Việc nghiên cứu trong thời gian tiếp theo tập trung:
- Cải thiện thuật toán trích xuất điểm nóng/cháy để thích hợp với từng vùng miền khí hậu, khu vực riêng khác nhau.
- Nghiên cứu những ứng dụng khác của ảnh vệ tinh MODIS về không khí, biển ... - Cải tiến hệ thống: Thống kê diện tích rừng che phủtheo từng khu vực như rừng
KẾT LUẬN
Với đề tài luận văn “Nghiên cứu thuật toán trích xuất điểm nóng/cháy từ ảnh vệ tinh và ứng dụng trong hệ thống thông tin cháy rừng”, tác giả đã tìm hiểu các vấn đề liên quan đến viễn thám, ảnh vệ tinh, thuật toán trích xuất điểm nóng cháy và hướng sử dụng kết quả của thuật toán trong hệ thống thông tin cháy rừng. Qua kết quả nghiên cứu đề tài đưa ra một số kết luận:
Có thể sử dụng các giải pháp mã nguồn mở để xây dựng một hệ thống theo dõi, giám sát tài nguyên và xây dựng cơ sở dữ liệu không gian, website quản lý trực tuyến. Các kết quả đạt được trong đề tài bao gồm:
- Về lý thuyết:
+ Tìm hiểu, làm rõ các khái niệm liên quan đến ảnh vệ tinh và ở đây chú trọng đến ảnh vệ tinh MODIS.
+ Tìm hiểu về thuật toán trích xuất điểm nóng/cháy dựa vào các tư liệu ảnh vệ tinh MODIS.
- Về thực tiễn:
+ Nghiên cứu hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở PostgreSQL và thành phần mở rộng PostGIS để lưu trữ dữ liệu không gian xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên rừng.
+ Nghiên cứu MapServer làm công cụ hiển thị chia sẻ dữ liệu hệ thống thông tin địa lý trên nền web.
+ Cài đặt và phát triển hệ thống thông tin cháy rừng FIRMS trên lãnh thổ Việt Nam tại máy chủ trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Về cơ bản đề tài luận văn đã đạt được những yêu cầu trong việc nghiên cứu thuật toán trích xuất điểm nóng cháy và ứng dụng trong hệ thống thông tin. Tuy nhiên kết quả của thuật toán vẫn chưa chính xác hoàn toàn và hệ thống chưa đáp ứng được nhiều thông tin thuận tiện cho những đơn vị chức năng khác nhau.
Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài là cải tiến hệ thống dựa vào những nghiên cứu, ứng dụng khác của ảnh vệ tinh MODIS và hiển thị thêm thông tin đáp ứng cho những vùng miền khác nhau.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tài liệu Tiếng Việt
[1] Nguyễn Ngọc Thạch, Cơ sở viễn thám, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà
Nội, 2005.
[2] Nguyễn Khắc Thời, Giáo trình viễn thám, Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, 2011.
[3] Lê Văn Trung, Viễn thám, NXB ĐHQG TPHCM, 2010.
[4] KS. Nguyễn Hồng Quảng, KS. Nguyễn Hồng Minh, KS. Nguyễn Thu Hà, KS.
Nguyễn Thanh Hải, TS. Trần Hùng, Thu nhận và sử dụng dữ liệu MODIS phục vụ quản lý lửa rừng tại Việt Nam, 2008.
II. Tài liệu Tiếng Anh
[5] Christopher Justice, Louis Giglio, Luigi Boschetti, David Roy, Ivan Csiszar,
Jeffrey Morisette, and Yoram Kaufman, "Algorithm Technical Background Document," 2006.
[6] Yoram J. Kaufman, Christopher O. Justice, Luke P. Flynn, Jackie D. Kendall, Elaine M. Prins, Louis Giglio, Darold E. Ward, W. Paul Menzel, and Alberto
W. Setzer, "Potential global fire monitoring from EOS-MODIS," 1998.
[7] C.O. Justice, L. Giglio, S. Korontzi, J. Owens, J.T. Morisette, D. Roy, J.
