Ứng dụng ảnh vệ tinh modis giám sát lũ đồng bằng sông cửu long năm 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH MODIS GIÁM SÁT LŨ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NĂM 2012 Họ tên: LÊ THỊ BÍCH LIÊN Ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Niên khóa: 2009 - 2013 Tháng 06/2013 ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH MODIS GIÁM SÁT LŨ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NĂM 2012 - o0o Tác giả LÊ THỊ BÍCH LIÊN 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 Tháng 06/2013 i LỜI CẢM ƠN Để có đƣợc điều kiện thực Khóa luận Tốt nghiệp nhƣ hoàn thành chƣơng trình học năm trƣờng Đại học Nông Lâm TP HCM em nhận đƣợc dạy tận tình với kinh nghiệm quý báu từ quý thầy cô môn Thông tin Địa lý Ứng dụng trƣờng Đại học Nông Lâm TP HCM môn Tài nguyên đất đai – Khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên Thiên Nhiên, trƣờng Đại học Cần Thơ Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban Giám Hiệu quý Thầy (Cô) trƣờng Đại học Nông Lâm TP HCM tạo cho em môi trƣờng học tập tích cực vui vẻ - Quý Thầy (Cô) môn Thông tin Địa lý Ứng dụng đặc biệt Thầy PGS TS Nguyễn Kim Lợi ngƣời truyền dạy cho em kiến thức chuyên môn quý báu hành trang sống công việc sau - Thầy PGS TS Võ Quang Minh trƣởng Bộ môn Tài nguyên đất đai – Khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên Thiên Nhiên, trƣờng Đại học Cần Thơ ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt trình thực khóa luận Xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy (Cô), anh chị môn với giúp đỡ nhiệt tình - Gia đình bạn bè động viên chỗ dựa vững suốt khoảng thời qua nhƣ vƣợt qua khó khăn khoảng thời gian thực khóa luận Xin chân thành cảm ơn! Lê Thị Bích Liên ii TÓM TẮT Lũ tƣợng tự nhiên xảy năm, nhiên ảnh hƣởng biến đổi khí hậu tình hình lũ ngày trở nên phức tạp làm ảnh hƣởng đến công tác quản lý dự báo Bên cạnh đó, hậu lũ gây vô nghiêm trọng ảnh hƣởng trực tiếp đến phát triển đất nƣớc Với mục tiêu nghiên cứu: - Tìm hiểu phƣơng pháp phân loại điểm ảnh liên quan đến nƣớc - Lập đồ trạng ngập ĐBSCL năm 2012 - Theo dõi diễn biến lũ theo thời gian khu vực ĐBSCL năm 2012 Đề tài “Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS giám sát lũ Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2012” đƣợc thực khoảng thời gian từ ngày 15/02/2013 đến ngày 15/05/2013 Bộ môn Tài nguyên đất đai - Khoa Môi trƣờng Tài Nguyên Thiên Nhiên, trƣờng Đại Học Cần Thơ Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài sử dụng ảnh vệ tinh MODIS với độ phân giải thời gian cao, việc tính toán số EVI, LSWI DVEL việc thực trình phân loại nghiên cứu tiến hành đƣa phân tích, đánh giá cụ thể không gian nhƣ thời gian ngập lũ ĐBSCL năm 2012 Nghiên cứu tiến hành phân loại dựa kết hợp số EVI, LSWI DVEL xác định đƣợc điểm ảnh lũ, hỗn hợp khu vực ngập nƣớc dài hạn đƣợc tách từ điểm ảnh liên quan đến nƣớc tạo