Ứng dụng ảnh vệ tinh vnredsat 1 thành lập bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tỷ lệ 1 10 000 khu vực vườn quốc gia mũi cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ OANH ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ 1:10.000 KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ OANH ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ 1:10.000 KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU Ngành: Bản đồ viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Việt Hòa HÀ NỘI, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi số liệu kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Oanh MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RỪNG NGẬP MẶN .6 1.1 Khái niệm rừng ngập mặn 1.2 Sự phân bố rừng ngập mặn giới Việt Nam .6 1.2.1 Sự phân bố rừng ngập mặn giới 1.2.2 Sự phân bố rừng ngập mặn Việt Nam 10 1.3 Vai trò rừng ngập mặn 12 1.3.1 Vai trò tự nhiên 12 1.3.2 Vai trò RNM người 18 1.3.3 Rừng ngập mặn trước mối đe dọa 20 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG TỪ TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS .22 2.1 Cơ sở khoa học thành lập đồ lớp phủ rừng 22 2.1.1 Khái niệm đồ lớp phủ rừng 22 2.1.2 Yêu cầu thành lập đồ lớp phủ rừng .22 2.1.3 Nội dung phương pháp thể nội dung đồ 23 2.2 Phương pháp thành lập đồ lớp phủ rừng 24 2.2.1 Phương pháp đo vẽ trực tiếp 24 2.2.2 Phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh 25 2.2.3 Phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh để chỉnh đồ lớp phủ rừng có 37 2.3 Các quy trình thành lập đồ lớp phủ rừng 38 2.3.1 Quy trình thành lập đồ lớp phủ rừng từ tư liệu viễn thám .38 2.3.2 Quy trình thành lập đồ lớp phủ rừng theo phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh để chỉnh đồ lớp phủ rừng có 41 2.4 Tổng quan vệ tinh VNREDSat-1 .43 2.4.1 Quỹ đạo vệ tinh VNREDSat-1 46 2.4.2 Các chế độ chụp ảnh vệ tinh VNREDSat-1 .49 2.4.3 Tính kỹ thuật ảnh vệ tinh VNREDSat-1 50 2.4.4 Các mức xử lý ảnh vệ tinh VNREDSat-1 52 2.5 Phương pháp phân loại định hướng đối tượng (PLĐHĐT) 54 2.5.1 Một số vấn đề nguyên lý 54 2.5.2 Các thông số sử dụng để xây dựng sở tri thức PLĐHĐT 55 2.5.3 Vấn đề chọn phối hợp tỷ lệ 55 2.5.4 Ý nghĩa chuyên đề đối tượng quan hệ qua lại đối tượng 56 2.5.5 Vấn đề tính bất định (uncertainty) tính gần (vagueness) PLĐHĐT 57 2.5.6 Khái niệm mờ (fuzzy concept) ứng dụng phân loại ảnh viễn thám 57 2.5.7 Đối tượng ảnh đặc điểm đối tượng .58 2.5.8 Đặc trưng thống kê kiến trúc đối tượng 58 2.5.9 Hình dạng đối tượng 59 2.5.10 Đặc trưng quan hệ không gian đối tượng 59 2.5.11 Đặc trưng ngữ nghĩa (semantic features) 60 2.5.12 Tạo đối tượng ảnh 61 CHƯƠNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ 1:10.000 KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU TỪ ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 72 3.1 Khái quát khu vực thực nghiệm 72 3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên 72 3.1.2 Đặc điểm tài nguyên rừng ngập mặn 73 3.2 Ứng dụng ảnh VNREDSat-1 thành lập đồ lớp phủ rừng tỷ lệ 1:10.000 khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau 76 3.2.1 Tiền xử lý ảnh 77 3.