Ứng dụng ảnh viễn thám modis phân vùng ảnh hưởng xâm nhập mặn tỉnh bến tre năm 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM MODIS PHÂN VÙNG ẢNH HƢỞNG XÂM NHẬP MẶN TỈNH BẾN TRE NĂM 2012 Họ tên: TRẦN THỊ PHƢƠNG DUNG Ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Niên khóa: 2009 – 2013 TP Hồ Chí Minh, Tháng 06/2013 ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM MODIS PHÂN VÙNG ẢNH HƢỞNG XÂM NHẬP MẶN TỈNH BẾN TRE NĂM 2012 Tác giả TRẦN THỊ PHƢƠNG DUNG Khóa luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sƣ ngành Hệ thống Thông tin Địa lý Giáo viên hƣớng dẫn PGS.TS Võ Quang Minh Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2013 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận văn tốt nghiệp này, nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ, động viên bảo nhiệt tình từ phía thầy cô gia đình bạn bè Tôi xin gửi lời biết ơn đến cha mẹ nuôi dạy, tạo điều kiện động viên suốt trình học tập Tôi xin gửi lời cám ơn đến Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, quý thầy cô Bộ môn Hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt thầy Nguyễn Kim Lợi tạo môi trƣờng học tập tốt nhất, giúp học hỏi mở mang kiến thức suốt thời gian năm học Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Võ Quang Minh trƣởng Bộ môn Tài nguyên đất đai trƣờng Đại học Cần Thơ tận tình bảo, hƣớng dẫn hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô anh chị Bộ môn Tài nguyên đất đai trƣờng Đại học Cần Thơ tạo điều kiện thuận lợi tận tình giúp đỡ suốt thời gian làm khóa luận Chân thành cảm ơn Trần Thị Phƣơng Dung ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng ảnh viễn thám MODIS phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn tỉnh Bến Tre năm 2012” đƣợc tiến hành khoảng thời gian từ 20/2/2013 – 30/5/2013 Phƣơng pháp tiếp cận đề tài ứng dụng công nghệ viễn thám, cụ thể ảnh viễn thám MODIS với mục tiêu thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng mặn dựa trạng cấu trồng năm nghiên cứu Kết nghiên cứu làm tiền đề cho mục đích đánh giá mức độ giám sát diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian Từ kết tính toán số NDVI khu vực vùng nghiên cứu, thiết lập chuỗi ảnh đa phổ với 46 kênh tƣơng ứng với 46 ảnh thu đƣợc năm giải đoán đƣợc đối tƣợng trồng hình thức canh tác nông nghiệp cụ thể Trên sở tiến hành thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn Dựa kết thu đƣợc kết hợp với nhƣng sở lý thuyết để chuyển đổi từ đồ trạng cấu mùa vụ trồng sang đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn Bản đồ sau thành lập thể mức độ phạm vi ảnh hƣởng phạm vi diện tích, cụ thể: diện tích vùng bị ảnh hƣởng nhiều xâm nhập mặn (vùng mặn) 27.966 ha, chiếm 12,27%; vùng lợ - vùng bị ảnh hƣởng 30.711 ha, chiếm 13,47% diện tích toàn tỉnh; vùng bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn (vùng ngọt) 140.619 chiếm 61,68% diện tích iii MỤC LỤC TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iii DANH MỤC VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH .ix Chƣơng MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan viễn thám 2.1.1 Khái niệm viễn thám .3 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 2.1.3 Đặc điểm liệu ảnh viễn thám 2.2 Vệ tinh MODIS, Ảnh viễn thám MODIS Ƣu điểm liệu ảnh MODIS xác định cấu trồng .6 2.2.1 Vệ tinh MODIS Ảnh viễn thám MODIS 2.2.2 Ƣu điểm liệu ảnh MODIS xác định cấu trồng .7 2.3 Khái quát xâm nhập mặn .8 2.3.1 Khái niệm .8 2.3.2 Nguyên nhân iv 2.3.3 Thiệt hại 2.