nhìn tổng quan trạng ngập lũ ĐBSCL năm 2012, thay đổi không gian ngập lũ theo thời gian đƣợc thể xác Qua diện tích ngập lũ tỉnh ĐBSCL đƣợc xác định, Long An tỉnh có diện tích ngập cao với 2.139,5 triệu diện tích ngập thấp khu vực 232,1 triệu tỉnh Vĩnh Long Kết nghiên cứu đƣợc so sánh, đối chiếu với số liệu mực nƣớc thủy văn đƣợc ghi nhận lại theo ngày tháng trạm thủy văn Tân Châu Châu Đốc thuộc tỉnh An Giang năm 2012 Với hệ số tƣơng quan cao trạm lần lƣợt 0,823 0,814 Vì vậy, việc giám sát lũ theo thời gian năm 2012 khu vực ĐBSCL có ý nghĩa iii MỤC LỤC TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH iix Chƣơng ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .2 1.2.1 Mục tiêu chung 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Giới hạn, phạm vi đề tài Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 2.1 Tổng quan viễn thám 2.1.1 Định nghĩa .4 2.1.2 Phân loại viễn thám 2.1.3 Nguyên tắc hoạt động .6 2.1.4 Đặc điểm liệu ảnh viễn thám .7 2.1.5 Các phƣơng pháp xử lý thông tin viễn thám 2.1.6 Chỉ số thực vật tăng cƣờng .8 2.1.7 Chỉ số nƣớc bề mặt lớp phủ 2.2 Ảnh vệ tinh MODIS .9 2.2.1 Khái quát ảnh vệ tinh MODIS 2.2.2 Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS .10 2.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 12 2.3.1 Điều kiện tự nhiên 12 2.3.1.1 Vị trí địa lý .12 2.3.1.2 Địa hình 12 iv 2.3.1.3 Khí hậu 13 2.3.1.4 Thủy văn 13 2.3.1.5 Đất 14 2.3.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội .14 2.4 Khái quát vễ lũ 15 2.4.1 Khái niệm 15 2.4.2 Các đặc trƣng lũ 15 2.4.3 Khái quát lũ ĐBSCL 17 2.4.3.1 Tình hình lũ ĐBSCL 17 2.4.3.2 Đặc điểm lũ ĐBSCL 17 2.4.3.3 Nguyên nhân gây lũ ĐBSCL 18 2.4.4 Thiệt hại 19 2.4.5 Nguồn lợi .20 2.5 Một số nghiên cứu nƣớc .20 2.5.1 Trên Thế giới 20 2.5.2 Tại Viêt Nam 21 Chƣơng DỮ LIỆU, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Dữ liệu nghiên cứu .22 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 22 3.2.1 Sơ đồ thực .22 3.2.2 Phƣơng pháp thực 28 3.2.2.1 Phƣơng pháp xử lý ảnh vệ tinh 28 3.2.2.2 Phƣơng pháp tạo chuỗi ảnh EVI, LSWI, DVEL không mây 29 3.2.2.3 Phƣơng pháp phân loại dựa số EVI, LSWI, DVEL để xác định điểm ảnh lũ, hỗn hợp, khu vực sông, hồ, biển .30 3.2.2.4 Phƣơng pháp đánh giá độ xác sau phân loại 31 Chƣơng KẾT QUẢ .32 4.1 Kết thu thập số liệu liệu .32 4.2 Chuỗi ảnh không mây (EVI, LSWI DVEL) 33 4.2.1 Chuỗi ảnh số thực vật tăng cƣờng đa thời gian .33 4.2.2 Chuỗi ảnh số nƣớc bề mặt lớp phủ 36 v 4.2.3 Chuỗi ảnh khác biệt số thực vật tăng cƣờng số nƣớc bề mặt lớp phủ 38 4.3 Phân loại đối tƣợng dựa kết hợp số EVI, LSWI, DVEL 39 4.3.1 Kết phân loại điểm ảnh liên quan đến nƣớc 39 4.3.2 Cơ sở phân loại điểm ảnh ngập lũ với đối tƣợng ngập nƣớc khác 42 4.3.3 Hiện trạng ngập vùng ĐBSCL 44 4.3.3.1 Sự thay đổi không gian ngập nƣớc theo thời gian năm 2012 ĐBSCL 44 4.3.3.2 Diễn biến lũ theo thời gian năm 2012 khu vực ĐBSCL .49 4.4 Diễn biến