Descloitres, S. Alleaume, F. Petitcolin, Y. Kaufman, "The MODIS fire products," 2002.
[8] Louis Giglio, Jacques Descloitres, Christopher O. Justice, Yoram J. Kaufman,
"An Enhanced Contextual Fire Detection Algorithm for MODIS," 2003.
[9] Z. Li, Y. J. Kaufman, C. Ichoku, R. Fraser, A. Trishchenko, L. Giglio, J. Jin, X.
Yu, "A Review of AVHRR-based Active Fire Detection Algorithms: Principles, Limitations, and Recommendations," 2000.
III. Internet
[10] "MapServer," [Online]. Available: http://mapserver.org. [11] "PostgreSql," [Online]. Available: http://www.postgresql.org. [12] "PostGIS," [Online]. Available: http://postgis.net.
[13] "FIRMS," [Online]. Available: https://earthdata.nasa.gov/data/near-real-time- data/firms.
[14] "Global Fire Monitoring Center (GFMC)," [Online]. Available: http://www.fire.uni-freiburg.de/.
http://cwfis.cfs.nrcan.gc.ca/home.
[16] "EFFIS," [Online]. Available: http://forest.jrc.ec.europa.eu/effis/.
[17] "Active Fire Mapping Program," [Online]. Available: http://activefiremaps.fs.fed.us/.
[18] "Fire Watch," [Online]. Available: http://www.kiemlam.org.vn/dubaochay/. [19] "Direct Readout," [Online]. Available: http://directreadout.sci.gsfc.nasa.gov/.
PHỤ LỤC
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục số 2.1 : Một số loại ảnh vệ tinh
Phụ lục số 3.1 : Cài đặt hệ thống trên Server Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội
Phụ lục 2.1. Một số loại ảnh vệ tinh
Ảnh hàng không: Từ năm 1858 bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh nhằm mục đích thành lập bản đồ địa hình. Những bức ảnh hàng không đầu tiên được chụp từ máy bay được Wilbur Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocalli, Italia. Từ đó đến nay, phương pháp sử dụng ảnh hàng không là phương pháp được sử dụng rộng rãi.
Ảnh vệ tinh Landsat: LANDSAT là vệ tinh tài nguyên do cơ quan vũ trụ và hàng không quốc gia Mỹ quản lý (NASA). Cho đến nay đã có 8 thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển. Ảnh Landsat được ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động.Trên vệ tinh LANDSAT đầu thu có ý nghĩa quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất là Thematic Mapper gọi tắt là TM có độ phân giải 28m, 1 kênh toàn sắc độ phân giải 15m và 1 kênh hồng ngoại nhiệt. Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày. Có thể nói, TM là đầu thu quan trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường. Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM trên vệ tinh LANDSAT:
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM
Kênh phổ Bước sóng (μm) Phổ điện từ Độ phân giải (m)
Kênh 1 0,45 – 0,52 Chàm 30
Kênh 2 0,52 – 0,60 Lục 30
Kênh 3 0,63 – 0,69 Đỏ 30
Kênh 4 0,76 – 0,90 Cận hồng ngoại 30
Kênh 5 1,55 - 1,75 Hồng ngoại 30
Kênh 6 10,4 – 12,5 Hồng ngoại nhiệt 120
Kênh 7 2,08 – 2,35 Hồng ngoại trung 30
Ảnh vệ tinh SPOT: Vào đầu năm 1978 chính phủ Pháp quyết định phát triển chương trình SPOT với sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển. Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian của Pháp chế tạo và phát triển; bao gồm vệ tinh đầu tiên SPOT-1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 và SPOT-5 lần lượt được đưa vào quỹ đạo các năm 1990, 1993, 1998 và 2002 trên đó mang hệ thống quét CCD. Ảnh SPOT tương đối đa dạng về dải phổ và độ phân giải không gian từ thấp, trung bình đến cao (5m - 1km), trường phủ mặt đất của ảnh SPOT cũng tương đối đa dạng từ 10km x 10km đến 200km x 200km. Đặc tính của ảnh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tưởng nổi trong không gian ba chiều, giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất, các yếu tố địa hình đạt kết quả cao.
