DVEL
Thực chất việc phân loại này mang tính chất của phân loại có kiểm định vì các đối tƣợng đƣợc phân loại dựa trên giá trị của các chỉ số EVI, LSWI, DVEL.
Mục tiêu của đề tài là giải đoán ảnh để theo dõi diễn biến diện tích ngập lụt nên đối tƣợng cần đƣợc quan tâm là những đối tƣợng có liên quan tới nƣớc còn những đối tƣợng khác thì gộp lại thành một hoặc vài đối tƣợng để dể dàng cho việc phân tích sau. Kết quả phân loại đƣợc chia thành 3 nhóm: pixel nƣớc, pixel hỗn hợp và pixel không liên quan tới nƣớc.
Việc phân loại các đối tƣợng đƣợc thực hiện gồm các bƣớc sau:
Bƣớc 1:
Dựa vào sơ đồ xây dựng bản đồ ngập lụt từ dữ liệu MODIS của Akm Saiful Islam và ctv (2009) (Hình 3.2) ta phân loại các chỉ số nhƣ sau:
+ EVI: EVI ≤ 0,05; 0,05 ≤ EVI ≤ 0,1; 0,1 ≤ EVI ≤ 0.3 và EVI > 0,3. + LSWI: LSWI ≤ 0,0 và LSWI ≥ 0,0.
+ DVEL: DVEL ≤ 0,05 và DVEL ≥ 0,05.
Ảnh phân loại các đối tƣợng của từng chỉ số đƣợc thực hiện bằng công cụ Spatial Analyst/ Reclassify của phần mềm ArcGIS.
Các ảnh phân loại đối tƣợng của từng chỉ số là ảnh gồm có 4 màu (4 khoảng giá trị) đối với EVI (Hình 4.4), 2 màu (2 khoảng giá trị) đối với LSWI (Hình 4.5) và 2 màu (2 khoảng giá trị) đối với DVEL (Hình 4.6). Những màu này chỉ là màu để phân biệt các đối tƣợng ta có thể thay đổi đƣợc bằng cách vào Properties/ Symbology/ Unique Values của phần mềm ArcGIS.
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 4.4: Ảnh phân loại đối tƣợng của chỉ số ENVI 17/06/2000
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Bƣớc 2:
Sau khi phân loại các đối tƣợng theo từng chỉ số, ta tiến hành cộng gộp các chỉ số lại với nhau rồi phân loại lại lần nữa dựa vào sự kết hợp các điều kiện trong phƣơng pháp thành lập bản đồ ngập lụt.
Theo mục tiêu của đề tài thì ta phân loại ảnh cộng gộp các chỉ số thành 3 loại: pixel nƣớc, pixel hổn hợp và pixel không liên quan tới nƣớc.
Ảnh phân loại các đối tƣợng đƣợc thực hiện bằng công cụ Spatial Analyst/ Reclassify của phần mềm ArcGIS.
Các ảnh phân loại đối tƣợng là ảnh gồm có 3 màu ứng với 3 nhóm đối tƣợng (Hình 4.7). Những màu này chỉ là màu để phân biệt các đối tƣợng ta có thể thay đổi đƣợc bằng cách vào Properties/ Symbology/ Unique Values của phần mềm ArcGIS.
Hình 4.7: Ảnh phân loại các đối tƣợng cần thiết ngày 21/09/2000 4.3.2. Tính diện tích ngập lụt
Ảnh giải đoán và phân tích ở những giai đoạn trên là ảnh tập trung vào khu vực Đồng bằng sông Cửu long nhƣng ảnh còn chứa những khu vực ngoài vùng nghiên cứu. Vì vậy, để việc tính diện tích chính xác hơn cần phải tiến hành cắt một 1 lần nữa (để đƣợc ảnh chỉ chứa khu vực nghiên cứu) nhờ mask của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh đƣợc cắt là ảnh đã phân loại và việc cắt ảnh đƣợc thực hiện bằng công cụ Spatial Analyst Tools/ Extraction/ Extract by Mask của phần mềm ArcGIS. Ảnh đƣợc tạo ra có tính chất giống nhƣ ảnh đã phân loại (Hình 4.8).