ngập số tỉnh ĐBSCL 53 4.4.1 Diễn biến mặt nƣớc số tỉnh ĐBSCL 53 4.4.2 Hiện trạng ngập cực đại số tỉnh ĐBSCL .55 4.5 Đặc điểm thời gian mùa lũ năm 2012 khu vực ĐBSCL .64 4.6 Kết đánh giá độ xác trình giải đoán 68 Chƣơng KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 71 5.1 Kết luận .71 5.2 Kiến nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .73 PHỤ LỤC 76 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt DVEL Difference Value between EVI and LSWI Chỉ số khác biệt EVI LSWI ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐV Đơn vị ENVI Environment for Visualizing Images Môi trƣờng thể ảnh EOS Earth Observing System Hệ thống quan trắc Trái đất EVI Enhance Vegetation Index Chỉ số thực vật tăng cƣờng GCP Ground Control Points Điểm khống chế IDL hecta Interactive Data Language Ngôn ngữ lập trình cấu trúc Khu vực nghiên cứu KVNC LSWI Land Surface Water Index Chỉ số nƣớc bề mặt lớp phủ MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Ảnh quang phổ xạ độ phân giải trung bình NDVI Normalized Difference Vegetation Index Chỉ số khác biệt nƣớc NDWI Normalized Difference Water Index Chỉ số khác biệt nƣớc Nhà xuất NXB UTM Universal Transverse Mercator vii Hệ tọa độ UTM DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật MODIS 10 Bảng 2.2 Một số thông số kênh phổ cảm MODIS 11 Bảng 3.1 Đặc điểm liệu ảnh thu thập .22 Bảng 4.1 Kết thu thập liệu, số liệu 32 Bảng 4.2 Các kênh phổ ảnh MOD09A1 32 Bảng 4.3 Diện tích ngập lũ tháng cuối năm số tỉnh ĐBSCL (ĐV: 1000 ha) 62 Bảng 4.4 Diện tích ngập số tỉnh ĐBSCL (ĐV: 1000 ha) 68 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Viễn thám bị động (trái) Viễn thám chủ động (phải) Hình 2.2 Vệ tinh địa tĩnh (trái) Vệ tinh quỹ đạo cực (phải) .5 Hình 2.3 Mô hình nguyên tắc hoạt động viễn thám Hình 2.4 Bản đồ vị trí Đồng Bằng Sông Cửu Long .12 Hình 2.5 Đồ thị diễn tả trình lũ .16 Hình 3.1 Sơ đồ phƣơng pháp thực 26 Hình 3.2 Phƣơng pháp thành lập đồ ngập lũ 27 Hình 4.1 Kết tách mây KVNC 33 Hình 4.2 Ảnh số EVI khu vực nghiên cứu 35 Hình 4.3 Ảnh LSWI khu vực nghiên cứu 37 Hình 4.4 Ảnh DVEL khu vực nghiên cứu 38 Hình 4.5 Kết phân loại điểm ảnh liên quan đến nƣớc 40 Hình 4.6 Biểu đồ thể thay đổi giá trị EVI, LSWI, DVEL theo thời gian 41 Hình 4.7 Biểu đồ thể biến động giá trị EVI số đối tƣợng 43 Hình 4.8 Biểu đồ thể biến động giá trị LSWI số đối tƣợng .43 Hình 4.9 Biểu đồ thể biến động giá trị DVEL số đối tƣợng 43 Hình 4.10 Sự thay đổi không gian ngập nƣớc ĐBSCL năm 2012 45 Hình 4.11 Biểu đồ diện tích mặt nƣớc năm 2012 ĐBSCL 48 Hình 4.12 Diễn biến ngập lũ vùng ĐBSCL năm 2012 50 Hình 4.13 Biểu đồ diện tích mặt nƣớc số tỉnh ĐBSCL 54 Hình 4.14 Diện tích mặt nƣớc cực đại số tỉnh ĐBSCL năm 2012 56 Hình 4.15 Biểu đồ diện tích ngập lũ số tỉnh ĐBSCL năm 2012 63 Hình 4.16 Thời gian bắt đầu ngập lũ ĐBSCL năm 2012 .65 ix Hình 4.17 Thời gian kết thúc ngập lũ ĐBSCL năm 2012 66 Hình 4.18 Thời