Thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp

453 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ BỀ MẶT TỈNH ĐỒNG THÁP SV Đào Anh Chơn SV Nguyễn Thị Kim Ngân ThS La Văn Hùng Minh Tóm tắt Hiện nay, sử dụng ảnh viễn thám thành lập đồ thực nhanh chóng mang lại hiệu cao Nghiên cứu sử dụng liệu ảnh viễn thám Landsat thành lập đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp năm 2015 Kết đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp năm 2015 gồm có 05 đối tượng: Sơng, kênh rạch, dân cư, ăn quả, rừng, đất nông nghiệp Đặt vấn đề Ngày nay, công nghệ vệ tinh viễn thám sử dụng để theo dõi, đánh giá biến đổi bề mặt trái đất, quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên giám sát môi trường Nhờ liệu ảnh viễn thám giải đốn, phân tích đánh giá biến động lớp phủ mặt đất theo thời gian không gian cách hiệu nhanh chóng, giảm chi phí so với phương pháp điều tra đo đạc thực địa Đồng Tháp tỉnh thuộc khu vực Đồng sông Cửu Long vùng cung cấp lương thực lớn cho nước, lúa loại trồng chủ yếu chiếm tỷ trọng lớn diện tích gieo trồng giá trị sản xuất tồn ngành nơng nghiệp Đất đai Đồng Tháp phù hợp cho sản xuất lượng thực, chia làm nhóm đất nhóm đất phù sa (chiếm 59,06% diện tích đất tự nhiên), nhóm đất phèn (chiếm 25,99% diện tích tự nhiên), đất xám (chiếm 8,67% diện tích tự nhiên), nhóm đất cát (chiếm 0,04% diện tích tự nhiên), tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp [2] Năm 2014, sản xuất nông nghiệp tỉnh tiếp tục phát triển sang năm 2015 tỉnh thực mục tiêu “Tái cấu ngành nông nghiệp theo hướng phát triển bền vững” Để đạt mục tiêu đòi hỏi lãnh đạo cấp cần nắm rõ thực trạng lớp phủ bề mặt địa bàn tỉnh để có hướng tương lai cho việc quy hoạch sử dụng đất thực đồng hợp lý Trong đó, đồ lớp phủ bề mặt nguồn tài liệu quan trọng giúp cán bộ, nhà quy hoạch, nhà hoạch định sách có nhìn tổng quan trạng thực tế Nội dung nghiên cứu 2.1 Phạm vi nghiên cứu Đồng Tháp tỉnh nằm khu vực châu thổ Đồng sông Cửu Long thuộc hạ lưu sông Mekong, tọa độ địa lý từ 10°07’ đến 10°58’ vĩ độ Bắc từ 105°12’ đến 105°56’ kinh độ Đơng Phía Bắc Tây Bắc giáp tỉnh Preyveng thuộc Campuchia với đường biên giới 48.7km, phía Đơng giáp Long An Tiền Giang, phía Tây giáp An Giang Cần Thơ, phía nam Đơng Nam giáp Vĩnh Long [2] Đồng Tháp có địa hình tương đối phẳng, cao trung bình từ - 2m so với mực nước biển; độ cao giảm dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông Đồng Tháp nằm vùng nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô (mùa mưa từ tháng đến tháng 11 mùa khô từ tháng 12 tháng năm sau) Lượng mưa trung bình năm từ 1.170 – 1.520 mm, tập trung vào mùa mưa, chiếm 90 – 95% lượng mưa năm Tỉnh Đồng Tháp có hệ thống sơng, ngịi, kênh, rạch chằng chịt, nhiều ao, hồ lớn với sông sơng Tiền (một nhánh sơng Mekong) chảy qua tỉnh với chiều dài khoảng 132km [2] 454 Hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 2.2 Dữ liệu phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Dữ liệu nghiên cứu - Phần mềm ENVI 4.7, phần mềm MapInfo ArcGis 10.1; - Bản đồ hành tỉnh Đồng Tháp - Nghiên cứu sử dụng liệu ảnh vệ tinh Landsat Mỹ phóng thành cơng lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 Landsat thu nhận xấp xỉ 400 cảnh/ngày Thời gian hoạt động vệ tinh theo thiết kế 5,25 năm cung cấp đủ lượng để kéo dài hoạt động đến 10 năm Bảng 1: Đặc trưng cảm ảnh vệ tinh Landsat [1] Vệ tinh LDCM – Landsat Kênh Bước sóng (micrometers) Độ phân giải (meters) Band - Coastal aerosol Band - Blue Band - Green Band - Red Band - Near Infrared (NIR) Band - SWIR Band - SWIR Band - Panchromatic