Ứng dụng công nghệ viễn thám để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã hòa xuân nam, huyện đông hòa, tỉnh phú yên

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngồi nổ lực thân, tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Huế Khoa Tài nguyên đất & Mơi trường nơng nghiệp; Phịng Đào tạo Sau đại học tận tình truyền đạt cho tơi kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập viết Luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn giáo TS Nguyễn Hồng Khánh Linh, người hướng dẫn khoa học, chu đáo nhiệt tình giúp đỡ suốt thời gian làm Luận văn Xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Phú Yên, Chi cục Kiểm lâm Phú Yên Trạm Kiểm lâm xã Hịa Xn Nam, huyện Đơng Hịa, tỉnh Phú n tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu thập số liệu để phục vụ cho Luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn quan, đồng nghiệp, gia đình bạn bè động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần để tơi hồn thành Luận văn Huế, ngày 03 tháng năm 2015 Học viên Huỳnh Tấn Tám PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu riêng cá nhân tơi Trong tồn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Huế, ngày 03 tháng năm 2015 Người cam đoan Huỳnh Tấn Tám PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU NGHIÊN CỨU .2 2.1 Mục đích nghiên cứu 2.2 Yêu cầu nghiên cứu Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Chương TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .4 1.1.1 Hệ thống viễn thám ảnh viễn thám 1.1.2 Cơ sở khoa học xây dựng đồ trạng đất lâm nghiệp 19 1.1.3 So sánh khác biệt phương pháp phân loại dựa pixel (pixelclassification) phương pháp phân loại dựa định hướng đối tượng (objectoriented classification) 23 1.1.4 Phần mềm giải đoán ảnh viễn thám theo phương pháp phân loại định hướng đối tượng eCognition .34 1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 39 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 39 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 41 1.3 MỘT SỐ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 42 Chương MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .43 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm iv 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 43 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .43 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 43 2.3.2 Phương pháp xử lý liệu ảnh viễn thám phần mềm chuyên dụng 44 2.3.3 Phương pháp điều tra mẫu 46 2.3.4 Phương pháp phân tích tổng hợp 48 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 49 3.1.1 Vị trí địa lý .49 3.1.2 Điều kiện tư nhiên 50 3.1.3 Điều kiện kinh tế-xã hội 51 3.2 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC XẤY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LÂM NGHIỆP KHU VỰC NGHIÊN 52 3.3 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LÂM NGHIỆP TỶ LỆ 1: 10000 KHU VỰC NGHIÊN CỨU .53 3.3.1 Tiền xử lý ảnh 53 3.3.2 Xây dựng khóa giải đốn ảnh 57 3.3.3 Giải đoán ảnh viễn thám 69 3.4 ĐÁNH GIÁ NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN VỀ VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐỂ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LÂM NGHIỆP 79 3.4.1 Thuận lợi 79 3.4.2 Khó khăn 79 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 81 KẾT LUẬN .81 ĐỀ NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 PHỤ LỤC 84 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Cụm từ viết tắt “C” Mẫu trạng thái đất chưa thành rừng “G” Mẫu trạng thái rừng giàu “N.C” Mẫu trạng rừng rừng nghèo đất chưa thành rừng “N” Mẫu trạng thái rừng nghèo “T.N.C” Mẫu trạng rừng