gian ngập lũ liên tục ĐBSCL năm 2012 .67 Hình 4.19 Tƣơng quan diện tích ngập An Giang với số liệu quan trắc trạm thủy văn Tân Châu Châu Đốc 69 x Chƣơng ĐẶT VẤN ĐỀ Thế giới chứng kiến cách mạng khoa học công nghệ mạnh mẽ sâu sắc, làm thay đổi hình thức nội dung hoạt động kinh tế văn hoá xã hội loài ngƣời Các quốc gia tích cực áp dụng tiến khoa học công nghệ đặc biệt công nghệ viễn thám nhằm phát huy lợi cạnh tranh, tạo ứng dụng thiết thực đời sống thực tiễn Cùng với thành tựu nghiên cứu vũ trụ phát triển công nghệ thông tin, công nghệ viễn thám đại hình thành phát triển, đem lại hiệu cao cho nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng nhƣ: khai thác quản lý tài nguyên, giám sát bảo vệ môi trƣờng, phòng chống giảm nhẹ thiên tai, tổ chức quản lý lãnh thổ nhƣ an ninh, quốc phòng Bên cạnh phát triển khoa học công nghệ biến đổi ngày trầm trọng khí hậu trái đất Biến đổi khí hậu làm cho thiên tai xảy thất thƣờng đe dọa sống ngƣời phát triển đất nƣớc Trong đó, lũ lụt vấn đề đƣợc nhiều nhà nghiên cứu, quản lý trọng hậu lũ gây vô nghiêm trọng, công nghệ viễn thám thể tính ƣu việt ứng dụng nghiên cứu lũ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, biến đổi khí hậu thiên tai gây tác động lớn ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống vật chất tinh thần ngƣời Một số vấn đề lũ lụt, trƣớc tình hình lũ diễn ngày phức tạp nhƣ làm công tác quản lý dự báo gặp nhiều khó khăn, gây tổn thất vô nghiêm trọng đến phát triển đất nƣớc Vấn đề đặt cho quan dự báo khí tƣợng thủy văn cần có giải pháp thiết thực kịp thời để đƣa dự báo khả ngập lụt nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại lũ gây Hơn hết, sản xuất lúa ĐBSCL có vai trò đặc biệt quan trọng việc đảm bảo an ninh lƣơng thực quốc gia góp phần tích cực xuất Tuy nhiên, thời gian qua trƣớc tình hình biến đổi khí hậu làm cho lũ lụt ĐBSCL có biến động lớn năm lũ lớn năm lũ nhỏ Mực nƣớc sông dâng cao gây ngập lụt diện rộng làm thiệt hại nghiêm trọng đến sản xuất, tài sản tính mạng ngƣời vào năm lũ có quy mô lớn Thiệt hại đáng kể năm lũ nhỏ, mực nƣớc đầu nguồn giảm lƣợng nƣớc trữ lƣu vực gây gia tăng xâm nhập mặn mùa khô ảnh hƣởng đến sản xuất nông nghiệp Công nghệ viễn thám đƣợc biết đến nhƣ công cụ mạnh mẽ quản lý tài nguyên thiên nhiên, theo dõi giám sát tƣợng tự nhiên với khả cung cấp liệu phạm vi không gian rộng lớn, khoảng thời gian lặp lại theo chu kì ảnh viễn thám trở thành nguồn liệu hữu ích cho nhà nghiên cứu, quản lý thực dự án đặc biệt việc giám sát tình hình lũ lụt Lũ biến đổi ngày diễn biến ngày thất thƣờng thiên tai gây nên sụt giảm sản lƣợng nông nghiệp, thiệt hại nghiêm trọng đến tài sản tính mạng ngƣời Chính vậy, sử dụng công nghệ viễn thám trở nên ƣu việt với liệu ảnh vệ tinh MODIS có khả cung cấp ảnh đa thời gian, vùng không gian rộng lớn, tiết kiệm đƣợc thời gian chi phí giúp nghiên cứu lũ trở nên hiệu mang tính ứng dụng cao Xuất