đánh giá khả năng sử dụng các loại ảnh modis trong việc xác định cơ cấu mùa vụ các vùng đất trồng lúa ở đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI ẢNH MODIS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH CƠ CẤU MÙA VỤ CÁC VÙNG ĐẤT TRỒNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: KHOA HỌC ĐẤT Mã số ngành : 60 62 01 03 Cán hướng dẫn khoa học Học viên thực PGS TS VÕ QUANG MINH NGUYỄN HỮU LONG MSHV : 120902 LỚP : KHĐ K16 Cần Thơ - 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT Chứng nhận chấp thuận luận văn thạc sỹ với đề tài : “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI ẢNH MODIS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH CƠ CẤU MÙA VỤ CÁC VÙNG ĐẤT TRỒNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG” Do học viên NGUYỄN HỮU LONG thực đề nạp Kính trình hội đồng chấm luận văn thạc sỹ xem xét Cần Thơ, ngày 23 tháng 10 năm 2012 Cán hướng dẫn khoa học PGS TS VÕ QUANG MINH LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: NGUYỄN HỮU LONG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/12/1980 Nơi sinh: Đồng Tháp Quê quán: Mỹ Tân – tp.Cao Lãnh – Đồng Tháp Dân tộc:Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Cán Chổ ở: số 245, tổ - ấp – xã Mỹ Tân – tp.Cao Lãnh – tỉnh Đồng Tháp Di động: 0918855720 Điện thoại nhà riêng: 0673.896616 E-mail: nhlong@staff.dthu.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/1998 đến 10/2002 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Cần Thơ Ngành học: Quản lý đất đai Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 5/2009 đến 5/2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Cần Thơ Ngành học: Khoa học đất Tên luận án: “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI ẢNH MODIS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH CƠ CẤU MÙA VỤ CÁC VÙNG ĐẤT TRỒNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG” Ngày nơi bảo vệ luận văn: / /2012 Hội trường 007, Khoa Nông nghiệp SHƯD, Trường Đại học Cần Thơ Người hướng dẫn: PGS Ts.Võ Quang Minh Trình độ ngoại ngữ: Anh văn B1 – Châu Âu Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày nơi cấp: Kỹ sư Cần Thơ, ngày 06 tháng 10 năm 2012 Người khai Nguyễn Hữu Long i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn thầy hướng dẫn Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình luận văn trước Tác giả luận án Nguyễn Hữu Long i LỜI CẢM TẠ Xin gởi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, quý Thầy Cô Trường Đại học Cần Thơ, Thầy Cô Bộ môn Khoa học đất – Khoa Nông nghiêp Thầy cô Bộ môn Tài nguyên đất đai – Khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên, người trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, truyền đạt cho kiến thức quý báu, bổ ích lĩnh vực chuyên ngành Xin cám ơn anh chi em Bộ môn Khoa Học Đất, Khoa Nông nghiệp SHƯD; Bộ môn Tài nguyên đất đai – Khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Xin gửi lời cám ơn đến: Ks Trần Thanh Dân, ThS Trần Thị Hiền giúp đỡ hướng dẫn chuyên môn để Tôi thực tốt đề tài Xin gởi anh chị, bạn lớp cao học Khoa học đất khóa 16 tình cảm sâu sắc xin chúc anh chị bạn thành công tốt đẹp lĩnh vực Đặc biệt, xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến: Thầy PGS TS Võ Quang Minh, người Thầy trực tiếp hướng dẫn, dạy tận tình chun mơn, giúp tơi có nhiều kiến thức lĩnh vực nghiên cứu hoàn thành đề tài Tôi bày tỏ biết ơn sâu sắc với lịng trân trọng ln ln ghi nhớ cơng ơn q báu ! Nguyễn Hữu Long ii