trung bình, rừng nghèo đất chưa thành rừng “T.N.C-G” “TB” “TB-N.C” Mẫu trạng rừng trung bình, rừng nghèo đất chưa thành rừng lẫn sang rừng giàu Mẫu trạng thái rừng trung bình Mẫu trạng rừng trung bình lẫn sang trạng thái rừng nghèo đất chưa thành rừng GCP Điểm khống chế mặt đất GIS Hệ thống thông tin địa lý GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS PPĐHĐT Phương pháp định hướng đối tượng PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số thông số kỹ thuật ảnh SPOT 14 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật ảnh vệ tinh SPOT .44 Bảng 3.1 Số mẫu lẫn ứng với giá trị ngưỡng khác 63 Bảng 3.2 Giá trị ngưỡng tốt phân loại “G” với “T.N.C” 64 Bảng 3.3 Giá trị ngưỡng tốt phân loại loại “G” với loại “T.N.C-G” 65 Bảng 3.4 Giá trị ngưỡng tốt phân loại “TB” với loại “N.C” 65 Bảng 3.5 Giá trị ngưỡng tốt phân loại “TB-N.C” với “N.C” .66 Bảng 3.6 Giá trị ngưỡng tốt phân loại “N” với “C” .67 Bảng 3.7 Ma trận sai số giải đoán ảnh theo phương pháp định hướng đối tượng 72 Bảng 3.8 Sai khác diện tích rừng hai kết giải đoán phương pháp định hướng đối tượng phương pháp pixel 75 Bảng 3.9 Độ xác kết giải đoán phương pháp định hướng đối tượng phương pháp pixel .76 Bảng 3.10 Sai khác diện tích rừng hai kết giải đoán phương pháp định hướng đối tượng phương pháp pixel 77 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phổ phản xạ thực vật, đất nước Hình 1.2 Sự tương tác sóng điện từ với vật thể .5 Hình 1.3 Ảnh vệ tinh với độ phân giải không gian khác .7 Hình 1.4 Ảnh SPOT chụp ba kênh green, red hồng ngoại .7 Hình 1.5 Ảnh có 20 pixels ghi nhận thông tin theo bits Hình 1.6 Nguyên lý thu nhận liệu ảnh viễn thám .10 Hình 1.7 Nguyên lý thu nhận quy trình xử lý liệu viễn thám 10 Hình 1.8 Thu nhận, xử lý ứng dụng liệu viễn thám .11 Hình 1.9 Các bước tiến hành giải đoán ảnh mắt .17 Hình 1.10 Phương pháp phân loại hình hộp sử dụng kênh 25 Hình 1.11 Phương pháp phân loại theo định 26 Hình 1.12 Nguyên lý phân loại theo khoảng cách ngắn .27 Hình 1.13 Phương pháp phân loại gần 27 Hình 1.14 So sánh kết phân mảnh với tỷ lệ khác 29 Hình 1.15 So sánh đặc trưng hình dạng sơng suối ao hồ 30 Hình 1.16 Quan hệ topo khái niệm khoảng cách phân loại định hướng đối tượng 31 Hình 1.17 Mạng phân cấp đối tượng mức liên kết .33 Hình 1.18 Giao diện phần mềm eCognition 34 Hình 1.19 Tạo project 36 Hình 1.20 Trộn kênh ảnh 36 Hình 1.21 Chỉnh sửa thơng số tỷ lệ để phân mảnh 37 Hình 1.22 Thiết lập số phần mềm eCognition 38 Hình 1.23 Xuất kết 39 Hình 2.1 Khung logic quy trình giải đốn ảnh viễn thám .45 Hình 2.2 Sơ đồ tìm thuật tốn phân loại đối tượng ảnh mẫu 47 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí xã Hịa Xn Nam, huyện Đơng Hòa, tỉnh Phú Yên 49 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm viii Hình 3.2 Sự phân bố điểm khống chế nắn ảnh kênh tồn sắc 54 Hình 3.3 Danh sách điểm khống chế chọn nắn ảnh sai số nắn ảnh kênh tồn sắc 54 Hình 3.4 Sự phân bố điểm khống chế nắn ảnh kênh đa phổ 55 Hình 3.5 Danh sách điểm khống chế chọn nắn ảnh sai số nắn ảnh kênh đa phổ 55 Hình 3.6 Ảnh đa phổ trước sau trộn 56 Hình 3.7 Ảnh cắt theo khu vực nghiên cứu 56 Hình 3.8 Thuật toán phân mảnh ảnh phần mềm eCognition .58 Hình 3.9 Kết phân mảnh ảnh SPOT 58 Hình 3.10 Cây phân loại tạo phần mềm eCognition 59 Hình 3.11 Chỉ số NDVI thiết lập phân mềm eCognition 60 Hình 3.12 Chỉ số RIV thiết lập phân mềm eCognition 60 Hình 3.13 Các giá trị đặc trưng đối tượng ảnh khác 62 Hình 3.14 Số mẫu lẫn ứng với giá trị ngưỡng 63 Hình 3.15 Khóa giải đoán cho ảnh SPOT thu nhận ngày 26/03/2013 68 Hình 3.16 Bộ khóa giải đốn ảnh tự động 69 Hình 3.17 Ảnh giải đốn phương pháp định hướng