần mềm máy tính

 Phương pháp phân tích số liệu:

- Phương pháp so sánh đối chiếu: được sử dụng để kiểm tra độ chính xác thông

tin dữ liệu

 Các phương pháp khác:

- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến của thầy hướng dẫn Trần Xuân

Hòa và các thầy cô ngành Hệ thống thông tin

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa kết quả nghiên cứu, các ứng dụng thông tin dữ

liệu trên các bài viết về Google Earth Engine

Trang 11

4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khảo sát thực trạng

Hiện nay nhu cầu dữ liệu địa lí của sinh viên Đại học Lâm nghiệp để phục vụ cho mục đích nghiên cứu, đánh giá là rất lớn Tuy nhiên, những sinh viên không thuộc ngành công nghệ thông tin sẽ có những khó khăn nhất định trong việc khai tạo ra các ứng dụng để khai thác nguồn dữ liệu trực tuyến sẵn có

Đặc tả yêu cầu bài toán

Sinh viên cần một công cụ có thể giải quyết các vấn đề sau:

 Tiện dụng: có thể cung cấp dữ liệu được update thường xuyên mà không

cần phải tồn nguồn lực khảo sát thực địa

 Đa dạng: nguồn dữ liệu được cung cấp trải toàn hành tinh  Miễn phí

Lựa chọn giải pháp lập trình, công nghệ nền tảng phát triển

Giải pháp lập trình và công nghệ nền tảng phát triển phần mềm lựa chọn cần phải đáp ứng được các yêu cầu chung về phát triển phần mềm, tuân thủ các nguyên tắc xây dựng phần mềm, và các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng

Em đã đánh giá và xây dựng các tiêu chí lựa chọn đảm bảo phù hợp:  Giải pháp lập trình

- Ngôn ngữ lập trình mạnh, linh hoạt

- Khung phát triển ứng dụng nhanh, bảo mật - Làm việc với đa dạng cơ sở dữ liệu

- Hỗ trợ nhiều công nghệ mới, thuận lợi cho xử lý dữ liệu lớn, AI  Giải pháp công nghệ nền tảng

- Nguồn dữ liệu cung cấp đa dạng - Có thể truy cập dữ liệu linh hoạt - Miễn phí

 Giải pháp cơ sở dữ liệu

- Hoạt động ổn đinh, an toàn, miễn phí và nhiều tính năng - Phù hợp với yêu cầu phát triển website

- Có cơ chế lưu trữ dạng dữ liệu địa lí  Giải pháp thiết kế giao diện

- Thiết kế giao diện phẳng, trực quan

Trang 12

5

- Tương tích tốt với các trình duyệt web: Chrome, Firefox, Edge…vv - Hiển thị thích ứng trên mọi loại thiết bị

- Hỗ trợ các chuẩn mới

 Giải pháp hạ tầng triển khai vận hành

- Máy chủ: Linux (Ubuntu…) (nguồn mở, miễn phí) - Webserver: Nginx

Dựa trên các tiêu chí đã xác nhóm nghiên cứu lựa chọn các giải pháp sau đây:  Ngôn ngữ lập trình: Python

 Khung phát triển: Django framework

 Phát triển giao diện: HTML5, CSS3, Bootstrap4, JS (JQuery, VueJS)  Cơ sở dữ liệu: PostgreSQL

 Nền tảng công nghệ Google Earth Engine  Tiêu chuẩn dịch vụ: Restful API

 Máy chủ: Linux (Ubuntu…) (nguồn mở, miễn phí)  Webserver: Nginx

Lựa chọn kiến trúc hệ thống, mô hình phát triển  Mô hình kiến trúc tổng thể:

Hình 1: Mô hình kiến trúc tổng thể

Trang 13

6

 Mô hình triển khai phần mềm

Hình 2: Mô hình triển khai phần mềm

Trang 14

để khai thác kho dữ liệu khổng lồ này nhằm phát hiện các thay đổi và định lượng sự khác biệt trên bề mặt của Trái Đất Các ứng dụng bao gồm: phát hiện nạn phá rừng, phân loại đất, hạn hán, thảm họa, bệnh tật, an ninh lương thực, giám sát khí hậu, bảo vệ môi trường, ước tính sinh khối rừng và carbon, và lập bản đồ khu vực không đường bộ trên thế giới

