ứng dụng ảnh viễn thám vào phân tích thay đổi diện tích ngập lụt ở đồng bằng sông cửu long

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀO PHÂN TÍCH THAY ĐỔI DIỆN TÍCH NGẬP LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Sinh viên thực TRƢƠNG VIỆT KHẢI 3103820 Cán hƣớng dẫn ThS.VÕ QUỐC THÀNH Cần Thơ, 11/2013 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀO PHÂN TÍCH THAY ĐỔI DIỆN TÍCH NGẬP LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Sinh viên thực TRƢƠNG VIỆT KHẢI 3103820 Cán hƣớng dẫn ThS.VÕ QUỐC THÀNH Cần Thơ, 11/2013 LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bùi Thị Bích Liên cố vấn học tập tận tình dạy bảo em động viên em suốt năm đại học Xin cảm ơn toàn thể quý Thầy, Cô trƣờng Đại học Cần Thơ nói chung q thầy Khoa Mơi trƣờng & Tài nguyên Thiên nhiên nói riêng truyền đạt kiến thức kinh nghiệm chuyên môn cho em Xin cảm ơn tập thể lớp Quản lý môi trƣờng K36 chia sẻ, giúp đỡ động viên suốt q trình thực đề tài Đặc biệt tơi xin chân thành cảm ơn thầy Văn Phạm Đăng Trí, anh Võ Quốc Thành anh Huỳnh Minh Thiện tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời thân yêu động viên quan tâm sâu sắc Tôi xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 25 tháng 11 năm 2013 Sinh viên thực TRƢƠNG VIỆT KHẢI TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 i MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG v CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Sự cần thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu CHƢƠNG II: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Sơ lƣợt viễn thám 2.1.1 Định nghĩa viễn thám 2.1.2 Lịch sử phát triển viễn thám 2.1.3 Tính ƣu việt viễn thám 2.1.4 Một số ứng dụng viễn thám giới Việt Nam 2.1.5 Sơ lƣợt vệ tinh MODIS 2.2 Sơ lƣợc Đồng sông Cửu Long 2.2.1 Vị trí địa lý 2.2.2 Địa hình 2.2.3 Khí hậu 2.2.4 Thủy văn 2.3 Tình hình lũ Đồng sơng Cửu Long 2.3.1 Khái niệm lũ 2.3.2 Tình hình lũ Đồng sông Cửu Long 2.3.3 Nguyên nhân gây lũ Đồng sông Gửu Long 2.3.4 Một số ảnh hƣởng lũ CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 3.1 Vùng nghiên cứu 11 3.2 Thời gian nghiên cứu 11 TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 ii MỤC LỤC 3.3 Phƣơng tiện nghiên cứu 11 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 3.4.1 Cách thực 11 3.4.2 Các phƣơng pháp thực 12 CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 4.1 Kết thu thập liệu ảnh viễn thám 15 4.1.1 Dữ liệu 15 4.1.2 Ảnh viễn thám 15 4.2 Kết xử lý ảnh 15 4.2.1 Ghép ảnh 15 4.2.2 Nắn chỉnh ảnh (nắn tọa độ) 15 4.2.3 Cắt ảnh 16 4.2.4 Tính số thực vật tăng cƣờng (Enhanced vegetation Index – EVI) 17 4.2.5 Tính số nƣớc bề mặt lớp phủ (Land Surface Water Index – LSWI) 17 4.2.6 Tính số khác biệt số EVI LSWI 18 4.3 Kết phân tích ảnh thơng qua số 19 4.3.1 Phân loại đối tƣợng dựa kết hợp số EVI, LSWI, DVEL 19 4.3.2 Tính diện tích ngập lụt 22 4.3.3 Thành lập biểu đồ diện tích ngập lụt 25 4.3.4 Thành lập đồ ngập lụt 27 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29 5.1 Kết luận 29 5.2 Kiến nghị 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 PHỤ LỤC 31 TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 iii DANH MỤC HÌNH DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Vị trí khu vực Đồng sơng Cửu Long Việt Nam 11 Hình 3.2: Sơ đồ xây dựng đồ ngập lụt từ liệu MODIS 13 Hình 3.3: Sơ đồ bƣớc giải đoán ảnh viễn thám phân tích diện tích ngập lụt 14 Hình 4.1: Ảnh ngày 18/06/2011 sau ghép nắn 16 Hình 4.2: Ảnh ngày 18/06/2011 sau cắt tập trung vào vùng nghiên cứu 16 Hình 4.3: Ảnh số EVI (a), LSWI (b) DVEL (c) ngày 18/06/2011 18 Hình 4.4: Ảnh phân loại đối tƣợng số ENVI 17/06/2000 20 Hình 4.5: Ảnh phân loại đối tƣợng số LSWI ngày 16/10/2011 20 Hình 4.6: Ảnh phân loại đối tƣợng số DVEL ngày 16/10/2010 21 Hình 4.7: Ảnh phân loại đối tƣợng cần thiết ngày 21/09/2000 22 Hình 4.8: Ảnh phân loại khu vực Đồng sơng Cửu Long ngày 21/09/2000 23 Hình 4.9: Biểu đồ dện tích ngập lụt năm 2010 25 Hình 4.10: Biểu đồ diện tích ngập lụt năm 2000 26 Hình 4.11: Biểu đồ diện tích ngập lụt năm 2011 26 Hình 4.12: So sánh thay đổi diện tích ngập lụt năm 2000, 2010, 2011 27 Hình 4.13: Biểu đồ mực nƣớc trạm quan trắc Tân Châu 27 TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 iv DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tóm tắt phát triển viễn thám qua kiện Bảng 4.1: Diện tích đối tƣợng từ phân tích ảnh năm 2010 23 Bảng 4.2: Diện tích đối tƣợng từ phân tích ảnh năm 2000 24 Bảng 4.3: Diện tích đối tƣợng từ phân tích ảnh năm 2011 24 TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 v CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Sự cần thiết đề tài Đồng sông Cửu Long vựa lúa lớn nƣớc, nhiên hàng năm lũ sông Mekong tràn gây ngập lụt gần 2,0 triệu ha, kéo dài từ đến tháng, nƣớc dâng từ 0,5m đến 4,0m, khơng trở ngại sản xuất mà cịn gây thiệt hại lớn ngƣời tài sản Lũ đem lại khơng nguồn lợi cho ngƣời dân khu vực nhƣ: cung cấp nguồn lợi thủy sản dồi giàu, bồi đấp phù sa cho vùng châu thổ làm tăng sản lƣợng nông nghiệp cho mùa vụ sản xuất, rửa mặn phèn độc chất tích tụ vùng trũng Bên cạnh đó, lũ củng gây thiệt hại không nhỏ ngƣời nhƣ: cƣớp sinh mạng nhiều ngƣời đặc biệt trẻ em, làm mùa giảm suất lũ lên nhanh, phá hoại cơng trình cơng cộng, nhà cửa, làm ảnh hƣởng đến sinh kế hoạt động kinh tế - xã hội (Võ Quốc Thành, 2013) Các biện pháp kiểm soát lũ đƣợc sử dụng mang lại nhiều hiệu nhƣ: đắp đê; nạo vét kênh; xây dựng cơng trình lũ, cụm tuyến dân cƣ vƣợt lũ, thủy lợi; bảo vệ rừng; quản lý vùng ngập lụt; dự báo, cảnh báo, tuyên truyền rộng rãi thông tin lũ; cứu nạn trƣớc, sau lũ; tổ chức cứu trợ, trợ giúp Tuy nhiên, để tăng hiệu biện pháp theo dõi diễn biến lũ cách tốt điều cần thiết phải sử dụng nhiều biện pháp công nghệ công tác quản lý lũ Công nghệ viễn thám phần công nghệ vũ trụ, phát triển nhƣng nhanh chóng đƣợc áp dụng nhiều lĩnh vực đƣợc phổ biến rộng rãi nƣớc phát triển Công nghệ viễn thám trở thành phƣơng tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên môi trƣờng cấp độ nƣớc, khu vực phạm vi toàn cầu Khả ứng dụng công nghệ viễn thám ngày đƣợc nâng cao, lý dẫn đến tính phổ cập công nghệ Ở nƣớc ta, công nghệ viễn thám bắt đầu đƣợc ứng dụng từ năm 1980, đem lại kết đáng khích lệ khẳng định đƣợc tính ƣu việt cơng nghệ viễn thám mặt Song công nghệ viễn thám nƣớc ta phát triển chậm, chƣa tƣơng xứng với tiềm chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tiễn nên công nghệ viễn thám trở thành động lực phát triển kinh tế - xã hội nƣớc ta Vì vậy, đề tài “Ứng dụng ảnh viễn thám vào phân tích thay đổi diện tích ngập lụt Đồng sơng Cửu Long” đƣợc thực nhằm phân tích diễn biến lũ Đồng sông Cửu Long qua năm giúp chủ động phòng ngừa, hạn chế tác động tiêu cực lũ gây góp phần phát triển cơng nghệ viễn thám Việt Nam TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu + Ứng dụng viễn thám ảnh viễn thám + Sử dụng ảnh viễn thám để phân tích thay đổi diện tích ngập lụt Đồng sơng Cửu Long 1.3 Nội dung nghiên cứu + Tìm hiểu cơng nghệ viễn thám ứng dụng ảnh viễn thám + Giải đốn xử lý ảnh viễn thám + Phân tích thay đổi diện tích ngập lụt Đồng sông