Band - Cirrus Band 10 - Thermal Infrared Band 11 - Thermal Infrared 0,433 – 0,453 0,450 – 0,515 0,525 – 0,600 0,630 – 0,680 0,845 – 0,885 1,560 – 1,660 2,100 – 2,300 0,500 – 0,680 1,360 – 1,390 10,3 – 11,3 11,5 – 12,5 30 30 30 30 30 30 30 15 30 100 100 455 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập liệu ảnh vệ tinh Landsat cho vùng nghiên cứu Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, trạng sử dụng đất tình hình biến động đất đai khu vực nghiên cứu Các tài liệu liên quan đến thổ nhưỡng, địa hình, địa mạo, đồ địa chính, trạng sử dụng đất - Phương pháp xử lý ảnh số: Nhập số liệu, hiệu chỉnh ảnh, biến đổi ảnh phân loại ảnh, xuất kết Phần mềm ENVI 4.7, phần mềm MapInfo ArcGis 10.1 sử dụng để cắt, ghép, giải đoán, phân loại ảnh vệ tinh viễn thám; Phần mềm MapInfo ArcGis 10.1 để biên tập thành lập đồ - Phương pháp biên tập trình bày đồ: Bản đồ phương tiện nghiên cứu thiếu, dựa vào để biết tình hình phân bố giao thơng, thủy lợi, ranh giới hành chính,… sau xử lý, đồng thời kết hợp kiểm tra lại tính xác yếu tố có vai trị so sánh, đối chiếu kết hình ảnh vệ tinh Hình Quy trình giải đốn ảnh vệ tinh Landsat thành lập đồ lớp phủ bề mặt 456 2.3 Kết nghiên cứu 2.2.1 Kết xây dựng khóa giải đốn Khóa giải đốn ảnh chuẩn giải đoán cho đối tượng định bao gồm tập hợp yếu tố dấu hiệu nhà giải đốn thiết lập, nhằm trợ giúp cho cơng tác giải đoán nhanh đạt kết giải đốn xác thống đối tượng giải đốn từ nhiều người giải đốn khác Khóa giải đoán ảnh thành lập sở kết hợp yếu tố thể ảnh: độ đậm nhạt, cấu trúc ảnh, kiểu mẫu, hình dạng, kích thước, vị trí, màu, bóng đối tượng; yếu tố tự nhiên như: mạng lưới sông suối, thảm thực vật, địa hình, đất đá Ảnh viễn thám Landsat khu vực tỉnh Đồng Tháp chụp vào ngày 16 tháng năm 2015 trời thống, mây gồm có đối tượng: Sơng, kênh rạch; dân cư; ăn quả; rừng; đất nông nghiệp Kết xây dựng khóa giải đốn ảnh viễn thám Landsat tổ hợp màu theo kênh phổ: Kênh phổ số - SWIR (R), kênh phổ số - NIR (G) kênh phổ số Coastal aerosol (B) thể chi tiết bảng bên Bảng Khóa giải đốn ảnh Landsat khu vực tỉnh Đồng Tháp STT Đối tượng Hình mẫu Dấu hiệu nhận biết ảnh Sông, kênh rạch Màu dương, cấu trúc mịn, hình dáng có dạng tuyến Dân cư Hợp nhiều màu, màu hồng nhạt lẫn màu trắng, cấu trúc hạt thô Cây ăn Lẫn tạp nhiều màu, màu xanh chủ đạo cấu trúc thơ, hình khối ô vuông, chữ nhật xen lẫn Rừng Màu xanh xen lẫn xanh, đen, trắng, cấu trúc hạt thô Đất nông nghiệp Màu xanh nhạt, cấu trúc hạt mịn 457 2.2.2 Chọn vùng mẫu đánh giá khác biệt mẫu lựa chọn Thiết lập vùng quan tâm để tiến hành giải đoán ảnh Việc đánh giá tương quan mẫu huấn luyện vơ quan trọng, chúng cho thấy khả trùng lặp, gây sai số giai đoạn phân lớp đối tượng, đánh giá khác biệt mẫu tính tốn tương quan giá trị phổ cặp mẫu huấn luyện lựa chọn cho tập tin đầu vào cho trước Theo J.A.Richards (1999), giá trị đánh giá khác biệt mẫu huấn luyện có khoảng giá trị từ đến 2, riêng biệt cặp mẫu huấn luyện xét mặt thống kê Nếu giá trị lớn 1,9 cặp mẫu huấn luyện có tách biệt tốt Đối với cặp huấn luyện có giá trị thấp hơn, nên cải thiện chỉnh sửa mẫuhuấn luyện Trong trường hợp cặp huấn luyện có giá trị phân biệt thấp nên gom chúng lại thành mẫu huấn luyện đơn [3] Bảng Kết so sánh khác biệt vùng mẫu lựa chọn Loại lớp phủ Sông, kênh Khu dân rạch cư Đất nông nghiệp Cây ăn Đất rừng 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Sông, kênh rạch - 2.0 Khu dân cư 2.0 - Đất nông nghiệp 2.0 2.0 - 1.99 2.0 Cây ăn Đất rừng 2.0 2.0 2.0 2.0 1.99 2.0 1.99 1.99 - Kết phân tích bảng cho thấy nhóm mẫu huấn luyện có giá trị khác biệt với