Ưu điểm nằm ở tốc độ tính toán của nó, vì việc xử lý được thực hiện bởi các máy chủ của Google nên việc tính toán được thực hiện rất nhanh Nền tảng cung cấp nhiều bộ dữ liệu được cập nhật liên tục, do đó, không cần tải xuống hình ảnh chưa qua xử lí

Một trong những công cụ làm việc trực tuyến của GEE là Earth Engine Code Editor, là môi trường phát triển tích hợp dựa trên web tạo điều kiện phát triển các quy trình định vị địa lý phức tạp

2.5.2 Google Earth Engine hoạt động như thế nào

Sử dụng Code Editor, người dùng sẽ viết các lệnh được gửi dưới dạng một đối tượng tới Google để xử lý song song trong cloud(Server-side) của Google Người dùng có thể nhận được kết quả từ Earth Engine trong trình duyệt của người dùng (Client-side), bao gồm các đối tượng như Bản đồ, biểu đồ hoặc kết quả thống kê, …

Thông qua việc sử dụng các API, người dùng có thể lọc các bộ sưu tập hình ảnh khổng lồ theo các mốc thời gian và các khu vực họ quan tâm, thuật toán bản đồ trên các bộ sưu tập hình ảnh, áp dụng thuật toán cho từng hình ảnh hoặc bộ sưu tập và tính thống

Hình 1: Earth Engine là gì? Figure 1Hình 1 2 Hình 3: Google Earth Engine

Trang 15

8

kê tổng hợp thông qua thời gian và không gian mà không cần tải xuống máy tính của họ

Hình 4: Earth Engine hoạt động như thế nào

2.5.3 Google Earth Engine và viễn thám

Viễn thám (Remote Sensing - RS) được hiểu là lĩnh vực khoa học thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận đuợc bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám

Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “Viễn thám là lĩnh vực khoa học công nghệ cho phép nghiên cứu, thu nhận từ xa các thông tin về đối tượng, hiện tượng trên bề mặt Trái Đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng”

Trang 16

9 Cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám dựa trên bản chất vật lý trong tự nhiên là các vật thể (đối tượng) trong những điều kiện khác nhau thì khả năng phản xạ hoặc bức xạ của sóng điện từ sẽ có những đặc trưng riêng

Nguồn năng lượng mặt trời (sóng điện từ) chiếu tới mặt đất, năng lượng của nó sẽ tác động lên bề mặt

Trái Đất Nguồn năng lượng mặt trời gồm 3 phần: một phần năng lượng tới của bức xạ bị hấp thụ, một phần được truyền qua sau đó phản xạ trở lại và một phần bị phản xạ ngay từ bề mặt của đối tượng

Tỷ lệ giữa ba phần năng lượng này khác nhau khi bức xạ truyền tới các đối tượng tự nhiên khác nhau Như vậy, chính nhờ sự khác biệt về tỷ lệ giữa các phần năng lượng đó là cơ sở để phân biệt các đối tượng tự nhiên

Hình 6: Google Earth Engine và viễn thám

Các đối tượng tự nhiên bao gồm các đối tượng thuộc lớp phủ bề mặt Trái Đất, các đối tượng tự nhiên trên mặt đất rất đa dạng Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng

Hình 5: Google Earth Engine trong viễn thám

Trang 17

10 tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện chiếu sáng, môi trường, và bề mặt đối tượng cũng như bản chất của đối tượng đó

Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ bằng các cách thức khác nhau và các đặc trưng này thường được gọi là đặc trưng phổ Đặc trưng phổ sẽ được phân tích theo nhiều cách khác nhau để nhận dạng ra

đối tượng trên bề mặt đất, nó sẽ cho phép giải thích được mối quan hệ giữa đặc trưng phổ và sắc, tông màu trên ảnh tổ hợp màu để giải đoán đối tượng

Đặc trưng phản xạ phổ của nhóm đối tượng phụ thuộc vào các bước sóng và thường chia làm 3 nhóm đối tượng chính:

 Nhóm 1: Lớp phủ thực vật  Nhóm 2: Lớp đối tượng đất  Nhóm 3: Lớp đối tượng nước

Những lợi ích của Google Earth Engine

Google Earth Engine cho phép người dùng tính toán trên hàng Petabytes (triệu tỉ byte) dữ liệu một cách nhanh chóng mà không cần phải điều hướng sự phức tạp của tính năng chạy song song cloud Tăng cường khả năng tiếp cận toàn diện đã thúc đẩy sự phát triển của quan sát trái đất ở quy mô mà trước đây không thể tưởng tượng được