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 2.4.1 Vị trí địa lý .9 2.4.2 Địa hình 10 2.4.3 Đặc điểm khí hậu 11 2.4.4 Thủy văn 12 2.4.5 Đặc tính thổ nhƣỡng .12 2.5 Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bến Tre 14 2.6 Vấn đề mặn Bến Tre 15 2.6.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến xâm nhập mặn 15 2.6.2 Quy luật diễn biến 18 2.7 Mối quan hệ mặn cấu trồng 19 2.8 Các vùng sinh thái nông nghiệp tỉnh Bến Tre .20 2.8.1 Cơ sở phân vùng sinh thái .20 2.8.2 Các hình thức canh tác nông nghiệp tƣơng ứng với vùng sinh thái 21 2.9 Một số nghiên cứu xâm nhập mặn nƣớc 25 2.9.1 Ở Việt nam 25 2.9.2 Trên giới 26 Chƣơng DỮ LIỆUVÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 3.1 Dữ liệu .28 3.2 Phƣơng pháp 29 3.2.1 Phƣơng pháp xử lý ảnh 29 3.2.2 Phƣơng pháp thành lập đồ trạng cấu mùa vụ 30 3.2.3 Phƣơng pháp thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn 34 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .35 4.1 Kết xử lý ảnh 35 v 4.1.1 Ghép ảnh 35 4.1.2 Đăng ký tọa độ 36 4.1.3 Cắt ảnh 36 4.2 Kết tính số NDVI 37 4.3 Kết tạo chuỗi ảnh NDVI đa thời gian 38 4.4 Kết phân loại không kiểm định 38 4.5 Kết xây dựng khóa giải đoán 43 4.6 Kết giải đoán ảnh 45 4.7 Kết thành lập đồ trạng cấu mùa vụ 51 4.8 Đánh giá kết giải đoán số Kappa (K) 56 4.9 Kết thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn 57 4.10 Đánh giá khả ứng dụng ảnh MODIS thành lập đồ trạng xâm nhập mặn 60 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 5.1 Kết luận 62 5.2 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC vi DANH MỤC VIẾT TẮT Từ viết tắt CCRS ĐBSCL ENVI EOS EOSDIS GIS MODIS NASA NDVI NIR NOAA SIWRR SPOT UBND UTM WGS84 Tiếng Anh Canada Centre for Remote Sensing The Environment for Visualizing Earth Observing System Nasa’s Earth Observing System Data and Information Systerm Geographic Information Systems Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer National Aeronautics and Space Admistration The Normalized Difference Vegetation Index Near-infrared The National Oceanic and Atmospheric Administration Sounthern Institute of Water Resources Research Systeme Pour l’ Observation De La Terre Tiếng Việt Trung tâm viễn thám Canada Đồng sông Cửu Long Môi trƣờng thể ảnh Hệ thống quan sát trái đất Dữ liệu thuộc hệ thống quan sát trái đất quan hàng không vũ trụ Mỹ Hệ thống thông tin địa lý Hệ thống quét ảnh đa phổ Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ Chỉ số khác biệt thực vật Hồng ngoại gần Trung tâm khí tƣợng hải văn Viện khoa học thủy lợi miền Nam Hệ thống giám sát mặt đất Ủy ban nhân dân Hệ tọa độ chuyển đổi tổng hợp Mỹ Hệ tọa độ giới xây dựng năm 1984 Universal Transverse Mercator World Geodetic Systerm 84 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật vệ tinh MODIS .6 Bảng 2.2: Đặc điểm số kênh phổ ảnh MODIS Bảng 2.3: Đặc điểm ảnh MOD09Q1 .8 Bảng 2.4: Thống kê trạng sử dụng đất tỉnh Bến Tre thời điểm 2008 .15 Bảng 2.5: Các vùng sinh thái dựa đặc tính thủy văn 20 Bảng 2.6: Tóm tắt tổ hợp tiêu chí phân vùng sinh thái nông nghiệp năm 2012 21 Bảng 2.7: Các hình thức canh tác nông nghiệp tƣơng ứng với vùng sinh thái .24 Bảng 3.1: Dữ liệu phục vụ nghiên cứu 28 Bảng 3.2: Giá trị NDVI diện thực vật 32 Bảng 4.1: Diện tích đối tƣợng sau giải đoán 55 Bảng 4.2: Ma trận sai số phân loại 57 Bảng 4.3: Phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn theo nhóm đối tƣợng 57 Bảng 4.4: Diện tích ảnh hƣởng xâm nhập mặn 60 Bảng 4.5: So sánh kết 61 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Mô hình nguyên tắc hoạt động viễn thám.