Ảnh vệ tinh COSMOS và RESURS-01: Tư liệu ảnh viễn thám COSMOS gồm có 2 loại. Thứ nhất là ảnh độ phân giải cao có độ cao bay chụp 270km, máy ảnh tiêu cự 1.000mm, kích thước ảnh 30cm x 30cm, độ phủ dọc trên 60%, độ phân giải mặt đất 6m - 7m. Thứ hai là ảnh độ phân giải trung bình có độ cao bay chụp 250km, máy ảnh tiêu cự 200mm, kích thước ảnh 18cm x 18cm, độ phủ dọc trên 60%, độ phân giải mặt
đất 30cm, chụp ở 3 phổ là lục (0,51mm - 0,60mm), đỏ (0,60mm - 0,70mm), cận hồng ngoại (0,70mm - 0,85mm).
Ảnh ASTER: Ảnh ASTER được thu từ bộ cảm ASTER đặt trên vệ tinh Terra, độ phủ của ảnh là 60km. Bộ cảm ASTER được cấu thành từ 3 hệ phụ riêng rẽ, mỗi hệ phụ hoạt động trên một hệ quang riêng biệt. Các hệ phụ này là nhìn thấy và hồng ngoại gần (VNIR), bao gồm các kênh phổ 1-3, hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) gồm các kênh phổ 4-9 và hồng ngoại nhiệt (TIR) gồm các kênh phổ 10-14.
Các ứng dụng chính của ảnh ASTER: Quan sát đất liền, biển, mặt tuyết, quá trình mây; nghiên cứu về động lực và cấu trúc của thực vật; nghiên cứu về cân bằng phóng xạ của khí quyển, mây và sự mở rộng và đặc tính tầng đối lưu; xác định nồng độ và biến động của các khí nhà kính; nghiên cứu về núi lửa và các quá trình bề mặt của trái đất.
Ảnh AVHRR: Ảnh được thu từ vệ tinh NOAA là vệ tinh nghiên cứu khí tượng. Cảm biến NOAA/AVHRR có 2 điểm mạnh để phát hiện cháy:
- Cung cấp thông tin theo dõi hàng ngày của vệ tinh ở độ phân giải trung bình (khoảng 1km), dữ liệu này rất quan trọng trong việc giám sát các đám cháy.
- Có phổ rộng bao gồm phổ nhìn thấy (0.63µm), cận hồng ngoại (0.83µm), hồng ngoại trung (3.75µm) và các giải tần nóng (10-12µm). Mỗi kênh gắn với một thuộc tính nào đó của đám cháy nhưng với thông tin khác nhau.
Dữ liệu của ảnh có tính chất toàn cầu được đưa về độ phân giải 4km và được cung cấp một ngày một lần trên dải sóng nhìn thấy và dải phổ hồng ngoại, trường phủ mặt đất của ảnh là 2400km. Dữ liệu ảnh NOAA dùng trong việc lập bản đồ nhiệt độ, tuyết phủ, điều tra lụt, nghiên cứu thực vật, phân tích độ ẩm đất trên cấp độ khu vực, lập bản đồ nhiên liệu, tìm kiếm cháy, lập bản đồ bụi và bão cát, nghiên cứu biến đổi khí hậu và các ứng dụng trong địa chất như nghiên cứu núi lửa, nghiên cứu mạng lưới sông suối có tính chất khu vực và các yếu tố khác. Ảnh NOAA đã được sử dụng để nghiên cứu thực vật trên diện rộng. Các kênh phổ được sử dụng trong nghiên cứu nằm trong dải sóng nhìn thấy (0,58µm - 0,68µm) và kênh 2 dải sóng hồng ngoại gần (0,73µm - 1,1µm).
Phụ lục 3.1. Cài đặt hệ thống trên Server Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội
1) Cài với quyền root
Các gói thư viện cần được cài đặt trước (nếu chưa có) Cài đặt qua mạng với “yum”
yum install libpng libpng-devel (Nhấn Enter)
yum install freetype yum install gd gd-devel yum install zlib
yum install giflib-devel yum install gcc
Ví dụ:
Cài các gói phần mềm:
2) Bước 1: Cài đặt gói proj - Download và extract tại thư mục /opt cd /opt/ wgethttp://download.osgeo.org/proj/proj-4.8.0.tar.gz tar -xzf /opt/proj-4.8.0.tar.gz cd /opt/proj-4.8.0 ./configure make make check make install
3) Bước 2: Cài đặt gói ORG và GDAL
Cài đặt qua mạng với “yum”
yum install libcurl
yum install http://elgis.argeo.org/repos/5/elgis-release-5-5_0.noarch.rpm yum install agg agg-devel
yum install readline-devel yum install zlib-devel yum install libxml2-devel yum install geos-devel yum install gcc-c++ yum install curl-devel yum install libtiff yum install libgeotiff yum install libjpeg yum install geos yum install libxml2 Ví dụ:
4. Bước 3: Cài gói PostreSQL Tải phần mềm về máy:
Wget https://ftp.postgresql.org/pub/source/v9.2.9/postgresql-9.2.9.tar.gz
# tar xvf /opt/postgresql-9.2.9.tar.gz # cd /opt/postgresql-9.2.9 # cd /usr/lib64 # ln -s /lib64/libreadline.so.6.0 libreadline.so.6.0 # ./configure # gmake # gmake install # adduser postgres # mkdir /usr/local/pgsql/data
# chown postgres /usr/local/pgsql/data # su - postgres
$ /usr/local/pgsql/bin/initdb -D /usr/local/pgsql/data
$ /usr/local/pgsql/bin/postgres -D /usr/local/pgsql/data >logfile 2>&1 & 5. Bước 4: Cài đặt gói geos
http://download.osgeo.org/geos/geos-3.3.9.tar.bz2
Download và extract tại thư mục /opt/geos-3.3.9 # tar jxf /opt/geos-3.3.9.tar.bz2
# ./configure # make # make install
6. Bước 5: Cài đặt gói gdal
http://download.osgeo.org/gdal/gdal-1.9.0.tar.gz
Download và extract tại thư mục /opt/gdal-1.9.0 # cd /opt/gdal-1.9.0
# ./configure # make # make install
7. Bước 6: Cài gói PostGIS
Dùng lệnh: wget http://download.osgeo.org/postgis/source/postgis-2.1.5.tar.gz
http://download.osgeo.org/postgis/source/postgis-2.1.5.tar.gz Download và extract tại thư mục /opt/postgis-2.1.5
# cd /opt/postgis-2.1.5
# ./configure --with-pgconfig=/usr/local/pgsql/bin/pg_config --libdir=/usr/lib64 # make
# make install
Cấu hình sử dụng lệnh: ./configure --with-pgconfig=/usr/local/pgsql/bin/pg_config -- libdir=/usr/lib64
Update Postgres fuzzystrmatch
cd /opt/postgresql-9.2.9/contrib/fuzzystrmatch/ sudo make
sudo make install Update gói gdal # cd /opt/gdal-1.9.0 # make clean
# ./configure --with-pg=/usr/local/pgsql/bin/pg_config # make
# make install
Update extension Postgis:
cd /opt/postgis-2.1.5/extensions/postgis make clean
make
make install
Update extension postgis_topology:
cd /opt/postgis-2.1.5/extensions/postgis_topology/ make clean
make
make install
Update extension postgis_tiger_geocoder:
cd /opt/postgis-2.1.5/extensions/postgis_tiger_geocoder/ make clean
make make install