 Lý do 1: Tiếp cận khoa học ở quy mô hành tinh

Kể từ khi GEE được sử dụng trực tuyến, một số nghiên cứu đột phá đã xuất hiện chứng minh sức mạnh của việc đưa máy tính quy mô lớn vào giải quyết các vấn đề môi trường và xã hội Ví dụ dưới đây cho thấy các bộ dữ liệu có tính linh động cao và các khám phá dữ liệu dựa trên web đã được tạo ra từ nghiên cứu được thực hiện trong GEE

Ví dụ: Theo dõi rừng toàn cầu

Được phát hành vào năm 2013, Global Forest Watch đã thay đổi cơ bản cách hiểu của chúng ta về tình trạng mất rừng quy mô hành tinh Công cụ giám sát và bảo tồn rừng này cho thấy một cách tương tác được và mất rừng ở quy mô toàn cầu Bộ dữ liệu cơ bản về nạn phá rừng Hansen có sẵn trong Google Earth Engine và sử dụng hơn 3 triệu hình ảnh Landsat để lập bản đồ động thái rừng toàn cầu

Hình 7: Biên độ các dải sóng

Trang 18

11

Hình 8: Mất rừng ở tỉnh Riau của Sumatra, Indonesia, 2000 – 2012

 Lý do 2: Kho lưu trữ dữ liệu mở trực tuyến khổng lồ

Danh mục GEE lưu trữ nhiều petabyte hình ảnh vệ tinh trên cloud, bao gồm toàn bộ bộ ảnh Landsat Các bộ dữ liệu viễn thám khác được đại diện bao gồm Sentinel 1, Sentinel 2, MODIS và các bộ dữ liệu khác Ngoài các hình ảnh quan sát trái đất, GEE cũng lưu trữ các bộ dữ liệu được sản xuất về lượng mưa, mật độ dân số, địa hình, lớp phủ đất và khí hậu Hơn 6000 cảnh ảnh được thêm vào hàng ngày từ các nhiệm vụ vệ tinh đang hoạt động

Hình 9: Dữ liệu public trên Earth Engine

Trang 19

12

 Lý do 3: Tải lên dữ liệu cá nhân

Bạn có thể tải dữ liệu raster và vectơ của riêng mình Bạn cũng có thể đề xuất tập dữ liệu từ cửa sổ Trình chỉnh sửa mã API Javascript bằng cách chuyển đến nút Trợ giúp

ở trên cùng bên phải và chọn Suggest a dataset

Hình 10: Tải lên dữ liệu cá nhân

 Lý do 4: Truy cập linh hoạt thông qua API

Google Earth Engine có thể được truy cập thông qua một số kênh khác nhau, bao gồm GUI không lập trình, API JavaScript và API Python

 Google Earth Engine Explorer là ứng dụng tuyệt vời để giúp những người không phải là chuyên gia trong việc xử lý các tập lệnh và dữ liệu

 JavaScript GUI là một nền tảng web được xây dựng hoàn chỉnh mà bạn thực hiện các yêu cầu thông qua API GEE chính Các nhà phát triển đã dành nhiều năm để tinh chỉnh nền tảng này để giúp người dùng dễ dàng lưu trữ, chia sẻ và phiên bản các kết quả mã, thực thi các tác vụ và quan trọng nhất là trực quan hóa kết quả trong các biểu đồ và bản đồ được hiển thị trực tiếp trong cửa sổ trình duyệt Họ cũng xử lý xác thực người dùng chỉ bằng cách đăng nhập qua gmail của bạn

 API Python yêu cầu người dùng xử lý xác thực và hiển thị kết quả từ đầu của họ với lợi ích là cho phép người dùng tùy chỉnh đầy đủ hơn các yêu cầu ngoài thư viện hàm có sẵn trong GEE Không có trang web nào bạn đăng nhập để tiến hành phân tích - mã được xây dựng từ đầu bằng cách sử dụng các quy trình công việc được phát triển trên cơ sở cá nhân

 Lý do 5: Miễn phí

Truy cập Google Earth Engine thật dễ dàng Người dùng chỉ cần đăng ký vào nền tảng với tài khoản Google của họ Nó là cùng một tài khoản, mọi người sử dụng để truy cập YouTube, Google Drive, Gmail và bất kỳ dịch vụ nào của Google

