(i) (ii)
Hỡnh 38: (i) Bản đồđất vựng sụng Hậu Giang năm 1988 (Tỷ lệ 1:250.000); (ii) Bản đồđất nhiễm mặn và khụng nhiễm mặn
(i) (ii)
Hỡnh 39: (i) Bản đồđất miền Bắc 1979 (Tỷ lệ 1:500.000); (ii) Bản đồđất nhiễm mặn và khụng nhiễm mặn
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 54
Hỡnh 40:Chuẩn hoỏ kết quả phõn loại rừng ngập mặn trờn ảnh Landsat bằng bản đồđất miền Bắc 1979
Non-Mangrove
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 55
Hỡnh 41: Kết quả phõn loại rừng ngập mặn của Việt Nam Mangrove Ma ng ro ve
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 56
Bảng 13: Phõn bố diện tớch rừng ngập mặn ở Việt Nam (Đó chuẩn húa)
Khu vực Chuẩn húa bằng bản đồ đất (m²) Rừng ngập
mặn chưa chuẩn húăm²) Note Rừng ngập mặn đó chuẩn húa Khụng phải rừng ngập mặn Miền Bắc và Bắc Trung Bộ 118.212 37.872 Soil map 1979 (scale 1:500.000)
Miền Nam 1,028.227 326.709 Soil map 1988
(scale 1:250.000) Miền Đụng Nam 1,596.138 Khụng cú bản đồđất Hỡnh 42: Phõn bố diện tớch rừng ngập mặn ở Việt Nam 4.2.2. Đỏnh giỏ độ chớnh xỏc - Độ chớnh xỏc tổng cộng = (98956/98966) 99.9899% - Hệ số Kappa = 0.9992
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 57
Bảng 14: Ma trận sai số
Thực địa Kết quả
River Grass Soil High tree
Sea Mangrove Non-
mangrove Rice field Total River 941 0 0 0 0 0 0 0 941 Grass 0 552 1 4 0 0 0 0 557 Soil 0 0 812 0 0 0 0 0 812 High tree 0 0 0 1674 0 0 0 0 1674 Sea 0 0 0 0 92610 0 0 0 92610 Mangrove 0 0 0 0 0 700 0 0 700 Non- mangrove 0 0 0 0 0 1 827 0 828 Rice field 0 0 4 0 0 0 0 840 844 Total 941 552 817 1678 92610 701 827 840 98966 4.2.3. Nhận xột kết quả - Dựa trờn sự khỏc nhau về đặc tớnh phổ của cỏc vật chất khỏc nhau cú thể phõn loại được cỏc loại lớp phủ khỏc nhaụ
- Cỏc thụng tin vềđịa hỡnh (cao độ, độ dốc) liờn quan tới điều kiện mụi trường sống của thực vật. Đõy cũng là thụng tin hữu ớch trong việc phõn loại rừng ngập mặn và cỏnh đồng canh tỏc. Bờn cạnh đú, bản đồ đất cũng cung cấp thụng tin hữu ớch cho việc chuẩn húa kết quả phõn loại rừng ngập mặn.
- Cỏc đặc tớnh mựa vụ cú thể giỳp cải thiện độ chớnh xỏc của kết quả phõn loạị Dựa trờn những thụng tin này cú thể dễ dàng tỡm ra cỏc loại thực vật mang tớnh mựa vụ, từ đú cú thể phõn biệt loại thực vật này với cỏc loại thực vật khỏc cú đặc tớnh phổ gần giống nhaụ
- Tuy nhiờn, vựng đồng bằng sụng Cửu Long, địa hỡnh gần như bằng phẳng với cao độ mặt đất thấp. Do đú, cỏc thụng tin về địa hỡnh ở khu vực này khụng giỳp cải thiện kết quả phõn loạị Khoảng 95% diện tớch kết quả phõn loại rừng ngập mặn khụng sử dụng thụng tin địa hỡnh để cải thiện độ chớnh xỏc.
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 58 - Cú khoảng 58% diện tớch kết quả phõn loại rừng ngập mặn chưa cú bản đồ
đất để chuẩn húa kết quả phõn loạị
- Chưa cú cụng đoạn khảo sỏt thực địa cho khu vực đồng bằng sụng Cửu Long.