(Nguồn: CCRS, 2010) Hình 2.2: Đƣờng cong phản xạ phổ thực vật, nƣớc đất (Nguồn: Qihao, W., 2010) Hình 2.3: Vị trí địa lý tỉnh Bến Tre Hình 4.1: Kết ghép hai ảnh có ngày chụp (02/02/2012) 35 Hình 4.2: Ảnh sau đƣợc chuyển sang tọa độ X, Y hệ tọa độ UTM 36 Hình 4.3: Ảnh sau cắt bớt vùng không cần thiết ( Ảnh chụp ngày 02/02/2012) 36 Hình 4.4: Ảnh sau tính NDVI số ngày năm 37 Hình 4.6: Kết phân loại không kiểm định 39 Hình 4.7:Biến đổi số NDVI lớp kết phân loại không kiểm định 39 Hình 4.8: Biến đổi số NDVI lớp kết phân loại không kiểm định 40 Hình 4.9: Biến đổi số NDVI lớp kết phân loại không kiểm định 40 Hình 4.10: Biến đổi số NDVI lớp kết phân loại không kiểm định 41 Hình 4.11: Biến đổi số NDVI lớp kết phân loại không kiểm định 41 Hình 4.12: Biến đổi số NDVI lớp 6, kết phân loại không kiểm định 42 Hình 4.13: Biến đổi số NDVI lớp 8, kết phân loại không kiểm định 42 Hình 4.14: Biến đổi số NDVI lớp 10,11,12, 13, 14 kết phân loại không kiểm định 43 Hình 4.15: Vị trí điểm mẫu đồ (27 điểm) 44 Hình 4.16: Cơ cấu mùa vụ điển hình hai vùng sản xuất vùng ĐBSCL (Nguồn: Trần Thanh Thi, 2012) 46 Hình 4.17: Biến đổi theo thời gian số NDVI vùng lúa vụ 47 Hình 4.19: Biến đổi theo thời gian số NDVI vùng Tôm - vụ lúa 48 Hình 4.20: Biến đổi theo thời gian số NDVI vùng chuyên tôm nƣớc mặn 49 Hình 4.21: Biến đổi theo thời gian số NDVI vùng trồng công nghiệp lâu năm 49 Hình 4.22: Biến đổi theo thời gian số NDVI vùng trồng hàng năm, ăn trái 50 Hình 4.23: Biến đổi theo thời gian số NDVI đối tƣợng sông 50 Hình 4.24: Cơ cấu vụ lúa tỉnh Bến Tre 51 Hình 4.25: Bản đồ trạng cấu mùa vụ tỉnh Bến Tre năm 2012 52 Hình 4.26: Biểu đồ loại hình canh tác nông nghiệp huyện 55 Hình 4.27: Bản đồ phân vủng ảnh hƣởng xâm nhập mặn tỉnh Bến Tre năm 2012 59 ix Chƣơng MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, tình hình xâm nhập mặn diễn phức tạp ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sản xuất nhƣ đời sống sinh hoạt ngƣời dân tỉnh đồng sông Cửu Long Tỉnh Bến Tre địa phƣơng chịu ảnh hƣởng nhiều thực trạng đặc biệt vùng nông thôn ven biển - nơi mà chất lƣợng nƣớc tƣới cho trồng có ý nghĩa sống kinh tế Qua khảo sát Bến Tre, nƣớc mặn tiếp tục xâm nhập sâu vào sông lớn: Cổ Chiên, Hàm Luông, sông Cửa Đại, gây ảnh hƣởng cho sản xuất nông nghiệp đời sống sinh hoạt nhân dân diện rộng Bến Tre thƣờng thiếu nƣớc mùa khô vấn đề xâm nhập mặn hầu nhƣ ảnh hƣởng đến toàn diện tích tỉnh (Sở Tài nguyên Môi trƣờng Bến Tre, 2009) Trƣớc thực trạng đòi hỏi nhà nƣớc nhƣ địa phƣơng cần có biện pháp nhƣ: theo dõi diễn biến , dự báo, đánh giá mức độ xâm nhập mặn Thành lập đồ mô tả trạng xâm nhập mặn qua thời kì xem nhƣ phƣơng pháp hiệu tạo tiền đề cho việc theo dõi trình diễn biến, giúp nhà quản lý theo dõi, đánh giá mức độ gia tăng có biện pháp ứng phó kịp thời Lập đồ theo dõi trạng xâm nhập mặn có nghĩa xác định khu vực bị ảnh hƣởng dựa đặc tính đối tƣợng canh tác nông nghiệp từ rút nhận xét tính chất nhƣ mức độ ảnh hƣởng tình trạng xâm nhập mặn Tuy nhiên thực phƣơng pháp nhƣ thu thập thông tin mẫu đất, độ mặn, thống kê, nhập liệu…sẽ gây nhiều thời gian chi phí Những năm gần đây, liệu viễn thám gây cách mạng nghiên cứu liên quan đến nông nghiệp, đất đai, nƣớc, biển, địa mạo Đặc biệt liệu ảnh viễn thám MODIS với ƣu điểm đƣợc cung cấp đầy đủ miễn phí với độ phân giải thời gian cao đƣợc xem nhƣ công cụ thích hợp hiệu việc xác định cấu trồng – đối tƣợng phản ánh tính chất, mức độ mặn đất nƣớc nhƣ chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ tình trạng xâm nhập mặn Do đó, nghiên cứu “Ứng dụng ảnh viễn thámMODIS phân vùng ảnh hưởng xâm nhập mặn tỉnh Bến Tre năm 2012” đƣợc tiến hành nhằm tạo sở cho công tác quản lý, dự báo đánh giá tình hình có biện pháp ứng phó, thích nghi nhằm giảm thiểu thiệt hại mức thấp 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám, cụ thể ảnh viễn thám MODIS thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn Cụ thể mục tiêu nhƣ sau: Trên sở phân tích biến động số thực vật NDVI thành lập đồ trạng cấu mùa vụ tỉnh Bến Tre năm 2012 - Dựa mối liên quan ảnh hƣởng xâm nhập mặn đến cấu mùa vụ, thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn từ kết phân tích trạng cấu mùa 1.3 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài đƣợc giới hạn địa bàn tỉnh Bến Tre 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu chứng minh tính khả thi việc sử dụng ảnh viễn thám MODIS việc phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn dựa trạng cấu trồng 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Từ kết phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn thành lập, lấy làm sở nghiên cứu giám sát, đánh giá tình hình diễn biến xâm nhập mặn địa bàn tỉnh Bến Tre tƣơng lai Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan viễn thám 2.1.1 Khái niệm viễn thám Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) – điều tra từ xa, xuất từ năm 1960 nhà địa lý ngƣời Mỹ E Pruit đặt (Thomas, 1999) Kỹ thuật viễn thám kỹ thuật đa ngành, liên kết nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác công đoạn khác nhƣ: - Thu nhận thông tin - Tiền xử lý thông tin - Phân tích giải đoán thông tin - Đƣa sản phẩm dƣới dạng đồ chuyên đề tổng hợp Vì định nghĩa Viễn thám thu nhận phân tích thông tin đối tƣợng mà tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng nghiên cứu Bằng công cụ kỹ thuật, viễn thám thu nhận thông tin, kiện vật thể, tƣợng tự nhiên vùng lãnh thổ khoảng cách định (Nguồn: CCRS) 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động Theo Lê Văn Trung (2010), viễn thám, nguyên tắc hoạt động liên quan sóng điện từ từ nguồn phát vật thể quan tâm - Nguồn phát lƣợng: yêu cầu cho viễn thám có nguồn lƣợng phát xạ để cung cấp lƣợng điện từ tới đối tƣợng quan tâm - Sóng điện từ khí quyển: lƣợng truyền từ nguồn phát đến đối tƣợng, vào tƣơng tác với khí mà qua Sự tƣơng tác xảy lần thứ lƣợng truyền từ đối tƣợng tới cảm biến Sự tƣơng tác với đối tƣợng: lƣợng gặp đối tƣợng sau xuyên qua khí quyển, tƣơng tác với đối tƣợng Phụ thuộc vào đặc tính đối tƣợng sóng điện từ mà lƣợng phản xạ hay xạ đối tƣợng có khác - Việc ghi lƣợng cảm biến: sau lƣợng bị tán xạ phát xạ từ đối tƣợng, cảm biến để thu nhận ghi lại sóng điện từ - Sự truyền tải, nhận xử lý: lƣợng đƣợc ghi nhận cảm biến phải đƣợc truyền tải đến trạm thu nhận xử lý Năng lƣợng đƣợc truyền thƣờng dạng điện Trạm thu nhận xử lý lƣợng để tạo ảnh dƣới dạng hardcopy số - Sự giải đoán phân tích: ảnh đƣợc xử lý trạm thu nhận đƣợc giải đoán trực quan đƣợc phân loại máy để tách thông tin đối tƣợng - Ứng dụng: thành phần cuối qui trình xử lý công nghệ viễn thám Thông tin sau đƣợc tách từ ảnh đƣợc ứng dụng để hiểu tốt đối tƣợng, khám phá vài thông tin hỗ trợ cho việc giải vấn đề cụ thể Hình 2.1: Mô hình nguyên động tắc thám.(Nguồn: CCRS, 2010) hoạt viễn 2.1.3 Đặc điểm liệu ảnh viễn thám Dữ liệu ảnh viễn thám bao gồm đặc điểm: Độ phân giải không gian: chi tiết nhận thấy rõ ảnh phụ thuộc vào độ phân giải không gian cảm biến phụ thuộc vào trƣờng nhìn Độ phân giải phổ: mô tả khả cảm ứng để xác định khoảng bƣớc sóng, độ phân giải cao dải bƣớc sóng cho kênh phổ hẹp Độ phân giải xạ: mô tả khả nhận biết khác biệt nhỏ lƣợng điện từ đƣợc phát xạ hay phản xạ đối tƣợng Độ phân giải thời gian: chiều dài thời gian mà vệ tinh hoàn thành toàn chu kỳ bay quanh quỹ đạo để chụp lại khu vực xem xét trƣớc 2.1.4 Đặc điểm phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên Do tính chất vật thể (thực vật, đất, nƣớc, nhà ở…) đƣợc xác định thông qua lƣợng xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám công nghệ giúp xác định nhận biết đối tƣợng điều kiện môi trƣờng thông qua đặc trƣng riêng phản xạ xạ (Lê văn Trung, 2010) Các đối tƣợng khác có phản xạ, hấp thụ xuyên qua sóng điện từ khác theo bƣớc sóng Thuộc tính qua trọng cho phép nhà khoa học xây dựng đƣờng cong phản xạ phổ cho đối tƣợng Trên sở so sánh đƣờng cong phản xạ phổ đối tƣợng với nhau, giúp phát tách biệt đối tƣợng (Trần Thống Nhất, Nguyễn Kim Lợi, 2009) Hình 2.2: Đƣờng cong phản xạ phổ thực vật, nƣớc (Nguồn: 2010) đất Qihao, W., 2.2 Vệ tinh MODIS, Ảnh viễn thám MODIS Ƣu điểm liệu ảnh MODIS xác định cấu trồng 2.2.1 Vệ tinh MODIS Ảnh viễn thám MODIS MODIS đầu đo viễn thám chủ yếu vệ tinh TERRA AQUA Trong khoảng thời gian ngày đêm, đầu đo vệ tinh quét gần hết Trái đất trừ số giải hẹp vùng xích đạo Các dải đƣợc phủ hết vào ngày hôm sau Trong phiên thu, hệ thống thu đƣợc liệu 36 kênh phổ (nếu phiên thu đƣợc thực vào ban ngày) kênh từ 20 đến 36 kênh hồng ngoại nhiệt (nếu phiên thu đƣợc thực vào ban đêm) Theo thiết kế, liệu MODIS đƣợc sử dụng để nghiên cứu biến động toàn cầu nhƣ tƣợng xảy mặt đất, lòng đại dƣơng tầng thấp khí (http://modis.gsfc.nasa.gov) Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật vệ tinh MOISD Độ cao quỹ đạo 705 km Quỹ đạo Đồng mặt trời Thời gian qua xích đạo 10:30 a.m 1:30 p.m Tốc độ quét 20,3 rpm Độ phủ 2330 km Kích thƣớc 1,0 x 1,6 x 1,0 m Trọng lƣợng 228,7 kg Độ phân giải xạ 12 bits Độ phân giải không gian 250 m (kênh 1-2) 500 m (kênh 3-7) 1000 m (kênh 8-36) Chu kỳ lặp – ngày (Nguồn: http://modis.gsfc.nasa.gov) Các liệu MODIS đóng vai trò quan trọng việc xây dựng mô hình tƣơng tác cho tƣợng xảy toàn Trái đất Các mô hình đƣợc sử dụng để dự báo trƣớc biến động môi trƣờng Đầu đo MODIS quan sát Trái đất cách liên tục 36 kênh phổ khác khoảng từ vùng bƣớc sóng nhìn thấy dải hồng ngoại nhiệt Do khả cung cấp thông tin cách liên tục đa phổ nên đầu đo MODIS cho phép nhà khoa học có đƣợc liệu cần thiết để ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau.(http://modis.gsfc.nasa.gov) Bảng 2.2: Đặc điểm số kênh phổ ảnh MODIS Kênh Bƣớc sóng (nm) Độ phân giải không gian (m) Lƣu trữ (bit) 620 – 670 250 12 841 – 876 250 12 459 – 479 500 12 545 – 565 500 12 1230 – 1250 500 12 1628 – 1652 500 12 2105 – 2155 500 12 (Nguồn: http://modis.gsfc.nasa.gov) 2.2.2 Ƣu điểm liệu ảnh MODIS xác định cấu trồng Mục tiêu nghiên cứu dựa trang cấu mùa vụ làm sở để chuyển đổi sang trạng xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu Lựa chọn liệu ảnh phù hợp với mục tiêu công việc định đến kết tối ƣu nhận đƣợc Ảnh MODIS đƣợc cung cấp miễn phí đầy đủ với độ phân giải thời gian cao (hàng ngày, ngày ) thích hợp để nghiên cứu sinh trƣởng phát triển loại trồng, kể ngắn ngày lẫn dài ngày Theo Trần Thanh Thi (2012), dựa biến động số NDVI đƣợc tính toán từ ảnh giúp ta xác định đƣợc cụ thể thời gian trình canh tác (thời gian gieo trồng, giai đoạn phát triển mạnh nhƣ thời gian thu hoạch) từ giúp xác định đối tƣợng trồng hình thức canh tác nông nghiệp cụ thể Ảnh MODIS ngày có độ phân giải thời gian cao nhƣng với mức độ khai thác thông tin phục vụ cho nghiên cứu không cần thiết, tốn nhiều thời gian xử lý ảnh giải đoán, đồng thời dung lƣợng lƣu trữ cao gấp nhiều lần Do nghiên cứu sử dụng ảnh MOD09Q1, độ phân giải thời gian ngày với hai kênh đỏ hồng ngoại gần Bảng 2.3: Đặc điểm ảnh MOD09Q1 Kênh Bƣớc sóng (µm) Độ phân giải thời gian Độ phân giải không (ngày) gian (m) RED 0,620 – 0,670 250 NIR 0,841 – 0,876 250 (Nguồn: http://modis.gsfc.nasa.gov) Bên cạnh kết giải đoán ảnh giúp xác định đƣợc đối tƣợng canh tác khác trồng chịu ảnh hƣởng lệ thuộc vào mức độ tính chất mặn nhƣ nuôi tôm nƣớc mặn, tôm nƣớc lợ, ruộng muối…giúp ta có thêm sở để thành lập đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn 2.3 Khái quát xâm nhập mặn 2.3.1 Khái niệm Theo Nguyễn Chu Hồi (2001), xâm nhập mặn nƣớc biển sông đƣợc giải thích mùa khô, nƣớc sông cạn kiệt khiến nƣớc biển theo sông, kênh dẫn tràn vào gây mặn Hiện tƣợng tự nhiên xảy năm dự báo trƣớc Nhƣng bên cạnh đó, vùng đất ven biển có nguy nhiễm mặn thẩm thấu tiềm sinh 2.3.2 Nguyên nhân Đề đánh giá mức độ nguyên nhân xâm nhập mặn cần phải nghiên cứu tổng hợp nhiều yếu tố Theo Sở NN PTNN tỉnh Bến Tre (2010), số nguyên nhân dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn ảnh hƣởng tháng mùa khô: Thời điểm mùa khô lƣợng nƣớc đổ từ thƣợng nguồn ít, không mƣa Mực nƣớc thấp, yếu tố gió chƣớng với triều cƣờng làm mặn xâm nhập sâu nồng độ cao; thời tiết nắng nóng lƣợng bốc cao, nƣớc hao phí tự nhiên lớn 2.3.3 Thiệt hại Xâm nhập mặn ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt nhƣ canh tác sản xuất ngƣời dân Việc thiếu nƣớc vào mùa khô gây nhiều khó khăn thiệt hại: - Ngƣời dân thiếu nƣớc sinh hoạt ngày - Các hoạt động nông nghiệp lệ thuộc vào nguồn nƣớc bị ảnh hƣởng, canh tác lúa Độ mặn nƣớc cao gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến trình sinh trƣởng phát triển, làm giảm suất chí gây chết lúa - Xâm nhập mặn làm tăng độ mặn đất gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc ngầm 2.