Hình 4.8: Ảnh phân loại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long ngày 21/09/2000
Sau khi có ảnh phân loại các đối tƣợng cần quan tâm của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, diện tích vùng ngập lụt đƣợc tính bằng cách vào Open Attribute table của ảnh trong phần mềm ArcGIS. Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng 4.1, 4.2, 4.3.
Diện tích ngập lụt đƣợc tính theo công thức:
S = nx p2 (4.4)
Trong đó: + S là diện tích ngập lụt (Km2 ). + n là số pixel nƣớc trong ảnh.
+ p là độ phân giải không gian của ảnh (Km)
Bảng 4.1: Kết quả tính diện tích các đối tƣợng từ phân tích ảnh của năm 2010
Thời gian
Diện tích (Km2
)
Nƣớc Hổn hợp Không liên quan tới nƣớc
26/06/2010 6580 16081 14790.5
16/10/2010 13575 20746 12283
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Bảng 4.2: Kết quả tính diện tích các đối tƣợng từ phân tích ảnh của năm 2000
Thời gian Diện tích (Km
2
)
Nƣớc Hổn hợp Không liên quan tới nƣớc
13/03/2000 1817,75 2917,5 41862,25 14/04/2000 2536,5 5256,75 38017,75 16/05/2000 2674,25 9114,75 34806 17/06/2000 1973 9114,75 35508 11/07/2000 1333 10121,75 35138,25 28/08/2000 1208 14280 20264 05/09/2000 10482 12538 23507 13/09/2000 15010 14005 17579 21/09/2000 17516 13986 15091 29/09/2000 17725 13162 15708 07/10/2000 17712 16865 12015 15/10/2000 18208 14304 14084 23/10/2000 17577 13171 15847 16/11/2000 16320 12361 17914 18/12/2000 9314 11152 26132
Bảng 4.3: Kết quả tính diện tích các đối tƣợng từ phân tích ảnh của năm 2011
Thời gian Diện tích (Km
2
)
Nƣớc Hổn hợp Không liên quan tới nƣớc
14/03/2011 3310.75 5061.25 38212.5 15/04/2011 5647.5 5067.25 35879.25 17/05/2011 6796.5 8048.25 31745.5 18/06/2011 5987.75 9246.5 31362.25 12/07/2011 5066.5 10196.75 37330 13/08/2011 8127.75 14022.25 24442.5 14/09/2011 11511.75 15588.75 19489.75 22/09/2011 10974 24660 10960.25 30/09/2011 14457.5 15040.25 17094.75 08/10/2011 14943 15220.5 16430.75 16/10/2011 15048 14002.75 17545 17/11/2011 15440.5 11798 19356 11/12/2011 9836.75 12860.75 23891
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Số liệu đƣợc tạo ra từ việc tính diện tích là dữ liệu cho việc thành lập biểu đồ diện tích ngập lụt.
Dựa vào kết quả tính diện tích ta có thể biết đƣợc phần nào diễn biến ngập lụt của Đồng bằng sông Cửu Long. Ví dụ năm 2011: thời gian bắt đầu lũ là giữa tháng 8, thời gian lũ cao từ giữa tháng 9 đến gữa tháng 11 đến giữa tháng 12 lũ bắt đầu rút.
4.3.3. Thành lập biểu đồ diện tích ngập lụt
Để xác định một cách chính xác thời gian xuất hiện, lũ tại một vị trí hoặc một khu vực cần căn cứ vào biểu đồ diễn biến diện tích ngập lụt trong một chuỗi thời gian nào đó.