phát từ lý tiến hành nghiên cứu: “Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS giám sát lũ Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2012” nhằm tạo sở cho công tác quản lý dự báo lũ giúp nhà quản lý có nhìn tổng quan đƣa giải pháp kịp thời hạn chế thiệt hại đáng tiếc lũ gây 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung Giám sát lũ khu vực ĐBSCL năm 2012 ảnh viễn thám MODIS 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Tìm hiểu phƣơng pháp phân loại điểm ảnh liên quan đến nƣớc Lập đồ trạng ngập ĐBSCL năm 2012 Theo dõi diễn biến lũ theo thời gian khu vực ĐBSCL năm 2012 1.3 Giới hạn, phạm vi đề tài Do giới hạn mặt thời gian nên đề tài tiến hành nghiên cứu năm 2012 phạm vi khu vực ĐBSCL Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan viễn thám 2.1.1 Định nghĩa Theo Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Viễn thám đƣợc hiểu khoa học nghệ thuật để thu nhận thông tin đối tƣợng, khu vực tƣợng thông 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 2.1.2 Phân loại viễn thám Theo Nguyễn Khắc Thời (2011), phân biệt loại viễn thám vào yếu tố : - Hình dạng quỹ đạo vệ tinh - Độ cao bay vệ tinh, thời gian lại quỹ đạo - Dải phổ thiết bị thu - Loại nguồn phát tín hiệu thu nhận Có phƣơng pháp phân loại viễn thám chính:  Phân loại theo nguồn tín hiệu: vào nguồn tia tới mà viễn thám đƣợc chia làm hai loại:  Viễn thám chủ động: nguồn tia tới tia sáng phát từ thiết bị nhân tạo, thƣờng máy phát đặt thiết bị bay  Viễn thám bị động: nguồn phát xạ mặt trời từ vật chất tự nhiên Hình 2.1 Viễn thám bị động (trái) Viễn thám chủ động (phải) (Nguồn: Nguyễn Khắc Thời, 2011)  Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm viễn thám vệ tinh địa tĩnh viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực)  Vệ tinh địa tĩnh vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay trái đất, nghĩa vị trí tƣơng đối vệ tinh so với trái đất đứng yên  Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo trái đất Tốc độ quay vệ tinh khác với tốc độ quay trái đất, thời gian thu ảnh vùng lãnh thổ mặt đất địa phƣơng thời gian lặp lại cố định với vệ tinh Hình 2.2 Vệ tinh địa tĩnh (trái) Vệ tinh quỹ đạo cực (phải) (Nguồn: Nguyễn Khắc Thời, 2011)  Phân loại theo dải sóng thu nhận: Viễn thám đƣợc phân thành loại ứng với vùng bƣớc sóng sử dụng (Lê Văn Trung, 2010):  Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại phản xạ: nguồn lƣợng xạ mặt trời, ảnh thu đƣợc kỹ thuật viễn thám gọi chung ảnh quang học  Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn lƣợng sử dụng xạ nhiệt vật thể phát ra, ảnh thu đƣợc kỹ thuật viễn thám gọi ảnh hồng ngoại nhiệt  Viễn thám siêu cao tần: gồm loại: - Kỹ thuật chủ động: thu nhận lƣợng sóng siêu cao tần vệ tinh phát sau tới bề mặt vật thể phản xạ trở lại - Kỹ thuật bị động: thu nhận phân tích xạ siêu cao tần vật thể phát Ảnh thu đƣợc kỹ thuật viễn thám gọi