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu Dựa theo mục đích nghiên cứu mà đề tài tập trung phân tích yếu tố tiêu biểu liên quan đến tình trạng xâm nhập mặn Bến Tre thời điểm 2.4.1 Vị trí địa lý Theo Nguyễn Quang Thanh (2010), Bến Tre nằm cực đông vùng đồng sông Cửu Long, nằm tọa độ địa lý từ 9048’ đến 10020’ vĩ Bắc, 105057’ đến 106048’ kinh Đông Phía Bắc giáp tỉnh Tiền Giang; Nam giáp sông Cổ Chiên, ngăn cách với tỉnh Trà Vinh; Tây giáp tỉnh Vĩnh Long, ranh giới sông Cổ Chiên; Đông giáp biển Hình 2.3: Vị trí địa lý tỉnh Bến Tre Các nhánh sông Tiền chia địa bàn tỉnh thành ba dãy cù lao: cù lao An Hoá nằm sông Mỹ Tho sông Ba Lai bao gồm huyện Bình Đại phần huyện Châu Thành; cù lao Bảo nằm sông Ba Lai sông Hàm Luông bao gồm thành phố Bến Tre, huyện Giồng Trôm, huyện Ba Tri phần lớn huyện Châu Thành; cù lao Minh nằm sông Hàm Luông sông Cổ Chiên bao gồm huyện: Chợ Lách, Mỏ Cày Bắc, Mỏ Cày Nam Thạnh Phú 2.4.2 Địa hình Là tỉnh đồng châu thổ sông Cửu Long, địa Bến Tre có dáng dấp nhƣ quần đảo Nhìn đồ, Bến Tre có hình rẻ quạt mà đầu nhọn nằm thƣợng nguồn Các nhánh sông lớn giống nhƣ nan quạt xoè rộng phía Đông, ôm lấy ba dãy cù lao Nhìn chung địa hình phẳng, rải rác có cồn cát xen kẽ với ruộng vƣờn, bốn bề sông nƣớc bao bọc (Nguyễn Quang Thanh, 2010) Địa hình tỉnh có độ cao trung bình từ – m so với mực nƣớc biển, thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, độ cao chênh lệch lớn, tối đa 3,5 m Phần cao thuộc khu vực huyện Chợ Lách phần huyện Châu Thành, độ cao tuyệt đối có nơi đạt m, nhƣng đa số từ đến 3,5 m Một phần đất cao nằm theo bờ biển cổ, với gờ bờ biển, gọi giồng, với độ cao tuyệt đối từ đến m, phân bố chủ yếu huyện Giồng Trôm Phần đất thấp đƣợc hình thành từ lòng máng dòng sông hay vũng mặn đƣợc bồi lắp mà thành, độ cao trung bình khoảng 1,5 m Đất hình thành từ lòng máng dòng sông tập trung vùng Phƣớc An, Phƣớc Tú huyện Châu Thành; Phong Phú, Phú Hòa huyện Giồng Trôm Đất hình thành từ vũng mặn cổ tập trung số nơi nhƣ: xóm Chợ Cũ huyện Ba Tri; Bình Quới, Mỹ Hòa huyện Giồng Trôm Phần đất trũng thật thấp, luôn ngập nƣớc mực triều trung bình, gồm có đất đầm mặn bãi thủy triều, độ cao tối đa không 0,5 m, phân bố huyện ven biển nhƣ: Bình Đại, Ba Tri Thạnh Phú Địa hình bờ biển tỉnh chủ yếu bãi bồi rộng với thành phần chủ yếu bùn cát Khi triều rút, bãi bồi lên 10 [...]... và ảnh hƣởng của xâm nhập mặn đến cơ cấu mùa vụ, thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn từ kết quả phân tích hiện trạng cơ cấu mùa 1.3 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài đƣợc giới hạn trên địa bàn tỉnh Bến Tre 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng ảnh viễn thám MODIS trong việc phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập. .. cấp đầy đủ và miễn phí cùng với độ phân giải thời gian cao đƣợc xem nhƣ một công cụ thích hợp và hiệu quả trong việc xác định cơ cấu cây trồng – đối tƣợng phản ánh tính chất, mức độ mặn 1 trong đất và trong nƣớc cũng nhƣ chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ tình trạng xâm nhập mặn Do đó, nghiên cứu Ứng dụng ảnh viễn thámMODIS phân vùng ảnh hưởng xâm nhập mặn tỉnh Bến Tre năm 2012 đã đƣợc tiến hành nhằm tạo... những biện pháp ứng phó, thích nghi nhằm giảm thiểu thiệt hại ở mức thấp nhất 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung của nghiên cứu là ứng dụng