Tiểu luận trình bày chi tiết các bước thành lập bản Đồ lớp phủ sử dụng Đất (lulc) từ Ảnh vệ tinh landsat 8,9 hoặc sentinel 2

Viễn thám Remote sensing được hiểu là một khoa học hay nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tài liệu thu nhận được

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ HỌC PHẦN: Cơ sở viễn thám

Chủ đề: Trình bày chi tiết các bước thành lập bản đồ Lớp phủ/sử dụng đất (LULC) từ

ảnh vệ tinh Landsat 8,9 hoặc Sentinel-2

Giảng viên: TS Phạm Văn Mạnh Tên sinh viên: Phạm Thị Nụ Ngày sinh: 18/10/2004

Mã sinh viên: 22000590

Mã học phần: 231-GEO2091 1 KTKTQLDD Ngành học: Quản lí đất đai

Hà Nội, Tháng 12/2023

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy/cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQGHN Trong quá trình tìm hiểu và học tập bộ môn “Cơ sở viễn thám” em đã nhận được sự giảng dạy và hướng dẫn tận tình, tâm huyết của TS Phạm Văn Mạnh Thầy đã giúp em tích lũy thêm nhiều kiến thức hay và bổ ích Với 15 tuần học tập, học phần đã giúp em hiểu biết, tiếp cận thêm nhiều tri thức hơn về những vấn đề liên quan đến học phần nói riêng và những vấn đề về đời sống nói riêng

Học phần “Cơ sở viễn thám” là một học phần rất hay và bổ ích Tuy nhiên, kiến thức của

em về bộ môn này vẫn còn những hạn chế nhất định Do đó, không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình hoàn thành bài tiểu luận này Mong thầy xem xét và góp ý để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin kính chúc thầy hạnh phúc và thành công hơn nữa trong sự nghiệp trồng người Kính chúc thầy luôn dồi dào sức khỏe để tiếp tục dìu dắt nhiều thế hệ học trò đến bến bờ tri thức Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

I Câu hỏi lý thuyết

1 Khái niệm cơ bản về viễn thám là gì

2 Phương pháp thu thập dữ liệu trong viễn thám

3 So sánh đặc điểm của viễn thám chủ động và viễn thám bị động

4 Liệt kê các kênh phổ (Band) của ảnh viễn thám quang học miễn phí hiện nay

5 Ảnh SAR được sử dụng trong lĩnh vực QLDD như thế nào

6 Làm thế nào viễn thám có thể được sử dụng trong lĩnh vực đất đai

II Phần thực hành

PHẦN I: CÂU HỎI LÝ THUYẾT Câu 1: Khái niệm cơ bản về viễn thám là gì?

Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học hay nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trục tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu

Thực hiện những công việc đó gọi là thực hiện viễn thám – hay hiểu đơn giản là: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp về đối tượng hay hiện tượng đó

Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển từ lâu, có mục đích nghiên cứu thông tin về một vật và một hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại nhiệt và ảnh radar Sự phát triển của khoa học viễn thám được bắt đầu từ mục đích quân sự với việc nghiên cứu phim và ảnh, được chụp lúc đầu từ khinh khí cầu và sau đó là trên máy bay ở các độ cao khác nhau Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách lọc thông tin từ ảnh máy bay, còn áp dụng các công nghệ hiện đại trong thu nhận và xử lý thông tin ảnh số, thu được từ các bộ cảm có độ phân giải khác nhau, được đặt trên vệ tinh thuộc quỹ đạo trái đất Viễn thám được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau như quân sự, địa chất, địa lý, môi trường, khí tượng, thủy văn, thủy lợi, làm nghiệp và nhiều ngành khoa học khác Các dữ liệu viên thám, trong đó có ảnh vệ tinh đa phổ, siêu phổ và ảnh nhiệt được dùng trong các nghiên cứu khác nhau như: sử dụng đất, lớp phủ mặt đất, rừng, thực vật, khí hậu khí tượng, nhiệt độ trên mặt đất và mặt biển, đặc điểm quyển khí và tầng ozon, tai biến môi trường Dữ liệu ảnh radar được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như nghiên cứu các mục tiêu quân sự,