TÓM LƯỢC Nguyễn Hữu Long, 2012 “Đánh giá khả sử dụng loại ảnh MODIS việc xác định cấu mùa vụ vùng đất lúa ĐBSCL” Luận văn Thạc sĩ Khoa học đất Khoa Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Quang Minh Đề tài thực nhằm mục tiêu (i) Nghiên cứu khả sử dụng loại ảnh vệ tinh MODIS, độ phân giải thấp, đa phổ, đa thời gian để theo dõi tiến độ xuống giống lúa ĐBSCL, (ii) Xác định mối quan hệ đặc điểm loại ảnh MODIS theo không gian thời gian với thay đổi trạng sinh trưởng tiến độ xuống giống lúa, (iii) Đánh giá khã loại ảnh vệ tinh MODIS theo dõi tiến độ xuống giống cấu mùa vụ ĐBSCL, (iv) Thành lập đồ trạng sinh trưởng tiến độ xuống, cấu mùa vụ lúa ĐBSCL từ số loại ảnh MODIS Các ảnh vệ tinh MODIS (các ảnh có tên MOD09A1 độ phân giải 250 m, ngày lập ; MOD09Q1 độ phân giải 500 m, ngày lập ; MOD13A1 độ phân giải 500 m, 16 ngày lập ; MOD13Q1 độ phân giải 250 m, 16 ngày lập) khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long chụp từ tháng 9/2009 đến hết tháng 12/2010 sử dụng để theo dõi tiến độ xuống giống Khảo sát để kiểm tra kết giải đoán 100 điểm đa số vùng trồng lúa số tỉnh đồng ghi nhận lại trạng cấu mùa vụ Kết giải đoán cho thấy ảnh MODIS-MOD13Q1 bốn ảnh nghiên cứu so sánh có độ tin cậy cao Do đó, nên tăng cường khả sử dụng loại ảnh phục vụ cho trình theo dõi tiến độ xuống giống, cấu mùa vụ cách lĩnh vực khác có liên quan kết hợp với loại số thực vật khác Từ khóa: MODIS, NDVI, thời gian xuống giống lúa, ĐBSCL iii ABSTRACT Nguyen Huu Long, 2012 “ASSESSMENT OF THE MODIS DATA ABILITY IM MONITORING THE PROGRESS OF RICE SOWING IN THE MEKONG DELTA” Master thesis of Soil science School of Agriculture and Applied Biology, Cantho University Supervisor: Assoc Prof Dr Vo Quang Minh The objectives of this study are: (i) to study the possibility of using MODIS satellite images, which are low ground resolution, multispectral and multi-temporal data to monitor sowing progress of rice in Mekong Delta, (ii) to identify the relationship between the characteristic of MODIS satellite images in spatial, temporal data and the change of growing, sowing of rice, (iii) to evaluate the ability of MODIS satellite images for monitoring the sowing progress and cropping structure in the Mekong Delta, (iv) to build the actuality map of the growing, sowing progress and cropping structure of rice in Mekong Delta from many MODIS satellite images The MODIS satellite images, namely MOD09A1 with 250m spatial resolution and repeated after 8-days; MOD09Q1 with 500m spatial resolution and repeated after 8-days; MOD13A1 with 500m spatial resolution and repeated after 16-days and MOD13Q1 with 250m spatial resolution and repeated after 16-days in Mekong Delta from September, 2009 to December, 2010 Repeated after was used to monitor rice sowing progress We validate the result of interpreting images in 100 points which are located in most of rice growing in Mekong Delta In addition, we recorded the actuality and cropping calendar of rice The result of interpreting images show that MODIS-MOD13Q1 is the highest reliability in comparison with other images Therefore, we should enhance the possibility of using this image for monitoring the sowing progress, cropping calendar and other related fields in combination with vegetation index Keyword: MODIS, NDVI, sowing time of rice, Mekong Delta iv MỤC LỤC Lời cam đoan Cảm tạ Tóm lược Abstract Mục lục Danh sách hình Danh sách bảng Danh sách từ viết tắt i ii iii iv