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 59
4.3. Xỏc định sự biến đổi diện tớch rừng ngập mặn
Hỡnh 43: Phương phỏp xỏc định sự biến đổi diện tớch rừng ngập mặn
Trước hết, rừng ngập mặn được trớch xuất từ dữ liệu ảnh Landsat cho nhiều thời kỳ
khỏc nhau nhưng cựng một vị trớ. Sau bước phõn loại này, chỳng sẽ được so sỏnh với nhau để xỏc định sự biến đổi về diện tớch và khu vực tăng trưởng.
4.3.1. Khu vực nghiờn cứu
Phần nghiờn cứu này sẽ xỏc định sự thay đổi diện tớch rừng ngập mặn tại bờn trong khu vực bảo vệ cụng viờn quốc gia Xuõn Thủy10 và khu bảo tồn thiờn nhiờn đất ngập nước Tiền Hải11. Cụng viờn
quốc gia Xuõn Thủy chớnh là vựng
đất ngập nước đầu tiờn trở thành khu vực thuộc cụng ước Ramsar của khu vực Đụng Nam Á và cũng là một trong những điểm bảo tồn cỏc loài chim di cư trờn thế giới12.
Hỡnh 44: Khu vực nghiờn cứu (Xuõn Thủy - Tiền Hải) hiển thị trờn GoogleEarth
Dữ liệu GIS về đường biờn của khu vực bảo tồn được tải về từ website của Protected Planet13. 10http://en.wikipediạorg/wiki/Xuan_Thuy_National_Park 11http://vịwikipediạorg/wiki/Khu_b%E1%BA%A3o_t%E1%BB%93n_thi%C3%AAn_nh i%C3%AAn_Ti%E1%BB%81n_H%E1%BA%A3i 12http://ramsar.wetlands.org/ 13 http://protectedplanet.net/sites/Xuan_Thuy_Nature_Reserve - - http://protectedplanet.net/sites/Tien_Hai_Nature_Reserve Rừng ngập mặn thời kỳ 1 Rừng ngập mặn thời kỳ 2 Rừng ngập mặn thời kỳ 3 Biến đổi diện tớch rừng ngập mặn
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 60
4.3.2. Kết quả phõn loại rừng ngập mặn qua cỏc thời kỳ
(i) (ii)
Hỡnh 45: (i) Ảnh màu tự nhiờn của Landsat
khu vực Xuõn Thủy - Tiền Hải 1989; (ii) Kết quả phõn loại rừng ngập mặn
(i) (ii)
Hỡnh 46: (i) Ảnh màu tự nhiờn của Landsat
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 61
(i) (ii)
Hỡnh 47: (i) Ảnh màu tự nhiờn của Landsat
khu vực Xuõn Thủy - Tiền Hải 2010; (ii) Kết quả phõn loại rừng ngập mặn
Hỡnh 48: Diện tớch rừng ngập mặn ở khu vực nghiờn cứu (Xuõn Thủy - Tiền Hải) từ 1989 tới 2010
Bảng 15: Diện tớch rừng ngập mặn ở khu vực nghiờn cứu (Xuõn Thủy - Tiền Hải) từ 1989 tới 2010
Year Area (Meters²)
1 1989 12.019.675
2 2001 10.817.545
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 62
4.3.3. Kết quả xỏc định sự thay đổi rừng ngập mặn
Bảng 16: Thay đổi diện tớch rừng ngập mặn ở khu vực nghiờn cứu (từ 1989 tới 2010)
No Class Area (m2)
1 Mất hẳn rừng giai đoạn 1989 - 2001
Cut from 1989-2001 but not grow again 10,138,504.50
2 Mất hẳn rừng già giai đoạn 2001 - 2010
Cut old mangrove from 2001-2010 858,548.25
3 Rừng mọc mới giai đoạn 1989-2001 nhưng bị chặt 2001-2010 Grow 1989-2001 cut 2001-2010 2,005,445.25 Tổng diện tớch rừng bị chặt 13,002,498.00 4 Rừng mọc mới 1989-2001 Grow 1898-2001 7,238,772.00 5 Rừng mọc mới 2001-2010 New grow 2001-2010 6,102,434.25 Tổng diện tớch rừng mọc mới 13,341,206.25 6 Rừng bị cắt 1989-2001 nhưng tỏi sinh 2001-2010
Cut 1989-2001 but grow again 2001-2010 307,842.75
7 Phần diện tớch rừng già khụng bị thay đổi
No change 714,780.00
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 63
Hỡnh 49: Kết quả thay đổi diện tớch rừng ngập mặn ở khu vực nghiờn cứu từ 1989 tới 2010
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 64
4.3.4. Nhận xột kết quả
- Diện tớch rừng ngập mặn năm 2010 lớn hơn năm 1989 và 2001. Diện tớch rừng ngập mặn cú xu hướng giảm trong giai đoạn 1989 đến 2001 nhưng lại tăng lờn ở giai đoạn 2001 đến 2010.