đo vận tốc gió, đo độ cao bay và độ cao của sóng biển, nghiên cứu cấu trúc địa chất, sụt lún đất, theo dõi lũ lụt ngoài ra, còn ứng dụng trong nghiên cứu bề mặt của các hành tinh khác

Viền thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976) Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó Năng lượng được đo trong các hệ viền thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm (D A Land Grete, 1978) v Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B Capbell, 1996) v Viền thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát ".( Lillesand và Kiefer, 1986) V Phương pháp viền thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng( Theo Floy Sabin 1987) Định nghĩa này loại trừ những quan trắc về điện,

từ và trọng lực vì những quan trắc đó thuộc lĩnh vực địa vật lý, sử dụng để đo những trường lực nhiều hơn là đo bức xạ điện từ

Trích Giaso trình Cơ sở viễn thám – Nguyễn Ngọc Thạch

Câu 2: Phương pháp thu thập dữ liệu trong viễn thám là như thế nào?

Phương pháp thu nhập dữ liệu trong viễn thám có thể bao gồm sử dụng các công cụ và kỹ thuật sau:

1 Hình ảnh vệ tinh: Sử dụng hình ảnh từ vệ tinh để thu thập dữ liệu địa lý và hình ảnh vùng đất từ trên cao

2 LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging): Sử dụng sóng laser để tạo ra hình ảnh và bản đồ chi tiết của môi trường địa lý

3 GPS (Global Positioning System): Sử dụng GPS để xác định vị trí địa lý và thu thập dữ liệu vị trí

4 RADAR (Radio Detection and Ranging): Sử dụng sóng radar để thu thập dữ liệu về các đối tượng và môi trường từ xa

5 GIS (Geographic Information System): Sử dụng hệ thống thông tin địa lý để tổ chức, quản lý và phân tích dữ liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau

Các phương pháp này cho phép thu thập dữ liệu địa lý, hình ảnh và thông tin khác từ xa

để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm quản lý tài nguyên, định vị, và định

vị địa lý

Câu 3: So sánh đặc điểm của viễn thám chủ động và viễn thám bị động?

Khái niệm:

-Viễn thám chủ động (active): nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay

-Viễn thám bị động (passive): nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự nhiên

Trích Giao trình Viễn thám – PGS.TS Nguyễn Khắc Thời

Để so sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa viễn thám chủ động và viễn thám bị động, chúng ta có thể sử dụng các điểm sau:

Điểm giống nhau:

1 Mục tiêu: Cả viễn thám chủ động và bị động đều nhằm thu thập thông tin từ môi trường xung quanh để phục vụ cho các mục đích quan sát, phân tích và dự đoán

2 Ứng dụng: Cả viễn thám chủ động và bị động đều được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như quân sự, địa lý, môi trường, nông nghiệp, và địa chất

Điểm khác nhau:

1 Phương pháp thu thập: Viễn thám chủ động sử dụng các thiết bị hoặc cảm biến để phát

ra tín hiệu hoặc sóng và sau đó thu thập dữ liệu từ phản ứng của môi trường xung quanh, trong khi viễn thám bị động thu thập dữ liệu mà không cần phải phát ra tín hiệu hoặc sóng

2 Tác động đến môi trường: Viễn thám chủ động có thể tác động đến môi trường thông qua việc phát ra tín hiệu hoặc sóng, trong khi viễn thám bị động không gây ra ảnh hưởng đáng kể đến môi trường

3 Loại dữ liệu thu thập: Viễn thám chủ động thường tập trung vào việc thu thập dữ liệu

về vị trí, hình dạng và đặc điểm của các vật thể, trong khi viễn thám bị động thường thu thập dữ liệu từ ánh sáng, nhiệt độ, hoặc phản xạ từ môi trường

Những điểm giống nhau và khác nhau trên cung cấp một cơ sở vững chắc để so sánh và phân tích sự khác biệt giữa viễn thám chủ động và viễn thám bị động trong một bài tiểu luận

Câu 4: Liệt kê các kênh phổ (Band) của ảnh viễn thám quang học miễn phí ngày nay?