Trang 20

13

Giới thiệu ảnh vệ tinh Landsat 8

Vệ tinh thế hệ thứ 8 – Landsat 8 đã được Mỹ phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Đây là dự án hợp tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 – 100 mét), phủ kín ở các vùng cực cũng như những vùng địa hình khác nhau trên trái đất Nhiệm vụ của Landsat 8 là cung cấp những thông tin quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quản lý năng lượng và nước, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, khắc phục thảm họa và lĩnh vực nông nghiệp

Hình 2: Ảnh chụp vệ tinh

Landsat 8 (LDCM) mang theo 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI – Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS – Thermal Infrared Sensor) Những bộ cảm này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat thế hệ trước Landsat 8 thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài

Giới thiệu ảnh vệ tinh Sentinal-2

Đây là vệ tinh quan sát Trái đất được cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu phát triển, và là một phần thuộc chương trình Copernicus nhằm thực hiện công tác theo dõi, hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc

572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

Trang 21

Giới thiệu ảnh viễn thám Modis

Ảnh viễn thám MODIS được thu từ bộ cảm MODIS đặt trên vệ tinh Terra (2000) và vệ tinh Aqua (2002) Trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết Trái Đất trừ một số giải hẹp ở vùng xích đạo Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm sau

Ảnh MODIS cung cấp dữ liệu ảnh toàn cầu 2 ngày một lần với độ phân giải không gian là 250m, 500m và 1000m Số kênh phổ của MODIS là 36 kênh và dữ liệu ở dạng 12 bit, MODIS có đặc tính chỉnh hình học và phổ Phương pháp chỉnh phổ kênh đối với kênh được tham chiếu cho 36 kênh cho ra sai số ½ pixel hoặc cao hơn

Một số công nghệ khác sử dụng 2.10.1 Python

Python là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, cấp cao, mạnh mẽ, được tạo ra bởi Guido van Rossum Nó dễ dàng để tìm hiểu và đang nổi lên như một trong những ngôn ngữ lập trình nhập môn tốt nhất cho người lần đầu tiếp xúc với ngôn ngữ lập trình Python hoàn toàn tạo kiểu động và sử dụng cơ chế cấp phát bộ nhớ tự động Python có cấu trúc dữ liệu cấp cao mạnh mẽ và cách tiếp cận đơn giản nhưng hiệu quả đối với lập trình hướng đối tượng Cú pháp lệnh của Python là điểm cộng vô cùng lớn vì sự rõ ràng, dễ hiểu và cách gõ linh động làm cho nó nhanh chóng trở thành một ngôn ngữ lý tưởng để viết script và phát triển ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, ở hầu hết các nền tảng

Ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ học: Python có cú pháp rất đơn giản, rõ ràng Nó dễ đọc và viết hơn rất nhiều khi so sánh với những ngôn ngữ lập trình khác như C++, Java, C# Python làm cho việc lập trình trở nên thú vị, cho phép bạn tập trung vào những giải pháp chứ không phải cú pháp

Trang 22

15

Miễn phí, mã nguồn mở: Bạn có thể tự do sử dụng và phân phối Python, thậm chí là dùng nó cho mục đích thương mại Vì là mã nguồn mở, bạn không những có thể sử dụng các phần mềm, chương trình được viết trong Python mà còn có thể thay đổi mã nguồn của nó Python có một cộng đồng rộng lớn, không ngừng cải thiện nó mỗi lần cập nhật

Khả năng di chuyển: Các chương trình Python có thể di chuyển từ nền tảng này sang nền tảng khác và chạy nó mà không có bất kỳ thay đổi nào Nó chạy liền mạch trên hầu hết tất cả các nền tảng như Windows, macOS, Linux

Khả năng mở rộng và có thể nhúng: Giả sử một ứng dụng đòi hỏi sự phức tạp rất lớn, bạn có thể dễ dàng kết hợp các phần code bằng C, C++ và những ngôn ngữ khác (có thể gọi được từ C) vào code Python Điều này sẽ cung cấp cho ứng dụng của bạn những tính năng tốt hơn cũng như khả năng scripting mà những ngôn ngữ lập trình khác khó có thể làm được

Thư viện tiêu chuẩn lớn để giải quyết những tác vụ phổ biến: Python có một số lượng lớn thư viện tiêu chuẩn giúp cho công việc lập trình của bạn trở nên dễ thở hơn rất nhiều, đơn giản vì không phải tự viết tất cả code Ví dụ: Bạn cần kết nối cơ sở dữ liệu MySQL trên Web server? Bạn có thể nhập thư viện MySQLdb và sử dụng nó Những thư viện này được kiểm tra kỹ lưỡng và được sử dụng bởi hàng trăm người Vì vậy, bạn có thể chắc chắn rằng nó sẽ không làm hỏng code hay ứng dụng của mình