- Tổng diện tớch rừng mọc mới lớn hơn tổng diện tớch rừng bị chặt. Cú thể
thấy phần lớn diện tớch rừng bị chặt diễn ra trong giai đoạn 1989 đến 2001. Khu vực rừng mọc mới đa số xuất hiện trờn cỏc bói bồi mới hỡnh thành. - Phần lớn rừng ngập mặn đều là rừng cú tuổi nhỏ hơn 20 năm và mọc trờn cỏc
bói bồi mớị Phần diện tớch rừng già khụng bị thay đổi là 714,780 m2 (khoảng 5%).
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 65
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ TỪ DỮ LIỆU LANDSAT 5.1. Phương phỏp tớnh toỏn nhiệt độ từ dữ liệu Landsat
Hỡnh 50: Phương phỏp tớnh toỏn nhiệt độ từ dữ liệu Landsat
5.1.1. Chuyển đổi từ thang đo độ sỏng trờn ảnh vệ tinh thành đơn vị năng lượng bức xạ thu nhận được lượng bức xạ thu nhận được
Cụng thức sau đõy được sử dụng để chuyển đơn vị độ sỏng (DN) trờn dữ liệu Landsat do Global Land Cover Facility (GLCF) cung cấp thành đơn vị bức xạ14:
Lλ = ((LMAXλ - LMINλ)/(QCALMAX-QCALMIN)) * (QCAL- QCALMIN) + LMINλ
Trong đú:
- Lλ = Năng lượng bức xạ tại cửa thu của cảm biến W/(m2*ster*àm)
- QCAL = Giỏ trịđộ sỏng của pixel đó được lượng tử húa và hiệu chỉnh (DN) - LMINλ = Năng lượng bức xạ mà được định tỷ lệ thành QCALMIN
W/(m2*ster*àm)
- LMAXλ= Năng lượng bức xạ mà được định tỷ lệ thành QCALMAX
W/(m2*ster*àm) 14 http://landsathandbook.gsfc.nasạgov/handbook/handbook_htmls/chapter11/chapter11.ht ml Phổ hồng ngoại nhiệt (Dạng số nguyờn) Bảng hệ số phỏt xạ Chuyển húa thành bức xạ W/(m2*ster*àm) Chuyển thành nhiệt độ (K) Dữ liệu ảnh Landsat Kết quả phõn loại lớp phủ
Chuẩn hoỏ nhiệt độ(K)
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 66 - QCALMIN = Giỏ trị độ sỏng nhỏ nhất của pixel được lượng tử húa và hiệu chỉnh (tương ứng với LMINλ) (QCALMIN = 1 ỏp dụng cho sản phẩm LPGS và NLAPS xử lý sau ngày 4/4/2004; QCALMIN = 0 ỏp dụng cho sản phẩm NLAPS xử lý trước ngày4/5/2004)
- QCALMAX = Giỏ trị độ sỏng lớn nhất của pixel được lượng tử húa và hiệu chỉnh (tương ứng vớiLMAXλ) (QCALMAX= 255)
Bảng 17: Khoảng phổ bức xạ của dữ liệu Landsat ETM+ (Watts/(meter squared * ster * àm))
Band Number
Processed Before July 1, 2000 Processed After July 1, 2000
Low Gain High Gain Low Gain High Gain
LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX
1 -6.2 297.5 -6.2 194.3 -6.2 293.7 -6.2 191.6 2 -6.0 303.4 -6.0 202.4 -6.4 300.9 -6.4 196.5 3 -4.5 235.5 -4.5 158.6 -5.0 234.4 -5.0 152.9 4 -4.5 235.0 -4.5 157.5 -5.1 241.1 -5.1 157.4 5 -1.0 47.70 -1.0 31.76 -1.0 47.57 -1.0 31.06 6 0.0 17.04 3.2 12.65 0.0 17.04 3.2 12.65 7 -0.35 16.60 -0.35 10.932 -0.35 16.54 -0.35 10.80 8 -5.0 244.00 -5.0 158.40 -4.7 243.1 -4.7 158.3