Dưới đây là một số kê phổ (band của ảnh viễn thám quang học miễn phí hiện nay: 1 Visible light band (Band 1): Khoảng 0.4 - 0.7 micromet (µm)

2 Near Infrared band (Band 2): Khoảng 0.7 - 1.3 micromet (µm)

3 Short Wave Infrared band (Band 3): Khoảng 1.3 - 3.0 micromet (µm)

4 Mid-Wave Infrared band (Band 4): Khoảng 3.0 - 5.0 micromet (µm)

5 Long Wave Infrared band (Band 5): Khoảng 8.0 - 14.0 micromet (µm)

Các kênh phổ này cung cấp thông tin quan trọng về môi trường, địa hình, và các đối tượng khác trên trái đất và được sử dụng rộng rãi trong viễn thám quang học

Câu 5: Ảnh SAR được sử dụng trong lĩnh vực quản lí đất đai như thế nào?

Ảnh SAR (Synthetic Aperture Radar) là một loại ảnh viễn thám được tạo ra bằng cách sử dụng sóng vô tuyến để phản xạ bề mặt đất Ảnh SAR có thể cung cấp thông tin về độ cao,

độ dốc, độ ẩm, cấu trúc và sự biến đổi của đất Ảnh SAR được sử dụng trong lĩnh vực quản lý đất đai như thế nào? Một số ứng dụng của ảnh SAR trong quản lý đất đai là:

- Giám sát và đánh giá tình trạng đất, như sự xói mòn, suy thoái, ô nhiễm, phân loại đất

và khả năng canh tác

- Phát hiện và theo dõi các hoạt động sử dụng đất, như khai thác khoáng sản, chăn nuôi, lâm nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa - Đo lường và giảm thiểu tác động của thiên tai, như lũ lụt, hạn hán, trượt lở, sóng thần và động đất

- Hỗ trợ trong việc lập kế hoạch và quy hoạch đất đai, như xác định ranh giới, phân bổ tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững

Câu 6: Làm thế nào viễn thám có thể được sử dụng trong lĩnh vực đất đai?

Viễn thám có thể được sử dụng trong lĩnh vực đất đai theo các cách sau:

1 Đánh giá tài nguyên: Viễn thám cung cấp khả năng thu thập thông tin về tài nguyên đất đai như sự phân bố và diện tích các loại đất, sự phát triển của nông nghiệp, rừng, đồng cỏ, mặt nước và các tài nguyên thiên nhiên khác Dữ liệu viễn thám giúp đánh giá những thay đổi về tài nguyên trong thời gian và giúp lập kế hoạch sử dụng đất đai hiệu quả

2 Quản lý sử dụng đất: Dữ liệu viễn thám có thể được sử dụng để xác định và giám sát các khu vực đất đai và sử dụng đất đúng theo quy hoạch và định mức Viễn thám giúp xác định sự thay đổi trong việc sử dụng đất và đánh giá tác động của các hoạt động con người đến môi trường và sự bền vững của hệ sinh thái

3 Đánh giá rủi ro thiên tai: Viễn thám cung cấp thông tin về địa hình và khả năng tổn thương của các khu vực đất đai khi xảy ra thiên tai như lũ lụt, động đất hoặc cháy rừng

Dữ liệu viễn thám giúp xác định và đánh giá rủi ro thiên tai và hỗ trợ quá trình lập kế hoạch ứng phó và phục hồi sau thiên tai

4 Giám sát môi trường: Viễn thám có thể theo dõi sự biến đổi và phân loại môi trường đất đai như xác định mức độ ô nhiễm môi trường, theo dõi sự thay đổi về chất lượng đất, đánh giá sự tác động của khai thác mỏ và công trình xây dựng đến môi trường Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra quyết định về bảo vệ môi trường và quản lý tài nguyên đất đai