mẫu chọn làm mẫu huấn luyện sử dụng phân loại thành lập đồ 2.2.2 Kết thành lập đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp Phân loại có kiểm sốt u cầu người sử dụng phải chọn vùng mẫu làm sở phân loại Tiếp dùng phương pháp so sánh để đánh giá liệu phần tử ảnh định đủ tiêu chuẩn để gán cho lớp Trong báo cáo sử dụng thuật tốn phân loại có kiểm sốt theo phương pháp phân loại gần (Mahalanobis Distance) Đây thuật toán để so sánh với thuật tốn khác sử dụng xử lí ảnh viễn thám, phương pháp nhà phân loại sử dụng nhiều cơng trình nghiên cứu thảm thực phủ Theo phần tử ảnh tính xác suất thuộc vào loại định gán tên loại mà xác suất thuộc vào loại lớn [3] Phương pháp phân loại gần xây dựng dựa sở giả thiết hàm mật độ xác suất tuân theo luật phân bố chuẩn, hàm phân bố liệu ảnh phải tuân theo luật phân bố chuẩn Gauss [3] Từ kết phân tích ảnh viễn thám Landsat phương pháp phân loại ảnh có kiểm sốt chuyển liệu sang ArcGIS ta cập nhật diện tích loại đối tượng khu vực nghiên cứu sau: + Ao hồ, sơng rạch có diện tích 201,62 km2 458 + Đất khu dân cư có diện tích 51,94 km2 phân bố dọc theo tuyến sông, tập trung nhiều phố lớn thành phố Sa Đéc, thành phố Cao Lãnh thị xã Hồng Ngự + Đất lúa có diện tích 1995,22 km2 phân bố khắp huyện tỉnh, nhiều Tân Hồng, Hồng Ngự, Tháp Mười, Lấp Vò, Cao Lãnh + Cây ăn có diện tích 1001,83 km2 phân bố ven sông cù lao chủ yếu huyện cuối nguồn Châu Thành, Lai Vung, thành phố Cao Lãnh, thành phố Sa Đéc + Rừng có diện tích 148,81 km2 chủ yếu rừng tràm phân bố nhiều huyện Tam Nông, Tháp Mười Hình Bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp năm 2015 (Minh họa từ tỷ lệ 1:500.000) 459 Kết luận Bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp xây dựng phương pháp phân loại Mahalanobis Distance Dựa vào đối tượng từ ảnh viễn thám cho phép thành lập đồ trạng lớp phủ mặt đất với thông tin trung thực xác, góp phần tích cực cơng tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, quy hoạch định cho lĩnh vực phát triển kinh tế xã hội, môi trường cách hợp lý Tư liệu viễn thám cho phép nghiên cứu lớp phủ thực vật nhiều thời điểm, từ nghiên cứu thay đổi lớp phủ thực vật mà đảm bảo độ xác, hiệu quả, tiết kiệm thời gian, cơng sức, đáp ứng nhu cầu giai đoạn phát triển Viễn thám có vai trị quan trọng ngành khoa học, qua nghiên cứu bước đầu cho thấy sử dụng công nghệ viễn thám GIS để xây dựng đồ lớp phủ bề mặt phương pháp đại, mang lại hiệu cao Tài liệu tham khảo [1] USGS (2014) http://earthexplorer.usgs.gov/, truy cập ngày 25/12/2014 [2] Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp (2014) Giới thiệu khái quát tỉnh Đồng Tháp [3] http://www.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/cactinhvathanhpho/tinhdo ngthap/thongtintinhthanh?view=introduction&provinceId=1358, truy cập ngày 12/5/2015 [4] Lê Văn Trung (2010) Giáo trình viễn thám ĐH Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh  ... 1:500.000) 459 Kết luận Bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp xây dựng phương pháp phân loại Mahalanobis Distance Dựa vào đối tượng từ ảnh viễn thám cho phép thành lập đồ trạng lớp phủ mặt đất với thông... Kết phân tích bảng cho thấy nhóm mẫu huấn luyện có giá trị khác biệt với mẫu chọn làm mẫu huấn luyện sử dụng phân loại thành lập đồ 2.2.2 Kết thành lập đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp Phân loại... Châu Thành, Lai Vung, thành phố Cao Lãnh, thành phố Sa Đéc + Rừng có diện tích 148,81 km2 chủ yếu rừng tràm phân bố nhiều huyện Tam Nơng, Tháp Mười Hình Bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Đồng Tháp năm