Hình 4.9: Biểu đồ diện tích ngập lụt năm 2010 từ phân tích ảnh
Năm 2010: lũ bắt đầu vào giữa tháng 7, thời gian lũ cao giữa tháng 10 và bắt đầu kết thúc khoảng giữa tháng 11(Hình 4.9).
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 4.1: Biểu đồ diện tích ngập lụt năm 2000 từ phân tích ảnh
Năm 2000: lũ bắt đầu vào giữa tháng 7, thời gian lũ cao từ cuối tháng 8 đến giữa tháng 11, bắt đầu rút vào giữa tháng 12 và có 2 đỉnh lũ là cuối tháng 8 và giữa tháng 10. Riêng trong giai đoạn đầu mùa lũ tức giữa tháng 7 đến cuối tháng 8 diện tích ngập lụt không tăng từ từ nhƣ mực nƣớc mà tăng đột ngột là do thời gian này tuy nƣớc dâng lên nhƣng vẫn chƣa vƣợt lên khỏi độ cao của những nơi chứa nƣớc (Hình 4.10).
Hình 4.2: Biểu đồ diện tích ngập lụt năm 2011 từ phân tích ảnh
Năm 2011: lũ bắt đầu vào giữa tháng 7, thời gian lũ cao từ đầu tháng 8 đến hết tháng 11, bắt đầu rút vào giữa tháng 12 và có 2 đỉnh lũ là giữa tháng 9 và giữa tháng 11(Hình 4.11).
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 4.3: Biểu đồ sự thay đổi diện tích ngập lụt của 3 năm 2000, 2010, 2011 từ phân tích ảnh
Năm 2000 và 2011 đều có 2 đỉnh lũ và đều vƣợt mức báo động. Thời gian xuất hiện lũ của năm 2000 sớm hơn thời gian xuất hiện lũ của năm 2011. Năm 2010 lũ không vƣợt mức báo động nên đề tài không phân tích nhiều, kết quả phân tích năm này chỉ để cho thấy lũ năm 2000 và năm 2011 là lũ lớn (Hình 4.12).
Hình 4.4: Biểu đồ mực nƣớc tại trạm quan trắc Tân Châu tỉnh An Giang
(Nguồn: Mekong river commission - Ủy hội sông Mekong, 2011)
Kết quả mô tả diễn biến của lũ bằng sự thay đổi diện tích ngập lụt tƣơng đối phù hợp với diễn biến của lũ khi căn cứ vào biểu đồ mực nƣớc (Hình 4.13), cho thấy từ việc phân tích ảnh viễn thám ta hoàn toàn có thể mô tả đƣợc diễn biến lũ.
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3.4. Thành lập bản đồ ngập lụt
Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả nghiên cứu ngoài việc căn cứ vào biểu đồ thể hiện diện tích ngập lụt còn phải căn cứ vào loạt ảnh đã đƣợc giải đoán. Vì vậy, ta cần thành lập chuỗi bản đồ diện tích ngập lụt theo thời gian nhằm tạo cơ sở dữ liệu cho những tính toán và đánh giá diễn biến ngập lụt tại vùng nghiên cứu.
Bản đồ ngập lụt đã thể hiện tƣơng đối vùng bị ngập và diện tích ngập lụt của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long tại thời điểm nhất định. Phần màu xanh trong bản đồ là phần ngập lụt, tại những thời điểm khác nhau thì phần màu xanh tức vùng ngập lụt chiếm phần diện tích khác nhau (Phụ lục 6).
Năm 2000: Vào thời gian chƣa có lũ, nƣớc chủ yếu tập trung ở những con sông và vùng ven biển. Vào mùa lũ thì nƣớc ngập thêm ở hầu hết các tỉnh đầu nguồn kết hợp với thủy triều làm cho nƣớc ngập một diện tích rộng lớn của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.