8. Cài đặt Apache, PHP, MySQL theo hướng dẫn sau: Vào trang bên dưới để xem hướng dẫn
Đầu tiên cài đặt Apache
Tiếp theo cài PHP
Tiến hành Start MySQL Server lên và set new password cho mysql là fimo!321
Để hỗ trợ MySQL cho PHP5, ta cần cài đặt thêm gói php-mysql. Đánh lệnh sau để tìm các gói cần thiết
Ở đây cần cài các gói sau:
yum installphp-mysql php-gd php-imap php-ldap php-odbc php-pear php-xml php-xmlrpc
yum install php-devel
Sau khi cài xong, ta tiến hành khởi động lại Apache bằng lệnh:
service httpd restart
9. Cài đặt Mapserver-6.0.2
Down phần mềm về sử dụng lệnh bên dưới:
Wget http://download.osgeo.org/mapserver/mapserver-6.2.2.tar.gz # cd /opt/mapserver-6.2.2
# /configure --with-ogr=/usr/local/bin/gdal-config --with-gdal=/usr/local/bin/gdal- config --with-httpd=/usr/sbin/httpd --with-wfsclient --with-wmsclient --enable-debug - -with-curl-
config=/usr/bin/curl-config --with-proj=/usr/local/ --with-tiff --with-gd=/usr/bin/gdlib- config --with-jpeg --with-freetype=/usr/include/ --with-threads --with-wcs --with- xml2-config=/usr/bin/xml2-config --with-postgis=/usr/local/pgsql/bin/pg_config -- with-sos --with-agg --with-agg=/usr/local/ --with-php=/usr/bin/php-config
# make
# make install
# cp -p /opt/mapserver-6.0.2/mapserv /var/www/html/cgi-bin chmod 777 /var/www/cgi-bin
chmod 755 /var/www/cgi-bin/mapserv Load thư viện
echo /usr/local/lib > /etc/ld.so.conf.d/postis.conf
echo /usr/local/pgsql/lib > /etc/ld.so.conf.d/postgresql-pgdg-libs.conf ldconfig
Khởi tạo database cho chương trình FIRMS
Cài đặt thêm các Extension cho Postgre, database cho FIRMS là firemap
Cv còn lại: Dựng DB
Cấu hình đúng đường dẫn (phụ thuộc vào mình để source code ở đâu) Cấu hình tự khởi động lại khi restart (tomcat, httpd, postgreSQL...)
Khởi tạo Database
Use init-database to add the base tables to a database, and then create-fire-version to create the required tables for a fire version. Preload any data needed at this point and create the indexes with create-fire-indexes.
./init-database.pl | psql firemap 10. Create a new fire version
./create-fire-version.pl --visible --ingestible test "Test Collection" | psql firemap
11. Load the fire point data
load_shapfiles c5 *.shp | psql firemap 12. Populate the aggregate tables
A utility script is now available for populating the aggregate tables. The script is named
populate-aggregates.pl and is found in the sql directory in the firemap-schema project.
13. Generate the indexes
In the 'firemap-schema' project, the script in the sql directory for creating the indexes is
create-fire-indexes.pl. To execute, type in the following: ./create-fire-indexes.pl test | psql firemap
Kết thúc phần khở tạo Database 14. Bước: Config Server Build mã nguồn: cp /home/firms/webfiremapper/firemap/dist/firemap.war vao /home/app/tomcat/tomcat-7/webapps/ 15. Truy cập hệ thống FIRMS Bật: Tomcat Server /home/app/tomcat/tomcat-7/bin/statup.sh Bật: Apache /etc/init.d/httpd start
Set crontab firemap-loader.jar