ảnh Rada 2.1.3 Nguyên tắc hoạt động Theo Lê Văn Trung (2010), trình thu nhận, xử lý ứng dụng viễn thám bao gồm: Nguồn lƣợng (A) – lƣợng sóng điện từ đƣợc xạ từ nguồn cung cấp Sóng điện từ khí (B) – lƣợng tƣơng tác với phần tử khí Sự tƣơng tác với đối tƣợng (C) – lƣợng tƣơng tác với bề mặt vật thể sau xuyên qua khí Việc ghi nhận lƣợng cảm biến (D) – lƣợng phản xạ đƣợc tách ghi nhận cảm biến Sự truyền tải, nhận xử lý (E) – sau lƣợng đƣợc ghi nhận đƣợc truyền tải đến trạm thu nhận xử lý Giải đoán phân tích (F) - ảnh đƣợc giải đoán trực quan đƣợc phân loại máy để tách thông tin đối tƣợng Ứng dụng (G) - ứng dụng ảnh viễn thám vào lĩnh vực liên quan Hình 2.3 Mô hình nguyên tắc hoạt động viễn thám ( Nguồn: Lê Văn Trung, 2010) 2.1.4 Đặc điểm liệu ảnh viễn thám Một số đặc điểm liệu ảnh viễn thám theo Lê Văn Trung (2010): Độ phân giải không gian: diện tích nhỏ mặt đất mà cảm phân biệt đƣợc, chi tiết nhận thấy rõ ảnh phụ thuộc vào độ phân giải không gian cảm biến phụ thuộc vào trƣờng nhìn Độ lớn điểm ảnh ảnh đơn vị xác định độ phân giải không gian hệ thống Độ phân giải phổ: số lƣợng kênh ảnh ảnh số khu vực đó, số lƣợng kênh ảnh phụ thuộc vào khả ghi phổ thiết bị ghi hay cảm Mô tả khả cảm biến để xác định khoảng bƣớc sóng Độ phân giải cao dải bƣớc sóng cho kênh phổ hẹp Độ phân giải xạ: số bít dùng để ghi nhận thông tin (thang cấp độ xám), thể thay đổi nhỏ cƣờng độ phản xạ sóng từ vật thể đƣợc xác định cảm biến 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 Một vùng chụp vào thời điểm khác cho thông tin vùng xác nhận biết đƣợc biến động khu vực 2.1.5 Các phƣơng pháp xử lý thông tin viễn thám Theo Nguyễn Ngọc Thạch (2005), có hai phƣơng pháp xử lý thông tin viễn thám: phƣơng pháp xử lý mắt phƣơng pháp xử lý ảnh số (xử lý máy tính)  Xử lý mắt: sử dụng mắt ngƣời với trí tuệ để tách thông tin từ tƣ liệu viễn thám dạng hình ảnh Xử lý mắt công việc đầu tiên, phổ biến chủ yếu dựa vào phân biệt mắt ngƣời trực tiếp gián tiếp thông qua dụng cụ quang học  Xử lý ảnh số (xử lý máy tính): điều khiển phân tích thông tin ảnh dạng số với trợ giúp máy tính, công việc quan trọng viễn thám có vai trò tƣơng tự nhƣ phân tích ảnh mắt Có nhiều kỹ thuậy xử lý ảnh số khác nhau, nhiên tập trung vào nhóm chính:  Các kỹ thuật tăng cƣờng chất lƣợng ảnh  Các kỹ thuật tách thông tin  Các kỹ thuật phân loại ảnh  Các kỹ thuật chỉnh sửa, khôi phục hình ảnh 2.1.6 Chỉ số thực vật tăng cƣờng EVI: ảnh số thực vật tăng cƣờng (Enhance Vegetation Index), ảnh EVI đƣợc tăng cƣờng từ ảnh NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Các số thực vật đƣợc phân tách từ kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại dãy đỏ tham số trung gian mà từ thấy đƣợc đặc tính khác thảm thực vật nhƣ: sinh khối, số diện tích lá, khả quang hợp sản phẩm sinh khối theo mùa Những đặc tính có liên quan phụ thuộc nhiều vào dạng thực vật bao phủ thời tiết, đặc tính sinh lý, sinh