Năm 2011: Vào thời gian chƣa có lũ, nƣớc chủ yếu tập trung ở những con sông và vùng ven biển, do mực nƣớc biển dâng và hoạt động nông nghiệp (nuôi trồng thủy sản) tại các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu nên khu vực này chiếm phần diện tích ngập lụt khá lớn.Vào mùa lũ, vùng ngập lụt tăng lên ở các tỉnh thƣợng nguồn nhƣng do có đê bao ở các tỉnh Kiên Giang, An Giang, Đồng Tháp, Long An nên nƣớc dồn về vùng hạ nguồn nhiều hơn.
Ví dụ, trong năm 2000:
+ Bản đồ ngày 13/03/2000 khi chƣa có dấu hiệu gì của lũ ta thấy phần màu nâu tức phần không có nƣớc ngập chiếm tỉ lệ rất cao (khoảng 89,84%), còn phần màu xanh tức phần ngập nƣớc chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 3,9%) chủ yếu tập trung ở các con sông và vùng ven biển.
+ Bản đồ ngày 07/10/2000 khi đang trong mùa lũ ta thấy phần màu nâu tức phần không có nƣớc ngập giảm đáng kể (khoảng 25,79%), còn phần màu xanh tức phần ngập nƣớc lại tăng khá nhanh (khoảng 38,02%) tập trung vào vùng ven biển và các tỉnh đầu nguồn của Đồng bằng sông Cửu Long.
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
Qua nghiên cứu cho thấy dữ liệu ảnh MODIS đã phản ánh đƣợc tình trạng biến động diện tích ngập lụt của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.
Kết quả thành lập đƣợc bản đồ ngập lụt, xác định đƣợc khoảng thời gian ngày bắt đầu có lũ cũng nhƣ khoảng thời gian lũ kết thúc. Thời gian lũ bắt đầu là cuối tháng 6 đến cuối tháng 7, thời gian đỉnh lũ là giữa tháng 9 đến hết tháng 10, thời gian lũ kết thúc từ đầu tháng 11 đến đầu tháng 12.
Kết quả này đƣợc so sánh với biểu đồ mực nƣớc trong báo cáo tình hình lũ lụt năm 2011 của Ủy hội sông Mekong tại trạm quan trắc Tân Châu của tỉnh An Giang là tƣơng đối phù hợp.
Với sự kết hợp của biểu đồ diện tích ngập lụt và bản đồ ngập lụt đƣợc tạo ra từ việc giải đoán và phân tích ảnh viễn thám ta có thể biết đƣợc diễn biến của lũ theo không gian và thời gian.
5.2. Kiến nghị
Ảnh MODIS (MOD09A1) cần tiếp tục nghiên cứu phục vụ cho theo dõi diễn biến ngập lụt cấp vùng, quốc gia.
Nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám có độ phân giải cao để phục vụ cho theo dõi diễn biến ngập lụt ở cấp huyện, xã.
Cần tiếp tục nghiên cứu nhiều ứng dụng của ảnh viễn thám để phục vụ cho những mục đích khác.
Ảnh viễn thám chịu nhiều ảnh hƣởng của mây nên cần có biện pháp khắc phục để việc nghiên cứu và ứng dụng ngày càng hiệu quả hơn trong tƣơng lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
+ Đoàn Tấn Linh (2010). Ứng dụng ảnh viễn thám MoDis Terra/Aqua trong xác định cơ cấu mùa vụ lúa và hiện trạng sử dụng đất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Luận văn tốt nghiệp đại học trƣờng Đại học Cần Thơ.
+ Đoàn Văn Chung, Trần Thị Luận, Trần Văn Bình (2010). Tài liệu hướng dẫn lập kế hoạch phòng,chống lụt, bão cấp tỉnh, huyện khu vực các tỉnh, đồng bằng sông Cửu Long. Tổng cục thủy lợi cục quản lý đê điều và phòng chống lụt bão.
+ Huỳnh Thị Thu Hƣơng, Trƣơng Chí Quang và Trần Thanh Dân (2012). Ứng dụng ảnh MODIS theo dõi sự thay đổi nhiệt độ bề mặt đất và tình hình khô hạn vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Trƣờng Đại học Cần Thơ.