Hướng đối tượng: Mọi thứ trong Python đều là hướng đối tượng Lập trình hướng đối tượng (OOP) giúp giải quyết những vấn đề phức tạp một cách trực quan Với OOP, bạn có thể phân chia những vấn đề phức tạp thành những tập nhỏ hơn bằng cách tạo ra các đối tượng

2.10.2 Django Framework

Django là một web framework miễn phí, phần mềm mã nguồn mở (Open source) được thiết kế theo mô hình MTV (Model-Template-Vews) Nó được quản lý và phát triển bởi tổ chức Django Software Foundation (DSF)

Bởi vì Framework này được xây dựng bởi các nhà phát triển có kinh nghiệm nên nó có khả năng xử lý hầu hết những phần phức tạp của việc phát triển web

Trang 23

 Lợi ích của Django

Django có những lợi ích như:

- Nhanh chóng, đơn giản trong lập trình web và ứng dụng - Đa dạng về tài liệu

Object-Relational Mapping (ORM) là một kĩ thuật cho phép truy vấn và quản lí dữ liệu từ cơ sở dữ liệu bằng cách sử dụng mô hình hướng đối tượng Thông qua đó cho phép bạn thao tác trực tiếp với data trên cơ sở dữ liệu thông qua đối tượng chứ không phải câu lệnh SQL

 Mô hình MTV trong Django:

Django sử dụng mô hình MVT (Model – View - Template) thay vì sử dụng mô hình MCV (Model – Controller – View)

Hình 12: mô hình MVT trong Django

Trang 24

17

 Model: Nơi thiết kế ra những bảng cho cơ sở dữ liệu, từ đó Django ORM đã cung

cấp những phương thức xử lí, nghiệp vụ lên cơ sở dữ liệu

 Template: là những giao diện được thiết ra, xử lý và đầu ra mã HTML, CSS cho

trang web

 Views: Các hàm để xử lý khi có yêu cầu từ người dùng

 Cấu trúc thư mục của một chương trình Django

Hình 13: cấu trúc thư mục một chương trình Django

Trong đó

 init .py: Nói với trình thông dịch python là thư mục nên được coi là một

python package Tập tin này chủ yếu là trống

 asgi.py: Cho phép các máy chủ web tương thích ASGI phục vụ dự án của bạn

 settings.py: Tập tin cấu hình

 urls.py: Bao gồm tất cả khai báo URL đến các views để xử lý request

 wsgi.py: Đây là lối vào cho các máy chủ web tương thích WSGI

 manage.py: Cho phép bạn quản lý, tương tác với Django bằng dòng lệnh

Trang 25

18

2.10.3 PostgreSQL, Navicat  PostgreSQL

Cơ sở dữ liệu PostgreSQL là một hệ thống quản lý dữ liệu nguồn mở cấp doanh nghiệp Nó hỗ trợ cả SQL cho quan hệ và JSON cho các truy vấn không liên quan Nó được hỗ trợ bởi một cộng đồng các nhà phát triển có kinh nghiệm, những người đã đóng góp to lớn để làm cho nó trở thành hệ thống DBMS (Database Managament System) có độ tin cậy cao

PostgreSQL hỗ trợ các loại dữ liệu nâng cao và tối ưu hóa hiệu suất nâng cao,

các tính năng chỉ có sẵn trong cơ sở dữ liệu như Oracle và SQL Server

Ưu điểm của PostgreSQL:

- PostgreSQL có thể chạy các trang web và ứng dụng web động với LAMP - Ghi nhật ký viết trước của PostgreSQL làm cho nó trở thành một cơ sở dữ

liệu có khả năng chịu lỗi cao

- Mã nguồn PostgreSQL có sẵn miễn phí theo giấy phép nguồn mở Điều này cho phép người dùng tự do sử dụng, sửa đổi và triển khai nó theo nhu cầu kinh doanh

- PostgreSQL hỗ trợ các đối tượng địa lý để bạn có thể sử dụng nó cho các dịch vụ dựa trên vị trí và hệ thống thông tin địa lý

- PostgreSQL hỗ trợ các đối tượng địa lý để nó có thể được sử dụng làm kho lưu trữ dữ liệu không gian địa lý cho các dịch vụ dựa trên vị trí và hệ thống thông tin địa lý