vii viii xiv xvi MỞ ĐẦU CHƯƠNG LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan đất ĐBSCL 1.1.1 Khái quát ĐBSCL 1.1.2 Khái quát đất ĐBSCL 1.1.3 Địa hình ĐBSCL 1.1.4 Thuỷ văn 1.1.5 Thực trạng sử dụng đất vùng ĐBSCL thời gian qua 1.2 Sơ lược lúa phương pháp xác định lịch thời vụ ĐBSCL 1.2.1 Các giai đoạn sinh trưởng lúa 1.2.2 Mùa vụ sản xuất lúa ĐBSCL 1.2.3 Phương pháp xây dựng lịch thời vụ cho địa phương 10 1.3 Tổng quan kỹ thuật viễn thám 10 1.3.1 Định nghĩa viễn thám 10 1.3.2 Ưu điểm công nghệ viễn thám 11 1.3.3 Ứng dụng viễn thám 11 1.3.3.1 Ứng dụng giới 11 1.3.3.2 Ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên thiên nhiên môi trường Việt Nam 12 v 1.3.4 Phương pháp xử lý ảnh viễn thám 13 1.3.5 Ảnh số thực vật phương pháp tính 13 1.3.5.1 Chỉ số thực vật 13 1.3.5.2 Chỉ số khác biệt thực vật (NDVI) 14 1.3.6 Giới thiệu phần mềm xử lý ảnh ENVI 16 1.4 Khái quát vệ tinh MODIS 16 1.5 Các kết nghiên cứu nước ứng dụng viễn thám MODIS theo dõi trạng cấu mùa vụ lúa 19 1.5.1 Các kết nghiên cứu nước 19 1.5.2 Các kết nghiên cứu nước 20 1.5.3 Các kết nghiên cứu khu vực ĐBSCL 22 1.5.3 Ưu khuyết điểm kết nghiên cứu 24 CHƯƠNG PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 26 2.1 Phương tiện 26 2.1.1 Dữ liệu ảnh MODIS 26 2.1.2 Đặc điểm ảnh MODIS 26 2.1.3 Các loại tư liệu khác 26 2.1.4 Các phần mềm chuyên dụng phương tiện khác 26 2.2 Phương pháp 27 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu 27 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 27 2.2.3 Phương pháp kiểm tra, khảo sát thực địa 27 2.2.4 Phương pháp thống kê so sánh 27 2.2.5 Phương pháp phương pháp đồ - biểu đồ 28 2.2.6 Phương pháp đánh giá độ tin cậy 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Kết thu thập liệu ảnh viễn thám 43 3.2 Kết xử lý ảnh 45 vi 3.2.1 Cắt ghép ảnh 45 3.2.2 Nắn tọa độ 48 3.2.3 Che ảnh 51 3.2.4 Ảnh số thực vật tạo chuỗi ảnh số thực vật đa thời gian 53 3.3 Giải đoán ảnh 63 3.3.1 Ảnh số khác biệt thực vật (NDVI) 63 3.3.2 Phân loại khơng kiểm sốt 67 3.3.3 Kết khảo sát thực địa 72 3.3.4 Mối quan hệ giá trị NDVI giai đoạn phát triển lúa 72 3.3.5 Phân loại có kiểm sốt 74 3.4 Kết giải đoán 74 3.4.1 Cách xác định thời gian xuống giống vùng trồng lúa ĐBSCL 74 3.4.2 Thời gian xuống giống vùng trồng lúa ĐBSCL 76 3.4.3 Cơ cấu mùa vụ vùng trồng lúa ĐBSCL 105 3.4.4 Kết so sánh loại ảnh khác diện tích 110 3.4.5 Kiểm tra độ tin cậy kết giải đoán 110 3.5 Đánh giá chung việc sử dụng loại ảnh viễn thám MODIS để giải đoán cấu mùa vụ 113 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 114 4.1 Kết luận 114 4.2 Đề nghị 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 PHỤ CHƯƠNG 119 vii ... ỨNG DỤNG BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT Chứng nhận chấp thuận luận văn thạc sỹ với đề tài : “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI ẢNH MODIS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH CƠ CẤU MÙA VỤ CÁC VÙNG ĐẤT TRỒNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG... học đất Tên luận án: “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI ẢNH MODIS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH CƠ CẤU MÙA VỤ CÁC VÙNG ĐẤT TRỒNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG? ?? Ngày nơi bảo vệ luận văn: / /2012 Hội trường... ghi nhớ cơng ơn q báu ! Nguyễn Hữu Long ii TÓM LƯỢC Nguyễn Hữu Long, 2012 ? ?Đánh giá khả sử dụng loại ảnh MODIS việc xác định cấu mùa vụ vùng đất lúa ĐBSCL” Luận văn Thạc sĩ Khoa học đất Khoa