Như vậy, viễn thám đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin và dữ liệu để giúp quản lý tài nguyên đất đai, đánh giá tài nguyên, quản lý sử dụng, đánh giá rủi ro và giám sát môi trường trong lĩnh vực đất đai

PHẦN II: THỰC HÀNH

Anh/Chị hãy trình bày chi tiết các bước thành lập bản đồ Lớp phủ/sử dụng đất (LULC) từ ảnh vệ tinh Landsat 8,9 hoặc Sentinel-2.

Bước 1: Tải ảnh

Website:HTTPS://EARTHEXPLORER.USGS.GOV

Yêu cầu chọn ảnh

1 Landsat 8-9 collection 2 - level

2 Ảnh có độ che phủ mây <10%

3 Ưu tiên các ảnh được chụp gần đây

Ảnh 1: Giao diện phần mềm tải ảnh

Ảnh 2: Chọn vùng

Ảnh 3: Tải ảnh

Bước 2: Trộn ảnh

DÙNG “GEOMATICA BANFF”

Sau khi tải ảnh, tiến hành GIẢI NÉN rồi MỞ phần mềm

Mở file ảnh đã tải, chọn đuôi “MTL.txt”  Chọn PAN

Lặp lại các bước trên  Chọn MS

Ảnh 4: Giao diện GEOMATICA sau khi thao tác chọn PAN, MS

Tiến hành trộn ảnh

Mở file ảnh vừa trộn  Xuất ảnh  Vào Tab “File”  Chọn “Utility”  Chọn

“Translate”

Ảnh 5: Giao diện GEOMATICA sau khi Translate

Bước 3: Cắt ảnh

 Xử lý ảnh đuôi TIFF (Nếu bị lỗi)

Sử dụng app này để xử lý file đuôi “TIFF” bị lỗi

Mở file  Chọn “Save As”  Chọn “Save As (ENVI, NITF,TIFF, DTED)  Xuất hiện bảng Data Selection  Chọn “Open File” ở dòng dưới cùng  Chọn File có đuôi TIFF/ảnh vừa lưu  OK

Ảnh 6: Ảnh sau khi xử lý trong Envi 5.6 (64-bit)

Sử dụng app này

Mở File  Chọn “Open Image File”  Chọn File “DAT” vừa xử lý ở bước trên  Xuất hiện bảng “Available Bands List”  Chọn “RGB Color” và lần lượt Band 4,3,2  Load RGB

Ảnh 7

Chọn “Overlay”“Vector”Xuất hiện Bảng Vector ParametersChọn “File”

“Open Vector File”Chọn thư mục “VNM” để cắt khu vực chọn

Trong bảng Vector Parameters chọn “Edit”  Chọn “View/Edit/Query Attributes” 

Lựa chọn khu vực muốn cắt

Ảnh 8

Ảnh 9

Ảnh 10

Ảnh 11

Bước 4: Phân loại

Chọn “Basic Tool”Chọn “Region of Interest”“ROI Tool”

Ảnh 12

Chọn từng vùng đề chấm điểm

Ảnh 13

- Thường sẽ có một số lớp sau:

 Dân cư: Red

 Mặt nước: Blue

 Nông nghiệp: Yellow

 Rừng: Green

 Đất khác: Marron

- Chọn đối tượng từng loại:

 Ở phương pháp Pixel Pay, mỗi polygon giao động 10-30 pixel

 Trong quá trình chọn mẫu, có thể tùy chỉnh tăng cường ảnh để nhìn rõ hơn đối tượng cần chọn

 Ở cửa sổ “Image” => chọn tab “Enhance” => tùy chỉnh các chế độ tăng cường

BẢN ĐỒ LỚP PHỦ/SỬ DỤNG ĐẤT Ở NAM ĐỊNH