Cửu Long TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 CHƢƠNG II: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU CHƢƠNG II: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Sơ lƣợt viễn thám 2.1.1 Định nghĩa viễn thám Viễn thám (Remote sensing) đƣợc hiểu khoa học nghệ thuật để thu nhận thông tin đối tƣợng, khu vực tƣợng thơng qua việc phân tích tài liệu thu nhận đƣợc phƣơng tiện Những phƣơng tiện tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng, khu vực với tƣợng đƣợc nghiên cứu Thực đƣợc cơng việc thực viễn thám - hay hiểu đơn giản: Viễn thám thăm dò từ xa đối tƣợng tƣợng mà khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng tƣợng (Nguyễn Khắc Thời ctv, 2011) 2.1.2 Lịch sử phát triển viễn thám Viễn thám khoa học, thực phát triển mạnh mẽ qua ba thập kỷ gần đây, mà công nghệ vũ trụ cho ảnh số, bắt đầu đƣợc thu nhận từ vệ tinh quĩ đạo trái đất vào năm 1960 Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu việc chụp ảnh sử dụng phim giấy ảnh Sự phát triển viễn thám đƣợc tóm tắc bảng 2.1 Bảng 2.1: Tóm tắt phát triển viễn thám qua kiện Thời gian 1800 1839 1847 1850-1860 1873 1909 1910-1920 1920-1930 1930-1940 1940 1950 1950-1960 12/4/1961 1960-1970 1972 1970-1980 1980-1990 1986 1990 đến Sự kiện Phát tia hồng ngoại Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng Phát dải phổ hồng ngoại phổ nhìn thấy Chụp ảnh từ khinh khí cầu Xây dựng học thuyết phổ điện từ Chụp ảnh từ máy bay Giải đốn từ khơng trung Phát triển ngành chụp đo ảnh hàng không Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh) Phân tích ứng dụng ảnh chụp từ máy bay Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy Nghiên cứu sâu ảnh cho mục đích qn Liên xơ phóng tàu vũ trụ có ngƣời lái chụp ảnh trái đất từ vũ trụ Lần sử dụng thuật ngữ viễn thám Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1 Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số Mỹ phát triển hệ vệ tinh Landsat Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo Phát triển cảm thu đa phổ, tăng dải phổ kênh phổ, tăng độ phân giải bộ cảm Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 38 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 39 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 40 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 41 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 42 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 43 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 44 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 45 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 46 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 47 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 48 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 49 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 50 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 51 PHỤ LỤC TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 52 ... Đồng sơng Cửu Long 1.3 Nội dung nghiên cứu + Tìm hiểu công nghệ viễn thám ứng dụng ảnh viễn thám + Giải đoán xử lý ảnh viễn thám + Phân tích thay đổi diện tích ngập lụt Đồng sông Cửu Long TRƢƠNG... viễn thám Việt Nam TRƢƠNG VIỆT KHẢI QLMT K36 CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu + Ứng dụng viễn thám ảnh viễn thám + Sử dụng ảnh viễn thám để phân tích thay đổi diện tích ngập lụt Đồng. .. NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀO PHÂN TÍCH THAY ĐỔI DIỆN TÍCH NGẬP LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Sinh viên thực TRƢƠNG VIỆT KHẢI 3103820 Cán hƣớng