hóa sâu bệnh (Dƣơng Văn Khảm et al., 2007) Chỉ số thực vật tiêu quan trọng việc đánh giá khả diện nƣớc, tồn nƣớc đồng thời với thảm thực vật đối tƣợng khác Tuy nhiên, để có đƣợc kết xác diện nƣớc nhƣ đánh giá tốt tình hình ngập lũ cần có kết hợp nhiều tiêu khác EVI đƣợc phát triển dựa tảng NDVI số thực vật thay để giải số hạn chế số NDVI (Brian Stephen, 2010): - Giảm hiệu ứng khí ảnh hƣởng tán - Tối ƣu hóa tín hiệu thực vật màu xanh với độ nhạy đƣợc cải thiện cấp độ sinh khối cao 2.1.7 Chỉ số nƣớc bề mặt lớp phủ Chỉ số nƣớc bề mặt lớp phủ (Land Surface Water Index – LSWI): số biểu thị mức độ thay đổi hàm lƣợng nƣớc lớp phủ bề mặt, số để đánh giá mức độ hạn hán lớp phủ thực vật nói chung trồng nói riêng Theo Sun et al., (2009), kênh phổ SWIR nhạy cảm với hàm lƣợng nƣớc ẩm độ đất Vì kênh phổ SWIR đƣợc sử dụng để phát triển số nhạy cảm với nƣớc kết hợp với NIR giống nhƣ số khác biệt nƣớc (NDWI) Tuy nhiên, kênh nhạy cảm ẩm độ đất so với kênh quang phổ hồng ngoại gần Do LSWI đƣợc sử dụng để phát ẩm độ đất tốt so với NDWI 2.2 Ảnh vệ tinh MODIS 2.2.1 Khái quát ảnh vệ tinh MODIS MODIS cảm viễn thám chủ yếu vệ tinh Terra đƣợc phóng lên quỹ đạo vào ngày 18/12/1999 vệ tinh Aqua đƣợc phóng vào ngày 4/5/2002 Trong khoảng thời gian ngày đêm, cảm vệ tinh quét gần hết Trái đất trừ số dải hẹp vùng xích đạo, dải đƣợc phủ hết vào ngày hôm sau (Viện khí tƣợng thủy văn môi trƣờng, 2012) Bảng 2.1 thể thông số kỹ thuật MODIS [...]... hơn với dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS có khả năng cung cấp ảnh đa thời gian, trên một vùng không gian rộng lớn, tiết kiệm đƣợc thời gian và chi phí đã giúp những nghiên cứu về lũ trở nên hiệu quả và mang tính ứng dụng cao Xuất phát từ những lý do trên tiến hành nghiên cứu: Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS giám sát lũ Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2012 nhằm tạo cơ sở cho công tác quản lý và dự báo lũ giúp các nhà... chính là viễn thám vệ tinh địa tĩnh và viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực)  Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái đất, nghĩa là vị trí tƣơng đối của vệ tinh so với trái đất là ứng yên  Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) là vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của trái đất Tốc độ quay của vệ tinh khác với tốc... pháp kịp thời hạn chế những thiệt hại đáng tiếc do lũ gây ra 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung Giám sát lũ khu vực ĐBSCL trong năm 2012 bằng ảnh viễn thám MODIS 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Tìm hiểu phƣơng pháp phân loại những điểm ảnh liên quan đến nƣớc Lập bản đồ hiện trạng ngập ĐBSCL năm 2012 2 Theo dõi diễn biến lũ theo thời gian khu vực ĐBSCL năm 2012 1.3 Giới hạn, phạm vi đề tài Do giới hạn về... kênh phổ SWIR đƣợc sử dụng để phát triển các chỉ số nhạy cảm với nƣớc kết hợp với NIR giống nhƣ chỉ số khác