5.1.2. Chuyển từ năng lượng bức xạ thành nhiệt độ Kelvin
Theo định luật bức xạ Planck ỏp dụng cho vật đen tuyệt đối:
Hay viết theo cỏch khỏc: ! T = hc "Kln(2hc 2 "5I +1)
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 67 Trong đú:
T = Nhiệt độ hiệu quả tại đầu thu vệ tinh tớnh theo Kelvin K2 = Hệ số hiệu chỉnh 2 lấy từ bảng 6
K1 = Hệ số hiệu chỉnh 1 lấy từ bảng 6
L = Năng lượng phản xạ watts/(meter squared * ster * àm)
Bảng 18: Hệ số hiệu chỉnh cho band hồng ngoại nhiệt ở dữ liệu Landsat ETM+ và TM
Constant 1- K1
watts/(meter squared * ster * àm)
Constant 2 - K2 Kelvin
Landsat 7 666.09 1282.71
Landsat 5 607.76 1260.56
5.1.3. Chuẩn húa bức xạ
Theo định luật Stefan–Boltzmann15, cũn được gọi là định luật Stefan, cho rằng tổng số năng lượng bức xạ trờn bề mặt đơn vị diện tớch của một vật đen trờn một đơn vị
thời gian (cũn gọi là phỏt xạ vật đen, mật độ dũng năng lượng, thụng lượng bức xạ), j* , là tỉ lệ thuận trực tiếp với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ tuyệt đối của chớnh:
Nhỡn chung cỏc vật đều là vật xỏm. Do vậy, nú khụng hấp thụ hay phản xạ toàn bộ
dũng bức xạ. Thay vào đú, nú phỏt xạ một phần được đặc trưng bởi hệ số phỏt xạε:
Phỏt xạ j* được đo đạc theo dũng năng lượng (năng lượng trờn thời gian trờn diện tớch), và hệ thống đo đạc SI quy định đơn vị là J/s/m2 hay watt/m2. Hệ SI quy định nhiệt độ tuyệt đối là kelvin. ε là hệ số phỏt xạ của vật xỏm; nếu là vật đen tuyệt đối thỡ ε = 1. Trong nhiều trường hợp chung, hệ số phỏt xạ phụ thuộc vào độ dài bước súng, ε = ε(λ).
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 68 Do đú, cụng thức chuẩn húa phỏt xạ như sau:
= Nhiệt độ bề mặt của vật phỏt xạ tớnh theo độ Kelvin và ε là hệ số phỏt xạ
= Nhiệt độ vật đen tuyệt đốitương ứng (K)
Bảng 19: Giỏ trị hệ số phỏt xạ16 Land class type Emissivity ( )
Nước 0.99
Thực vật 0.969
Đụ thị 0.92
Đất trống 0.949173
5.1.4. Chuyển đổi từ nhiệt độ Kelvin thành nhiệt độ Celsius
T (Celsius) = T (kelvin) – 273
5.2. Kết quả tớnh toỏn nhiệt độ bằng dữ liệu Landsat
(i) (ii)
Hỡnh 51: (i) Ảnh màu tự nhiờn Landsat của khu vực miền Bắc 2001(P126R46); (ii) Kết quả phõn loại lớp phủ thực vật 16http://www.icess.ucsb.edu/modis/EMIS/html/em.html 4 / 1 /ε b s T T = s T b T ε
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 69
Hỡnh 52: Kết quả tớnh toỏn nhiệt độ bằng dữ liệu Landsat 5.3. Nhận xột kết quả
Một số khu vực cú nhiệt độ cao (trờn 34 0C) được xỏc định là (i) thành phố, (ii) hoặc Khu vực mỏ than, (iii) hoặc khu cụng nghiệp, (iv) hoặc cỏc bói cỏt khụ và trống.