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh 77 3.2.3 Tổ hợp màu tự nhiên 77 3.2.4 Xây dựng mẫu giải đoán 78 3.2.5 Sử dụng phần mềm eCognition 9.0 81 3.2.6 Đánh giá kết sau phân loại .86 3.2.7 Bản đồ kết 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ RNM Rừng ngập mặn PLĐHĐT Phân loại định hướng đối tượng GIS Geographic Information Systemes GPS Global Positioning Systemes NDVI Normalized Difference Vegetation Index VNREDSat-1 Vietnam Natural Resources, Environment and Disastermonitoring Satellite-1A DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Tên bảng Trang Bảng 2.1 So sánh hai phương pháp giải đoán ảnh viễn thám 26 Bảng 2.2 So sánh hai phương pháp phân loại có kiểm định phân loại không kiểm định 35 Bảng 2.3 Một số mốc thời gian vệ tinh VNREDSat-1 43 Bảng 2.4 Thông số quỹ đạo vệ tinh VNREDSat-1 46 Bảng 2.5 Các thơng số ảnh VNREDSat-1 51 Bảng 2.6 So sánh phân loại dựa điểm ảnh (pixel-based) phân loại định hướng đối tượng (object- oriented) 71 Bảng 3.1 Hệ thống loại rừng ngập mặn khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau 78 Bảng 3.2 Khóa giải đốn rừng ngập mặn khu vực vườn Quốc gia Mũi Cà Mau 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Trang Hình 1.1 Sự phân bố rừng ngập mặn giới Hình 1.2 Biểu đồ thống kê diện tích rừng ngập mặn theo tỷ lệ phần trăm Hình 1.3 Biểu đồ quy mơ RNM theo khu vực giai đoạn 1980-2005 Hình 1.4 Diện tích RMN theo khu vực giới giai đoạn 1980-2005 Hình 2.1 Miêu tả bước phương pháp phân loại có kiểm định 30 Hình 2.2 Đường cong phản xạ thực vật 37 Hình 2.3 Quy trình thành lập đồ lớp phủ rừng từ tư liệu viễn thám 38 Hình 2.4 Quy trình thành lập đồ lớp phủ rừng theo phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh để chỉnh đồ lớp phủ rừng có 41 Hình 2.5 Hành trình phóng tên lửa Vega tách thả vệ tinh 45 Hình 2.6 Quy trình thực nhiệm vụ hệ thống VNREDSat-1 48 Hình 2.7 VNREDSat-1 có khả chụp tồn lãnh thổ Việt Nam 50 Hình 2.8 Ảnh độ phân giải 2,5m chụp Sông Hồng (Hà Nội) 51 Hình 2.9 So sánh kết phân mảnh ảnh với tỷ lệ khác 56 Hình 10 Sự lẫn phổ thông tin chứa pixel 57 Hình 2.11 So sánh đặc trưng hình dạng sơng suối ao, hồ 59 Hình 2.12 Quan hệ topo khái niệm khoảng cách dùng PLĐHĐT 60 Hình 2.13 Mạng phân cấp đối tượng mức liên kết (Denfinies 2007) 65 Hình 2.14 Mơ hình xây dựng tập mờ (mờ hóa đặc điểm đối tượng) (Ursula C Benz, Peter Hofmann et al 2004) 67 Hình 2.15 Minh họa cho tập mờ Thấp, Trung bình Cao thuộc đặc điểm x đối tượng 69 Hình 2.16 Mức độ thành viên lớp phép phân loại 69 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau (khu vực có màu đỏ) 72 Hình 3.2 Quy trình xây dựng đồ lớp phủ rừng theo phương pháp kết hợp 76 Hình 3.3 Sơ đồ nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh 77 Hình 3.4 Sơ đồ chung phân loại định hướng đối tượng 81 Hình 3.5 Hiển thị ảnh quản lý liệu Ecognition 82 Hình 3.6 Trộn kênh ảnh tăng cường chất lượng ảnh 82 Hình 3.7 Phân mảnh ảnh 83 Hình 3.8.Thiết lập giải cho phân loại 83 Hình Sơ đồ trình thực phân loại rừng ngập mặn sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau phần mềm Ecognition 84 Hình 3.10 Chỉnh sửa kết tay 85 Hình 11 Đánh giá độ xác kết sau phân loại phần mềm Arcgis 10.1 85 Hình 3.12 Ma trận đánh giá độ xác kết phân loại 87 Hình 3.13 Bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau năm 2014 88 80 Mã Ảnh VNREDSat-1 Ảnh thực địa Mô tả Rừng ngập mặn độ che phủ