+ Lê Anh Tuấn (2004). Phòng chống thiên tai. Khoa công nghệ, trƣờng Đại học Cần Thơ.
+ Nguyễn Khắc Thời và ctv (2011). Giáo trình viễn thám, Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
+ Võ Quốc Thành (2013). Quản lý và giảm nhẹ tác động của lũ Đồng bằng sông Cửu Long. Trƣờng Đại học Cần Thơ.
Tiếng Anh:
+ Lam Hung Son (Nicolaas Bakker) và ctv (2011), Flood Situation Report 2011, Mekong River Commission.
+ Sun, H. S., Huang, J. F., Huete, A. R, Peng, D. L. and Zhang, F. (2009),
Mapping paddy rice with multi-date modderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) data in china, J Zhejiang Univ Sci A 2009 10(10):1509-1522.
Trang web:
+ Ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên và môi trường ở Việt Nam http://www.diahai.com.vn/vi/tin-tuc/thong-tin-cong-nghe/322-ung-dung-cong- nghe-vien-tham-de-giam-sat-tai-nguyen-va-moi-truong-o-viet-nam.html, truy cập ngày 12/08/2013.
+ Modis_brochure http://modis.gsfc.nasa.gov/about/media/modis_brochure.pdf, truy cập ngày 13/08/2013.
+ http://modis.gsfc.nasa.gov/about/design.php, truy cập ngày 12/08/2013. + http://reverb.echo.nasa.gov, truy cập ngày 10/08/2013.
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Cách đặt tên ảnh MODIS theo ngày Julian
MOD09A1.A2011273.h28v07.005.2011285131044.hdf Trong đó:
+ MOD09A1: tên rút ngắn của ảnh
+ . A2011273: Ngày chụp (tính theo ngày Julian), có dạng: A-YYYYDDD + .h28v07: các trục của cảnh chụp (theo chiều ngang và dọc)
+ .005: kí hiệu lƣu trữ của cơ sở dữ liệu
+ .2011285131044: Ngày tạo ảnh, tính theo ngày Julian (YYYYDDDHHMMSS)
PHỤ LỤC Phụ lục 2: Lịch Julian năm 2000 Năm 2000 Ngày Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 1 1 32 61 92 122 153 183 214 245 275 306 336 2 2 33 62 93 123 154 184 215 246 276 307 337 3 3 34 63 94 124 155 185 216 247 277 308 338 4 4 35 64 95 125 156 186 217 248 278 309 339 5 5 36 65 96 126 157 187 218 249 279 310 340 6 6 37 66 97 127 158 188 219 250 280 311 341 7 7 38 67 98 128 159 189 220 251 281 312 342 8 8 39 68 99 129 160 190 221 252 282 313 343 9 9 40 69 100 130 161 191 222 253 283 314 344 10 10 41 70 101 131 162 192 223 254 284 315 345 11 11 42 71 102 132 163 193 224 255 285 316 346 12 12 43 72 103 133 164 194 225 256 286 317 347 13 13 44 73 104 134 165 195 226 257 287 318 348 14 14 45 74 105 135 166 196 227 258 288 319 349 15 15 46 75 106 136 167 197 228 259 289 320 350 16 16 47 76 107 137 168 198 229 260 290 321 351 17 17 48 77 108 138 169 199 230 261 291 322 352 18 18 49 78 109 139 170 200 231 262 292 323 353 19 19 50 79 110 140 171 201 232 263 293 324 354 20 20 51 80 111 141 172 202 233 264 294 325 355 21 21 52 81 112 142 173 203 234 265 295 326 356 22 22 53 82 113 143 174 204 235 266 296 327 357 23 23 54 83 114 144 175 205 236 267 297 328 358 24 24 55 84 115 145 176 206 237 268 298 329 359 25 25 56 85 116 146 177 207 238 269 299 330 360