Nhiệt độ khu vực đất liền dao động trong khoảng 230C (khu vực nụng thụn, cỏnh đồng) đến 380C (khu vực đụ thị, cụng nghiệp).
Nhiệt độ nước biển nhỡn chung thấp hơn nhiệt độ đất liền (dưới 230C). Nhiệt
độ giảm dần khi độ sõu tăng dần
Khu vực bịảnh hưởng của mõy thể hiện nhiệt độ dưới 120C.
Haiphong city
Nam Dinh city HonGai Mine
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 70
CHƯƠNG 6. XÁC ĐỊNH MẠNG LƯỚI SễNG VÀ ĐƯỜNG PHÂN LƯU
6.1. Phương phỏp xỏc định mạng lưới sụng và đường phõn lưu
Hỡnh 53: Sơđồ trớch xuất cỏc dạng thụng tin thủy văn 6.1.1. Loại bỏđiểm giỏn đoạn dũng chảy trong mụ hỡnh sốđộ cao
Cỏc điểm làm giỏn đoạn dũng chảy cú thể chia làm 2 loại là cỏc điểm trũng và cỏc
điểm cao bất thường.
Điểm trũng (ao, hồ, thựng, vũng...) là cỏc khu vực thấp hơn cỏc khu vực xung quanh và nú cũng phự hợp để gọi là cỏc điểm bẫy nước, hố sụt. Đõy là một khu vực của hệ
thống thoỏt nước nội bộ.
Cỏc điểm này nờn được loại bỏđể đảm bảo phõn định đỳng đắn cho cỏc lưu vực và cỏc dũng chảỵNếu cỏc điểm này khụng được loại bỏ, mạng lưới thoỏt nước cú lẽ bị
giỏn đoạn.
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 71 Cụng cụ này cũng cú thể được sử dụng để loại bỏ cỏc điểm cao bất thường do lỗi của quỏ trỡnh tạo mụ hỡnh sốđộ caọ
Hỡnh 55: Mụ hỡnh sốđộ cao trước và sau khi loại bỏ cỏc điểm cao bất thường 6.1.2. Xỏc định hướng dũng chảy
Hỡnh 56: Xỏc định hướng dũng chảy
Đầu ra của cụng cụ xỏc định hướng dũng chảy là một ảnh cú giỏ trị độ sỏng là số nguyờn từ 1 tới 255. Giỏ trị cho mỗi hướng chảy từ trung tõm là:
Vớ dụ, nếu hướng của độ dốc nhất là phớa trỏi thỡ hướng chảy của nú sẽđược gỏn giỏ trị là 16.
Nếu 1 ụ thấp hơn 8 ụ lõn cận, ụ đú được gỏn giỏ trị của ụ lõn cận thấp nhất và dũng chảy được xỏc định hướng tới ụ nàỵ Nếu nhiều ụ lõn cận cú cựng giỏ
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 72 trị thấp nhất thỡ ụ đú vẫn được gắn giỏ trị này nhưng dũng chảy sẽ được xỏc
định theo 1 trong 2 cỏch dưới đõỵ Nú thường được loại bỏ như 1 điểm trũng và coi đõy là 1 điểm nhiễụ
Nếu 1 ụ cú cựng độ thay đổi giỏ trị độ cao với nhiều hướng khỏc nhau và ụ
đú là phần của vựng trũng thỡ hướng dũng chảy khụng xỏc định. Trong trường hợp đú, giỏ trị gỏn cho ụ đú sẽ là tổng của cỏc hướng. Vớ dụ, nếu sự