công nghệ viễn thám, cụ thể là ảnh viễn thám MODIS thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng của xâm nhập mặn Cụ thể các mục tiêu nhƣ sau: Trên cơ sở phân tích biến động chỉ số thực vật NDVI thành lập bản đồ hiện trạng cơ cấu mùa vụ tỉnh Bến Tre năm 2012 - Dựa trên... ảnh hƣởng xâm nhập mặn dựa trên hiện trạng cơ cấu cây trồng 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Từ kết quả phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn đã thành lập, có thể lấy đó làm cơ sở trong nghiên cứu giám sát, đánh giá tình hình diễn biến xâm nhập mặn trên địa bàn tỉnh Bến Tre trong hiện tại và tƣơng lai 2 Chƣơng 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan viễn thám 2.1.1 Khái niệm cơ bản về viễn thám Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing)... (Nguồn: 2010) 5 và đất Qihao, W., 2.2 Vệ tinh MODIS, Ảnh viễn thám MODIS và Ƣu điểm của dữ liệu ảnh MODIS trong xác định cơ cấu cây trồng 2.2.1 Vệ tinh MODIS và Ảnh viễn thám MODIS MODIS là một đầu đo viễn thám chủ yếu của các vệ tinh TERRA và AQUA 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 đƣợc phủ hết... Bên cạnh đó kết quả giải đoán ảnh còn giúp xác định đƣợc các đối tƣợng canh tác khác ngoài cây trồng chịu ảnh hƣởng hoặc lệ thuộc vào mức độ và tính chất của mặn nhƣ nuôi tôm nƣớc mặn, tôm nƣớc lợ, ruộng muối…giúp ta có thêm cơ sở để thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng xâm nhập mặn 2.3 Khái quát về xâm nhập mặn 2.3.1 Khái niệm Theo Nguyễn Chu Hồi (2001), sự xâm nhập mặn của nƣớc biển sông đƣợc giải... hình xâm nhập mặn đang diễn ra phức tạp và ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sản xuất cũng nhƣ đời sống sinh hoạt của ngƣời dân các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long Tỉnh Bến Tre là địa phƣơng chịu ảnh hƣởng nhiều nhất của thực trạng này đặc biệt là vùng nông thôn ven biển - nơi mà chất lƣợng nƣớc tƣới cho cây trồng có ý nghĩa sống còn đối với nền kinh tế Qua khảo sát hiện nay tại Bến Tre, nƣớc mặn tiếp tục xâm nhập. .. nguyên động tắc của thám. (Nguồn: CCRS, 2010) 4 hoạt viễn 2.1.3 Đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám Dữ liệu của ảnh viễn thám bao gồm các đặc điểm: Độ phân giải không gian: là sự chi tiết có thể nhận thấy rõ trong một ảnh phụ thuộc vào độ phân giải không gian của bộ cảm biến và phụ thuộc vào trƣờng nhìn Độ phân giải phổ: mô tả khả năng của bộ cảm ứng để xác định những khoảng bƣớc sóng, độ phân giải càng cao... vào gây mặn Hiện tƣợng tự nhiên này xảy ra hằng năm và do đó có thể dự báo trƣớc Nhƣng bên cạnh đó, những vùng đất ven biển cũng có nguy cơ nhiễm mặn do thẩm thấu hoặc do tiềm sinh 2.3.2 Nguyên nhân Đề đánh giá về mức độ và nguyên nhân xâm nhập mặn cần phải nghiên cứu và tổng hợp rất nhiều yếu tố Theo Sở NN và PTNN tỉnh Bến Tre (2010), một số nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn ảnh hƣởng... Đại, gây ảnh hƣởng cho sản xuất nông nghiệp và đời sống sinh hoạt của nhân dân trên diện rộng Bến Tre thƣờng thiếu nƣớc ngọt trong mùa khô và vấn đề xâm nhập mặn hầu nhƣ ảnh hƣởng đến toàn bộ diện tích của tỉnh (Sở Tài nguyên Môi trƣờng Bến Tre, 2009) Trƣớc thực trạng trên đòi hỏi nhà nƣớc cũng nhƣ địa phƣơng cần có các biện pháp nhƣ: theo dõi diễn biến , dự báo, đánh giá mức độ xâm nhập mặn Thành