- Dễ sử dụng

- Hạn chế việc bảo trì hệ thống

Nhược điểm của PostgreSQL:

- Postgre không thuộc sở hữu của một tổ chức Vì vậy, nó đã gặp khó khăn khi đưa tên của mình ra khỏi đó mặc dù có đầy đủ tính năng và có thể so sánh với các hệ thống DBMS khác

- Những thay đổi được thực hiện để cải thiện tốc độ đòi hỏi nhiều công việc hơn MySQL vì PostgreSQL tập trung vào khả năng tương thích

Trang 26

Giao diện của Navicat Premium được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng đối với cả người mới cũng như các lập trình viên, nhân viên quản lý cơ sở dữ liệu muốn tìm hiểu và sử dụng Navicat có các tính năng đầy đủ từ đơn giản đến nâng cao, và có một số ưu điểm như:

- Thiết kế cơ sở dữ liệu và công cụ mô hình hóa nâng cao - So sánh và đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu một cách dễ dàng - Xuất file với các định dạng thịnh hành Excel, Access… - Tạo, chỉnh sửa và quản lý tất cả các đối tượng CSDL - Truyền dữ liệu, sao lưu và đồng bộ hóa.

- Tạo, chỉnh sửa và chạy các câu lệnh của SQL - Chia sẻ dữ liệu và truy cập thời gian thực.

- Bảo mật với các phương pháp xác thực khác nhau

2.10.4 RestAPI

API (Application Programming Interface) là một tập các quy tắc và cơ chế mà

theo đó, một ứng dụng hay một thành phần sẽ tương tác với một ứng dụng hay thành phần khác API có thể trả về dữ liệu mà bạn cần cho ứng dụng của mình ở những kiểu dữ liệu phổ biến như JSON hay XML

Restful (REpresentational State Transfer) là một dạng chuyển đổi cấu trúc dữ

liệu, một kiểu kiến trúc để viết API Nó sử dụng phương thức HTTP đơn giản để tạo cho giao tiếp giữa các máy Vì vậy, thay vì sử dụng một URL cho việc xử lý một số thông hghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllchghieh euu hhah giohg ih vitro dohg baeh dah lci eu98 eueclyutux ecmcldulehxix x eueclyutux urouhyllc

572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM572413069:25:35 PM9:25:35 PM

Trang 27

20

tin người dùng, REST gửi một yêu cầu HTTP như GET, POST, DELETE, vv đến một URL để xử lý dữ liệu

RestAPI là một tiêu chuẩn dùng trong việc thiết kế các API cho các ứng dụng

web để quản lý các resource RESTful là một trong những kiểu thiết kế API được sử dụng phổ biến ngày nay để cho các ứng dụng (web, mobile…) khác nhau giao tiếp với nhau

Chức năng quan trọng nhất của REST là quy định cách sử dụng các HTTP method (như GET, POST, PUT, DELETE…) và cách định dạng các URL cho ứng dụng web để quản các resource RESTful không quy định logic code ứng dụng và không giới hạn bởi ngôn ngữ lập trình ứng dụng, bất kỳ ngôn ngữ hoặc framework nào cũng có thể sử dụng để thiết kế một RESTful API

Trang 28

Bằng cách dùng HTML động hoặc Ajax, lập trình viên có thể được tạo ra và xử lý bởi số lượng lớn các công cụ, từ một chương trình soạn thảo văn bản đơn giản – có thể gõ vào ngay từ những dòng đầu tiên – cho đến những công cụ xuất bản WYSIWYG phức tạp Hypertext là cách mà các trang Web (các tài liệu HTML) được kết nối với nhau Và như thế, đường link có trên trang Web được gọi là Hypertext.Như tên gọi đã gợi ý, HTML là ngôn ngữ đánh dấu bằng thẻ (Markup Language), nghĩa là bạn sử dụng HTML để đánh dấu một tài liệu text bằng các thẻ (tag) để nói cho trình duyệt Web cách để cấu trúc nó để hiển thị ra màn hình

 Cách hoạt động HTML

Cách hoạt động của html là sử dụng các thẻ, còn được gọi là “element” Các thẻ này có tên khá trực quan: thẻ header, thẻ paragraph, thẻ image, …vv

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head>

<meta charset="UTF-8"> <title>Tiêu đề</title> </head>

<body>

<! Nội dung >

</body> </html>