biệt nƣớc (NDWI) Tuy nhiên, kênh 6 nhạy cảm hơn đối với ẩm độ đất so với kênh 5 trong quang phổ hồng ngoại gần Do đó LSWI đƣợc sử dụng để phát hiện ẩm độ đất tốt hơn so với NDWI 2.2 Ảnh vệ tinh MODIS 2.2.1 Khái quát ảnh vệ tinh MODIS MODIS là bộ cảm viễn thám chủ yếu của vệ tinh Terra đƣợc phóng... pháp xử lý ảnh số (xử lý bằng máy tính)  Xử lý bằng mắt: là sử dụng mắt ngƣời cùng với trí tuệ để tách chiếc thông tin từ tƣ liệu viễn thám dạng hình ảnh Xử lý bằng mắt là công việc đầu tiên, phổ biến nhất chủ yếu dựa vào sự phân biệt của mắt ngƣời hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các dụng cụ quang học  Xử lý ảnh số (xử lý bằng máy tính): là sự điều khiển và phân tích các thông tin ảnh dạng... với tốc độ quay của trái đất, thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là cùng giờ địa phƣơng và thời gian lặp lại là cố định với một vệ tinh Hình 2.2 Vệ tinh địa tĩnh (trái) và Vệ tinh quỹ đạo cực (phải) (Nguồn: Nguyễn Khắc Thời, 2011)  Phân loại theo dải sóng thu nhận: Viễn thám có thể đƣợc phân thành 3 loại cơ bản ứng với vùng bƣớc sóng sử dụng (Lê Văn Trung, 2010): 5  Viễn thám trong... nhƣ phân tích ảnh bằng mắt Có nhiều kỹ thuậy xử lý ảnh số khác nhau, tuy nhiên có thể tập trung vào 4 nhóm chính:  Các kỹ thuật tăng cƣờng chất lƣợng ảnh  Các kỹ thuật chiếc tách thông tin  Các kỹ thuật phân loại ảnh  Các kỹ thuật chỉnh sửa, khôi phục hình ảnh 2.1.6 Chỉ số thực vật tăng cƣờng EVI: là ảnh chỉ số thực vật tăng cƣờng (Enhance Vegetation Index), ảnh EVI đƣợc tăng cƣờng từ ảnh NDVI (Normalized... thu nhận và xử lý 6 Giải đoán và phân tích (F) - ảnh đƣợc giải đoán trực quan hoặc đƣợc phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tƣợng 6 7 Ứng dụng (G) - ứng dụng ảnh viễn thám vào các lĩnh vực liên quan Hình 2.3 Mô hình nguyên tắc hoạt động của viễn thám ( Nguồn: Lê Văn Trung, 2010) 2.1.4 Đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám Một số đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám theo Lê Văn Trung (2010): Độ phân... trọng bởi những hậu quả của lũ gây ra là vô cùng nghiêm trọng, và công nghệ viễn thám cũng đã thể hiện tính ƣu việt trong những ứng dụng nghiên cứu về lũ 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, biến đổi khí hậu và thiên tai đã gây ra những tác động lớn ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống vật chất và tinh thần của con ngƣời Một trong số đó là vấn đề về lũ lụt, trƣớc tình hình lũ diễn ra ngày càng phức tạp... khả năng ngập lụt nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại do lũ gây ra 1 Hơn hết, sản xuất lúa ở ĐBSCL có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lƣơng thực quốc gia và góp phần tích cực trong xuất khẩu Tuy nhiên, thời gian qua trƣớc tình hình biến đổi khí hậu làm cho lũ lụt ĐBSCL có sự biến động lớn giữa năm lũ lớn và năm lũ nhỏ Mực nƣớc sông dâng cao gây ngập lụt trên diện rộng làm thiệt hại