đối tượng 70 Hình 3.18 Tuyến điều tra lấy mẫu đánh giá độ xác kết giải đốn 71 Hình 3.19 So sánh kết điều tra thực địa với kết giải đốn trạng thái rừng giàu 71 Hình 3.20 Quy trình ứng dụng cơng nghệ viễn thám để xây dựng đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp xã Hòa Xuân Nam 73 Hình 3.21 Bản đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp xã Hòa Xuân Nam, huyện Đơng Hịa, tỉnh Phú n, năm 2014 thu nhỏ 74 Hình 3.22 Ảnh giải đốn ảnh phương pháp pixel 76 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Bản đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp tài liệu thiếu điều tra, kiểm kê rừng nhằm phục vụ cho công tác lập quy hoạch, kế hoạch bảo vệ phát triển rừng từ Trung ương đến địa phương Sự phát triển mạnh mẽ kỹ thuật tính tốn cơng nghệ thơng tin với khơng ngừng hồn thiện lý thuyết đo ảnh thập kỷ gần cho đời công nghệ viễn thám, với tư liệu ảnh vệ tinh có độ phân giải cao phản ánh trung thực bề mặt trái đất thời điểm chụp, hàm lượng thông tin lớn, thu nhận nhiều dải sóng, nguồn liệu phong phú trực quan giúp cho nhà nghiên cứu bề mặt trình tự nhiên mặt đất cách hiệu Kết hợp với khả xử lý số liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS) phần mềm giải đốn ảnh viễn thám, cơng nghệ viễn thám tạo công cụ mạnh nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên nói chung tài nguyên rừng nói riêng Hiện nay, có nhiều ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, nâng cao khả quan sát bề mặt trái đất, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, có ngành lâm nghiệp Mặt khác, ngồi quy trình kỹ thuật giải đoán ảnh viễn thám phương pháp pixel mà từ trước đến hay sử dụng, đời phần mềm eCognition Developer với kỹ thuật giải đốn ảnh viễn thám theo phương pháp mới, phương pháp định hướng đối tượng cho kết giải đoán khả quan vấn đề Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn đưa vào yêu cầu chuyên môn công tác điều tra, kiểm kê tài nguyên rừng giai đoạn 2012-2015 theo định: Quyết định số: 3183/QĐ-BNN-TCLN ngày 21/12 /2012 Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn định số 690/QĐ-BNN-TCCB ngày 01042 /2013 Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Ở nước ta nay, việc ứng dụng ảnh viễn thám xây dựng đồ trạng rừng đất lâm nghiệp phục vụ cho cơng tác kiểm kê rừng cịn hạn chế Hầu hết tỉnh nước việc kiểm kê rừng dựa đồ trạng rừng đất lâm nghiệp cũ không cập nhật hàng năm cập nhật chưa đầy đủ, gây khơng khó khăn cho cơng tác quản lý, lưu trữ mà cụ thể việc cập nhật diễn biến diện tích trữ lượng hàng năm Đặc biệt, tỉnh Phú Yên nói chung, xã Hịa Xn Nam, huyện Đơng Hịa, tỉnh Phú n nói riêng, đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp sử dụng để phục vụ cho công tác kiểm kê rừng đồ thừa kế từ đồ năm 2007 Tổng cục Lâm nghiệp, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn cung cấp cập nhật hàng năm qua công tác điều tra thực PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm ... đốn trạng thái rừng giàu 71 Hình 3.20 Quy trình ứng dụng cơng nghệ viễn thám để xây dựng đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp xã Hòa Xuân Nam 73 Hình 3.21 Bản đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp. .. 51 3.2 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC XẤY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LÂM NGHIỆP KHU VỰC NGHIÊN 52 3.3 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LÂM NGHIỆP TỶ LỆ 1: 10000 KHU VỰC... biệt, tỉnh Phú Yên nói chung, xã Hịa Xn Nam, huyện Đơng Hịa, tỉnh Phú n nói riêng, đồ trạng sử dụng đất lâm nghiệp sử dụng để phục vụ cho công tác kiểm kê rừng đồ thừa kế từ đồ năm 2007 Tổng cục Lâm